RT1180 Switch学习笔记(3)-网络风暴抑制

通过之前的学习，我们已经开启了Endpoint端口（后面称EP）的LwIP对Switch外部网络的访问。用过Switch的小伙伴应该都知道，当出现网络风暴时，EP即使不开混杂模式，也会频繁进入中断，提高CPU的loading，降低网络的使用效率。如何解决这个问题呢，一般常见的MCU是没有抑制能力的，往往是通过关闭MAC，等待一段时间后重新尝试开启，通过这样的方式来规避。不过我们RT1180的NETC是非常强大的，自带了网络风暴抑制的功能。

原理说明

今天我们介绍下网络风暴的抑制的功能，首先我们要了解下Rate Policer Table（速率监管表），主要用于控制 IEEE 802.1Qci 协议中规定的流量监管（Stream Policing）功能，他的功能包括：

• 提供流量控制配置：该表中包含了 ENETC（以太网控制器）实例的速率策略配置和相关操作信息。

• 实现令牌桶算法：通过配置该表，可以实现令牌桶算法（Token Bucket Algorithm）来控制和限制网络流量。例如，可以在表中设置C桶和E桶的承诺信息速率（CIR）、超额信息速率（EIR）以及各自的桶容量（CBS、EBS）。

• 与其他过滤表联动：一个 Rate Policer 实例可以在其他入站处理表中被关联或指定，这包括入口端口过滤表（Ingress Port Filter Table）、入口流表（Ingress Stream Table）入口流过滤表（Ingress Stream Filter Table）。

其中核心的令牌桶算法（Token Bucket Algorithm）是 IEEE 802.1Qci 标准中实现流量监管（Rate Policing）的核心机制，主要用于网络流量的速率测量与控制，在 RT1180 芯片的 NETC（以太网控制器）中，令牌桶算法通过配置 Rate Policer Table 来实现。它通过设定不同的“令牌桶”及其参数，对进入网络的数据帧进行颜色标记（流量测量），并根据标记结果执行相应动作（如放行或丢弃）。详细的算法机制和工作流程如下：

1. 核心参数与令牌桶 该算法主要依赖两个桶：C桶（承诺令牌桶）和 E桶（超额令牌桶）。我们可以为这两个桶配置以下关键参数

• CIR (Committed Information Rate，承诺信息速率)：向 C 桶中投放令牌的固定速率。
• CBS (Committed Burst Size，承诺突发尺寸)：C 桶所能容纳的最大令牌容量。
• EIR (Excess Information Rate，超额信息速率)：向 E 桶中投放令牌的固定速率。
• EBS (Excess Burst Size，超额突发尺寸)：E 桶所能容纳的最大令牌容量。

2. 数据帧的颜色标记流程 当数据帧进入控制器时，系统会根据帧的大小消耗相应的令牌，并根据桶内令牌的余量对其进行颜色标记。以默认的色盲模式（Color-blind mode）为例，具体的判别流程如下

• 如果 E 桶的令牌数量足够，说明流量虽然超出了承诺速率，但仍在允许的超额范围内。此时，系统会将该数据帧标记为黄色（Yellow），并从 E 桶中扣除相应数量的令牌
• 如果 E 桶中的令牌也不够，说明当前流量严重超标，该数据帧将被标记为红色（Red）
• 初始判定：当一个数据帧进入时，系统首先假定它是一个绿色帧
• 检查 C 桶（承诺速率检查）：系统会优先检查 C 桶。如果 C 桶中具备足够数量的令牌（意味着当前流量在承诺的 CIR 速率范围内），则将该数据帧正式标记为绿色（Green），同时从 C 桶中扣除与该帧大小相对应的令牌数量
• 检查 E 桶（超额速率检查）：如果 C 桶中的令牌不足，系统会转而检查 E 桶中的令牌余量

3. 执行动作 完成颜色标记后，系统会针对不同的颜色执行相应的流量控制策略。对于被标记为红色（Red）的违规数据帧，系统会根据 Rate Policer Table 中对应条目的配置动作来决定如何处理（例如，通常配置为直接丢弃该数据帧）

   

代码分析

首先我们需要在SWT_Init的时候开启enBcastStormCtrl并设置RpEntryID，这里使用了相同的ID值=1，在初始化SWT_Init后调用enable_storm_control()，注意第二个参数就是RpEntryID，第三个参数是允许的网络带宽，对应上面提到的CIR，rate的单位是bit，下面代码对应的就是20M的带宽允许：

status_t enable_storm_control(swt_handle_t *handle, uint32_t rp_eid, uint64_t rate){    struct flow_meter_config fm_config;    	  status_t ret;    memset(&fm_config, 0U, sizeof(struct flow_meter_config));    fm_config.committed_information_rate = rate; // limited speed test with 200k    fm_config.committed_burst_size = 2000; // burst frame size (set as the maximux frame size in the net)    fm_config.excess_information_rate = 0;	fm_config.excess_burst_size	= 0;    ret = netc_add_rate_policer_table_entry(handle, &fm_config, rp_eid);	  return ret;}

enable_storm_control函数主要设置的4个参数fm_config.committed_information_rate，fm_config.committed_burst_size，fm_config.excess_information_rate，fm_config.excess_burst_size就对应之前我们提到的CIR, CBS, EIR, EBS。代码其实很简单，我们来对它进行测试验证。

测试验证

测试之前我们需要搭建一个环境，本来打算找两台PC的网卡都接到Switch上，然后用一台PC给另一台发送，但是实际测试了几个发包软件，流量都上不去，很难达到风暴的效果。所以就用RT1170-EVK手搓了一个发包器，代码使用的是SDK中的enet_txrx_transfer_cm7示例，修改代码如下，首先要把EXAMPLE_USES_LOOPBACK_CABLE设置为1，因为默认情况下这个示例在MAC层环回了，数据是发不出来的。第二步就是修改while(1)里的内容，通过g_delayType来判断延时的大小，这样我们设置不同的值就对应了不同的流量。