實現數據平面可靠通信的方法和板卡的製作方法
2023-05-15 01:11:56 1
專利名稱：實現數據平面可靠通信的方法和板卡的製作方法
技術領域：
本發明涉及網絡通信領域，尤其涉及路由交換設備數據平面可靠 通信的技術。
背景技術：
目前主流路由交換設備的系統架構一般都分成數據平面、控制平 面和監控平面三個子系統。其中，數據平面由交換矩陣和業務線卡的
交換晶片單元組成，負責整個系統的業務數據處理和轉發；和其它平 面相比，數據平面佔用系統資源最多，對整個設備的性能起決定性作 用。數據平面主要有兩種設計實現方案第一種是將交換矩陣和主控 板設計為一體，如圖l所示，數據平面由主控板上的交換矩陣單元和 各個業務線卡的交換晶片單元組成；主控板包括主控單元和交換矩陣 單元，融合控制、協議處理、板間交換為一體。第二種方案是將控制 平面和數據平面分離，即交換網板和主控板是獨立的，交換矩陣由單 獨的交換網板提供，如圖2所示。無論數據平面是採用方案1或者方 案2設計，在都可採用博通(Broadcom)公司的晶片來實現，交換 矩陣和交換單元之間通過HiGig協議進行通信，即交換矩陣單元和業 務線卡的交換晶片單元通過HiGig埠互聯，提供板間數據轉發通 道。所以交換矩陣單元和業務線卡的交換晶片單元之間的HiGig埠 是否正常工作，是影響數據平面工作質量的決定性因素。 一般交換網板和每個業務線卡之間有多個HiGig埠連接，流量均衡分擔，如果 某個HiGig埠出現異常而不能快速、準確檢測並處理，將導跨卡轉 發出現嚴重丟包，即使數據流量不大，也會有大量丟包，導致客戶業 務中斷，引起重大損失。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種實現數據平面可靠通信的方法，通 過及時發現數據平面HiGig埠的連通性問題，避免因為數據丟失引 起系統異常，從而避免給客戶造成嚴重損失。
本發明提供的實現數據平面可靠通信的方法，所述的數據平面支 持HigGig協議，其特徵在於，交換網板的控制CPU單元和業務線卡 的控制CPU單元之間，按一定的周期通過HiGig埠互發探測報文， 依次對所有HiGig埠的連通性進行檢測；如果發現異常，立即將該 HiGig埠的數據流切換到其它正常工作的HiGig埠 ，當檢測到該 HiGig埠恢復正常時，重新分配數據流給該HiGig埠 。
進一步的，本發明實現的數據平面可靠通信方法，包括如下步驟
a、 在交換網板和每個業務線卡上啟用HiGig連通性檢測任
務，並為交換網板和業務線卡的每一個HiGig埠設置報文檢測計數 器；
b、 所述HiGig連通性檢測任務按一定的周期向每一個HiGig 埠發送探測報文，並且每個HiGig埠接收探測報文的回應報文， 並在該HiGig埠的報文檢測計數器中對發送的探測報文和接收的 回應報文進行計數；c、當HiGig連通性檢測任務檢測到某個HiGig埠的報文檢 測計數器達到設定的閾值時，設定該HiGig埠為非轉發狀態，並將 該HiGig埠上的數據流量切換到其它正常的HiGig埠 。
進一步的，步驟b所述的HiGig埠的報文檢測計數器中對發送 的探測報文和接收的回應報文進行計數的步驟如下
bl、 HiGig埠每發送一個探測報文，對其報文檢測計數器執行 加1操作；
b2、 HiGig埠每接收到一個探測報文的回應報文，對其報文檢 測計數器執行減l操作。 >
進一步的，檢測任務在向HiGig埠發送探測報文時，對本HiGig 埠的報文檢測計數器進行判斷，如果報文檢測計數器的值大於設定 的閾值，設定本HiGig埠為非轉發狀態，通知系統將本HiGig埠 數據流量切換到其它正常工作的HiGig埠 。
