Ethernet on fpga
-
Upload
eucariot -
Category
Technology
-
view
47.892 -
download
9
Transcript of Ethernet on fpga
![Page 1: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/1.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Обрабатываем Ethernet
без потерь
1
![Page 2: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/2.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
План
● Интегральные схемы
● ASIC и FPGA
● Подключение Ethernet к ИС
● Фильтрация и обработка 100G без потерь
2
![Page 3: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/3.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Интегральные схемы
● Транзисторыo Сумматоры, компараторы, мультиплексоры
o Триггеры, счетчики, блоки памяти
● Схема - это “программа”
● Hardware Description Language (HDL):o VHDL
o Verilog/SystemVerilog
3
![Page 4: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/4.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Возможности ИС
● Параллельность
● Независимость
● Предсказуемость
● Свободаo В архитектуре
o В периферии
OpenSPARC
4
![Page 5: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/5.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Виды ИС
● ASIC (application-specific integrated circuit)
● FPGA (field-programmable gate array)o ЦОС
Обработка видео
Радары, радиолокация
o Сети связи
Wireline (Ethernet, OTN)
Wireless (3G, 4G, LTE)
o Высокопроизводительные вычисления
o Автомобильная промышленность
5
![Page 6: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/6.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Архитектура FPGA (на примере Altera Stratix V)
6
![Page 7: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/7.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
ASIC vs FPGA
7
ASIC FPGA
Себестоимость чипа Маленькая Большая
Производительность Большая Средняя
Реконфигурация Очень сложно Просто
Капиталовложения Большие Небольшие
Сложность
разработки
Высокая Средняя
Time-to-market Большое Среднее
![Page 8: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/8.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Cisco Catalyst 6880-X Baseboard
8
![Page 9: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/9.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Подключение Ethernet:
общие принципы
9
![Page 10: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/10.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
1G Ethernet
10
![Page 11: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/11.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
10G Ethernet
11
![Page 12: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/12.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
100G Ethernet
12
![Page 13: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/13.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Streaming Interface
13
![Page 14: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/14.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Metrotek B100
14
● 100G
● 40G
● 10 x 10G
● FPGA (Altera Stratix V)
● COM Express (Intel Core i7)
![Page 15: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/15.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru 15
![Page 16: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/16.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru 16
![Page 17: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/17.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru 17
![Page 18: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/18.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Фильтрация и балансировка
● 1000 правил MAC/VLAN/MPLS/IP/Ports
● Входной интерфейс - 100G
● Балансировка на 10x10G
● Без потерь на 100% нагрузке
18
![Page 19: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/19.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Сложности
● 100G line rate:o 64 байт - 148.8 Mpps
o 1518 байт - 8.1 Mpps
● Пакет приходит в худшем случае в
среднем каждые 6.72 ns: при частоте 315
МГц это чуть более двух тактов
19
![Page 20: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/20.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru 20
![Page 21: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/21.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Решение
● Отказ от внешней памяти: используем
только то, что находится внутри FPGA
● Системы парсинга, фильтрации,
коммутации сделаны конвейером
21
![Page 22: Ethernet on fpga](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042615/55a6ae751a28ab48418b4673/html5/thumbnails/22.jpg)
Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Полезная литература
● http://www.altera.com
● http://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/catalyst-
6880-x-switch/white_paper_c11-728540.pdf
● IEEE 802.3
● http://habrahabr.ru/post/234369/
● http://www.intel.ru/content/www/ru/ru/switch-silicon/ethernet-switch-
fm5000-fm6000-datasheet.html
22