關(guān)于緩存與丟包如何控制

第第頁(yè)關(guān)于緩存與丟包，如何控制但凡牽涉到SmartN（IC），都免不了牽涉到MACIP。在（網(wǎng)絡(luò)）設(shè)計(jì)里，MACIPRx端一般都是不接受反壓的，隨著報(bào)文類型對(duì)應(yīng)的處理能力的不一樣，在MAC收包處不可避免的存在報(bào)文緩存和丟包。

》關(guān)于緩存與丟包，如何控制

先來(lái)談?wù)勔话阆?00GMac這種類似的IP的Rx的特點(diǎn):

rx（接口）均為Flow類型(即只有valid而沒(méi)有re（ad）y)

一般帶有sop、eop

在eop處會(huì)指定報(bào)文是否有錯(cuò)誤

既然不接受反壓(沒(méi)有ready)，那勢(shì)必需要在流量入口處設(shè)置緩存，并當(dāng)緩存滿時(shí)允許丟包。

由于在報(bào)文eop處可能存在錯(cuò)誤，對(duì)于錯(cuò)誤的報(bào)文，往往不會(huì)發(fā)往數(shù)據(jù)鏈路的下游，同時(shí)有時(shí)候下游會(huì)要求報(bào)文中間不能存在空拍(即要求整拍輸出)。而一提到報(bào)文緩存，大多數(shù)人想到的就是FIFO，故在很多開(kāi)源設(shè)計(jì)里，往往都用FIFO的形式來(lái)進(jìn)行搭建:

一般會(huì)設(shè)計(jì)兩路FIFO,一路用來(lái)存放數(shù)據(jù)，另一路用來(lái)存放報(bào)文的信息。對(duì)于兩路FIFO的輸入側(cè)，一般大多數(shù)的設(shè)計(jì)思路是:

在報(bào)文SOP首拍時(shí)判斷DataFifo是否afull拉起(MsgFIFO一般設(shè)計(jì)的容量足夠滿足不會(huì)afull先于DataFIFO拉起),若拉起，則這一幀報(bào)文認(rèn)為無(wú)法進(jìn)行緩存，需丟棄，否則則這一拍報(bào)文在處理時(shí)，可以直接寫(xiě)入DataFIFO,無(wú)需再考慮afull（信號(hào)）。

在報(bào)文eop尾拍時(shí)，若該數(shù)據(jù)報(bào)文能壓入DataFIFO，將報(bào)文是否有錯(cuò)誤及一些其他信息壓入MsgFIFO。

在兩路FIFO的輸出側(cè)，一般的設(shè)計(jì)流程是：等待兩路FIFO均不會(huì)空從MsgFIFO中判定要處理的報(bào)文是否存在Error，若存在Error，將報(bào)文從DataFIFO中取出直接丟掉，否則送往下游。在報(bào)文EOP時(shí)，從MsgFIFO中讀取出該報(bào)文。

流程沒(méi)問(wèn)題，用起來(lái)也沒(méi)問(wèn)題。那么接下來(lái)我們來(lái)分析下這里的設(shè)計(jì)是否能優(yōu)化下。

對(duì)于進(jìn)入的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，DataFIFO從功能上來(lái)講是一個(gè)嚴(yán)格的PackageFIFO，一幀報(bào)文在sop時(shí)能緩存那么就意味著這一幀報(bào)文就一定能緩存，所以在設(shè)計(jì)afull時(shí)就需要考慮最大報(bào)文長(zhǎng)度。以9600By（te）為最大報(bào)文長(zhǎng)度而言，當(dāng)總線位寬是512bits時(shí)，其緩存需要150個(gè)entry。那么在設(shè)計(jì)DataFIFO時(shí)其至少要在還剩下150個(gè)Entry沒(méi)有使用時(shí)就拉高afull。

FIFO本身的作用是吸收瞬時(shí)流量，設(shè)置如此大的afull閾值是否也就意味著極大的空間浪費(fèi)？明顯afull拉高時(shí)我們甚至有可能還能多緩存150個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文(如果這段時(shí)間恰好下游處理能力不足)，而這些報(bào)文就這么丟棄掉了(當(dāng)然你可以說(shuō)我增大FIFO的深度不就完事兒了么，也沒(méi)毛病，但空間浪費(fèi)的情況始終存在)。

