CN107276834B - 一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录装置，包括依次连接的FC交换模块、FC接口卡、FC监控分析本地终端、FC监控分析远程终端，还包括存储设备，所述存储设备用于存储FC接口卡传输的数据，还用于为FC监控分析本地终端提供数据。本发明若监控流量较少，捕获数据可以直接保存在板载存储设备中，通过FC监控分析本地终端进行实时分析；若监控流量较多，捕获数据可以保存成帧文件，在FC监控分析本地终端上或采用FC监控分析本地终端通过以太网连接FC监控分析本地终端实现离线管理分析。

Description

一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法及装置
技术领域
本发明涉及光纤通道的流量检测和数据处理领域，具体涉及一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法及装置。
背景技术
光纤通道(FC)具有带宽高、实时性强、误码率低、扩展性好、延迟低、传输距离远、性价比高等优点,比起传统的MIL-STD-1553以及ARINC429协议具有无法比拟的优势，成为现在航空电子***网络的第一选择。随着航电网络***一体化程度加强，规模扩大，***结构变得更复杂，对机载网络数据的实时监控、记录以及正确分析具有非常重要的意义。
目前FC数据的监控记录与分析，采用的工具大部分都是国外产品，主要有美国JDSU公司的Xgig FC分析仪、美国Absolute Analysis的Investigator FC分析仪、LeCroy的FC Protocol Suite等，这些设备基本能够实现对光纤通道协议的解析，也支持多协议、多通道、多速率的数据采集测试分析，但存在的问题主要包括：只支持板载内存对FC数据进行保存记录，但是板载内存不大，并不利于扩充，使得FC数据的监控记录与分析手段单一，不具备实时性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术对FC数据的监控记录与分析手段单一，不具备实时性，目的在于提供一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法及装置，使FC数据的监控记录与分析手段不单一，并具有实时性，同时节省大量的内存空间。
本发明通过下述技术方案实现：
一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，包括以下步骤：
步骤1：FC监控分析本地终端或FC监控分析远程终端生成启动监控命令，FC监控分析本地终端接收启动监控命令，并且，FC监控分析本地终端将启动监控捕获命令发送至FC交换模块；
步骤2：FC监控分析本地终端等待接收FC交换模块发送的网络流量数据；
步骤3A：如果接收到的网络流量数据保存在板载存储设备，则转自步骤4；
步骤3B：如果接收到的网络流量数据保存至磁盘扇区，则转自步骤4；
步骤4：FC监控分析本地终端或FC监控分析远程终端生成停止监控命令，FC监控分析本地终端接收停止监控命令，并且，FC监控分析本地终端将停止监控命令发送至FC交换模块；
步骤5：当执行步骤3A时，FC监控分析本地终端将网络流量数据进行解析；当执行步骤3B时，FC监控分析本地终端将网络流量数据进行解析或者FC监控分析远程终端将网络流量数据从磁盘扇区中提取进行解析。
本发明可根据网络流量数据的多少对网络流量数据的流向进行适应性选择，如果网络流量数据较少，捕获的网络流量数据可以直接保存在板载存储设备中，通过FC监控分析本地终端进行实时分析；如果网络流量数据较多，捕获的网络流量数据可通过以太网发送至FC监控分析远程终端进行离线管理分析或者直接在FC监控分析本地终端进行实时分析。
进一步地，一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，还包括监控方案生成与传输步骤：FC监控分析本地终端接收监控方案生成设备端口监控表，并将监控表加载到被监控设备端口并发送至FC交换模块；所述步骤1的启动监控命令与监控方案匹配。
监控方案生成与传输步骤产生的监控方案与步骤1中的启动监控命令是相对应的，当监控方案未发生改变时，步骤1至步骤5可以多次重复实施，当监控方案发生改变后，启动监控命令将会以改变后的监控方案为基准进行更新，继而实施步骤1至步骤5。