具體的，所述的交換網板為帶有交換矩陣單元的主控板。 具體的，所述探測報文和回應報文為HiGig2協議報文。 本發明的另一目的是， 一種實現數據平面可靠通信的板卡，包括 交換晶片單元和控制CPU單元，其特徵在於，所述控制CPU單元中 運行有用於對HiGig埠進行檢測的HiGig連通性檢測任務，所述 HiGig連通性檢測任務中設置有與交換晶片單元的HiGig埠一一對 應的報文檢測計數器；所述HiGig連通性檢測任務用於收發探測報文 以及探測報文的回應報文；所述的報文計數器用於對發送的探測報文 和接收的回應報文進行計數。具體的，所述的HiGig埠的報文檢測計數器，在本HiGig埠 每發送一個探測報文執行加1操作，每接收到一個探測報文的回應報 文執行減l操作。 ，
本發明的有益效果是，通過在數據平面內收發探測報文的方式進 行檢測，只有當HiGig埠能夠正確收發探測報文時才分配使用，避 免向存在問題的HiGig通道轉發數據，從而保證了數據平面通信的可 靠性。
圖1是現有數據平面和控制平面一體設計的交換設備結構框圖。 圖2是現有數據平面和控制平面分離交換設備結構框圖。 圖3是本發明的實現數據平面可靠通信的流程圖。 圖4是本發明實現數據平面可靠通信的板卡示意圖。 圖5是本發明實施例的檢測報文格式示意圖。
具體實施例方式
本發明通過在數據平面內收發探測報文的方式進行檢測，只有當 HiGig埠能夠正確收發探測報文，該HiGig埠才實際可用。本發 明提供實現數據平面可靠通信的方法，所述的數據平面支持HigGig 協議，交換網板的控制CPU單元和業務線卡的控制CPU單元之間， 按一定的周期通過HiGig埠互發探測報文，依次對所有HiGig埠 的連通性進行檢測；如果發現異常，立即將該HiGig埠的數據流切 換到其它正常工作的HiGig埠 ，當檢測到該HiGig埠恢復正常時， 重新分配數據流量分配給該埠 。圖3是本發明實現數據平面可靠通信方法的流程圖，包括如下步
驟
步驟101，在交換網板和每個業務線卡上啟用HiGig連通性檢測 任務，並為交換網板和業務線卡的每一個HiGig埠設置報文檢測計 數器；
該步驟中，每個交換網板和每個業務線卡上的HiGig連通性檢測 任務負責探測報文的收發，具體可分為探測報文發送任務和探測報文 接收任務；每個板卡(包括交換網板和業務線卡，交換網板在交換矩 陣和主控板設計為一體時指主控板)上的探測報文發送任務負責周期 性向每一個HiGig埠發送探測報文；接收任務負責對接收的探測報 文和回應報文進行處理。探測報文和回應報文採用HiGig協議格式。
步驟102，業務線卡和交換網板的HiGig連通性檢測任務分別按 一定的周期向其每一個HiGig埠發送探測報文，而且每個HiGig端 口接收探測報文的回應報文，並在該HiGig埠的報文檢測計數器中 對發送的探測報文和接收的回應報文進行計數；
該步驟中，每個板卡可以設定發送探測報文的周期，該發送周期 可以通過對定時器進行配置來設定。探測報文發送任務向每個HiGig 埠發送探測報文時，要在該HiGig埠的報文檢測計數器中執行加 1操作；探測報文接收任務在每個HiGig埠接收到探測報文的回應 報文時，要在該HiGig埠的報文檢測計數器中執行減1操作。
步驟103，當檢測任務檢測到某個HiGig埠的報文檢測計數器 達到設定的閾值時，確定該HiGig埠為錯誤狀態，同時將該HiGig埠上的數據流量切換到其它正常的HiGig埠 。
