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一、概述      在二層交換機環境下，當通信雙方持續交互數據時，會不斷命中雙方主機的MAC轉發表項，使其處于一個熱狀態。當某一主機長時間不與外界聯系時，該主機的MAC轉發表項就會長時間不被使用，其為冷狀態。MAC地址老化意思就是MAC轉發表項長時間不用到，觸發老化機制將其從表項中清除。表項到底要到多冷的狀態，具體是多長時間不用到才被老化，這個時間叫做老化時間。 二、MAC地址老化      MAC地址為什么要老化？要做老化的主要原因是MAC轉發表項不夠用，換更大容量則比較費錢。產品在有限的資源下總是想干點更大的事情。出發點是好的，現實也是允許的。交換機允許做老化是跟他的應用場景、網絡通信模型相關的。流量交互越密集、節點分布越離散對MAC轉發表的容量要求越大，反之容量可以較小。老化就是在容量和時間的兩個維度上做出的一種優化策略，核心是一種對成本的優化考慮。將理論的容量大小縮減，調整老化的時間長短，使其達到一個均衡穩定狀態。這一狀態是指網絡的通信服務質量是可被接受的。一味的調小轉發表容量和縮短老化時間，會讓網絡通信產生不可容忍的服務質量。故在不同的應用場景下，交換機的MAC轉發表容量不同、老化時間也不盡相等。 三、MAC轉發表修改      MAC地址老化是以時間為參考進行處理的，故在MAC轉發表字段中需要新設置時間戳字段，用以記錄MAC轉發表項的最新使用時間。MAC轉發表項的定義修改如下：

struct row_port_mac
{
      u8 port;
      u8 pad;/*內存對齊*/
      u8 mac[MAC_LEN];
      struct timeval tv;/*記錄MAC最新更新時間*/
}

四、老化功能實現      1）老化方法      每次MAC查表命中都要進行MAC表項的時間更新，MAC轉發表的老化要根據表項的更新時間來判斷，與當前檢查時間相比較，如果超過了預先設定的閥值則將該表項老化。老化在交換機中的具體實現是怎樣的？以下講述兩種方法。一種是傳統較好理解的老化線程方法；另一種是本平臺實現場景下的最大化資源優化方法——X方法。
     老化線程的方法是指，通過啟動額外的專門線程，負責掃描整個MAC轉發表，逐項比較表項時間是否達到老化要求，從而做出正確的老化行為。該方法的實現方法即是線程循環、遍歷表項、比較時間、清除表項、休眠、進入下次循環。該方法實現簡單，也比較適合硬件實現。
     X方法是指不采用額外線程輪詢遍歷的方式實現老化，那不遍歷，不判斷如何才能老化呢？這就是前面定語描述的，在本平臺實現場景下的實現基礎上完成老化功能。我們可以回顧一下，前面的二層交換功能中的MAC地址學習過程。將新MAC地址學習與查找匹配優化到了一起實現，這一實現過程中其實就存在遍歷與判斷的邏輯，那我們只要將此功能稍加調整，便可實現老化功能。核心實現方法如下：
       a. 在MAC學習查找過程中，匹配到表項則更新時間；
       b. 未匹配時，負責查找一個未使用空間時的判斷改為尋找一個使用時間超過閥值的判斷。      1）老化代碼實現      老化判斷函數，老化時間用戶可自己定義大小。

#define AGING_TIME 30 /*老化超時時間長度，單位秒*/
int aging_match(int idx,struct timeval *now)
{
       return obx_mac_tbl->row[idx].tv.tv_sec + AGING_TIME < now->tv_sec;
}

     修改MAC學習與查找功能，將原來的查找空MAC表項改為查找可老化表項，如果表項是空，則其時間字段為零，也會是需要被老化的表項。

/*else if(j == -1 && !ether_addr_equal((u8 *)&zero_mac,obx_mac_tbl->row[i].mac))*/
else if(j == -1 && aging_match(i,&now))
{
      j = i;/*記錄第一個可老化表項位置*/
      /*記錄第一個找到為空白表項位置*/
}

     上述老化有何優勢？不需要額外的線程資源，不需要更多的輪詢遍歷所有MAC表項。通過轉發過程中觸發式的完成老化功能。有數據交換了，進入到該MAC學習流程，若匹配上了，則更新時間返回；若沒有匹配上MAC地址，則最壞情況是全表遍歷并找到一個老化表項。
     我們并不是要突出該方法的好處，真實的硬件也不會這么實現。但在一個抽象的環境中，方案應該具備普適性，而在面向一個具體的場景時，方法可具特異性，這樣就可以使解決方案更符合場景需求，達到最優解狀態。 五、總結與下一步      1）端口斷開對老化影響      MAC表老化除了表項不夠用外還有一種情況就是端口發生變化，如從UP狀態變成DOWN狀態，發生的原因有多種。但最壞的情況是原來連接到端口的網絡可能會發生變化，如用戶將網絡連接端口進行了更換。由此帶來的問題的，基于原來的端口轉發表項全部會失效或帶來錯誤，會嚴重影響網絡的通信。雖然切換端口會影響網絡，但如果不做端口老化，則會延長影響時間。故在交換機的端口發生DOWN的事件后，必須將該端口轉發輸出的所有MAC表項內容清除，全部老化掉。      2）MAC轉發表硬件卸載      二層交換機的基本設計基本上只講到這為止，但這畢竟只是一個軟件的二層交換，其性能無法達到我們真實場景測試驗證的要求。FAST架構是一個平臺無關的軟硬件協同處理架構，在FAST架構下，我們可以非常容易的將MAC轉發表卸載到硬件實現。由軟件實現MAC地址的學習，然后將其配置到硬件流表，后續該MAC地址的分組便可直接在硬件完成交換功能，從而可以達到線速轉發能力。下一篇文件我們將講述如何在FAST架構下將二層交換的MAC轉發表卸載到硬件。 六、結語       歡迎您和學生們加入FAST開源項目群溝通與探討，一起體驗不一樣的系統設計過程。請先加微信號15116127200后邀請入群。