CN101098238B - 一种数据通信***、交换网板及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据通信***、交换网板及方法。所述***包括多个线卡和至少一个交换网板，其特征在于，所述交换网板包括交换芯片和中继芯片，所述线卡与所述交换芯片和中继芯片分别连接。所述方法包括：向待发送的报文中添加目的线卡的地址，将所述报文发送给交换网板，所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址将所述报文转发到所述交换芯片或者中继芯片。通过实施本发明上述实施例，能够在少量线卡框级联的情况下，降低组网的复杂度，节约组网成本，提高***的可靠性。

Description

一种数据通信***、交换网板及方法
技术领域
本发明涉及数据通信领域的交换技术，尤其涉及一种多机框(线卡框)数据通信***、交换网板及方法。
背景技术
IP网络设备***主要由两个平面组成：数据转发装置和路由控制装置。路由控制装置只要是负责路由协议的处理，路由表和转发表的生成，向外提供管理接口等功能；而数据转发装置主要是负责数据包接收、查表、分类、过滤、QoS处理和交换等实时处理功能。因此在高速接口上在保持线速转发的同时实现多业务的支持，关键就在于数据转发装置的设计。
如图1所示，为现有技术中的数据转发装置结构示意图。该数据转发装置由若干个(图中为N)线路处理卡(以下简称为线卡)和若干个(图中示出了4个)交换网板构成，每个交换网板上又有若干个交换芯片，每个交换芯片都能实现所有线卡的完全互联。线卡是交换机、路由器或者其它网络设备的访问线路与访问设备之间的接口卡，负责关于接口和协议的处理，并将接收的数据包发送到交换网板。在转发数据的过程中，所有线卡根据负载分担的原则将接收的数据包发往不同的交换网板上的某个交换芯片，再由该交换芯片将数据包发送到目的线卡。
随着网络规模的增长，为了更加有效的利用网络资源，在一个网络节点上实现更多的节点接入，进而实现更大的交换转发容量，需要对数据转发装置进行扩容。目前的交换网络普遍采用了如图2所示的3级Clos交换网结构。该网络结构中，用一个交换框来实现多个线卡框的级联。一个线卡框包括了一个如图1所示的数据转发装置。Clos交换网的交换结构分为三级，第一级为输入级(Stage1，以下记为S1)，第二级为中央级(Stage2，以下记为S2)，第三级为输出级(Stage3，以下记为S3)。其中，位于线卡框的交换网板我们称为S1/S3交换网板，其上配置S1/S3交换芯片；而位于交换框的交换网板我们称为S2交换网板，其上配置有S2交换芯片。线卡框中S1/S3交换网板上配置有级联接口，连接到交换框中的S2交换网板上，S2交换网板所在的交换框负责级联的4个线卡框之间的数据交换，实际上交换框还可以级联更多的线卡框。并且，图2所示的3级Clos交换网也是多平面结构，图中示出了3个交换平面，实际上还可能有多个。每个交换平面包括1个S2交换网板和4个S1/S3交换网板。
在图2所示的***中，如果是本线卡框内的线卡之间进行通信，则某个线卡根据负载均衡的原则发送数据包到本线卡框内某个S1/S3交换网板的S1交换芯片，由于S1交换芯片和S3交换芯片之间不能直接传送数据，S1交换芯片将接收的数据包发送给交换框的某个S2交换网板上的S2交换芯片，再由S2交换芯片将数据包发送给本线卡框的某个S3交换芯片，S3交换芯片根据目的地址将该数据包发向本线卡框内的另一个线卡。
如果是本线卡框内的线卡与其它线卡框内的线卡进行通信，则数据转发过程包括：本线卡框内的某个线卡将数据包发送到本线卡框内的某个S1交换芯片，S1交换芯片收到该数据包之后，将数据包发送到交换框内的某个S2交换芯片，S2交换芯片再将该数据包发送到目的线卡所在的线卡框的某个S3交换芯片，S3交换芯片根据目的地址将该数据包发往目的线卡。
发明人在研究过程中发现，虽然上述组网方式能够实现扩容，但仍存在一系列问题，表现在：由于所有线卡框都连接到交换框上，由交换框进行数据转发，一旦交换框发生故障，整个***可能崩溃，故***可靠性低；且由于扩展到多个线卡框时，需要增加交换框，尤其在仅仅需要级联少量线卡框的时候，增加交换框带来了很高的成本。
发明内容
本发明实施例主要提供了一种线卡框、一种数据通信***、交换网板及方法，能够在只有少量线卡框级联的情况下，降低组网的复杂度，节约组网成本，提高***的可靠性。
本发明实施例提供的线卡框包括多个线卡和至少一个交换网板，所述交换网板包括交换芯片和中继芯片，所述交换网板用于根据报文的目的地址判断目的线卡是否在本线卡框内，如果目的线卡在本线卡框内则将该报文发送到本线卡框内的交换芯片上，如果目的线卡不在本线卡框内则将报文发送到本线卡框内的中继芯片，所述多个线卡与所述交换芯片和中继芯片分别连接，所述中继芯片用于根据报文的目的地址将报文中继到交换芯片上，所述交换芯片，用于根据报文的目的地址将报文交换到目的地址或中继芯片上。