其次，為了避免向下游發(fā)送錯(cuò)誤的報(bào)文，我們還需要專門維護(hù)一個(gè)MsgFIFO(當(dāng)然也可能存儲(chǔ)一些報(bào)文長(zhǎng)度等類型報(bào)文，這里僅考慮存儲(chǔ)是否報(bào)存在報(bào)文錯(cuò)誤)。

如果從設(shè)計(jì)“精益求精”的角度，這里的設(shè)計(jì)能否“優(yōu)化下呢？”

》異形FIFO

回到上面的問(wèn)題，之所以設(shè)置afull也好還是專門設(shè)置一個(gè)MsgFifo也好其都是因?yàn)閷?xiě)入FIFO的數(shù)據(jù)不能回退所導(dǎo)致的。當(dāng)一幀報(bào)文在寫(xiě)入過(guò)程中寫(xiě)到一半發(fā)現(xiàn)FIFO滿了這時(shí)候會(huì)導(dǎo)致有半包數(shù)據(jù)。當(dāng)寫(xiě)到最后一拍數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)有error標(biāo)志又無(wú)法把這一幀報(bào)文給回退掉，故而采取上面的那種設(shè)計(jì)。

那么，如果FIFO能回退是否就解決了這個(gè)問(wèn)題？

關(guān)于FIFO的原理，估計(jì)大多數(shù)面試官都可能會(huì)問(wèn)到過(guò)，F(xiàn)IFO狀態(tài)的維護(hù)說(shuō)白了就是一個(gè)讀指針(read_ptr)和一個(gè)寫(xiě)指針(write_ptr)。之所以不能數(shù)據(jù)回退，其原因在于沒(méi)有維護(hù)之前狀態(tài)的寫(xiě)指針?biāo)鶎?dǎo)致。

那么這里我們不妨維護(hù)一個(gè)能回退狀態(tài)的指針即可：

這里我們用write_ptr來(lái)維護(hù)數(shù)一幀數(shù)據(jù)報(bào)文成功寫(xiě)入后的指針，write_ptr_tmp,read_ptr則用于表示正常FIFO的讀寫(xiě)指針。只不過(guò)write_ptr_tmp相較于普通的FIFO有回退的功能。

對(duì)于寫(xiě)操作，為避免一幀數(shù)據(jù)報(bào)文在寫(xiě)操作過(guò)程中出現(xiàn)中間有一拍出現(xiàn)full而后消失，我們則需要維護(hù)一個(gè)wen_flag標(biāo)志（寄存器）:

那么對(duì)于數(shù)據(jù)寫(xiě)使能的處理則可以表示為：

即當(dāng)遇到full或者pkg_wen_flag為0或者error時(shí)wen均不使能，數(shù)據(jù)不不再寫(xiě)入（RAM）。

那么對(duì)于write_ptr_tmp，其處理邏輯為：

在一幀報(bào)文進(jìn)入時(shí)，每成功寫(xiě)入一拍數(shù)據(jù)，則write_ptr_tmp就會(huì)加1，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)法成功寫(xiě)入，則其立即回退到write_ptr保存值(此時(shí)繼以后的報(bào)文wen均會(huì)拉低)，實(shí)現(xiàn)回退功能。

而對(duì)于write_ptr則更為簡(jiǎn)單了:

僅需要在報(bào)文的最后一拍判斷是否寫(xiě)成功，如果寫(xiě)成功，那么則可以更新write_ptr。

至于讀側(cè)，則可以正常根據(jù)read_ptr,write_ptr來(lái)進(jìn)行處理，天然的實(shí)現(xiàn)了整包輸出的特性。

而為方便給用戶提示報(bào)文是否寫(xiě)入成功，我們可以定義如下：

即判斷最后一拍數(shù)據(jù)報(bào)文能否正常的寫(xiě)入