一、 應(yīng)用背景

    隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的軟硬件應(yīng)用也越來越多。但是應(yīng)用的開發(fā)、測試大部分是在一些網(wǎng)絡(luò)性能較好的局域網(wǎng)中進行的，但是現(xiàn)實中的網(wǎng)絡(luò)是不可靠的，數(shù)據(jù)傳輸和交互可能存在丟包，亂序等問題，導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，因此模擬在廣域網(wǎng)中存在的不確定問題，對應(yīng)用的部署運行是必要的。

二、 方案概述

    湖南新實自主研發(fā)的廣域網(wǎng)硬件仿真平臺，基于FPGA+CPU的FAST架構(gòu)下實現(xiàn)，廣域網(wǎng)仿真功能在硬件中實現(xiàn)，可模擬廣域網(wǎng)中丟包，亂序，延時的情形。具體實現(xiàn)方式是在硬件中的五級流水線中插入廣域網(wǎng)仿真模塊。

三、 FAST五級流水線（FAST UM）

    UM是FAST架構(gòu)中硬件中最基礎(chǔ)的模塊，包含5個主要的子模塊，可實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)分組的分組解析、查表匹配、動作轉(zhuǎn)發(fā)，輸出統(tǒng)計功能。 用戶定義的解析(UDP)
    根據(jù)用戶特定的處理需求，解析分組的協(xié)議以及分組是否滿足用戶定制的屬性分類，生成后續(xù)控制分組處理的分組特征向量（PFV）以及生成MD信息。 用戶定義關(guān)鍵字提取（UKE）
    根據(jù)分組的特征向量，提取分組查表得關(guān)鍵字并將查找關(guān)鍵字（Key）、PFV及MD送給GME模塊。 通用查表引擎(GME)
    根據(jù)產(chǎn)生的關(guān)鍵字查表，獲取控制分組處理動作和輸出控制的信息。 用戶定義動作（UDA）
    實現(xiàn)用戶定義的對分組的特定處理，如修改分組頭，分組分片與重組，添加二層分組頭等。 通用輸出引擎（GOE）
    基于令牌桶實現(xiàn)對分組輸出的整形，如限制發(fā)往特定CPU 軟件UA或協(xié)議棧的流量，限制特定流發(fā)往特定端口的流量等。

四、 廣域網(wǎng)仿真模塊（MMM）

丟包模塊
    根據(jù)配置的丟包率對輸入的包進行計數(shù)，即根據(jù)輸入的百分比，將報文中的指定比例的包丟掉，如５％即在配置成效時將每接收到的100個報文中的前５個報文丟棄。 亂序模塊
    亂序模塊是數(shù)據(jù)通過乒乓的方式存儲在兩個FIFO內(nèi)。在輸出時根據(jù)亂序的比例來實現(xiàn)對兩個FIFO控制。     即輸入時按１：１的方式將數(shù)據(jù)存儲在兩個FIFO中，在輸出時則根據(jù)丟包比例進行亂序，即若亂序率為１％即輸出時每輸出99個數(shù)據(jù)后輸出在對應(yīng)FIFO多輸出一個報文，即每個FIFO接２：２輸出兩個，以保證出現(xiàn)亂序。 延時模塊
    延時模塊是對需要延時的數(shù)據(jù)在FIFO中進行緩存，直到達到延時確定的時間為止。即當(dāng)?shù)谝粋€報文到達后開始記時，到指定時間輸出數(shù)據(jù)報文。