进一步地，一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，还包括监控方案查询步骤：FC监控分析本地终端接收监控方案查询命令并将该命令发送至FC交换模块，FC交换模块在接收到该查询命令后将查询的监控方案反馈至FC监控分析本地终端。
进一步地，一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，还包括监控方案检验步骤：FC监控分析本地终端将FC交换模块发送的网络流量数据所记录的监控方案与FC监控分析本地终端中相对应的监控方案进行比对，判断是否一致；如果比对结果不一致，FC监控分析本地终端发出预警；若监控方案来自FC监控分析远程终端，则预警对象是远程终端。
监控方案检验步骤与监控方案查询步骤用于验证或查询现有的监控方案是否更改，便于了解现有的启动监控命令是否有效。
进一步地，一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，还包括设备端口状态监控步骤：FC交换模块定时上报FC交换模块的FC终端节点状态，FC监控分析本地终端收到FC终端节点状态并更新本地终端关于FC交换模块的拓扑信息，若连接有FC监控分析远程终端，将拓扑信息上报远程终端。设备端口状态监控步骤可以了解每个节点的工作状态。
进一步地，一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，当实施步骤3B时，采用固态硬盘扇区作为存储介质，且采用写磁盘扇区的存储方式每次写入1MB网络流量数据，数据内存空间采用64KB对齐方式。
当实施步骤3B时，采用固态硬盘扇区作为存储介质，且采用写磁盘扇区的存储方式每次写入1MB网络流量数据，数据内存空间采用64KB对齐方式，摒弃了传统的帧存储方法，即每捕获一帧时，就存储该数据帧，节省了大量写入磁盘扇区命令开销，提高存储速率，此外数据帧内存空间采用64KB对齐方式，而不是传统的4KB对齐方式，节省了大量的内存空间，从而提高空间利用率。
板载存储设备保存信息的类型可以为两种，一种是保存原语，保存原语主要是分析链路建立状况，另一种是保存数据，保存数据主要是分析业务工作状况；如果不是为了分析链路状况，一般不保存原语，因为原语特别多，会不停的充斥着链路。
进一步地，网络流量数据为数据块。
本发明摒弃了传统的帧存储方法，即每捕获一帧时，就存储该数据帧，节省了大量写入磁盘扇区命令开销，提高存储速率；同时，摒弃传统的4KB对齐方式，节省了大量的内存空间，提高空间利用率。
一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录装置，包括依次连接的FC交换模块、FC接口卡、FC监控分析本地终端、FC监控分析远程终端，还包括存储设备，所述存储设备用于存储FC接口卡捕获的数据，还用于为FC监控分析本地终端提供数据。
进一步地，FC接口卡包括DMA状态控制器以及两组通信通道，DMA状态控制器通过PCI-E模块与FC监控分析本地终端进行信息交换；两组通信通道一端连接DMA状态控制器，两组通信通道另一端连接FC交换模块。
进一步地，每组通信通道包括帧解析模块、帧封装模块、发送模块、字同步模块、吉比特收发器、两个光模块，帧解析模块一端与DMA状态控制器连接，其另一端与字同步模块连接；帧封装模块一端与DMA状态控制器连接，其另一端与发送模块连接；字同步模块和发送模块分别与吉比特收发器连接；吉比特收发器通过两个光模块与FC交换模块进行信息交换；
所述吉比特收发器用于完成比特同步、串并转换和8B/10B编解码；
所述字同步模块用于激活FC接口卡的两侧端口，便于FC接口卡进行数据和控制信息的传输；激活FC接口的过程为：字同步模块接收吉比特收发器中发送的32比特的并行的传输数据，并检测“逗号”字符K28.5，并以字符K28.5为边界对字节进行重排，经过同步状态机的跳转实现同步，完成FC端口之间链路的建立，当链路建立后，链路两端的FC端口便处于激活状态；
所述帧解析模块均用于识别数据帧以及构造出数据帧的描述符，具体过程为：帧解析模块接收字同步模块的网络流量数据，并从接收的网络流量数据中提取出有效的数据帧，以帧头定界符SOF和帧尾定界符EOF为标志识别出数据帧，进行长度判断和CRC校验处理并解析相应的帧字段，最后构造出帧的描述符，并将数据帧和描述符分别送到PCI-E模块中；
