NetMagic網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)實(shí)踐研究開發(fā)平臺(tái)

簡介計(jì)算機(jī)系的學(xué)生們?cè)谶M(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)時(shí)，缺少實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)原理進(jìn)行剖析；研究所的教授們?nèi)鄙僬鎸?shí)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行更精確的數(shù)據(jù)建模和算法驗(yàn)證。盡管我們自己同時(shí)具備學(xué)術(shù)研究和設(shè)備生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)的過程中我們也發(fā)現(xiàn)了這樣一套平臺(tái)的必要性，因此從2010年開始，我們開發(fā)并逐漸完善了NetMagic創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。這套平臺(tái)的設(shè)計(jì)初衷是：有硬件也有軟件，易于開發(fā)和部署，特別適合教學(xué)和學(xué)術(shù)研究。試用結(jié)果表明，這套平臺(tái)很受歡迎，學(xué)生們?cè)诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)就掌握了路由器的設(shè)計(jì)原理并開發(fā)出了一些應(yīng)用，也發(fā)表了一批高水平的論文。NetMagic摒棄了傳統(tǒng)的硬件加CPU的結(jié)構(gòu)，將控制功能外移到一臺(tái)普通的微機(jī)上實(shí)現(xiàn)，為此專門設(shè)計(jì)了一套控制協(xié)議NMAC。NMAC的核心思想是利用以太網(wǎng)傳遞控制命令，不僅令硬件結(jié)構(gòu)更加簡潔，而且特別適合專業(yè)特長為硬件設(shè)計(jì)的研究人員。

NetMagic是什么為什么設(shè)計(jì)

NetMagicNetFPGA不是一個(gè)100%的開源平臺(tái)，沒有專業(yè)的開發(fā)團(tuán)隊(duì)基于主機(jī)驅(qū)動(dòng)基于網(wǎng)絡(luò)編程理想的平臺(tái)應(yīng)該是基于網(wǎng)絡(luò)的，而不是基于主機(jī)。NetMagic有CPU嗎NetMagicBox+外部主機(jī)，可以做任何事情NetMagicBox內(nèi)無CPUNetMagicBox=FPGA+DDR2+PHYNMAC協(xié)議NetMagicBox外部主機(jī)我有點(diǎn)明白了NetMagic平臺(tái)=NetMagicBOX+外部主機(jī)NetMagicBox是一個(gè)單純的硬件設(shè)備NetMagicBox仍然需要CPU的控制，但可以和CPU物理分離，這一次很徹底，所有控制功能在外部主機(jī)上完成NMAC協(xié)議存在于NetMagicBox和外部主機(jī)之間還有一些疑惑：NMAC協(xié)議是什么NMAC

=NetMagicAccessControlprotocolNMAC協(xié)議是一個(gè)自定義的協(xié)議，基于以太網(wǎng)傳輸控制命令NMAC協(xié)議并不復(fù)雜，它最初產(chǎn)生于一幫做硬件的人手中，但很有希望成為標(biāo)準(zhǔn)NMAC協(xié)議基于LibNet和Libpcap開發(fā)，向上提供API還有一些疑惑：硬件復(fù)雜嗎NetMagic

BOX硬件不復(fù)雜只有很少一部分硬件需要自己開發(fā)NetMagic

BOX的核心是一片F(xiàn)PGA，設(shè)計(jì)成功與否在于邏輯關(guān)系的理解，類似于C編程提供設(shè)計(jì)規(guī)范提供設(shè)計(jì)案例提供現(xiàn)場支持我能猜到下一張PPT是什么YouGetit:NetMagic體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)在我知道需要關(guān)注什么了用戶模塊UM硬件方面只需關(guān)心UM的功能設(shè)計(jì)，軟件方面只需實(shí)現(xiàn)自己的控制程序用戶無需關(guān)心端口報(bào)文收發(fā)用戶無需關(guān)心存儲(chǔ)接口實(shí)現(xiàn)用戶無需理解控制報(bào)文格式UM報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)流程N(yùn)etMagic硬件基本知識(shí)通用的報(bào)文處理模式……輸入報(bào)文報(bào)文處理狀態(tài)機(jī)輸出報(bào)文報(bào)文體FIFO報(bào)文計(jì)數(shù)FIFO0609050806260224

0000000000000001..FE120918CC0888D79C2B0000000000000609050806260224

0000000000000002..FE120918CC0888D79C2B000000000000最簡單的處理行為：實(shí)現(xiàn)靜態(tài)路由，改變報(bào)文的輸出端口FIFO的使用data[63:0]wrrequsedw[7:0]clockaclrq[63:0]rdreq64bitsx256words輸入報(bào)文輸出報(bào)文為什么使用FIFO：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，先查表，再?zèng)Q定轉(zhuǎn)發(fā)行為。usedw：FIFO資源使用情況FIFO的波形寫讀0x010x020x030x010x02NetMagic中報(bào)文是連續(xù)來的，而且使用靜態(tài)表項(xiàng)，因而處理更簡單wrreqdatardreqqUM的FIFO報(bào)文體FIFO報(bào)文計(jì)數(shù)FIFOInput_outputFIFOUM輸入接口①②③④⑤UM輸出接口①②③④⑤⑥⑦協(xié)議驗(yàn)證從硬件層次體驗(yàn)協(xié)議格式NetMagic軟件基本知識(shí)NMAC通信框架P1為管理配置/交換復(fù)用接口報(bào)文拆封裝模塊區(qū)分NMAC報(bào)文和普通報(bào)文命令解析模塊解析NMAC協(xié)議P1UMCDPP2P8P3GEPHYRGMIIP4P7P6P5SerDesNMAC連接建立和釋放三次握手建立連接兩次握手釋放連接NMACAPI函數(shù)nmac_init(ID)nmac_write_data(addr,num,data)nmac_read_data(addr,num)nmac_cleanup()NetMagicBOX自身無CPU處理能力，需借助外部主機(jī)CPU，通過以太網(wǎng)傳遞控制命令初始化寫數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)關(guān)閉NMDebuger界面由NMAC的四個(gè)API函數(shù)創(chuàng)建，配置UM和CDP