电信级以太网虚拟硬件方法的研究

摘要

网络的不断发展对包括电信级以太网系统在内的网络节点设备的硬件资源容量提出了更高的要求.交换芯片通常是电信级以太网产品的主要功能单元,因不能编程导致可扩展性较差.在硬件结构不改变的情况下,电信级以太网设备提供的二层转发表、三层路由表、访问控制列表等重要硬件资源的容量就基本确定.但在实际应用中,经常会遇到这些资源不能满足应用需要的难题.当前的以太网产品,除了升级硬件,未采取措施来解决或弥补这个缺陷.另一方面.由帕累托原则可知,实际硬件转发表中的少数表项处于相对重要的地位,对网络流量的影响较大,而其它表项则处于重要程度相对较低的地位,对网络流量的贡献较小.基于这个事实,利用某种方法来管理和维护硬件资源,使其充分利用是可行的.提出了一种面向应用的解决硬件资源不足问题的方法,该方法借鉴操作系统的内存管理技术,采用特定的算法,在应用意义上等价扩充二层转发表、三层路由表、访问控制列表等硬件资源从而提高系统转发性能.该方法在内存中建立软二层转发表、软三层路由表以及软访问控制列表等,实际的硬件二层转发表、三层路由表以及访问控制列表可看作它们对应的高速缓存,通过生成访问频度等级信息,采用LFU算法来决定软表和硬表之间的数据交换,使得硬表中尽可能存放重要程度更高的条目,从而改善系统的转发性能.实验表明,该方法能达到预期的目标.