CN1825804A - 实现分布式***板间通信的***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现分布式***板间通信的***和方法,为解决现有的分布式***采用点到点通信方式无法应付一块单板向其它多块单板发送消息的问题而发明。本发明中板间通信交换芯片初始化模块依据板间通信交换芯片和单板之间的端口连接关系配置单板的所有组合并下发到板间通信交换芯片,板间通信收发包适配模块运行在单板上,计算封装要发送的以太网帧,板间通信收发包实现模块也运行在单板上,将板间通信收发包适配模块封装的以太网帧写入交换芯片再发往目的单板。本发明使用单播、组播、广播组合的方式使得板间通信一次完成,提高***对板间通信的处理能力,减少资源占用,减少可能出现的通道拥塞。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现分布式***板间通信的***,尤其涉及各种路由器、交换机等设备。本发明还涉及一种采用单播、组播、广播技术合并使用的方式使得板间通信一次完成的实现分布式***板间通信的方法,尤其涉及到各种分布式***的板卡之间的消息处理。
背景技术
分布式***由主控板(一般为协议处理板、交换网板合一板,分为主用主控板和备用主控板)和各种业务线卡组成。***的各种单板之间需要大量的信息交互,包括主控板往线卡同步的信息,如各种表的同步、版本加载等信息;线卡往主控板的同步信息,板卡的离线、在线信息,板卡的各种告警信息等。
需要发送到其他单板的信息通常由板间通信适配模块将这些信息分类、分段组成适合介质发送的包,再添加适当的目的板地址、源板地址和校验等字段,就可以交由交换通道来发送。
分布式***有两种通信模式:带内通信和带外通信。
带内通信是指板间通信消息占用数据通道带宽,需要发送的板间通信包***到数据交换矩阵中,到达目的单板后,再从数据通道中分离出来,从而实现板间通信。
带外通信是指板间通信消息有自己的独立通道,通常由单独的一块多端***换芯片把所有单板连接起来,需要发送的板间通信包直接在这个独立通道上转发到目的单板。如图1所示,描述分布式***设备的各种单板的连接关系,其中业务数据通道用于正常的业务数据交换,板间通信专用通道则用于各单板之间的消息交互。
目前的分布式***采用点到点通信方式,当需要向某一特定单板发送信息时,这种方式准确高效;当需要向某几块单板发送信息时,往往采用多次的点到点发送方式。
上述方式即点到点通信方式应用于带内通信模式或带外通信模式时存在明显的缺陷:主用主控板往往需要同时向多块线卡和备用主控板同步大量信息,这些消息大多是公用的,如果使用点到点发送,就需要拷贝多份或者串行发送,浪费大量的板间通信带宽,同时对主用主控板的处理器的资源和效率重复占用。在实时信息较多的环境下,消息不能及时到达各线卡导致***响应速度变慢,致使整个分布式***性能下降。从上面的介绍可以看出,板间通信采用单播的点到点方式无法应付一块单板向其他多块单板发送消息的应用,既浪费资源,又降低效率,严重时,会造成板间通信通道的拥塞。
发明内容
为了克服上述缺陷,本发明的目的在于提供一种一块单板同时向多块单板通信一次就能使任意组合的多块其它单板接收到此消息的实现分布式***板间通信的***。此外本发明的另一目的还要提供一种单播、组播、广播合并使用的实现分布式***板间通信的方法。
为达到上述目的,本发明实现分布式***板间通信的***,包括单板和板间通信交换芯片,单板和板间通信交换芯片通过端口连接,所述的单板为主控板和线卡;本发明的***还包括:运行在主控板上的板间通信交换芯片初始化模块,用于配置所述单板的所有组合并下发到所述板间通信交换芯片上;运行在单板上的板间通信收发包适配模块和板间通信收发包实现模块,所述的板间通信收发包适配模块用于封装组播或广播帧,并发送给板间通信收发包实现模块,所述的板间通信收发包实现模块把收到的组播或广播帧写入所述板间通信交换芯片再发送给一个以上的目的单板。
