Donanım anahtarlama mimarisinde TCAM ilişkileri

Üçlü İçerik Adreslenebilir Belleğinin nasıl çalıştığına aşinayım (yüksek düzey), ancak TCAM'ın ASIC'lerle nasıl ilişkili olduğu ve bu bileşenlerin daha fazla anahtarlama performansı için CPU ile bir araya geldiği zaman kafam karışıyor ... (özellikle satıcılar genellikle pazarlamayı kullandığında) tüccar / özel silikon veya yeni ürünler ve özellikler için özel ASIC'lerden sonra kafa karıştırıcı görünüyor) .

Cisco IOS'a örneğin qos, acl ve rota aramaları gibi özellikler için TCAM performansı için daha fazla alan ayırabilme özelliğine sahibim. Ben de NAT gibi özellikleri hala CPU işleme güvenecek anlıyorum, ancak özellikle mücadele ediyorum;

1. TCAM aynı donanım mimarisinin bir parçası mı, yani ASIC'in kendi içinde mi yoksa dışında mı?
2. TCAM'lar ölçeklendirilebilir mi (örneğin üreticiler daha yüksek performans ve özel özellikler için bir platforma TCAM eklemeye devam edebilir) veya güç tüketimi gibi şeylere dayalı bir sınır var mı?
3. TCAM döngüleri ve ASIC'ler NAT gibi özellikler için CPU ile paralel olarak çalışır mı yoksa sadece bağımsız şeyler olarak mı düşünmeliyim?

TCAM , tek bir biti saklamak için 10-12 transistör alan bir bellek türüdür. Karşılaştırma yapmak gerekirse , Statik RAM ( SRAM ) tek bir biti saklamak için sadece 6 transistör alır ve Dinamik RAM ( DRAM ) bir transistör ve bir kondansatör alır. Tüm bu farklı bellek türleri bir ASIC'in içinde veya dışında olabilir. Tüm anıları bir yongaya koymanın bir nedeni, bir yongaya harici olanlardan daha yüksek saat hızlarında çalıştırılabilmeleridir. Neden bir bellek türünü diğerine tercih etmelisiniz? Bu, belleğin özellikleri ile ilgilidir, SRAM her saat erişilebilir, DRAM periyodik yenileme gerektirir, bu nedenle her saat erişilemez ve TCAM size üçlü yetenek verir .

TCAM'lar , onları bir çipte örneklemek için boşluğunuz veya harici olanlara bağlanmak için paketteki pimleriniz olduğu sürece ölçeklenebilir. TCAM ile ilgili sorun, 2 kat SRAM ve 12 kat DRAM almalarıdır . TCAM'yi , diğer bellek türleriyle algoritmik olarak yapabileceğiniz işlemlerin (Hashes, * çalışır) aynı işlemleri için kullanmak her zaman mantıklı değildir . Algoritmanın kullanım etkinliği ile seçilecek çip üzerindeki alan arasındaki bir dengeye gelir. TCAM'ın güç kullanımı, boyutla doğrusal orantılı olarak büyür. Büyük TCAM'lerin (2M girişlerinden daha büyük) çoğunluğu artık güç tasarrufu sağlamak için algoritmik teknikler kullanmaktadır.

NAT / PAT, düzeltmeleri işlemek için genellikle bir CPU veya Ağ İşlemcisi (NPU) gerektiren karmaşık bir özelliktir. NAT için genel paket akışı ilk paket CPU / NPU'ya gider ve akıştaki sonraki paketlerin nasıl çevrileceğiyle ilgili bilgiler içeren akış tablosuna veya ACL tablosuna bir akış girişi yüklenir. NAT / PAT'ın birden çok farklı formu vardır ve her birini bir çipte optimize etmenin birçok yolu vardır. En basit NAT IP'leri yeniden yazar ve yüke gömülü adresleri kırırsanız endişelenmeyin, hiçbir düzeltme yapmayın.

BRKARC-3466'nın Melbourne'deki CiscoLive 2013'te sunulan ve 2013 Orlando'dan eksik olan aramaların arkasındaki bazı üst düzey fikirleri kapsayan başka bir versiyonu var. Bu alanda iyi bir referans kitabı, Ağ Algoritması: George Varghese'nin Hızlı Ağ Cihazlarını Tasarlamaya Disiplinlerarası Bir Yaklaşımdır .

ASIC bir çeşit çip olarak düşünülebilir. Normalde donanımda başka türlü yapılacak bir yazılım yapmak için inşa edilmiştir. Böylece Cisco istediği her şey için bir ASIC oluşturabilir. Anahtarın modeline bağlı olarak 1 veya daha fazla ASIC vardır. TCAM bir bellek tasarımıdır, çünkü genellikle şasi sistemlerinde bulunur ve birçok asics'ten biri olarak uygulanır. TCAM, yönlendirme (CEF) veya ACLS gibi belirli arama işlevleri için kullanılır, bu nedenle bir ASIC'in bu tür bir arama yapması gerekmiyorsa, TCAM'dan ayrı çalışır. Öte yandan, QoS işaretlemesini işleyen ASIC'ler TCAM ile eldiven içinde çalışmaktadır. Aşağıdaki cisco live sunumu, bazı tasarım geleneklerini ve anahtar tasarımına neyin girdiğini anlamak için iyi bir yer tartışıyor.

BRKARC-3466 - Anahtar yapımının arkasındaki mühendisliği keşfetmek (2013 Orlando), asics listelerini ve birçok genel anahtar tasarım bilgisini içerir