該步驟中，可以設定控制檢測報文發送任務在向HiGig埠發送 探測報文時，對本HiGig埠的報文檢測計數器進行判斷，如果報文 檢測計數器的值大於設定的閾值，判斷本HiGig埠為非轉發狀態， 通知系統將本HiGig埠數據流量切換到其它正常工作的HiGig端 口。如果HiGig通道正常，那麼HiGig埠發出的每個探測報文都能 收到回應報文，如果不能及時收到回應報文，則本HiGig埠的報文 檢測計數器會一直累計，系統可以設定一個閾值，當報文檢測計數器 達到這個閾值時，表明本HiGig埠存在物理鏈路信號不穩定和對端 狀態不匹配等問題，將埠設為非轉發，通知系統將本HiGig埠數 據流量切換到其它正常工作的HiGig埠 。
如圖4所示，本發明的一種實現數據平面可靠通信的板卡，包括 交換晶片單元和控制CPU單元，其特徵在於，所述控制CPU單元中 運行有用於對HiGig埠進行檢測的HiGig連通性檢測任務，所述 HiGig連通性檢測任務中設置有與交換晶片單元的HiGig埠一一對 應的報文檢測計數器；所述HiGig連通性檢測任務用於收發探測報文 以及探測報文的回應報文；所述的報文計數器用於對發送的探測報文 和接收的回應報文進行計數。
實施例
在每個板卡上把HiGig埠的工作狀態定義為四種空閒、就緒、 轉發和錯誤。只有當HiGig埠處於轉發狀態，才加入聚合組或分配 面板埠進行使用，其它情況，HiGig埠都不可用，初始化時HiGig埠處於空閒狀態。檢測到HiGig埠物理鏈路UP (中斷通知)並 且對端板卡就緒，HiGig埠狀態從空閒狀態切換到就緒狀態。在業 務線卡和交換網板上啟用HiGig連通性檢測任務，對處於就緒和轉發 狀態的HiGig埠通過收發探測報文進行HiGig連通性檢測檢測成 功，如果HiGig處於就緒狀態，將切換到轉發狀態；檢測失敗，如果 HiGig處於轉發狀態，將切換到就緒狀態狀態，如果HiGig處於就緒 狀態，則保持不變。
本實施例中，檢測報文的格式如圖5，其中，以太頭部中 目的MAC:為目的板卡控制CPU單元的MAC地址； 源MAC:本端板卡控制CPU單元的MAC地址； 0x9999:以太頭部的類型欄位值，作為業務線卡和交換網板的控 制CPU單元識別探測報文的標誌。
另外，數據部分的信息格式定義如下表l，且每個欄位的內容取 自HiGig2協議的頭部的相應欄位
源Mod ID源埠目的ModID目的PortHiGig埠
表1
源Mod ID:為本板卡的ModID (模塊號)；
源埠本板卡交換單元上連接到控制CPU單元的埠；
目的ModID:為目的板卡的ModID (模塊號)；
目的埠 目的板卡交換單元上連接到控制CPU單元的埠 ；
HiGig埠 是本板卡被檢測HiGig埠號。
板卡上的HiGig連通性檢測任務將檢測報文以HiGig2格式發出，發出前在HiGig2頭部填寫源板卡和目的板卡的Mod ID和埠信息， 而且數據部分帶有源和目的的MODID和埠信息。業務線卡、交換 網板的連通性檢測任務收到類型為0x9999的報文，檢査源Mod ID 為本板卡的ModID，則是回應報文。如果目的Mod ID為本板卡的 Mod ID,則用源ModID作目的ModID，目的Mod ID作源Mod ID 生成HiGig2頭部，交換源、目的MAC，保持報文內容不變從收到的 HiGig發回去。如果源Mod ID、目的Mod ID都不是本板卡晶片的 ModID，則丟棄這個報文。
權利要求
1、實現數據平面可靠通信的方法，所述的數據平面支持HigGig協議，其特徵在於，交換網板的控制CPU單元和業務線卡的控制CPU單元之間，按一定的周期通過HiGig埠互發探測報文，依次對所有HiGig埠的連通性進行檢測；如果發現異常，立即將該HiGig埠的數據流量切換到其它正常工作的HiGig埠，當檢測到該HiGig埠恢復正常時，重新分配數據流量給該HiGig埠。