其中，所述交换网板还包括S1/S3交换芯片，所述线卡与所述S1/S3交换芯片连接。
其中，所述交换网板还包括判断模块和负载均衡模块，
所述判断模块，用于判断报文的目的地址是否与源地址位于同一线卡框内；
所述负载均衡模块，用于将需要转发的报文根据其目的地址及负载均衡原则发送给所述交换芯片或者中继芯片。
本发明实施例提供的数据通信***包括多个线卡框，每个线卡框包括多个线卡和至少一个交换网板，所述交换网板包括交换芯片和中继芯片，所述交换网板用于根据报文的目的地址判断目的线卡是否在本线卡框内，如果目的线卡在本线卡框内则将该报文发送到本线卡框内的交换芯片上，如果目的线卡不在本线卡框内则将报文发送到本线卡框内的中继芯片；同一线卡框内的所述多个线卡与交换芯片和中继芯片分别连接；一个线卡框内的交换芯片与另一线卡框内的中继芯片连接；所述一个线卡框内的中继芯片与所述另一线卡框内的交换芯片连接。
其中，所述交换网板还包括判断模块和负载均衡模块，
所述判断模块，用于判断报文的目的地址是否与源地址位于同一线卡框，并将判断结果发送给负载均衡模块；
所述负载均衡模块，用于根据判断模块的判断结果将所述报文根据其目的地址及负载均衡原则发送给本线卡框内的交换芯片或者中继芯片。
本发明实施例提供的交换网板，包括：
中继芯片，用于根据报文的目的地址将报文中继到交换芯片上；
交换芯片，用于根据报文的目的地址将报文交换到目的地址或中继芯片上。
其中，还包括：
判断模块，用于判断报文的目的地址与源地址是否位于同一线卡框；
负载均衡模块，用于根据判断模块的判断结果将所述报文根据其目的地址及负载均衡原则发送给所述交换芯片或者中继芯片。
本发明实施例提供的数据通信方法包括：
向待发送的报文中添加目的线卡的地址，即目的地址，将所述报文发送给本线卡框内的交换网板，所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址是否在本线卡框内将所述报文转发到本线卡框内的交换芯片或者中继芯片，所述中继芯片用于根据报文的目的地址将报文中继到交换芯片上，所述交换芯片，用于根据报文的目的地址将报文交换到目的地址或中继芯片上。
其中，所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址将所述报文转发到所述交换芯片或者中继芯片的步骤具体为：
所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址判断目的线卡是本线卡框内的线卡还是其他线卡框内的线卡，如果目的线卡为本线卡框内的线卡，所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的交换芯片；如果目的线卡为其他线卡框内的线卡，所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的中继芯片。
其中，所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的交换芯片后还包括所述交换芯片将报文交换给目的线卡的步骤；
所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的中继芯片后还包括所述中继芯片将所述报文中继给目的线卡所在的线卡框内的交换芯片，目的线卡所在的线卡框内的交换芯片将所述报文交换给目的线卡。
其中，所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址将所述报文转发到交换芯片或者中继芯片的步骤具体为：
所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址判断目的线卡是本线卡框内的线卡还是其他线卡框内的线卡，如果目的线卡为本线卡框内的线卡，所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的中继芯片；如果目的线卡为其他线卡框内的线卡，所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的交换芯片。
其中，所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的中继芯片后还包括本线卡框内的中继芯片将所述报文中继给其他线卡框内的交换芯片，其他线卡框内的交换芯片进行报文交换后，将所述报文发送给本线卡框内的中继芯片，本线卡框内的中继芯片将所述报文中继给目的线卡的步骤；
