BCM53284 跨vlan组播复制研究报告.doc

BCM53284 跨vlan组播复制研究报告 一 Bcm53284 跨vlan组播复制原理1.1 概述 在robo系列的前几代交换芯片上，均没有针对跨vlan组播复制的机制，所以并不能完全实现该功能。其缺陷就表现在跨vlan 的组播包在从用户侧接口发出去时只能是一份.而不能做到复制多份，且每份还带上不同用户vlan信息。而在bcm53284芯片上，就真正有了实现跨vlan组播复制的硬件机制。所以可以很好的实现该功能，能在一个用户侧端口上复制出多份带不同用户vlan id信息的组播数据包。而这个关键的硬件机制就是两张表：Multicast Group Virtual Port ID Mapping Table和Virtual Port VID Mapping Table.这两张表都用到了一个新的概念:vport(虚拟端口).通过它可以将组播包和它对应的用户vlan连接起来。1.2 Multicast Group Virtual Port ID Mapping Table组播组到vport映射表有7424(29 * 256)条表项. 平均分配给芯片上的29个接口。每个接口分配256条表项。查表时以(Port ID, MGID)为索引。其中MGID为组播组在组播表中的表项索引，MGID的取值范围是0,255. 该表反映了从某个出接口出去的来自某个组播组的包与vport的对应关系。通过这张映射表，芯片可以为每一个发出去的组播包分配若干个vport,上限是16个.每分配一个vport,芯片就会复制一份相应的组播包。组播组索引MGID是由sdk来分配的。原则上要求由组播包的目的组播mac和igmp snoop proxy vlan这二元组来确定一个组播组索引。 组播组到vport映射表的表项结构如下所示: Bit 15: MGVPID_15. When it is 1, this indicates packet replication on Vport 15. Bit 1: MGVPID_1. When it is 1, this indicates packet replication on Vport 1. Bit 0: MGVPID_0. When it is 1, this indicates packet replication on Vport 0.Multicast Group Virtual Port ID Mapping Table查表流程示例： 当芯片收到一个来自组播代理vlan的组播数据包，通过查找mac表，确定了它的组播组索引MGID为100，就到组播表项100处查找组播成员接口位图，假设有两个成员接口eth 3口，5口对应的位图置1了，那么芯片会分别向这两个接口转发该组播包。当向3口转发时，就会根据port id=2(芯片中的port id以0为起点), MGID=100来查找Multicast Group Virtual Port ID Mapping 表。也就是查找索引id为2*256+100=612的表项。而从eth 5口转发的组播包就会查找索引id=4*256+100=1124的表项。假设组播组到vport映射表的表项612中bit 5和bit10为1，就表示芯片会为这个组播包分配两个vport,分别为vport5和vport10. 然后芯片会根据vport5和vport10查下面要提到的Virtual Port VID Mapping表，从而确定对应的用户vlan id,组播包发出去时就会带上对应的用户vlan id。 1.3 Virtual Port VID Mapping Table Vport到vlan id映射表有29条表项，每个接口分配一条表项。查表时以Port ID为索引。表项结构如下所示: Bits 191:180: VID15. VID (VLAN ID) of Vport (Virtual port) 15 Bits 23:12: VID1. VID of Vport 1 Bits 11:0: VID0. VID of Vport 0VIRTUAL PORT VID MAPPING TABLE通过Vport到vlan id映射表,就可以确定vport和vid的对应关系。查表流程示例： 接上面示例，组播包要从eth 3口发出去，且已确定为其分配了vport5和vport10，这时就会查找Virtual Port VID Mapping表,找到索引为2（对应eth 3口）的表项。在该项中读取vport 5对应的vlan id(Bits 71:60)和vport 10对应的vlan id(Bits 131:120)。假设vport5的vlanid值为50,vport10的vlanid值为100, 那么芯片将该组播包从eth 3口发出去时就会是2份，一份带上vlan 50的vlan tag，一份带上vlan 100的vlan tag.这样就实现了从用户侧接口出去的组播包能被复制多份，每份带上一个用户vlan信息的功能。1.4 实现步骤:在了解上述查表机制后，就可以在bcm53284上实现跨Vlan 组播复制功能了。步骤如下：1 首先在协议层通过igmp snoop任务，将组播信息写入到芯片的mac表和组播表:在协议中根据proxy vlan , 组播mac这两个参数,利用算法分配一个空闲的组播组索引mcast index。将mcast index，proxy vlan及组播mac写入到arl表中.然后在组播表mcast index表项处设置该组播组的成员接口。2. 