CN106850463A - 一种接入交换机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种接入交换机，包括数据交换单元、采集单元和控制单元；所述采集单元用于采集所述接入交换机的温度、电源电压、CPU芯片的工作状态和交换芯片的丢包率；所述控制单元用于根据所述温度控制风扇转速，根据所述电源电压控制电源输出，根据所述CPU芯片的工作状态控制CPU芯片复位，根据所述交换芯片的丢包率控制交换芯片复位。本发明提高了接入交换机的可靠性。

Description

一种接入交换机

技术领域

本发明属于交换机通信应用技术领域，具体涉及一种接入交换机。

背景技术

交换机是一种用于电信号转发的网络设备。它工作于开放式***互联参考模型的第二层，即数据链路层。它可以为任意两个网络节点提供独享的光电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。

交换机根据应用场景的不同可以分为核心交换机、汇聚交换机和接入交换机。

接入交换机目的是允许终端用户连接到网络，因此接入交换机具有低成本和高端口密度特性。

接入交换机是最常见的交换机，它直接与外网联系，使用最广泛，尤其是在一般办公室、小型机房和业务受理较为集中的业务部门、多媒体制作中心、网站管理中心等部门。在传输速度上，现代接入交换机大都提供多个具有10M/100M/1000M自适应能力的端口。

随着现在人们对带宽与稳定性的要求越来越高，当接入交换机由于散热不畅，CPU使用率长期过高等问题导致接入交换机无法正常使用时，将严重影响使用者的体验和业务工作，因此提高网络中接入交换机的稳定可靠性

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种接入交换机，通过增加采集单元和控制单元，大大提高了接入交换器使用的稳定可靠性。

具体的，本发明提出了一种接入交换机，该接入交换机包括：

包括数据交换单元、采集单元和控制单元。

所述采集单元用于采集所述接入交换机的温度、电源电压、CPU芯片的工作状态和交换芯片的丢包率。

所述控制单元用于根据所述温度控制风扇转速，根据所述电源电压控制电源输出，根据所述CPU芯片的工作状态控制CPU芯片复位，根据所述交换芯片的丢包率控制交换芯片复位。

进一步地，所述采集单元以预设的采样周期进行采样。

进一步地，所述温度包括交换芯片内部温度、CPU芯片内部温度、交换机机箱入风口温度、交换机机箱出风口温度、交换机机箱内部中心温度。

进一步地，当所述电源电压高于预设的第一电压时，所述控制单元控制电源关闭，当所述采集单元采集到的电源电压低于预设的第二电压时，所述控制单元控制电源复位。

进一步地，当所述CPU芯片在预定时长内未成功发送预设信息时，所述控制单元控制CPU芯片执行复位操作。

进一步地，当所述交换芯片的丢包率高于预设的丢包率的时间长度超过预设的时长时，所述控制单元控制交换芯片执行复位操作。

进一步地，所述接入交换机还包括错误记录单元，所述错误记录单元用于记录接入交换机在使用过程中的各异常情况。

更进一步地，所述错误记录单元记录的信息保存在接入交换机上的闪存上。

进一步地，所述接入交换机还包括信息反馈单元，所述信息反馈单元用于给用户提供告警性能信息。

更进一步地，所述告警性能信息中的告警信息通过接入交换机上的指示灯、蜂鸣器以及WEB管理界面，以将告警信息展示给用户。

采用本发明的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)接入交换机具有自我复位修复的功能。

(2)减少交换机因为供电电压不稳而损坏的概率。

(3)风扇转速智能调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施例提出的一种接入交换机的结构示意图；

图2为本发明一实施例提出的一种接入交换机中采集单元的结构示意图；

图3为本发明一实施例提出的一种接入交换机中控制单元的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提出的一种接入交换机的结构示意图。

主要元件符号说明：

10、接入交换机；100、数据交换单元；200、采集单元；300、控制单元；400、错误记录单元；500、信息反馈单元。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