所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的交换芯片后还包括本线卡框内的交换芯片进行报文交换后，将所述报文发送给目的线卡所在的线卡框内的中继芯片，目的线卡所在的线卡框内的中继芯片将所述报文中继给目的线卡的步骤。
通过实施本发明上述实施例，能够在少量线卡框级联的情况下，降低组网的复杂度，节约组网成本。并且当一个线卡框发生故障的时候，通过配置其他线卡框内芯片的模式保证***的正常运行，避免了现有技术中一旦交换框出现故障网络就不能运行的情况，提高了***的可靠性。
附图说明
图1为现有技术中的数据转发装置结构示意图；
图2为现有技术中3级Clos交换网的结构示意图；
图3为本发明实施例中两个单平面线卡框级联时的***结构示意图；
图4为本发明实施例中两个多平面线卡框级联时的***结构示意图；
图5为本发明实施例中三个线卡框级联时***结构示意图；
图6为本发明数据通信方法的一个实施例的流程图；
图7为本发明数据通信方法的另一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不应当看作是对本发明的限制。
如图3所示，为本发明实施例中两个单平面线卡框级联时的***结构示意图。该***与现有技术的最大区别是省去了交换框。该***包括第一线卡框和第二线卡框，每个线卡框内包括N个线卡和一个交换网板，每个交换网板上包括至少一个交换芯片和一个中继芯片。所述中继芯片，用于根据报文的目的地址将报文中继到相应的交换芯片上；所述交换芯片，用于根据报文的目的地址将报文交换到目的地址或相应的中继芯片上每个线卡框内的N个线卡分别和本线卡框内每个交换芯片和中继芯片实现全连接，连接方式可以是本领域技术人员能够想到的所有连接方式(例如线卡直接连接到交换芯片和中继芯片上或者线卡通过与交换网板之间的接口连接到交换芯片和中继芯片上)。第一线卡框的交换芯片连接到第二线卡框的中继芯片，第二线卡框的交换芯片连接到第一线卡框的中继芯片。连接方式可以是本领域技术人员能够想到的所有连接方式(例如不同线卡框内的交换芯片和中继芯片直接相连或通过交换网板之间的接口连接)。
当在图3所示的***中的每个线卡框内增加多个交换平面，就形成了如图4所示的两个多平面线卡框级联时的***结构示意图。在图4所示的***中，同样每个线卡框内的线卡要和本线卡框内的交换芯片和中继芯片实现全连接。连接方式可以是本领域技术人员能够想到的所有连接方式。第一线卡框内的所有交换芯片与第二线卡框内的所有中继芯片实现全连接，第一线卡框内的所有中继芯片与第二线卡框内的所有交换芯片实现全连接。连接方式可以是本领域技术人员能够想到的所有连接方式。
图5所示为本发明实施例中三个线卡框级联时***结构示意图。图5中的线卡框可以是图3所示的单平面线卡框，也可以是图4所示的多平面线卡框。每个线卡框中的线卡与本线卡框内的交换芯片和中继芯片实现全连接，连接方式可以是本领域技术人员能够想到的所有连接方式在此不做限制。每个线卡框内的交换交换芯片和另一个线卡框内的中继芯片实现全连接，不需要每个线卡框内的交换芯片连接到其他所有线卡框内的中继芯片上。
优选的，本发明实施例图3、图4和图5所述的***中，设置有判断模块和负载均衡模块，所述判断模块，用于判断报文的目的地址是否与源地址位于同一线卡框；所述负载均衡模块，用于将接收模块转发的报文根据其目的地址及负载均衡原则发送给交换芯片或者中继芯片。
图3、图4和图5均是交换网板支持单级交换模式和中继模式的***结构示意图。但本发明并不限于此。上述***中的交换网板还能够增加S1/S3交换芯片能够实现和现有技术的兼容。
本发明实施例还公开了一种交换网板，该交换网板包括中继芯片、交换芯片、判断模块和负载均衡模块。所述中继芯片用于根据报文的目的地址将报文中继到相应的交换芯片上；所述交换芯片用于根据报文的目的地址将报文交换到目的地址或相应的中继芯片上；所述判断模块用于判断报文的目的地址是否与源地址位于同一线卡框；所述负载均衡模块，用于根据判断模块的判断结果将报文根据其目的地址及负载均衡原则发送给交换芯片或者中继芯片。
利用本发明实施例图3、图4或者图5所示的***进行数据通信方法的一个实施例的流程图如图6所示，包括步骤：
601、在源线卡待发送的报文中添加目的线卡的地址，即在待发送的报文中添加目的地址。
在本步骤之前，一般地，应该在交换网板或者线卡框内的相应位置建立地址表，以实现数据的交换。
602、源线卡将该报文发送到本线卡框内的交换网板上；
如果是在图3所示的单平面的数据通信***中，源线卡直接将报文发送到本线卡框内的交换网板上，但如果是在如图4或者图5所示的***中，源线卡也可以先将报文发送到一个负责负载均衡的装置上，由该负责负载均衡的装置根据一定的原则，将报文发送到相应的交换网板上。