其中,所述的主控板包括主用主控板和备用主控板。
为达到上述目的,本发明实现分布式***板间通信的方法,包括如下几个步骤:
①***初始化,板间通信交换芯片初始化模块对板间通信收发包适配模块和板间通信收发包实现模块的数据结构进行初始化,并配置板间通信交换芯片;
②若任一单板向一块以上单板发送板间通信消息,则板间通信收发包适配模块封装组播或广播帧,发送给板间通信收发包实现模块;
③板间通信收发包实现模块将收到的广播帧或组播帧写入板间通信交换芯片,板间通信交换芯片将此帧发送到一块以上目的单板。
其中,在步骤①和步骤②之间还包括如下步骤:
I、判断任一单板是仅向一块单板发送板间通信消息还是向一块以上的单板发送消息;
II、若任一单板仅向一块单板发送消息,则板间通信收发包适配模块采用点到点的通信方式,把信息封装在单播帧中,发送给板间通信收发包实现模块;
III、板间通信收发包实现模块将要发送的单播帧写入板间通信交换芯片,板间通信交换芯片并将此帧发送到唯一的目的单板。
其中,***初始化的具体步骤为:板间通信交换芯片初始化模块依据各单板与板间通信交换芯片相连接的端口和VLAN的对应关系或端口和组播MAC的对应关系,将所有单板之间的任意组合写入板间通信交换芯片,即填写VLAN表或组播表的端口位图。
其中,板间通信收发包适配模块封装组播或广播帧的具体步骤为:先依据发往的单板号列表获取交换芯片的物理端口位图信息,计算出相关的VLAN号,然后添加相关的本板地址为源MAC地址和目的MAC地址到发送帧中。
其中,板间通信收发包实现模块向板间通信交换芯片写入帧信息的步骤为,先依据板间通信交换芯片的功能,在帧中添加VLAN标签域,然后计算以太网的FCS(帧校验序列)域并添加到帧的最后,最后将帧的相关信息写入板间通信交换芯片的描述符表,将帧的数据写入芯片的数据缓冲区。
本发明实现分布式***板间通信的***是按照交换芯片和线卡之间的端口对应关系,将单板的所有组合写入交换芯片,使用单播、广播或者单播、组播的方式使得板间通信一次完成,提高***对板间通信的处理能力,提升效率,减少资源占用,减少可能出现的通道拥塞。
上述的实现分布式***板间通信的方法,采用单播、组播和广播合并使用的方式,使得板间通信快速有效,满足一次发送使任意组合的其他单板接收到此消息的需求。
附图说明
图1是现有的分布式***单板业务和通信连接关系图;
图2是本发明实现分布式***板间通信的***模块组成图;
图3是本发明实现分布式***板间通信的***和方法的板间通信数据流向示意图;
图4是本发明实现分布式***板间通信的方法流程图。
具体实施方式
本发明实现分布式***板间通信的***,包括单板和板间通信交换芯片,单板与板间通信交换芯片通过端口相连接,该***还包括:运行在主控板上的板间通信交换芯片初始化模块,用于配置所述单板的所有组合并下发到所述板间通信交换芯片上;运行在单板上的板间通信收发包适配模块和板间通信收发包实现模块,所述的板间通信收发包适配模块用于封装组播或广播帧,并发送给板间通信收发包实现模块,所述的板间通信收发包实现模块把收到的组播或广播帧写入所述板间通信交换芯片再发送给一个以上的目的单板。
如图2、图3所示,本发明的***组成和板间通信数据流向示意图,该***由板间通信交换芯片初始化模块、板间通信收发包适配模块、板间通信收发包实现模块等组成。
其中,板间通信交换芯片初始化模块依据板间通信交换芯片和单板之间的端口连接关系,按照VLAN和端口的对应关系配置单板的所有组合并下发到板间通信交换芯片,这些配置将用于单板向其他任意组合单板发送消息时使用,板间通信交换芯片初始化模块只在板间通信交换芯片的控制板上运行,控制板一般为主控板,主控板分为主用主控板和备用主控板。
其中,板间通信收发包适配模块运行在所有单板上,当单板需要往其它单板发送消息时,本模块依据要发往的单板获取交换芯片的端口位图,由端口位图计算出相应的VLAN,对要发送的消息进行封装,添加必要的字段,形成完整的以太网帧,交给板间通信收发包实现模块。
