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     模塊是FAST平臺(tái)實(shí)現(xiàn)分組處理的基本單元，軟硬件模塊間高效的信息交互對(duì)實(shí)現(xiàn)軟硬件協(xié)同分組處理具有重要意義。元數(shù)據(jù)（Metadata）是FAST平臺(tái)中模塊間信息交換的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是控制分組在軟硬件模塊間的處理路徑以及信息交換的關(guān)鍵。 一、軟硬件協(xié)同分組處理流程    FAST平臺(tái)中傳輸?shù)拿總€(gè)分組都攜帶一個(gè)元數(shù)據(jù)塊，用于存放分組的接收信息（如端口號(hào)，接收時(shí)刻等）、路徑控制信息（如下一個(gè)模塊號(hào)DMID）、處理的中間狀態(tài)（如流分類的標(biāo)識(shí)FlowID）以及用戶自定義狀態(tài)信息等。
     FPGA OS必須為每個(gè)從端口接收的分組創(chuàng)建并初始化一個(gè)元數(shù)據(jù)塊，每個(gè)軟件UA也必須為其產(chǎn)生的分組構(gòu)建并初始化一個(gè)元數(shù)據(jù)塊。當(dāng)硬件模塊把分組DMID設(shè)置為某個(gè)UA的MID，或者UA把分組的DMID設(shè)置為某個(gè)硬件模塊的MID時(shí)，分組需要攜帶元數(shù)據(jù)穿越軟硬件界面，如下圖所示。假設(shè)硬件流水線由X、Y、Z三個(gè)模塊組成，作為流水線最后一級(jí)的模塊Z通常為輸出引擎，F(xiàn)PGA OS將DMID為Z的分組送輸出接口發(fā)出。      如果平臺(tái)加載了一個(gè)軟件程序A，功能是對(duì)p1接口輸入，p2接口輸出的所有分組進(jìn)行安全檢查，那么A可向模塊Z配置規(guī)則，將所有輸入接口為p1，輸出接口為p2的分組的DMID設(shè)置為A。因此模塊Z會(huì)將分組p的DMID設(shè)置為A，F(xiàn)PGA OS會(huì)將p送到軟件模塊A進(jìn)行處理，同時(shí)將p的SMID設(shè)置為Z，表示這是硬件模塊Z發(fā)出的分組。      當(dāng)A完成對(duì)p的安全檢查需要繼續(xù)從p2發(fā)出分組p時(shí)，可將p的DMID設(shè)置為Z，將p再次發(fā)送回硬件流水線。雖然p首先經(jīng)過了硬件流水線中的模塊X和Y，但由于DMID為Z，所以X和Y不會(huì)處理分組p，而是將其送到Z處理。Z發(fā)現(xiàn)p的SMID為A，表示已經(jīng)過安全檢查，因此會(huì)將分組DMID修改為Z，由FPGA OS從端口發(fā)出。 二、軟硬件協(xié)同處理中的信息交互      元數(shù)據(jù)中除了DMID和SMID字段外，還定義了其他字段用于模塊間信息的交互。FAST2.0規(guī)范定義的元數(shù)據(jù)包含了14個(gè)字段，如下表所示：    根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，開發(fā)周期，開發(fā)人員喜好（軟件開發(fā)或硬件開發(fā)），可將需要實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)功能劃分到不同的軟硬件模塊中實(shí)現(xiàn)（這一點(diǎn)后面還會(huì)詳細(xì)介紹），而軟硬件模塊間狀態(tài)信息的交互需要在元數(shù)據(jù)中攜帶，例如：
     （1）PST字段：硬件可進(jìn)行分組解析，包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型或者是應(yīng)用層解析，并將解析的結(jié)果通過PST編碼送UA，實(shí)現(xiàn)將UA分組解析功能卸載到硬件實(shí)現(xiàn)；      TSN在轉(zhuǎn)發(fā)流程中擴(kuò)充的單流過濾和管控（PSFP）機(jī)制主要實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能，一是單流測(cè)量，使用令牌桶機(jī)制測(cè)量到達(dá)的每條流得流量和最大幀長度是否超過預(yù)定合約；二是時(shí)間門控隊(duì)列選擇機(jī)制，即將全局時(shí)間（分組到達(dá)的時(shí)刻）加入隊(duì)列選擇算法中考慮，重新計(jì)算分組內(nèi)部優(yōu)先級(jí)，并根據(jù)內(nèi)部優(yōu)先級(jí)而不是分組VLAN頭或IP頭中攜帶的外部優(yōu)先級(jí)選擇輸出隊(duì)列號(hào)；三是入隊(duì)測(cè)量，基于令牌桶機(jī)制對(duì)進(jìn)入特定隊(duì)列的流量進(jìn)行測(cè)量，保證進(jìn)入相應(yīng)隊(duì)列緩存的分組流量滿足一定的合約。      （2）FlowID：硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)分組的分類，然后將分類的結(jié)果送UA處理，即實(shí)現(xiàn)將軟件的流分類功能卸載到硬件實(shí)現(xiàn)；      （3）RXTS：硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)分組接收的時(shí)間進(jìn)行精確標(biāo)記，軟件UA可以根據(jù)這個(gè)時(shí)間戳進(jìn)行時(shí)間敏感的功能處理，這對(duì)于精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和IEEE1588時(shí)間同步控制的實(shí)現(xiàn)十分關(guān)鍵；      （4）UDM：用戶根據(jù)需要使用16字節(jié)的UDM字段實(shí)現(xiàn)UA和特定硬件模塊之間的信息傳遞，例如當(dāng)硬件模塊按照匹配的規(guī)則將分組送給軟件UA時(shí)，可以攜帶匹配的規(guī)則號(hào)或軟件預(yù)先設(shè)置的cookie信息等。軟件在將分組發(fā)送給硬件時(shí)，也可以攜帶一些控制硬件處理的信息，如定時(shí)發(fā)送的信息等。關(guān)于UDM的使用會(huì)在后續(xù)的實(shí)際案例中更加詳細(xì)的介紹。