设置Multicast Group Virtual Port ID Mapping表根据用户侧接口号和组播组索引确定要设置的表项，根据在该用户接口需要复制的用户vlan份数，在表项中使能相应的数量的vport.3设置Virtual Port VID Mapping表 根据用户侧接口号确定要设置的表项，根据上面的vport，在表项中相关的字段写入vport对应的vlan id值。这样，当芯片收到一个来自proxy vlan的组播数据包后，通过查找mac表和组播表，可以确定组播组索引和成员接口，然后根据它们查Multicast Group Virtual Port ID Mapping表以确定芯片为该组播包分配了哪些vport, 最后再查Virtual Port VID Mapping表，确定这些vport对应的vlan id。最后芯片会用这些vlan id会替代proxy vlan id，复制相应份数的组播包，从成员端口发送出去。二 问题背景及修改思路问题1： 由bcm53284的Multicast Group Virtual Port ID Mapping表结构可以看出，一个用户端口最多只能支持256条组播索引,而且索引号必须是0,255。而芯片的组播表条目是4k。也就是说，在这4k条组播组中，只有前256条可以实现跨vlan组播复制。如果芯片收到的某个组播数据包其对应的组播索引大于255,芯片就不会去查Multicast Group Virtual Port ID Mapping表，也就不会在转发出去时将proxy vlan替换成用户vlan了。解决方案：因为芯片硬件限制，只能支持256个组播组条目做跨vlan组播复制，所以只能从sdk软件上做调整，将需要做跨vlan复制的组播组记录到gIgmpSnoopRepGroup链表中。当sdk需要将该组播组信息写入到组播表时，就会给这个组播组分配一个位于0,255之间的组播表索引。如果该区间已经满了，就在组播表中找一个普通表项(其对应的组播组没有记录在gIgmpSnoopRepGroup中)，将其移到0,255之外，这样就可以空出一个索引给这个组播组了。为此，设计了网管命令:multicast replication group (A.B.C.D)由该命令指定的组播ip对应的组播组就具有高优先级，会保证分配给它的组播组索引位于 0,255之间。然后在以下函数中做了判断处理：int bcm_robo_mcast_addr_add(int unit, bcm_mcast_addr_t *mcaddr)if (IsRepGroup(mcaddr-mac) = OK) & (mcindex = 256)/*找一个普通的索引，移出0,255区间，为入参组播表项腾出空间。*/for (i = 0; i 256; i+)if (IsRepGroup(bcm53284McastTablei.mac) != OK)normalMcIndex = i;DRV_FP_VERB(nr bcm_robo_mcast_addr_add: normalMcIndex %d, normalMcIndex);break;/*移动normalMcIndex 表项到后面去.*/if (normalMcIndex 256)for (loop = 256; loop mcast_to_marl) (unit, (uint32 *)&marl_entry, (uint32 *)&newMcaddr);BCM_IF_ERROR_RETURN(DRV_SERVICES(unit)-mcast_bmp_set) (unit, (uint32 *)&marl_entry, t_pbm,DRV_MCAST_INDEX_ADD); /*删除旧位置normalMcIndex处的组播表项, 以实现该普通组播表项的后移*/ BCM_IF_ERROR_RETURN(bcm_l2_addr_delete(unit, bcm53284McastTablenormalMcIndex.mac, bcm53284McastTablenormalMcIndex.vid);/*旧的组播表项统计计数减1*/L2MC_USED_CLR(unit, normalMcIndex);mcindex = normalMcIndex;elseDRV_FP_VERB(nr no available rep multi group space !); 问题2： 由bcm53284的Virtual Port VID Mapping表结构可以看出,一个端口只支持16个用户 vlan. 按照协议的默认流程，端口先收到某个用户 vlan的igmp report包，就会自动把这个用户 vlan写入到Virtual Port VID Mapping表.这样，先来的用户 vlan就可以做复制，后来的用户 vlan因为表项已满的原因，而无法复制组播包。而如果这个后来的用户 vlan是比较重要的vlan,需要做组播复制，那就无法满足要求了。解决方案：需要一种机制，可以让用户来控制让哪些用户 vlan参与跨vlan组播复制。这需要定义一个链表gIgmpSnoopUserVlanList,用来保存重要的用户 vlan. 然后在sdk准备填写Virtual Port VID Mapping表时，做一个判断，只有记录在gIgmpSnoopUserVlanList中的用户 vlan才可以写入到表项中。而没有记录的用户 vlan不让写入表项中,也即不让其做跨vlan组播复制。为此，设计了网管命令:multicast user-vlan VLANLIST用户通过该命令来配置需要参与跨vlan组播复制的重要的用户 vlan.然后在以下函数中做了判断处理：STATUS usp_sdk_switch_add_l2mcast_member(void *var)/*只有cli上配置的用户-vlan才可以写入到Virtual Port VID Mapping表中。*/if (vlanId != igm