本文比较了两种技术在芯片到芯片、板到板、背板之间或机柜间长达100米的连接状态下所带来的好处。现在采用RapidIO连接的应用已经很常见，如无线基带信号处理、军用计算平台、视频处理和工业控制。当然也有一些采用其他连接应用比如大型数据中心机房内的设备。 RapidIO技术概述 和以太网类似，RapidIO可以在各种介质上实现包交换。RapidIO包最大净荷是256字节，最大总包长为276字节。最有效的RapidIO包格式使用12字节的开销传输256字节的数据，协议效率为95％。RapidIO支持消息和读/写语义，这有助于控制平面和数据平面操作使用相同的物理互连，从而有效地提高效率，简化系统设计。RapidIO协议的设计是要从根本上尽量降低传输延迟。经过优化，RapidIO技可以利用硬件实现。 通过简单的流量控制和错误恢复机制，即使是存在拥塞和传输错误，RapidIO链路也可以保证包的传输。这些机制的实现是采用短的、链路特定数量的所谓“控制符号”。大多数控制符号可以嵌入在包内，以确保可靠的包交换控制回路的延迟达到最小。 RapidIO Gen2规范发布于2008年。RapidIO Gen2比RapidIO链路传输速率增加了一倍，达到了6.25 Gbaud，同时在其物理层中增加了8个新的虚拟通道支持能力。RapidIO Gen2生态系统中最快的、通用端口是一个以20 Gbps运行的四通道端口。逻辑层因支持针对数据流包的基于速率和可信度的流控制而得到了增强。另外，还增加了一个虚拟输出队列背压机制。 在电信领域，RapidIO技术占有主导地位，尤其是在无线基带信号处理方面。此外，RapidIO已在军事、视频处理和工业控制应用中占有显著的市场份额。庞大和不断增长的RapidIO产业生态系统包括了许多交换器厂商(IDT、PMC-Sierra、Mercury等)，这些厂商提供的产品都有大约100纳秒(ns)的延迟。关于这些微小的延迟值将在本文后面予以讨论。 以太网技术概述 尽管最常见以太网数据包的有效载荷仅稍多于1500字节，但以太网数据包最大支持多达9千字节大小(KB)的包传输。以太网的最小包大小为64字节。由于以太网需要软件支持(如传输控制协议TCP)才能提供可靠的传输服务，所以传统意义上的以太网是一种 “有损”传输。尽管以太网包支持比RapidIO更大的有效载荷，其最大协议效率仅略高于97％，原因是基于软件的可靠传递协议需要大报头开销。“PAUSE”包流控制机制一直是以太网终端之间拥塞管理的主要手段。以太网的流量控制机制作为网络层控制协议，为的是根据丢包检测来控制传输速率，因为这是目前在以太网上传输合理吞吐量的最有效的方法。 以太网目前在制定40 Gbps和100 Gbps链路标准。这项工作建立在现有的10 Gbps单通道以太网标准基础之上。 最近，“无损以太网”的概念已经公布。无损以太网针对的是存储区域网络，特别是以光纤通道以太网(FCoE)，所以它也称为“数据中心以太网”(DCE)。无损以太网目前正围绕着以下几个增强功能进行研究，如基于IEEE 802.1p优先级的流量控制(PFC)和802.1au拥塞通知功能。这些增强功能利用了已制定协议规定的包优先级信息，如多协议标签交换(MPLS)和IEEE 802.1Q VLAN。 通过建立链路级流量控制，无损以太网减少了由于以太网互联网拥塞造成的丢包。丢包量的大大降低大幅提高了整体网络传输的效率。拥塞条件下的无损以太网在某种意义上讲采用类似RapidIO的方式进行传输。 虽然以太网产业生态系统要比RapidIO的产业生态系统大得多，但是以太网交换器件供应商仍然只有3家——Marvel、Fulcrum和Broadcom。这些制造商有各种各样的互联网产品。在无损以太网规范的支持下，这些厂商已经宣布了具有亚微秒延迟的交换器。 发现DCE有吸引力的功能的系统设计人员也可以考虑建立一个RapidIO生态系统作为器件来源。同样，DCE的新功能有助于系统设计人员考虑将无损以太网作为某些应用中RapidIO的替代品。 逻辑层的比较 表1对比了RapidIO与以太网技术的比较，它引自“系统互连结构：以太网与RapidIO技术”白皮书获取。 ![]()
表1：RapidIO与以太网的比较
包格式的比较 ![]()
表2：数据中心以太网和RapidIO包格式
虽然很明显DCE报头比一个RapidIO包头更大，但在两个包格式之间可能不会有什么明显越来越多的相似之处。 传统的“互联网”以太网包不包括多协议标签交换(MPLS)或虚拟局域网(VLAN)报头，可是许多现代LAN和WAN两者都使用了。互联网以太网包路由是基于TCP/IP头中的IP地址。然而，IP路由是计算密集型，所以可以在路由中使用简单的20位MPLS标签结合12位VLAN标识符。采用MPLS和VLAN路由操作比硬件实现的IP查找成本更低，因为MPLS和VLAN路由操作是利用路由表的检索来执行的，而不是IP路由所需的多序列比较操作。 表检索是RapidIO交换器中路由表操作所需的唯一机制。RapidIO的路由数量称为设备ID，可以是8或16位大小。RapidIO生态系统中的许多交换器的每个端口都有一个路由表。每个端口路由表都为RapidIO交换器提供了类似VLAN的功能。 两种包格式之间的最大区别是其最大包大小的不同。常见的互联网以太网包大小约为1500字节。巨型包可以超过9000字节。然而，最大的RapidIO包却只有276字节。尽管在包大小方面存在差异，但整体协议效率却大致相同：互联网以太网为97％左右，而RapidIO大约为95％。 如表1所示，以太网和RapidIO均支持类似的功能。两者都支持读/写和消息语义，但RapidIO支持读/写语义的效率远远高于现有的基于以太网的协议。消息功能使这两种技术都可以支持其他协议封装。例如，RapidIO已经用来作为一种标准做法：采用消息和/或数据流包类型，将以太网包封装在RapidIO结构上。 |
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