如图1所示，本发明提出了一种接入交换机10，包括：

数据交换单元100、采集单元200和控制单元300。

数据交换单元100用于实现交换机的数据交换功能。

采集单元200用于采集接入交换机10的温度、电源电压、CPU芯片的工作状态和交换芯片的丢包率信息。

控制单元300用于根据采集单元200采集的信息控制接入交换机10的风扇转速、电源输出和芯片复位。

采集单元200主要是对接入交换机10上各种影响稳定性的各种因素进行监测，包括了如下因素：温度、内部各路电源电压、CPU状态、业务转发状态、散热装置等。

每种信息的采集都以预设的采样周期进行。例如：温度可以每5秒采集一次，CPU芯片的工作状态每1秒采集一次，交换芯片的丢包率每30秒钟采集一次。

如图2所示，采集单元200具体包括温度状态、电源状态、风扇状态、CPU芯片状态和交换芯片状态。所述CPU芯片状态包括定时采集CPU发送的预设信息来判断CPU是否在正常运行，交换芯片状态包括交换芯片的丢包率。

温度有如下相关监测点的温度：交换芯片内部温度、CPU芯片内部温度、交换机机箱入风口温度、交换机机箱出风口温度、交换机机箱内部中心温度。

交换机机箱各处的温度通过分布在交换机四周的温度传感器完成，通过数据总线通讯的方式，将温度传感器的侦测结果送至监控单元。芯片的内部温度通过读取芯片相关的引脚得到。

交换芯片和CPU芯片上都贴有散热片，以利于芯片散热。

采集单元与电源连接采用AD转换的方式进行，电源作为模拟信号送至采集单元，在采集单元进行了数字化转化，采集单元读取到相应的电压值。AD转换的精度达12位，转化的时间在一毫秒以下。因为芯片在能持续承受高压的时间很短，为保护芯片不受损坏，需要加快对电源的采集时间。

风扇状态的采集是通过读取风扇的转速来实现，风扇采用四脚引线PWM(PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)风扇，PWM风扇在直流电源电压不变的情况下，通过改变直流电压脉冲宽度(即占空比)以调节输入电压平均值的调速方式。该风扇有电源、地、PWM、转速4个引脚，采集单元通过读取转速的波形进行相应的运算可以得到当前风扇的一个转速值。

CPU状态的采集是在采集单元与CPU之间有相应总线连接，通过定时采集CPU发送的预设信息，来判断CPU是否在正常运行。具体的，如果20秒没有采集到，就认定此时CPU异常。

业务转发状态采集是CPU通过总线读取交换芯片的丢包和错包计数，通过长时间分析来判断业务转发状态是否正常，并通过总线告知采集单元。具体的，如果采集到交换芯片的丢包率高于20％的时间长达2分钟以上，就认定此时交换芯片异常。

控制单元300是在对采集单元200采集信息进行判断后进行的一系列操作，确保***的正常运行或下次启动的安全。

如图3所示，控制单元300具体操作包括风扇转速、电源输出、芯片复位等。电源输出包括电源复位以及电源开关。

风扇调节主要针对温度信息进行采集后进行的操作。温度包括机箱温度和芯片温度。机箱温度取多个采集点温度的平均值，芯片温度取CPU芯片温度与交换芯片温度的最大值。风扇转速调节的控制指令为PWM占空比。根据所得机箱温度和芯片温度查表得到风扇转速调节的控制指令，具体的实施方案如表1所示。

表1 风扇转速调节与温度关系

序号	机箱温度值	芯片温度值	PWM占空比
				1	大于70℃	大于90℃	100
2	66～70℃	80～89℃	90
				3	61～65℃	71～79℃	80
4	56～60℃	66～70℃	70
				5	51～55℃	61～65℃	60
6	46～50℃	56～60℃	50
				7	40～45℃	51～55℃	40
8	36～39℃	46～50℃	30
				9	30～35℃	40～45℃	20
10	小于30℃	小于40℃	10

