一(yī)、概述      在二層交換機環境下(xià)，當通信雙方持續交互數據時，會不斷命中(zhōng)雙方主機的MAC轉發表項，使其處于一(yī)個熱狀态。當某一(yī)主機長時間不與外(wài)界聯系時，該主機的MAC轉發表項就會長時間不被使用，其爲冷狀态。MAC地址老化意思就是MAC轉發表項長時間不用到，觸發老化機制将其從表項中(zhōng)清除。表項到底要到多冷的狀态，具體(tǐ)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地址爲什麽要老化？要做老化的主要原因是MAC轉發表項不夠用，換更大(dà)容量則比較費(fèi)錢。産品在有限的資(zī)源下(xià)總是想幹點更大(dà)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(fēn)布越離(lí)散對MAC轉發表的容量要求越大(dà)，反之容量可以較小(xiǎo)。老化就是在容量和時間的兩個維度上做出的一(yī)種優化策略，核心是一(yī)種對成本的優化考慮。将理論的容量大(dà)小(xiǎo)縮減，調整老化的時間長短，使其達到一(yī)個均衡穩定狀态。這一(yī)狀态是指網絡的通信服務質量是可被接受的。一(yī)味的調小(xiǎo)轉發表容量和縮短老化時間，會讓網絡通信産生(shēng)不可容忍的服務質量。故在不同的應用場景下(xià)，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地址老化是以時間爲參考進行處理的，故在MAC轉發表字段中(zhōng)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(xià)：

struct row_port_mac
{
      u8 port;
      u8 pad;/*内存對齊*/
      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(zhōng)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将該表項老化。老化在交換機中(zhōng)的具體(tǐ)實現是怎樣的？以下(xià)講述兩種方法。一(yī)種是傳統較好理解的老化線程方法；另一(yī)種是本平台實現場景下(xià)的最大(dà)化資(zī)源優化方法——X方法。
     老化線程的方法是指，通過啓動額外(wài)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，從而做出正确的老化行爲。該方法的實現方法即是線程循環、遍曆表項、比較時間、清除表項、休眠、進入下(xià)次循環。該方法實現簡單，也比較适合硬件實現。
     X方法是指不采用額外(wài)線程輪詢遍曆的方式實現老化，那不遍曆，不判斷如何才能老化呢？這就是前面定語描述的，在本平台實現場景下(xià)的實現基礎上完成老化功能。我(wǒ)(wǒ)們可以回顧一(yī)下(xià)，前面的二層交換功能中(zhōng)的MAC地址學習過程。将新MAC地址學習與查找匹配優化到了一(yī)起實現，這一(yī)實現過程中(zhōng)其實就存在遍曆與判斷的邏輯，那我(wǒ)(wǒ)們隻要将此功能稍加調整，便可實現老化功能。核心實現方法如下(xià)：
       a. 在MAC學習查找過程中(zhōng)，匹配到表項則更新時間；
       b. 未匹配時，負責查找一(yī)個未使用空間時的判斷改爲尋找一(yī)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(dà)小(xiǎo)。

#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，将原來的查找空MAC表項改爲查找可老化表項，如果表項是空，則其時間字段爲零，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(yī)個可老化表項位置*/
      /*記錄第一(yī)個找到爲空白(bái)表項位置*/
}

     上述老化有何優勢？不需要額外(wài)的線程資(zī)源，不需要更多的輪詢遍曆所有MAC表項。通過轉發過程中(zhōng)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曆并找到一(yī)個老化表項。
     我(wǒ)(wǒ)們并不是要突出該方法的好處，真實的硬件也不會這麽實現。但在一(yī)個抽象的環境中(zhōng)，方案應該具備普适性，而在面向一(yī)個具體(tǐ)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，達到最優解狀态。 五、總結與下(xià)一(yī)步      1）端口斷開(kāi)對老化影響      MAC表老化除了表項不夠用外(wài)還有一(yī)種情況就是端口發生(shēng)變化，如從UP狀态變成DOWN狀态，發生(shēng)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(shēng)變化，如用戶将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(shēng)DOWN的事件後，必須将該端口轉發輸出的所有MAC表項内容清除，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隻講到這爲止，但這畢竟隻是一(yī)個軟件的二層交換，其性能無法達到我(wǒ)(wǒ)們真實場景測試驗證的要求。FAST架構是一(yī)個平台無關的軟硬件協同處理架構，在FAST架構下(xià)，我(wǒ)(wǒ)們可以非常容易的将MAC轉發表卸載到硬件實現。由軟件實現MAC地址的學習，然後将其配置到硬件流表，後續該MAC地址的分(fēn)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(xià)一(yī)篇文件我(wǒ)(wǒ)們将講述如何在FAST架構下(xià)将二層交換的MAC轉發表卸載到硬件。 六、結語       歡迎您和學生(shēng)們加入FAST開(kāi)源項目群溝通與探讨，一(yī)起體(tǐ)驗不一(yī)樣的系統設計過程。請先加微信号15116127200後邀請入群。