603、交换网板根据报文的目的地址判断目的线卡是否在本线卡框内，如果是执行步骤604；如果否，执行步骤606；
604、交换网板根据报文的目的地址将该报文发送到本线卡框内的交换芯片上；
一般来说，作为优选的方式，交换网板是根据报文的目的地址，并根据一定的负载均衡原则，将报文发送到自身的某个交换芯片上。
605、接收报文的交换芯片根据报文的目的地址将该报文交换给目的线卡；
606、交换网板将报文发送到本线卡框内的中继芯片；
一般来说，作为优选的方式，交换网板是根据报文的目的地址，并根据一定的负载均衡原则，将报文发送到自身的某个中继芯片上。
607、接收报文的中继芯片将报文中继给目的线卡所在的线卡框内的交换芯片；
接收报文的中继芯片可以是直接也可以通过与目的线卡所在的线卡框内的交换网板将报文中继给目的线卡所在的线卡框内的交换芯片。
608、目的线卡所在的线卡框内的交换芯片将报文交换给目的线卡。
通过以上步骤，可以实现不同线卡之间的数据交换。
利用本发明实施例图3、图4或者图5所示的***进行数据通信方法的另一个实施例的流程图如图7所示，包括步骤：
701、在源线卡待发送的报文中添加目的线卡的地址，即在待发送的报文中添加目的地址。
在本步骤之前，一般地，应该在交换网板或者线卡框内的相应位置建立地址表，以实现数据的交换。
702、源线卡将该报文发送到本线卡框内的交换网板上；
如果是在图3所示的单平面的数据通信***中，源线卡直接将报文发送到本线卡框内的交换网板上，但如果是在如图4或者图5所示的***中，源线卡也可以先将报文发送到一个负责负载均衡的装置上，由该负责负载均衡的装置根据一定的原则，将报文发送到相应的交换网板上。
703、交换网板根据报文的目的地址判断目的线卡是否在本线卡框内，如果是执行步骤704；如果否，执行步骤708；
704、交换网板根据报文的目的地址将该报文发送到本线卡框内的中继芯片上；
一般来说，作为优选的方式，交换网板是根据报文的目的地址，并根据一定的负载均衡原则，将报文发送到自身的某个中继芯片上。
705、接收报文的中继芯片根据报文的目的地址将报文中继给其他线卡框内的交换芯片；
一般来说，优选的，接收报文的中继芯片应当将报文中继给目的线卡所在的线卡框内的交换芯片，当然，接收报文的中继芯片也可以将报文中继给其他能够连接到目的线卡所在的线卡框的交换芯片。
706、接收报文的其他线卡框内的交换芯片对报文进行交换后，将报文发送到本线卡框内的中继芯片；
优选的，本线卡框内的交换芯片对报文进行交换后，将报文发送到本线卡框内的中继芯片。
707、接收报文的本线卡框内的中继芯片将报文中继给目的线卡；
708、交换网板将报文发送给本线卡框内的交换芯片；
一般来说，作为优选的方式，交换网板是根据报文的目的地址，并根据一定的负载均衡原则，将报文发送到自身的某个交换芯片上。
709、接收报文的交换芯片对报文进行交换后，将报文发送到其他线卡框内的中继芯片；
一般来说，优选的，接收报文的交换芯片应当将报文交换给目的线卡所在的线卡框内的中继芯片，当然，接收报文的交换芯片也可以将报文交换给其他能够连接到目的线卡所在的线卡框的中继芯片。
710、接收报文的其他线卡框内的中继芯片将报文中继到目的线卡。
优选的，由目的线卡所在的线卡框内的中继芯片将报文中继到目的线卡。
通过实施本发明上述实施例，能够在少量线卡框级联的情况下，降低组网的复杂度，节约组网成本。并且当一个线卡框发生故障的时候，通过配置其他线卡框内芯片的模式保证***的正常运行，避免了现有技术中一旦交换框出现故障网络就不能运行的情况，提高了***的可靠性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式，并不能看作是对本发明的限制。本领域技术人员在本发明实施例披露的范围内，所进行的通常替换和变化都应该包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线卡框，其特征在于，包括多个线卡和至少一个交换网板，所述交换网板包括交换芯片和中继芯片，所述交换网板用于根据报文的目的地址判断目的线卡是否在本线卡框内，如果目的线卡在本线卡框内则将该报文发送到本线卡框内的交换芯片上，如果目的线卡不在本线卡框内则将报文发送到本线卡框内的中继芯片，所述多个线卡与所述交换芯片和中继芯片分别连接，所述中继芯片用于根据报文的目的地址将报文中继到交换芯片上，所述交换芯片，用于根据报文的目的地址将报文交换到目的地址或中继芯片上。
2.根据权利要求1所述的线卡框，其特征在于，所述交换网板还包括判断模块和负载均衡模块，
所述判断模块，用于判断报文的目的地址是否与源地址位于同一线卡框内；
所述负载均衡模块，用于将需要转发的报文根据其目的地址及负载均衡原则发送给所述交换芯片或者中继芯片。