查表根据机箱温度得到一对应的占空比，再根据芯片温度得到另一对应的占空比，取占空比两者之间的最大值作为接入交换机风扇工作的占空比。

调整风扇转速时，还需要对风扇的转速实时采集，检测到转速为非法值，表明风扇已经损坏，当有一个风扇出现损坏之后，在上述风扇转速调节与温度关系对应表项PWM占空比的基础上增加20％。在出现二个及以上风扇损坏后，PWM全速运行。

采集单元对电压的实时监控是为确保***供电的正常，当电压在一定范围内时***将不做处理。当电压低于正常范围时***对电源进行复位操作，复位三次后仍然不能达到正常值，将进行关闭电源的操作。当电源出现高于正常范围后，***将马上进行关闭操作，确保***不被高压损坏。另外在上电过程中也进行实时的监控，当上电过程中出现电压高于正常范围也要进行关闭操作。

交换机中各电路常用的电压有12V、5V、3.3V、2.5V、1.5V、1.2V、1V等。常见的电压正常范围如表2所示。

表2 常见的电源电压参考正常范围

序号	电源电压	参考范围
			1	VDD_12V	11.4-12.6
2	VDD_5V0	4.75-5.25
			3	VDD_3V3	3.135-3.465
4	VDD_2V5	2.375-2.625
			5	VDD_1V5	1.425-1.575
6	VDD_1V2	1.14-1.26
			7	VDD_1V0	0.97-1.03

例如：当某一电路需要的电源电压为12V。如果此时检测到实际的供电电压高于12.6V。控制单元控制电源关闭，防止由于电压过高对电子元器件造成损坏。如果此时检测到实时的供电电压低于11.4V，电压过低会导致相关电路由于供压不足不能正常工作，此时需要控制单元控制电源复位，如果复位三次后仍然不能达到正常范围值，将进行关闭电源的操作。

除了对电源的值进行相应的采集外，对电源模块的POWERGOOD脚电平也进行了相应的采集。

CPU芯片的复位实施，主要是当CPU出现异常后，控制单元对CPU进行操作使其恢复相应的功能。

转发芯片的复位实施，主要是当转发芯片出现异常后，控制单元对转发芯片进行操作使其恢复相应的功能。

如图4所示，本发明提出了一种接入交换机，该接入交换机包括：

数据交换单元100、采集单元200、控制单元300、错误记录单元400和信息反馈单元500。

数据交换单元100用于实现交换机的数据交换功能。

采集单元200用于采集接入交换机10的温度、电源电压、CPU芯片的工作状态和交换芯片的丢包率信息。

控制单元300用于根据采集单元200采集的信息控制所述接入交换机的风扇转速、电源输出和芯片复位。

错误记录单元400用于记录接入交换机在使用过程中的各种异常情况。

信息反馈单元500用于给用户提供告警性能信息。

错误记录单元400用于对采集单元200采集到的异常数据进行记录，错误记录单元400记录的信息保存在接入交换机上的闪存上。

错误记录是以日志方式进行，当采集单元采集到的任意一种信息出现异常后，将触发日志的记录，日志会详细记录异常事件的发生时间、温度信息、风扇转速信息、电源电压信息、CPU与交换芯片的状态、出现异常前后对交换机的操作、其它功能单元的状态等。

保存错误记录的闪存包括直接焊接在交换机上的闪存芯片，以及可以***闪存卡槽的各种SD卡、TF卡和CF卡等。

当闪存为直接焊接在交换机上的闪存芯片时，可以通过相应总线下载日志文件到本地PC机上，下载的方式可以通过串口、编程器等。

当闪存为SD卡、TF卡或CF卡时，可以直接取出相关存储卡，放入相应的读卡器中将日志文件拷贝到本地PC机上。

通过PC机上安装的相关日志分析软件分析得到的日志文件，得到最近接入交换机的错误记录信息。

日志文件的扩展名为log，以便和闪存中保存的其他文件区分开来，日志文件的名称以接入交换机开机时的年月日时间分钟秒来标记。例如：接入交换机于2013年1月4日18点20分30秒开机运行，相关的日志文件的全名为20130104_182030.log。

