无损以太网的ROCE革命，队列的缓存空间优化分析

ROCE无损以太网，队列的缓存空间优化

多级缓存架构优化芯片性能：

* 缓存空间细分为芯片级、端口级和队列级，实现精细管理。

* 无损队列引入Headroom缓存空间，确保数据完整性。

在芯片层面：

静态缓存为端口提供保证的缓存空间，采用独占分配机制。一旦端口分配到缓存资源，即使闲置，也不会被其他端口占用。这确保了端口始终拥有预留的缓存容量。

动态缓存：芯片上 Packet 缓存包含动态和静态部分。动态缓存进一步划分为 Service Pool 和 Headroom Pool。

Service Pool 专用于满足流量需求，而 Headroom Pool 为意外流量高峰提供缓冲。这两个分区独立运作，无法相互使用空闲缓存。

Service Pool：服务于端口级的Port Service缓存划分，所有端口级的Port Service缓存共享同一个芯片级Service Pool。例如，如果芯片级Service Pool缓存容量为100KBytes，端口1和端口2的Port Service缓存需求同为80KBytes。当某一时刻端口1已占用70KBytes的Port Service缓存时，端口2理论上最多还能再使用30KBytes的Port Service缓存。

Headroom Pool：针对端口级的Port Headroom缓存进行划分，所有端口级的Port Headroom缓存同样共享芯片级的Headroom Pool。假定芯片级Headroom Pool缓存大小设定为50KBytes，端口1和端口2的Port Headroom缓存需求均为40KBytes。在某一时间点，若端口1已占用30KBytes的Port Headroom缓存，那么端口2在此情况下最多还能额外占用20KBytes的Port Headroom缓存空间。

在端口层面：

1. Port Guaranteed

Queue Guaranteed的缓存资源遵循独占分配原则，专用于分配给队列级缓存，确保队列资源隔离。这种设计防止队列间缓存共享，确保每个队列拥有独立的缓存空间，最大化资源利用效率。

2. Port Service

Port Service缓存主要用于分配给队列级的Queue Service缓存。所有队列级的Queue Service缓存共享同一端口级别的Port Service缓存资源。

举例来说，假设端口级别的Port Service缓存容量为80KBytes，队列1和队列2的Queue Service缓存需求量都设置为60KBytes。在某一时间节点，若队列1中的数据包已占用50KBytes的Queue Service缓存空间，那么队列2此时最多还可使用30KBytes的Queue Service缓存空间。

3. Port Headroom

Port Headroom缓存区段用于分配给队列级的Queue Headroom缓存，所有队列级的Queue Headroom缓存均共享同一端口级别的Port Headroom缓存资源。假如端口级别的Port Headroom缓存总量为40KBytes，而队列1和队列2的Queue Headroom缓存需求均为30KBytes。在某一具体时刻，若队列1中的数据包已占据了25KBytes的Queue Headroom缓存空间，那么队列2此时最多还能再分配到15KBytes的Queue Headroom缓存空间。

在队列层级:

1. Queue Guaranteed

Queue Guaranteed 确保队列的基本报文传输能力，即使未获取队列服务缓存，也能转发一定量的报文。它包括两个阶段：

- 入队列 Queue Guaranteed：报文进入队列前

- 出队列 Queue Guaranteed：报文离开队列前

2. Queue Service

Queue Service 应对流量激增，为队列提供临时缓存空间。包含入队列和出队列，当待转发报文大小小于缓存剩余空间时，才能加入并转发。否则，报文将被丢弃。

3. Queue Headroom

Queue Headroom是网络中宝贵的缓冲空间，它确保即使在暂停帧通知期间，新报文也能被安全接收，避免因缓存不足而丢失数据。它充当保护屏障，防止报文丢失，从而确保网络通信的顺畅和稳定。

避免报文丢失风险：

芯片内部的单一服务池可能导致无损报文丢失，当有损报文流量激增时，它们会占用服务池。

为了防止这种情况，应规划无损报文队列的头部空间，以确保充足的存储空间应对流量激增。

优化缓存分配机制，释放设备转发潜力。先进的无损队列优化功能合理分配缓存空间，确保在不同流量负载下无损队列始终保持零丢包高效转发。

通过缓存空间优化，可划分芯片共享缓存，创建无损和有损队列。无损队列的缓存大小基于Headroom Pool和无损队列自身的Service Pool，确保不丢包转发。自动或手动配置Service Pool和Headroom Pool，优化无损队列的性能。

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