深度分析QCN（Congestion Notification）报文格式

在前面的《深度分析数据中心之QCN（Quantized Congestion Notification）技术》一文中对QCN（Quantized Congestion Notification）技术已经有详细的介绍，但是只是停留在理论讲解阶段，可能对QCN技术还不是很了解。今天我将从另一个角度来对QCN功能进一步讲解，通过分析QCN的报文内容帮助大家理解这个功能。需要提的一点是，据我了解目前这个功能还没有产商在市场上的产品有这个功能，只有星网锐捷的数据中心产品有这个功能，但是这个功能实际上最终是由终端来的实现降低数据源的速率，所以只有交换机支持不够的，希望网卡产商尽快推出QCN功能。

QCN由IEEE 802.1Qau文档定义，文档中约定的两种新的以太网报文类型：
(1)带CN-TAG 的数据报文定义如下图：

图1 CN-TAG报文定义

CN-TAG报文实际上是支持QCN功能的融合网络接口卡（CNA）接入到支持QCN域的网络中发送出带了CN-TAG的报文。和普通的报文区别是在发送的报文的以太头部增加了cn-tag字段：如上图QCN功能的Etype为22e9，这是标准定义的QCN etype。后面的FLOW-ID是唯一标识网卡发送的每一条流，当网络出现拥塞后，交换机会发出CNM报文（后面会说明该报文）通告数据源回暂停发送该流，在CNM=报文中会就会把FLOW-ID放入，当网卡收到CNM报文时就会通过该字段暂停相应流量。以达到精确控制具体报文流量的目的。
(2)CNM报文定义

图2 CNM报文定义

CNM消息中，PDU各字段(从PDU-TYPE开始都是PDU的内容)的封装格式如下图所示：

图3 CNM各字段的封装格式

每个字段的含义如下所示：

字段名

含义

Version

CNM消息的版本号，长度为4bit，占用第1个字节的高4位，默认值填充0；

ReservedV

CNM消息保留字段，长度为6bit，占用第1个字节的低4位，和第2个字节的高2位，默认值填充0；

Quantized Feedback

CNM消息的量化反馈值，长度为6bit，占用前2个字节的低6位；

Congestion Point Identifier (CPID)

拥塞点标识符，长度为8字节。为了保证标识符的唯一性，使用拥塞点设备的MAC地址作为高位6字节，低位2字节用于标识同一设备的不同端口或者不同优先级队列；

cnmQOffset

占用2个字节，表示拥塞点CP发送队列当前空闲可用的字节数；

cnmQDelta

占用2个字节，表示2次获取拥塞点CP发送队列可用字节数的差值；

Encapsulated priority

占用2个字节，第1个字节的高3位，填充触发CNM消息数据帧的优先级，其它位填充0；

Encapsulated destination MAC

address

占用6个字节，填充触发CNM消息数据帧的目的MAC地址；

Encapsulated MSDU length

占用2个字节，表示Encapsulated MSDU字段的长度；

Encapsulated MSDU

最多占用64个字节，填充触发CNM消息的数据帧的内容；

图4

结合实际报文分析，由于目前QCN功能技术太新，wireshark工具还没有更新相应字段解析，只能我们自己一个字段一个字段的分析：

见上图从e type :22e9开始逐一分析相应字段：0000两个字节表示上面所述的cn-tag的flow-id。从PDU-TYPE:22E7开始后面是属于PDU部分，按图3，4两部分解析：

06 d0：按图3，4所示表示如下字段

字段名

含义

Version

CNM消息的版本号，长度为4bit，占用第1个字节的高4位，默认值填充0；

ReservedV

CNM消息保留字段，长度为6bit，占用第1个字节的低4位，和第2个字节的高2位，默认值填充0；

Quantized Feedback

CNM消息的量化反馈值，长度为6bit，占用前2个字节的低6位；

00 03 43 e0 88 cf 04 73:

字段名

含义

Congestion Point Identifier (CPID)

拥塞点标识符，长度为8字节。
为了保证标识符的唯一性，使用拥塞点设备的MAC地址作为高位6字节，低位2字节用于标识同一设备的不同端口或者不同优先级队列；

以此推下去，其他字段就不分析了。