当闪存芯片存储空间容量低于预设的容量时，控制单元会删除闪存空间中创建时间较早的日志文件。

增加错误记录单元为后期问题处理带来便利，当需要查找问题的时候可以调用相应的记录，返修的时候查看可以快速定位问题点。

信息反馈单元500用于给用户提供告警性能信息。

告警性能信息中的告警信息通过接入交换机上的指示灯、蜂鸣器以及WEB管理界面呈现给用户，告警性能信息中的性能信息通过WEB管理界面呈现给用户。

信息反馈单元，可以让用户及时发现问题，便于直观的错误定位，针对相应的信息反馈进行调整。信息的反馈通过多种形式进行，有交换机面板指示灯显示、web管理界面网页实时状态提醒、报警音发出等。

信息反馈实施，通过指示灯、蜂鸣器、网页报警提示进行、报警指示灯可以反应正常与错误两种状态、当***还运行时指示灯显示的为绿色、当出现问题会变成橙色。

***正常工作时蜂鸣器不会发出任何声音，当出现异常时蜂鸣器会根据事件严重程度发出不同音量与频率的声音。

另外与交换机连接的网络终端也有相应的报警提示。通过监控交换机的WEB界面可以直观的了解现交换机的状态，目前温度多少，转发率多少，运行时间等。当出现问题后，WEB界面会以醒目的方式弹出提示框提醒用户注意，并详细标明异常的各类与数据，用户需要点击相关界面确认该信息才行执行其他的操作。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种接入交换机，包括数据交换单元，其特征在于，该接入交换机还包括：采集单元和控制单元；

所述采集单元用于采集所述接入交换机的温度、电源电压、CPU芯片的工作状态和交换芯片的丢包率；

所述控制单元用于根据所述温度控制风扇转速，根据所述电源电压控制电源输出，根据所述CPU芯片的工作状态控制CPU芯片复位，根据所述交换芯片的丢包率控制交换芯片复位。

2.根据权利要求1所述的接入交换机，其特征在于，所述采集单元以预设的采样周期进行采样。

3.根据权利要求1所述的接入交换机，其特征在于，所述温度包括交换芯片内部温度、CPU芯片内部温度、交换机机箱入风口温度、交换机机箱出风口温度、交换机机箱内部中心温度。

4.根据权利要求1所述的接入交换机，其特征在于，当所述电源电压高于预设的第一电压时，所述控制单元控制电源关闭，当所述采集单元采集到的电源电压低于预设的第二电压时，所述控制单元控制电源复位。

5.根据权利要求1所述的接入交换机，其特征在于，当所述CPU芯片在预定时长内未成功发送预设信息时，所述控制单元控制CPU芯片执行复位操作。

6.根据权利要求1所述的接入交换机，其特征在于，当所述交换芯片的丢包率高于预设的丢包率的时间长度超过预设的时长时，所述控制单元控制交换芯片执行复位操作。

7.根据权利要求1所述的接入交换机，其特征在于，所述接入交换机还包括错误记录单元，所述错误记录单元用于记录接入交换机在使用过程中的各异常情况。

8.根据权利要求7所述的接入交换机，其特征在于，所述错误记录单元记录的信息保存在接入交换机上的闪存上。

9.根据权利要求1所述的接入交换机，其特征在于，所述接入交换机还包括信息反馈单元，所述信息反馈单元用于给用户提供告警性能信息。

10.根据权利要求9所述的接入交换机，其特征在于，所述告警性能信息中的告警信息通过接入交换机上的指示灯、蜂鸣器以及WEB管理界面，以将告警信息展示给用户。