Verilog开源项目——百兆以太网交换机（四）令牌桶管理单元设计
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Atom支持了多种形式的QoS特性，其中发送端口的限速是Tx Path上尤为重要的功能，Atom将使用令牌桶的管理方式，对所有流出的报文，进行限速管理，并将该令牌桶管理单元命名为TKM（Token Manager）。
TKM将实现单速单桶、双速双桶可配置形式，并能统计普通流量、突发流量、瞬时峰值流量，提供给上层更多的管理指导。
一、TKM Feature
- 负责Switch出口QoS管理，核心体现在限速功能；
- 可配置的单速单桶、双速双桶模式；
- CIR、PIR、CBS等参数可配；
- 管理令牌数量，每Port对应一组Token bucket；
- PM从TKM申请令牌，若申请成功Token减少，且返回ack；若申请失败，则返回nack；
- 统计普通流量、突发流量、瞬时峰值流量；
二、TKM概述
TKM负责对Atom Tx MAC的发送流量限速，是Atom QoS策略中的关键一环。其实现原理为令牌桶，当PM处理完一个packet后，需要向TKM对应Port申请令牌数量。
- 若申请成功，则返回ack，之后PM才能发送该Packet前往对应Port；
- 若申请失败或部分成功，则对应失败Port返回nack，之后PM将不能将packet发送至这些nack对应的Port；
令牌桶的核心在于令牌数量的增减，不论是哪种令牌桶模式，增减原理类似：
- PM申请成功后，对应Port的令牌数量都减去相应packet length；
- 根据用户配置的速率，间隔恢复令牌数量；
上图为Atom TKM模块内部架构图，只需设计针对每个Port的Token bucket unit，以下简称TKU。每个TKU负责commit bucket和peak bucket的管理，并根据不同模式执行不同管理方式，最后例化n个TKU，每个TKU对PM request的每个Port请求进行分析，判断是否有足够令牌数量使得该packet通往对于Port，并把ack/nack信息整合返回给PM。
Note：TKM采用色盲模式，对packet不区分颜色，只有ack、nack之分。
a）单速单桶
对于单速单桶模式，只有CIR（承诺信息速率）和CBS（承诺突发尺寸）需要配置，CIR表示Port的限制速率，CBS表示每秒允许发送Byte数量，CIR和CBS可以不一致，代表突发速率可以大于CIR。
这种模式下，桶内令牌数量足够即申请成功，否则为失败。
b）单速双桶
对于单速双桶模式，增加了EBS（超额突发尺寸）的概念，利用一个突发尺寸的桶来检测packet超额突发的情况，和单速单桶的不同在于可以区分超额部分packet，用第三种颜色标记，有利于上层更精细控制QoS。
不过考虑到Atom的TKM是色盲模式，不在乎中间类型的报文，所以单速双桶和单速单桶模式并没区别，将不实现。
c）双速双桶
双速双桶相较于单速单桶增加了PIR（峰值信息速率）和PBS（峰值突发尺寸）的概念，且其拥有独立的令牌桶，完全独立于C桶。
- P桶和C桶各自按PIR和CIR配置恢复令牌数量，溢出则保持上限；
- 若C桶令牌数量满足packet Byte cnt，则P桶、C桶同时减去packet Byte cnt；
- 若C桶令牌数量不满足packet Byte cnt，但P桶满足，则P桶减去packet Byte cnt，C桶不变；
- 若C桶、P桶都不满足，则两桶令牌数量都不变，本次packet请求失败；
因为PBS拥有独立的令牌桶，所以可以更好的通过配置控制Port瞬时速率，这是相较于前两种模式的不同之处。
综上，以下是三种模式的分析与总结：
三、SHA-256接口
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具体电路实现及验证环境代码会在准备完毕后开源，目前暂时不能给出，请见谅
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