三層交換機之L2

BCM56440芯片支持以下L2特性：

1）Learning - MAC地址學習

2）Station Movement Control - MAC地址漂移

3）L2 Address Aging - MAC地址老化

4）L2 Address Learning Limits - MAC地址學習限制

5）L2 Multicast - 二層組播

6）L2 User Entry - 二層表項

7）My Station

8）L2 Port Bridge

9）Spanning Tree - 分發樹

概述

通常情況下，二層學習是根據OVID+SMAC學習L2表項，二層轉發是根據OVID+DMAC查表轉發，其核心是L2_ENTRY表。二層轉發時，當查找到表項時，L2 User Entry提供module ID（芯片ID）, port ID, TGID或者VPG等信息。如果沒有找到表項，則為DLF(Destination Lookup Failure)報文，在整個VLAN內洪泛，廣播報文也在VLAN內洪泛（或者廣播）。

Learning

L2_ENTRY表支持基於VLAN的硬件學習。當接收報文的SMAC在VLAN內未知時，如果CML(CPU managed Learning)使能時，則硬件學習OVID+SMAC到L2_ENTRY表項。

CML包含兩個4bits的屬性值，即CML_FLAG_NEW和CML_FLAG_MOVE，可以配置到每個物理端口或者虛端口。（PORT/LPORT/SOURCE_VP表）

CML_FLAG_NEW控制未知報文的學習動作，CML_FLAG_MOVE控制入端口不匹配L2_ENTRY表項，但是OVID+SMAC匹配場景（即MAC MOVE場景）的學習動作。

BCM.0> dump chg PORT_TAB 0 10 CML_FLAGS_NEW CML_FLAGS_MOVE
PORT.ipipe0[0]: <CML_FLAGS_MOVE=4,>
PORT.ipipe0[1]: <CML_FLAGS_NEW=8,CML_FLAGS_MOVE=8,>
PORT.ipipe0[2]: <CML_FLAGS_NEW=8,CML_FLAGS_MOVE=8,>
PORT.ipipe0[3]: <CML_FLAGS_NEW=8,CML_FLAGS_MOVE=8,>
PORT.ipipe0[4]: <CML_FLAGS_NEW=8,CML_FLAGS_MOVE=8,>
PORT.ipipe0[5]: <CML_FLAGS_NEW=8,CML_FLAGS_MOVE=8,>
PORT.ipipe0[6]: <CML_FLAGS_NEW=8,CML_FLAGS_MOVE=8,>
PORT.ipipe0[7]: <CML_FLAGS_NEW=8,CML_FLAGS_MOVE=8,>
PORT.ipipe0[8]: <CML_FLAGS_NEW=8,CML_FLAGS_MOVE=8,>
PORT.ipipe0[9]: <CML_FLAGS_NEW=8,CML_FLAGS_MOVE=8,>

Station Movement Control

如果L2_ENTRY表中已經存在PORT_A+OVID+SMAC表項，此時，從PORT_B學習到PORT_B+OVID+SMAC表項，則稱為MAC MOVE事件。此時，如果MAC MOVE使能，則PORT_A+OVID+SMAC表項被PORT_B+OVID+SMAC表項替換；如果MAC MOVE去使能，則PORT_B+OVID+SMAC的報文上送CPU，標記為MAC MOVE報文。還有一種特殊的情況是，如果PORT_A+OVID+SMAC表項的L2_ENTRY.STATIC位置位（即靜態MAC），無論MAC MOVE使能還是去使能，PORT_B+OVID+SMAC表項均不能替換PORT_A+OVID+SMAC表項。

博通交換芯片設計了一種基於端口的優先級可配置的Class-Based Station Movement，每個端口的PORT_TAB.CLASS_BASED_SM_ENABLE位控制是否使能MAC MOVE。每個端口可以配置一個優先級（共4個優先級），如果發生MAC MOVE事件時，優先級高的端口產生MAC MOVE事件的報文學習的L2_ENTRY表項覆蓋優先級低的端口已學習的表項。如果發生MAC MOVE事件的兩個端口優先級相同，則根據CBL_ATTRIBUTE寄存器（4個，對應4個優先級）的ALLOW_MOVE_IN_CLASS域配置決定。

BCM.0> listreg CBL_ATTRIBUTE
Register: CBL_ATTRIBUTE(0).ipipe0 general register address 0x0b180602
Flags: array[0-3]
Blocks: ipipe0 (1 copy)
Description: Class based station movement attribute register, index from PORT_CBL_TABLE
Displaying: reset defaults, reset value 0 mask 7
  PORT_LEARNING_PRIORITY<2:1> = 0
  ALLOW_MOVE_IN_CLASS<0> = 0
BCM.0> getreg CBL_ATTRIBUTE  
CBL_ATTRIBUTE(0).ipipe0[0xb180602]=1: <PORT_LEARNING_PRIORITY=0,
   ALLOW_MOVE_IN_CLASS=1>
CBL_ATTRIBUTE(1).ipipe0[0xb180603]=0: <PORT_LEARNING_PRIORITY=0,
   ALLOW_MOVE_IN_CLASS=0>
CBL_ATTRIBUTE(2).ipipe0[0xb180604]=0: <PORT_LEARNING_PRIORITY=0,
   ALLOW_MOVE_IN_CLASS=0>
CBL_ATTRIBUTE(3).ipipe0[0xb180605]=0: <PORT_LEARNING_PRIORITY=0,
   ALLOW_MOVE_IN_CLASS=0>