2、 根據權利要求1所述的實現數據平面可靠通信的方法，其特 徵在於，具體包括如下步驟a. 在交換網板和每個業務線卡上啟用HiGig連通性檢測任務， 並為交換網板和業務線卡的每一個HiGig埠設置報文檢測計數器；b. 所述HiGig連通性檢測任務按一定的周期向每一個HiGig端 口發送探測報文，並且每個HiGig埠接收探測報文的回應報文，並 在該HiGig埠的報文檢測計數器中對發送的探測報文和接收的回 應報文進行計數；c. 當HiGig連通性檢測任務檢測到某個HiGig埠的報文檢測 計數器達到設定的閾值時，設定該HiGig埠為非轉發狀態，並將該. HiGig埠上的數據流量切換到其它正常的HiGig埠 。
3、 根據權利要求2所述的實現數據平面可靠通信的方法，其 特徵在於，步驟b中所述的HiGig埠的報文檢測計數器中對發送的 探測報文和接收的回應報文進行計數的步驟如下bl、 HiGig埠每發送一個探測報文，對其報文檢測計數器執行加1操作；b2、 HiGig埠每接收到一個探測報文的回應報文，對其報文檢 測計數器執行減l操作。
4、 根據權利要求3所述的實現數據平面可靠通信的方法，其 特徵在於，所述HiGig連通性檢測任務在向HiGig埠發送探測報文 時，對本HiGig埠的報文檢測計數器進行判斷，如果報文檢測計數 器的值大於設定的閾值，設定本HiGig埠為非轉發狀態，通知系統 將本HiGig埠數據流量切換到其它正常工作的HiGig埠 。
5、 根據權利要求l-4任一項所述的實現數據平面的可靠通信的 方法，其特徵在於，所述的交換網板為帶有交換矩陣單元的主控板。
6、 根據權利要求l-4任一項所述的實現數據平面的可靠通信的 方法，其特徵在於，所述探測報文和回應報文為HiGig2協議報文。
7、 一種實現數據平面可靠通信的板卡，包括交換晶片單元和控 制CPU單元，其特徵在於，所述控制CPU單元中運行有用於對HiGig 埠進行檢測的HiGig連通性檢測任務，所述HiGig連通性檢測任務 中設置有與交換晶片單元的HiGig埠一一對應的報文檢測計數器； 所述HiGig連通性檢測任務用於收發探測報文以及探測報文的回應 報文；所述的報文計數器用於對發送的探測報文和接收的回應報文進 行計數。
8、如權利要求7所述的實現數據平面可靠通信的板卡，其特徵 在於，所述的HiGig埠的報文檢測計數器，在本HiGig埠每發送 一個探測報文執行加1操作，每接收到一個探測報文的回應報文執行減1操作。
9、如權利要求7所述的實現數據平面可靠通信的板卡，其特徵 在於，所述HiGig連通性檢測任務在向HiGig埠發送探測報文時， 對本HiGig埠的報文檢測計數器進行判斷，如果檢測計數器的值大 於設定的閾值，設定本HiGig埠為非轉發狀態。
全文摘要
本發明公開了一種實現數據平面可靠通信的方法，所述的數據平面支持HigGig協議，交換網板的控制CPU單元和業務線卡的控制CPU單元之間，按一定的周期通過HiGig埠互發探測報文，依次對所有HiGig埠的連通性進行檢測；如果發現異常，立即將該HiGig埠的數據流切換到其它正常工作的HiGig埠，當檢測到該HiGig埠恢復正常時，重新分配數據流量分配給該埠。通過實施本發明，避免向存在問題的HiGig通道轉發數據，從而保證了數據平面通信的可靠性。
文檔編號H04L12/26GK101610212SQ200910060110
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月27日 優先權日2009年7月27日
發明者徐鎮全, 王煥章, 羅向徵, 肖志輝 申請人:邁普通信技術股份有限公司