所述帧封装模块用于将从上层接收的帧封装成FC帧的功能；
所述发送模块用于完成原语部分和数据帧部分的发送功能，其中原语部分包括原语序列和原语信号。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明若监控流量较少，捕获数据可以直接保存在板载存储设备中，通过FC监控分析本地终端进行实时分析；若监控流量较多，捕获数据可以保存成帧文件，在FC监控分析本地终端上或采用FC监控分析本地终端通过以太网连接FC监控分析本地终端实现离线管理分析；
2、本发明采用启动监控命令、停止监控命令等控制命令实现监控管理功能，设备之间的控制命令的通信规范双方遵守，被第三方破解的可能性较低，即安全性较强；
3、本发明在网络流量数据较多时，采用固态硬盘扇区作为存储介质，且采用写磁盘扇区的存储方式，采用1MB数据空间作为每次写入单位，摒弃了传统的帧存储方法，即每捕获一帧时，就存储该数据帧，节省了大量写入磁盘扇区命令开销，提高存储速率，此外数据帧内存空间采用64KB对齐方式，而不是传统的4KB对齐方式，节省了大量的内存空间，从而提高空间利用率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明方法流程示意图；
图2为本发明装置结构示意图；
图3为本发明FC接口卡硬件结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，包括以下步骤：
步骤1：FC监控分析本地终端或FC监控分析远程终端生成启动监控命令，FC监控分析本地终端接收启动监控命令，并且，FC监控分析本地终端将启动监控捕获命令发送至FC交换模块；
步骤2：FC监控分析本地终端等待接收FC交换模块发送的网络流量数据；
步骤3A：如果接收到的网络流量数据保存在板载存储设备，则转自步骤4；
步骤3B：如果接收到的网络流量数据保存至磁盘扇区，则转自步骤4；
步骤4：FC监控分析本地终端或FC监控分析远程终端生成停止监控命令，FC监控分析本地终端接收停止监控命令，并且，FC监控分析本地终端将停止监控命令发送至FC交换模块；
步骤5：当执行步骤3A时，FC监控分析本地终端将网络流量数据进行解析；当执行步骤3B时，FC监控分析本地终端将网络流量数据进行解析或者FC监控分析远程终端将网络流量数据从磁盘扇区中提取进行解析。
一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，还包括监控方案生成与传输步骤：FC监控分析本地终端接收监控方案生成设备端口监控表，并将监控表加载到被监控设备端口并发送至FC交换模块；所述步骤1的启动监控命令与监控方案匹配；
还包括监控方案查询步骤：FC监控分析本地终端接收监控方案查询命令并将该命令发送至FC交换模块，FC交换模块在接收到该查询命令后将查询的监控方案反馈至FC监控分析本地终端；
还包括监控方案检验步骤：FC监控分析本地终端将FC交换模块发送的网络流量数据所记录的监控方案与FC监控分析本地终端中相对应的监控方案进行比对，判断是否一致；如果比对结果不一致，FC监控分析本地终端发出预警；若监控方案来自FC监控分析远程终端，则预警对象是远程终端；
还包括设备端口状态监控步骤：FC交换模块定时上报FC交换模块的FC终端节点状态，FC监控分析本地终端收到FC终端节点状态并更新本地终端关于FC交换模块的拓扑信息，若连接有FC监控分析远程终端，将拓扑信息上报远程终端。
当实施步骤3B时，采用固态硬盘扇区作为存储介质，且采用写磁盘扇区的存储方式每次写入1MB网络流量数据，数据内存空间采用64KB对齐方式。
实施例2
如图2和图3所示，一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录装置，包括依次连接的FC交换模块、FC接口卡、FC监控分析本地终端、FC监控分析远程终端，还包括存储设备，所述存储设备用于存储FC接口卡捕获的数据，还用于为FC监控分析本地终端提供数据。
FC接口卡包括DMA状态控制器以及两组通信通道，DMA状态控制器通过PCI-E模块与FC监控分析本地终端进行信息交换；两组通信通道一端连接DMA状态控制器，两组通信通道另一端连接FC交换模块。
每组通信通道包括帧解析模块、帧封装模块、发送模块、字同步模块、吉比特收发器、两个光模块，帧解析模块一端与DMA状态控制器连接，其另一端与字同步模块连接；帧封装模块一端与DMA状态控制器连接，其另一端与发送模块连接；字同步模块和发送模块分别与吉比特收发器连接；吉比特收发器通过两个光模块与FC交换模块进行信息交换；