3.一种数据通信***，其特征在于，所述数据通信***包括多个线卡框，每个线卡框包括多个线卡和至少一个交换网板，所述交换网板包括交换芯片和中继芯片，所述交换网板用于根据报文的目的地址判断目的线卡是否在本线卡框内，如果目的线卡在本线卡框内则将该报文发送到本线卡框内的交换芯片上，如果目的线卡不在本线卡框内则将报文发送到本线卡框内的中继芯片；同一线卡框内的所述多个线卡与交换芯片和中继芯片分别连接；一个线卡框内的交换芯片与另一线卡框内的中继芯片连接；所述一个线卡框内的中继芯片与所述另一线卡框内的交换芯片连接。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述交换网板还包括判断模块和负载均衡模块，
所述判断模块，用于判断报文的目的地址是否与源地址位于同一线卡框，并将判断结果发送给负载均衡模块；
所述负载均衡模块，用于根据判断模块的判断结果将所述报文根据其目的地址及负载均衡原则发送给本线卡框内的交换芯片或者中继芯片。
5.一种交换网板，其特征在于，包括：
中继芯片，用于根据报文的目的地址将报文中继到交换芯片上；
交换芯片，用于根据报文的目的地址将报文交换到目的地址或中继芯片上；
判断模块，用于判断报文的目的地址与源地址是否位于同一线卡框；
负载均衡模块，用于根据判断模块的判断结果将所述报文根据其目的地址及负载均衡原则发送给所述交换芯片或者中继芯片。
6.一种数据通信方法，其特征在于，包括：
向待发送的报文中添加目的线卡的地址，即目的地址，将所述报文发送给本线卡框内的交换网板，所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址是否在本线卡框内将所述报文转发到本线卡框内的交换芯片或者中继芯片，所述中继芯片用于根据报文的目的地址将报文中继到交换芯片上，所述交换芯片，用于根据报文的目的地址将报文交换到目的地址或中继芯片上。
7.根据权利要求6所述的数据通信方法，其特征在于，所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址将所述报文转发到所述交换芯片或者中继芯片的步骤具体为：
所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址判断目的线卡是本线卡框内的线卡还是其他线卡框内的线卡，如果目的线卡为本线卡框内的线卡，所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的交换芯片；如果目的线卡为其他线卡框内的线卡，所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的中继芯片。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的交换芯片后还包括所述交换芯片将报文交换给目的线卡的步骤；
所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的中继芯片后还包括所述中继芯片将所述报文中继给目的线卡所在的线卡框内的交换芯片，目的线卡所在的线卡框内的交换芯片将所述报文交换给目的线卡。
9.根据权利要求6所述的数据通信方法，其特征在于，所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址将所述报文转发到交换芯片或者中继芯片的步骤具体为：
所述交换网板接收到所述报文后，根据所述目的地址判断目的线卡是本线卡框内的线卡还是其他线卡框内的线卡，如果目的线卡为本线卡框内的线卡，所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的中继芯片；如果目的线卡为其他线卡框内的线卡，所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的交换芯片。
10.根据权利要求9所述的数据通信方法，其特征在于，
所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的中继芯片后还包括本线卡框内的中继芯片将所述报文中继给其他线卡框内的交换芯片，其他线卡框内的交换芯片进行报文交换后，将所述报文发送给本线卡框内的中继芯片，本线卡框内的中继芯片将所述报文中继给目的线卡的步骤；
所述交换网板将所述报文发送给本线卡框内的交换芯片后还包括本线卡框内的交换芯片进行报文交换后，将所述报文发送给目的线卡所在的线卡框内的中继芯片，目的线卡所在的线卡框内的中继芯片将所述报文中继给目的线卡的步骤。
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