其中,板间通信收发包实现模块运行在所有单板上,将板间通信收发包适配模块计算并封装的以太网帧发送到交换芯片发往目的单板。
如图4所示,本发明实现分布式***板间通信的方法如下,包括:
①***初始化,板间通信交换芯片初始化模块依据各单板所接的板间通信交换芯片的物理号端口,确定需要初始化的VLAN或者组播表,填入相应的端口信息,然后进入步骤②;
②任一单板向其它单板发送板间通信消息时,若仅向一单板发送板间通信消息,则进入步骤③,若向多块单板发送板间通信消息,则进入步骤④;
③板间通信收发包适配模块采用点到点的通信方式,把信息封装在单播帧中,发送给板间通信收发包实现模块,板间通信收发包实现模块将要发送的单播帧写入板间通信交换芯片,将此帧发送到唯一的目的单板;
④板间通信收发包适配模块依据要发往的单板号,计算出相应的VLAN或组播号,封装成组播或广播帧,发送给板间通信收发包实现模块,板间通信收发包实现模块将要发送的组播或广播帧写入板间通信交换芯片,交换芯片将此帧发送到多块目的单板。
若利用单播和组播方式(VLAN+组播MAC地址为索引来获取端口位图)时,在初始化模块中填写相应的组播和端口的对应表。这种方式适用于交换芯片支持较多VLAN的情况。
第一步,***初始化时,板间通信初始化模块初始化板间通信收发包适配模块、板间通信收发包实现模块的数据结构,配置板间通信通道使用的交换芯片,按照端口和VLAN的对应关系,填写VLAN表的端口位图,以8块单板为例:
VLAN1:0000 0001
VLAN2:0000 0010
……
VLAN255:1111 1111
该计算方式,就是以VLAN号的二进制写入端口位图。
第二步,某块单板欲发送板间通信消息给其他单板,相关模块调用板间通信收发包适配模块进行处理,板间通信收发包适配模块根据交换芯片的MTU(最大传输单元)决定是否对消息分段,然后依据发往的单板号列表获取交换芯片的物理端口位图,计算出相关VLAN:VLAN id=(mn*2n)+(mn-1*2n-1)+…+(m1*21)+(m0*20)
其中,M0…Mn是端口位图信息,包括此端口则为1,否则为0,计算完毕后,按照以太网帧格式对消息进行必要的封装,添加相关的本板地址为源MAC地址,添加全1的目的MAC地址即广播MAC地址。
调用板间通信收发包实现模块。
第三步,板间通信收发包实现模块依据交换芯片的功能,决定是否为以太网帧添加VLAN标签域,如果添加,则在目的、源MAC地址后添加4个字节:0x8100和VLAN id号,然后计算以太网帧的FCS(帧校验序列)域并添加到帧的最后。这时的以太网帧就是一个完整的可以交由硬件发送的帧。板间通信收发包实现模块将帧的相关信息写入交换芯片的描述符表,将帧的数据写入交换芯片的数据缓冲区,交换芯片就可以把这个帧发给需要接收此消息的单板。
下面这种方式适用于交换芯片支持较少VLAN,但支持简单二层组播的情况。
第一步,***初始化时,板间通信初始化模块初始化板间通信收发包适配模块、板间通信收发包实现模块的数据结构,配置板间通信通道使用的交换芯片,按照端口和组播MAC的对应关系,填写组播表的端口位图,以8块单板为例:
VLANz+MAC1:0000 0001
VLANz+MAC2:0000 0010
……
VLANz+MAC255:1111 1111
其中,VLANz是交换芯片能支持的任一VLAN,以组播MAC地址的后8位的二进制写入端口位图。
第二步,某块单板欲发送板间通信消息给其他单板,相关模块调用板间通信收发包适配模块进行处理,板间通信收发包适配模块根据交换芯片的MTU(最大传输单元)决定是否对消息分段,然后依据发往的单板号列表获取交换芯片的物理端口位图,计算出相关组播MAC地址:MAC=(mn*2n)+(mn-1*2n-1)+…+(m1*21)+(m0*20)
其中,M0…Mn是端口位图信息,包括此端口则为1,否则为0。置MAC地址的D40为1,使其成为组播MAC地址,计算完毕后,按照以太网帧格式对消息进行必要的封装,添加相关的本板地址为源MAC地址,添加上述计算出的组播MAC为目的MAC地址。
