网络应用中的SRAM

同步SRAM的传统应用领域是搜索引擎，用于实现算法。在相当长的一段时间里，这都是SRAM在网络中发挥的主要作用。然而，随着新存储技术的出现，系统设计师为SRAM找到了新的用武之地，如：NetFlow(网流)、计数器、统计、包缓冲、队列管理和存储分配器。

如今，人们对所有路由器和交换机的要求都不仅限于FIB(转发信息库)搜索。计数器需要跟踪接受服务的信息包数量，并获取统计数据来解决帐单编制问题。通过统计来连续监视网络(被称为NetFlow)，从而完成问题检测和判定。随着每个信息包处理量的增加，需要采用包缓冲器来提升处理能力。除了以上提到的之外，由于系统中存储器资源增多，因而动态存储分配也是必需的。路由器或交换机的所有这些附加功能正在重新定义网络系统设计(见图1)。




图1 具有多种新功能的网络系统

此外，随着IPv6和VRF(虚拟路由器转发)的迅速普及，对更宽、更深、更快和更高效系统的需求愈加迫切。系统设计师必须能够以最低的成本来满足网络系统的所有度量标准。此时，简单的同步SRAM就难以满足要求了。所有这些功能均可借助DDR(双倍数据速率)或QDR(4倍数据速率)SRAM等速度更快、带宽更高的SRAM来实现。本文将分析上述的每一种应用及其目前和未来的要求，还将提出旨在满足这些要求的解决方案和建议。

QDR 与 DDR SRAM

由赛普拉斯、瑞萨、IDT、NEC和三星公司组成的QDR协会开发出了QDR SRAM，旨在通过把性能提升为原先的4倍来满足那些不仅需要标准ZBT(零总线转向时间)或NoBL(无总线延迟)SRAM的低延迟和满周期利用率，而且还需要大幅度提高工作频率的系统对带宽的要求。QDR SRAM具有单独的读和写端口，它们在每个数据引脚上以双倍数据速率彼此独立地工作，从而在一个时钟周期中传输4个数据字，4倍数据速率因此而得名。采用分离的读/写端口完全消除了SRAM与存储控制器之间发生总线争用的可能性，而这却是传统的公用I/O器件需要解决的问题。QDRII SRAM具有被称为回波时钟的源同步时钟，它们与数据输出一道生成。QDR SRAM采用了HSTL(高速收发器逻辑)I/O标准，以便实现高速操作。

QDR SRAM面向那些需要在读和写操作之间进行转换的应用，而DDR SRAM则主要面向需要进行数据流式处理(例如，先进行16项读操作，然后再执行16项写操作)的应用，此时，读和写操作之间的近期平衡为100%的读操作或100%的写操作。在这种情况下，有一根QDR SRAM总线在50%的时间里未被使用。其它的总线可能具有不平衡的近期读/写比例。后面这两种情况是促使人们进行DDR公用I/O SRAM开发的主要原因，在这种器件中，输入和输出数据共用同一根总线。在从读操作向写操作转换的过程中，需要总线转向周期，并减小了可用带宽。然而，对某些系统而言，这将产生优于QDR架构的平均总线利用率。控制信号极少，而且与QDR器件控制信号稍有不同。  

网络应用

如引言部分所述，网络系统设计涉及诸多方面。即将采用网络设计来实现的各类应用的数量日趋庞大。这里讨论的是部分最常见的应用。

转发/路由选择

转发信息库(FIB)负责保存用于决定输入信息包的路由选择特性的路由选择信息。代表路由的前缀可被存储于三进制内容可寻址存储器(TCAM)中并进行即时搜索，或存储于SRAM中并利用某种算法对地址的若干位进行增量搜索。不管在哪种应用中，结果索引都具有一些用于指示所采取的措施的关联信息 —— 下一个跳地址、更新统计和另一个端口上的复制等。传统的做法是把该信息存储于SRAM中。

与展开式可扩缩包分类解决方案(在该解决方案中，TCAM正逐渐成为事实标准)相比，人们在FIB算法方面进行了大量的研究工作。但是，有两个发展趋势对面向FIB解决方案的SRAM型算法提出了重大挑战：(1)随着IPv6支持能力的提高，入口的宽度也在增加；(2)由于VRF表和虚拟专用LAN业务(VPLS) 采用率的提高，路由选择表的规模日益庞大起来。就VRF表而言，每个VLAN都存储了相似的路由选择表，而这会增加入口的数量。VPLS是一种新的范例，借助它可实现多层次网络的扁平化，从而获得更多的入口。随着入口宽度的增加，基于SRAM的算法需要构建更深且更宽的多分支树/trie树，使得完成一项搜索所需进行的SRAM存取数量有所增加。于是，越来越多的系统设计师开始采用QDR SRAM来取代传统的SRAM，因为前者提供了更高的带宽，能够实现更宽的树形结构，原因是可在指定的时间期限内完成更多的存取。

NetFlow

Cisco systems公司的NetFlow技术是Cisco IOS软件的主要组成部分，用于在数据进入特定的路由器或交换机接口时对其进行收集和测量。通过分析NetFlow数据，网络工程师能够发现导致拥塞的原因；确定每个用户和应用的服务类型(CoS)，并确认通信量的源网络和目标网络。NetFlow实现了极为细致和准确的通信量测量和高级聚合式通信量收集功能。

目前，IETF(因特网工程特别工作组)正在对NetFlow的现有版本(ver9)进行标准化，并将其命名为IPFIX。除了Cisco之外，Enterasys和Juniper等网络供应商都在该标准的制订过程中发挥着作用，并且已经表示出采纳IPFIX的兴趣。当然，在多机种网络中，作为网络应用流相关信息的一致性来源，使得NetFlow/IPFIX的吸引力远远超过了其它方案。

概括起来，NetFlow提供了以下信息：

*信源 IP地址
*目的IP地址
* 源端口
* 目的端口
*第三层协议类型
*服务类型

NetFlow仅负责捕获入站通信量，因此，通常需要在链路的两端均安放仪表。目前，NetFlow是以采用特殊算法的软件来实现的，并把数据存储于QDR SRAM之中。由于NetFlow是一种需要满足一定线路速率的新技术，因此它是采用QDR来实现的。如今，可实现40Gbps"56Gbps数据速率的下一代路由器/交换机的大多数供应商都把目光集中在了具有250MHz"300MHz操作速度的QDR SRAM上。随着数据速率的增加，SRAM的速度指标变得愈发重要。