每個端口的優先級是通過port index的PORT_CBL_TABLE表配置的，包括物理端口和虛端口。物理端口通過（MODID,PORT）索引（PORT_CBL_TABLE.PORT_LEARNING_CLASS），虛端口通過DVP或者SVP端口號索引（PORT_CBL_TABLE.VIRTUAL_PORT_LEARNING_CLASS）。

除物理端口和虛端口外，Trunk組也可以通過TGID索引的TRUNK_CBL_TABLE.PORT_LEARNING_CLASS配置優先級。

上述PORT_LEARNING_CLASS索引到4個CBL_ATTRIBUTE寄存器中的一個，具體優先級由CBL_ATTRIBUTE.PORT_LEARNING_PRIORITY指定。

L2 Multicast

二層組播轉發，首先在L2表中查找OVID+DA表項，找到的L2_ENTRY表項中包含一個指向L2MC表的指針（L2MC_PTR），L2MC表項中獲取目的端口的位映射表，即組播成員端口列表。

L2MC表包含1024個表項。

每個VLAN可以配置三種PFM(Port Filtering Mode)配置：

VLAN.VLAN_PROFILE_PRT指向VLAN_PROFILE表，VLAN_PROFILE.L2_PFM即該PFM屬性。

實際上，所有的組播報文，都是目的MAC為組播MAC地址，但是L2學習的是源MAC，而不是目的MAC。博通SDK針對這種情況，在創建組播組時，在CPU端口添加了一個靜態表項，該表項不用做報文轉發，僅為快速查找組播組信息。因此，首先l2 show查看CPU端口的組播MAC靜態表項，其中的MCast字段表示組播組序號，然后通過multicast show命令查看組播組硬表，Group ID與MCast一一對應，這樣可以快速查找到組播組的成員端口。

BCM.0> mcast
Usage (MCAST): Usages:
        For Switch Devices:
          mcast add MACaddress=<val> Vlanid=<val> Cos=<val>
                    PortBitMap=<val> UntagBitMap=<val> Index=<val>
          mcast delete MACaddress=<val> Vlanid=<val>
          mcast join MACaddress=<val> Vlanid=<val> PortBitMap=<val>
          mcast leave MACaddress=<val> Vlanid=<val> PortBitMap=<val>
          mcast padd MACaddress=<val> Vlanid=<val> PortBitMap=<val>
          mcast premove MACaddress=<val> Vlanid=<val> PortBitMap=<val>
        For Fabric Devices:
          mcast bitmap max
          mcast bitmap set Port=<val> PortBitMap=<val> Index=<val>
          mcast bitmap del Port=<val> PortBitMap=<val> Index=<val>
          mcast bitmap get Port=<val> Index=<val>
BCM.0> mcast add macaddress=01:00:5e:00:00:76 vlanid=102 PortBitmap=0x1ffe0001
BCM.0> l2 show
mac=00:0a:88:88:88:01 vlan=4089 GPORT=0x10 modid=0 port=16/xe14 Hit
mac=01:00:5e:00:00:76 vlan=102 GPORT=0x0 modid=0 port=0/cpu0 Static CPU MCast=1
mac=00:0a:88:88:88:05 vlan=4089 GPORT=0x8 modid=0 port=8/xe7 Hit
BCM.0> multicast show
Group 0x1000001 (L2)
        port cpu0, encap id -1
        port xe15, encap id -1
        port xe16, encap id -1
        port xe17, encap id -1
        port xe18, encap id -1
        port xe19, encap id -1
        port xe20, encap id -1
        port xe21, encap id -1
        port xe22, encap id -1
        port ge0, encap id -1
        port ge1, encap id -1
        port ge2, encap id -1
        port ge3, encap id -1
BCM.0> pbmp 0x1ffe0001 （實測無論pbmp是否添加cpu端口，l2 show時cpu端口均顯示）
    0x000000000000000000000000000000000000000000000000000000001ffe0001 ==> cpu,ge,xe15-xe22

L2 User Entry

L2_USER_ENTRY一般有128個表項，一般是軟件編輯BPDU地址信息，其表項為MAC_DA+VLAN構成，不受硬件老化機制影響。在查表轉發時，優先於L2_ENTRY進行查找。

L2 Port Bridge

正常情況下，交換芯片禁止報文從源端口轉發出去，但是使能端口PORT_TAB.PORT_BRIDGE位以后，則允許報文從源端口轉發出去。

如果Trunk組需要支持Port Bridge特性，則Trunk組所有成員端口需要同時配置PORT_BRIDGE_BMAP表中的對應pbmp位。