调用板间通信收发包实现模块。
第三步,板间通信收发包实现模块依据交换芯片的功能,决定是否为以太网帧添加VLAN标签域,如果添加,则在目的、源MAC地址后添加4个字节:0x8100和VLAN id号,然后计算以太网帧的FCS域并添加到帧的最后。这时的以太网帧就是一个完整的可以交由硬件发送的帧。板间通信收发包实现模块将帧的相关信息写入交换芯片的描述符表,将帧的数据写入交换芯片的数据缓冲区,交换芯片就可以把这个帧发给需要接收此消息的单板。
本发明实现分布式***板间通信的***是按照交换芯片和单板之间的端口对应关系,将单板所有组合写入交换芯片,使用单播、广播或者单播、组播的方式使得板间通信一次完成,提高***对板间通信的处理能力,提升效率,减少资源占用,减少可能出现的通道拥塞。
上述的实现分布式***板间通信的方法,采用单播、组播和广播合并使用的方式,使得板间通信快速有效,满足一次发送,使任意组合的其他单板接收到此消息的需求。
Claims (7)
1、实现分布式***板间通信的***,包括单板和板间通信交换芯片,所述单板与板间通信交换芯片通过端口连接,所述单板为主控板和线卡,其特征在于,还包括:运行在主控板上的板间通信交换芯片初始化模块,用于配置所述单板的所有组合并下发到所述板间通信交换芯片上;运行在单板上的板间通信收发包适配模块和板间通信收发包实现模块,所述的板间通信收发包适配模块用于封装组播或广播帧,并发送到板间通信收发包实现模块,所述的板间通信收发包实现模块把收到的组播或广播帧写入所述板间通信交换芯片再发往一个以上的目的单板。
2、按照权利要求1所述的实现分布式***板间通信的***,其特征在于,所述的主控板包括主用主控板和备用主控板。
3、实现分布式***板间通信的方法,其特征在于,包括以下几个步骤:
①***初始化,板间通信交换芯片初始化模块对板间通信收发包适配模块和板间通信收发包实现模块的数据结构进行初始化,并配置板间通信交换芯片;
②若任一单板向一块以上单板发送板间通信消息,则板间通信收发包适配模块封装组播或广播帧,发送给板间通信收发包实现模块;
③板间通信收发包实现模块将收到的组播帧或广播帧写入板间通信交换芯片,板间通信交换芯片将此帧发往一块以上目的单板。
4、按照权利要求3所述的实现分布式***板间通信的方法,其特征在于,在步骤①和步骤②之间还包括如下步骤:
I、判断任一单板是仅向一块单板发送板间通信消息还是向一块以上的单板发送消息;
II、若任一单板仅向一块单板发送消息,则板间通信收发包适配模块采用点到点的通信方式,把信息封装在单播帧中,发送给板间通信收发包实现模块;
III、板间通信收发包实现模块将要发送的单播帧写入板间通信交换芯片,板间通信交换芯片并将此帧发送到唯一的目的单板。
5、按照权利要求3所述的实现分布式***板间通信的方法,其特征在于,***初始化的具体步骤为:板间通信交换芯片初始化模块依据各单板与板间通信交换芯片相连接的端口和虚拟局域网的对应关系或端口和组播介质访问控制的对应关系,将所有单板之间的任意组合写入板间通信交换芯片,即填写虚拟局域网表或组播表的端口位图。
6、按照权利要求3所述的实现分布式***板间通信的方法,其特征在于,板间通信收发包适配模块封装组播或广播帧的具体步骤为:先依据发往的单板号列表获取交换芯片的物理端口位图信息,计算出相关的虚拟局域网号,然后添加相关的本板地址为源介质访问控制地址和目的介质访问控制地址到发送帧中。
7、按照权利要求3所述的实现分布式***板间通信的方法,其特征在于,板间通信收发包实现模块向板间通信交换芯片写入帧信息的步骤为:先在帧中添加虚拟局域网标签域,然后计算以太网的帧校验序列域并添加到帧的最后,最后将帧的相关信息写入板间通信交换芯片的描述符表,将帧的数据写入芯片的数据缓冲区。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20090819 Termination date: 20190404 |