什么是Pause幀？以太網(wǎng)MAC的pause流控介紹

1、什么是Pause幀

Pause幀是一種報文類型。在IEEE802.3協(xié)議中規(guī)定中，pause幀是一種控制幀，用于控制數(shù)據(jù)流停止發(fā)送，在MAC 發(fā)送側(cè)產(chǎn)生，在MAC接收側(cè)解析并執(zhí)行。當(dāng)此端設(shè)備輸入數(shù)據(jù)量過大，無法及時處理時會在此端發(fā)送側(cè)MAC產(chǎn)生pause幀，發(fā)給對端，要求對端在一定時間內(nèi)停止發(fā)送數(shù)據(jù)。

Pause報文由IEEE802.3協(xié)議規(guī)定，與標(biāo)準(zhǔn)以太幀格式相似：

DA表示目的地址，地址數(shù)據(jù)固定為0x180c2000001

SA表示源地址 地址由發(fā)送方確定

TYPE為報文類型字段，固定為0X8808

OPCODE為操作碼，固定為0X0001

PAUSE_TIMING字段為上游MAC停止發(fā)送數(shù)據(jù)的時間，每單位為512bit傳輸時間，數(shù)值為16’d1024表示暫停時間為MAC傳輸1024*512bit數(shù)據(jù)所需要的時間

PAD：為填充字段，所有值為0

FCS: 為校驗字段，通常為CRC校驗值

2、Pause幀的流程過程

如圖所示，左側(cè)為本端芯片，右側(cè)為對端芯片。MAC0和MAC1都包含發(fā)送側(cè)tx和接收側(cè)rx。左側(cè)芯片內(nèi)部mac上游模塊A與mac0發(fā)送側(cè)有流控信號fc_rdy。信號高表示模塊A無法及時處理輸入數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行流控。為了方便突出重點，圖中省略了PCS以及serdes等模塊。

流程處理如下：

1~2步：對端mac1發(fā)送數(shù)據(jù)給mac0接收側(cè)，進(jìn)行發(fā)送到模塊A

3步：模塊A無法及時處理輸入的數(shù)據(jù)，需要減少數(shù)據(jù)輸入，從而將fc_rdy拉高。

4步：mac0發(fā)送側(cè)tx發(fā)現(xiàn)流控信號fc_rdy為高，產(chǎn)生pause幀，發(fā)送給mac1接收側(cè)。只要fc_rdy為高，mac0發(fā)送側(cè)tx每隔一段時間發(fā)送一個pause幀，間隔時間由配置寄存器控制。間隔時長計算由計數(shù)器counting計算。Pause幀內(nèi)停止發(fā)送數(shù)據(jù)的時間由另外一個配置寄存器控制。只要fc_rdy為高期間，mac0發(fā)送側(cè)不發(fā)送普通數(shù)據(jù)。

5步：mac1接收側(cè)rx接收到pause報文后，提取pause幀內(nèi)包含的暫停時間，產(chǎn)生流控信號fc通知MAC發(fā)送側(cè)上游模塊module B停止發(fā)送數(shù)據(jù)

678：mac1 TX側(cè)在暫停時間內(nèi)，停止發(fā)送數(shù)據(jù)。MAC0 TX側(cè)可能會發(fā)起多個Pause幀。一旦模塊A處理完之前的數(shù)據(jù)后將fc_rdy拉低，則進(jìn)入第9步

9:步：第9步分2種情況。

情況1：fc_rdy拉低，并且counting在計數(shù)沒有到一個間隔周期，此時發(fā)送pause幀，但是幀內(nèi)暫停時間為0. Mac1接收到pause幀后，控制tx控制立即開始發(fā)送數(shù)據(jù)。

情況2：fc_rdy拉低的同時，counting正好計數(shù)到一個間隔周期，此時不發(fā)送pause幀。等到上一個pause幀的暫停時間到達(dá)后，mac1發(fā)送側(cè)tx繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

3、pause幀處理協(xié)議強(qiáng)制要求

1）pause的產(chǎn)生發(fā)送過程不能中斷一個完整的數(shù)據(jù)報文。即在第4步中，fc_rdy拉高后，首先mac0 tx側(cè)需要判斷當(dāng)前是否正常數(shù)據(jù)報文在傳輸。如果有，則需要在當(dāng)前數(shù)據(jù)報文傳輸完成后才能發(fā)送pause幀。也就是說在發(fā)送過程中，只能在完整數(shù)據(jù)報文的間隙插入pause幀。

2）新的pause報文暫停時間會覆蓋上一個暫停時間。對mac1來說，當(dāng)mac1接收到新的pause幀后，暫停時間以最新時間為準(zhǔn)。