所述吉比特收发器用于完成比特同步、串并转换和8B/10B编解码；
所述字同步模块用于激活FC接口卡的两侧端口，便于FC接口卡进行数据和控制信息的传输；激活FC接口的过程为：字同步模块接收吉比特收发器中发送的32比特的并行的传输数据，并检测“逗号”字符K28.5，并以字符K28.5为边界对字节进行重排，经过同步状态机的跳转实现同步，完成FC端口之间链路的建立，当链路建立后，链路两端的FC端口便处于激活状态；
所述帧解析模块均用于识别数据帧以及构造出数据帧的描述符，具体过程为：帧解析模块接收字同步模块的网络流量数据，并从接收的网络流量数据中提取出有效的数据帧，以帧头定界符SOF和帧尾定界符EOF为标志识别出数据帧，进行长度判断和CRC校验处理并解析相应的帧字段，最后构造出帧的描述符，并将数据帧和描述符分别送到PCI-E模块中；
所述帧封装模块用于将从上层接收的帧封装成FC帧的功能；
所述发送模块用于完成原语部分和数据帧部分的发送功能，其中原语部分包括原语序列和原语信号。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：FC监控分析本地终端或FC监控分析远程终端生成启动监控命令，FC监控分析本地终端接收启动监控命令，并且，FC监控分析本地终端将启动监控捕获命令发送至FC交换模块；
步骤2：FC监控分析本地终端等待接收FC交换模块发送的网络流量数据；
如果网络流量数据较少，捕获的网络流量数据可以直接保存在板载存储设备中；
如果网络流量数据较多，捕获的网络流量数据可通过以太网发送至FC监控分析远程终端进行离线管理分析或者直接在FC监控分析本地终端进行实时分析；
步骤3A：如果接收到的网络流量数据保存在板载存储设备，则转自步骤4；
步骤3B：如果接收到的网络流量数据保存至磁盘扇区，则转自步骤4；
步骤4：FC监控分析本地终端或FC监控分析远程终端生成停止监控命令，FC监控分析本地终端接收停止监控命令，并且，FC监控分析本地终端将停止监控命令发送至FC交换模块；
步骤5：当执行步骤3A时，FC监控分析本地终端将网络流量数据进行解析；当执行步骤3B时，FC监控分析本地终端将网络流量数据进行解析或者FC监控分析远程终端将网络流量数据从磁盘扇区中提取进行解析；
当实施步骤3B时，采用固态硬盘扇区作为存储介质，且采用写磁盘扇区的存储方式每次写入1MB网络流量数据，数据内存空间采用64KB对齐方式。
2.根据权利要求1所述的一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，其特征在于，还包括监控方案生成与传输步骤：FC监控分析本地终端接收监控方案生成设备端口监控表，并将监控表加载到被监控设备端口并发送至FC交换模块；所述步骤1的启动监控命令与监控方案匹配。
3.根据权利要求1所述的一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，其特征在于，还包括监控方案查询步骤：FC监控分析本地终端接收监控方案查询命令并将该命令发送至FC交换模块，FC交换模块在接收到该查询命令后将查询的监控方案反馈至FC监控分析本地终端。
4.根据权利要求1所述的一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，其特征在于，还包括监控方案检验步骤：FC监控分析本地终端将FC交换模块发送的网络流量数据所记录的监控方案与FC监控分析本地终端中相对应的监控方案进行比对，判断是否一致；如果比对结果不一致，FC监控分析本地终端发出预警；若监控方案来自FC监控分析远程终端，则预警对象是远程终端。
5.根据权利要求1所述的一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，其特征在于，还包括设备端口状态监控步骤：FC交换模块定时上报FC交换模块的FC终端节点状态，FC监控分析本地终端收到FC终端节点状态并更新本地终端关于FC交换模块的拓扑信息，若连接有FC监控分析远程终端，将拓扑信息上报远程终端。
6.根据权利要求5所述的一种航空电子环境下光纤通道流量分析记录方法，其特征在于，所述网络流量数据为数据块。
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