Marvell车载交换机88Q5050, 88Q5072 VLAN配置（一）------VLAN的基本原理

Marvell推出了两款车载用交换机芯片，88Q5050, 88Q5072。其中88Q5050有8 Port用于通信，5072有11 Port用于通信。两者的接口模式有一定的区别，但是VLAN功能差别不大，本系列文章主要讲述这两款交换机芯片的VLAN功能，并且根据5072给出VLAN测试设计，测试步骤跟测试结果。

88Q5072 Switch VLAN的基本概念

1. 88Q5072只支持两种交换机VLAN划分，一个是只基于端口的（Port-based VLANs），还有一种是基于802.1Q协议的VLAN。两者区别在于前者只能通过物理端口进行switching，即转发。而后者主要基于VLAN ID，也就是VID进行转发，这是一种基于逻辑的转发，这样能突破物理端口的交换限制，甚至能够跳发，甚至发送借用其他的VLAN通道，但是从物理端口发出时能恢复原VID，功能十分强大，当然最后还是要从物理端口把数据分发出来。
2. 所有进入交换机的二层数据帧（即MAC Frame）都会被增加VLAN tag，增加的位置是在SA（即source mac address）之后，也就是说即使进入交换机前的mac frame没有任何VLAN信息，进入到交换机后，也会打上VLAN tag。所有在交换机内部的mac frame，本质上都是带着VLAN tag进行端口间的数据交换的。
3. 整个VLAN过程可以分为ingress, VLAN switching 和 egress过程，每个过程都有自己的策略。
4. mac frame可以进行多次打tag, 即多重tag。在SA之后，多重tag依次排列。
5. 5072语境下，进入到交换机的帧的类型，从VLAN tag的角度，分为
   1）physically untagged，这种是我们正常理解的untagged数据帧， 即SA之后没有0x8100 VLAN tag标志位。只有SA之后跟着0x8100才可以认为是 physically tagged。
   2) physically tagged，这种就是SA之后带着0x8100 VLAN标志位
   3) logically tagged, 这种就是SA之后带着0x8100 VLAN标志位，并且VID 不等于 0x000
   其关系可以用下图来表示
   
   

88Q5072的Ingress策略

所谓ingress, 指的是mac frame从交换机外部，包括外部网线设备经过PHY芯片，或者外部SOC经过PCIE/RGMII接口，进入到交换机内部。一般来说，88Q5072的ingress策略有如下几种，下文将分别对这5种策略进行讲解。

1. Ingress Discard Tagged mac frame
2. Ingress Discard Untagged mac frame
3. Ingress Port PVID
4. Ingress Port Q Mode
5. Ingress Port Force Default VID

Discard Tagged Frames 和 Discard Untagged Frames

1. 这里的tagged指的是logically tagged，所以丢掉tagged frames指的是丢掉logically tagged frames，也就是带有VLAN Tag标志位0x8100 并且 VID非零的数据帧。丢掉untagged frames指的是physically untagged(即没有0x8100 VLAN tag) 和 physically tagged 且 VID =0x000的数据帧。
2. 无论是否 Port的 802.1Q MODE是否打开，都不影响对这两个策略的使用。
3. 在默认状态下，既不discard tagged frames也不discard untagged frames，故所有的数据帧都会进入到交换机体内。
4. 这两个策略的打开是通过Port-offset:0x8寄存器的bit9, bit8，来配置。

Ingress Port Q Mode

Ingress Q Mode位于Port-offset:0x8寄存器的bit11, bit10。这两个寄存器为用于关闭Q Mode，或者打开为1，2，3这三种模式。Port 802.1Q mode对于switching的影响我们将在switching策略中进行讨论，目前我们这里只讨论对Ingress策略的影响。

1. 当Ingress Port Q Mode设置为关闭模式时，系统会认为所有进入到交换机的数据帧都是physically untagged，此时，不论其进入的frame是否真的带了tag，交换机都会为其打上tag，tag的值是Port VID值。这样会引入一个问题，当进入交换机的数据帧本身是带有tagged，可能会再打一次tag，即双重tag。
2. 当Ingress Port Q Mode设置为打开模式时，无论是那种打开，交换机都会对此端口进入的数据帧，进行tag检测。如果本身是没有tagged，即physically untagged，则将会为它打上tag，其值是pvid的值。如果本身是有tagged，则用此帧本身的VID，不会进行双重tag。

Ingress Port VID

Ingress Port VID即PVID，这个位于Port-offset:0x7寄存器的bit11-bit0。这12位就是用来为进入交换机的帧打tag，其默认值是0x001，当然可以通过寄存器进行配置更改。结合Ingress Port Q Mode可以为数据帧打上各种值。

Ingress Port Force Default VID

Ingress Port Force Default VID，这个位于Port-offset:0x7寄存器的bit12。当Q Mode为disable状态，使能此标志位对带tagged进入的帧没有影响，因为交换机依然认为这种带tagged进入的帧是不带tag的。当Q Mode为1，2，3这三种Enable状态的某一种时，使能此标志位会对进入带tagged帧进行检测，如果tag不匹配PVID值，则进行强制更新帧的VID为PVID。当关闭此标志位时，则不进行强制更新。