基于SOC的SDN交換機(jī)軟硬件接口設(shè)計(jì).pdf

1、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)主要固件被各設(shè)備廠(chǎng)商鎖定與控制，協(xié)議實(shí)現(xiàn)也與硬件綁定，各自只是針對(duì)某個(gè)問(wèn)題工作，互相獨(dú)立互不干擾。這與目前網(wǎng)絡(luò)需求非常不符。人們需要能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)有更大的控制權(quán)，將控制與轉(zhuǎn)發(fā)隔離。在此背景下 SDN技術(shù)提出并得到迅速發(fā)展。面對(duì)SDN技術(shù)的發(fā)展，各大廠(chǎng)商公司紛紛推出了自己的SDN交換機(jī)，但是現(xiàn)有的交換機(jī)處理器系統(tǒng)和FPGA相互獨(dú)立，由不同的器件實(shí)現(xiàn)，再加上外圍電路，使得交換機(jī)體積大，功耗高，這在教學(xué)演示和科研中非常不便。對(duì)此，

2、本文提出利用具有高集成度,高性能和低功耗特點(diǎn)的SOC實(shí)現(xiàn)SDN交換機(jī)以滿(mǎn)足教學(xué)和科研需求。
　　交換機(jī)的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)選用xilinx公司新推出的zynq-7000 SOC芯片。這款SOC不同以往的SOC，它的處理器與FPGA處于同一個(gè)架構(gòu)上，所以性能大幅度提升。這有利于突破傳統(tǒng)交換機(jī)處理器與 FPGA存在的數(shù)據(jù)傳輸傳輸瓶頸。在設(shè)計(jì)中，我們選用SOC的高速數(shù)據(jù)通道完成數(shù)據(jù)在可編程邏輯和可編程系統(tǒng)之間的傳輸。選擇芯片上位于可編程邏輯部分的

3、DMA負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸控制，因?yàn)橄啾扔诳删幊烫幚砥鞑糠值腄MA其性能更加優(yōu)越。交換機(jī)的幀類(lèi)型主要考慮控制幀，實(shí)現(xiàn)交換機(jī)與控制器的交互。
　　本文首先介紹與SDN交換機(jī)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的技術(shù)，包括SDN架構(gòu)、OpenFlow交換機(jī)組成和工作過(guò)程。在設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)的傳輸完全依賴(lài)基于A(yíng)XI協(xié)議的DMA，所以會(huì)介紹AXI協(xié)議和應(yīng)用的AXI-DMA核的工作原理。然后給出測(cè)試所用的平臺(tái)zynq-7000的組成和性能，結(jié)合關(guān)鍵性實(shí)驗(yàn)演示相關(guān)開(kāi)發(fā)工具的使用。

4、接著根據(jù)OpenFlow交換機(jī)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)利用SOC技術(shù)實(shí)現(xiàn)SDN交換機(jī)所適合的整體架構(gòu)并規(guī)劃具體的交換機(jī)各部分功能實(shí)現(xiàn)方式。按照從硬件到軟件，底層到高層的順序逐一介紹。最后，通過(guò)對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果與預(yù)計(jì)的相符，完成了控制幀傳輸?shù)哪康?。而且交換機(jī)與控制器可以順利建立連接，完成幾種控制幀的交互。關(guān)于A(yíng)XI通道的性能，也是測(cè)試中比較重要的部分，不過(guò)因?yàn)榉较蜉^新，沒(méi)有進(jìn)行對(duì)比，但是測(cè)出的性能非常優(yōu)秀，完全可以滿(mǎn)足交換機(jī)控制幀的傳輸要求。