一種基於PCIExpress總線的集中式路由器的製作方法
2023-05-24 18:51:36 1
專利名稱：一種基於PCI Express總線的集中式路由器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種集中式路由器，特別涉及一種基於PCI Express總線的集中式路由器。
背景技術：
隨著網際網路流量的迅速增長，對於網絡設備除了要進行大流量的數據交換，需要處理的業務也越來越複雜，現有路由器很快將無法滿足需求。中低端路由器一般處於網絡的邊緣位置，實現方案一般為單處理器(CPU)的集中式路由器。集中式路由器有諸多優點，一方面可以滿足一般的中低端路由器的性能要求，另外一方面也具有較好的價格成本優勢。這種集中式處理器一般通過共享總線的方式實現數據包的接收、轉發等功能。
現在比較廣泛存在的一種集中式路由器的實現方案是通過並行PCI總線的共享方式實現。如圖1所示，SoC CPU(System On Chip Central Process Unit)直接提供集中式路由器共享總線-PCI總線。各個接口板通過該PCI總線連接到路由器內部總線。圖2為另一種方式的集中式路由器方案。CPU通過與北橋配合提供共享的PCI總線，內存控制器在北橋實現。在這兩種方式中，對數據包的處理方式是一樣的。在各個接口板內部由PCI總線接口的器件提供不同的網絡物理接口。每個接口板接收到的數據包均通過共享的PCI總線由處理器存儲在設備的內存中。然後處理器再按照不同的數據包信息通過軟體方式確定該數據包將要發送的對應接口板。處理器再將內存中的數據包按照已經確定的輸出接口板通過共享的PCI總線傳送到對應的接口板，將數據包發送出去。
共享總線的最大優點是總線結構簡單、成本低、設計簡單，但是缺點也比較明顯1)並行總線無法連接太多設備，總線擴展性比較差，線間幹擾可能導致系統無法正常工作；2)當連接多個設備時，總線有效帶寬將大幅度降低，傳輸速率變慢；3)為了降低成本和儘可能減少相互間的幹擾，需要減少總線帶寬；或者在地址總線和數據總線上採用復用方式設計，這樣降低了帶寬利用率；4)不容易實現熱插拔。為此，要進一步提高中低端路由器的性能，同時又要保留集中式路由器體系設計上的優點，就需要採用更加先進的總線進行集中式路由器的系統方案設計。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於在網絡數據流量不斷增大的情況下，基於PCI總線工作的集中式路由器工作帶寬較低，已不能滿足實際應用的需要。
本發明的目的在於提供一種基於PCI Express總線的集中式路由器。該路由器內部總線是基於PCI Express的總線，該總線將該路由器內部的根復用器與PCI Express交換器件，交換器件與各接口板分別連接起來，實現數據的傳輸。
與現有技術相比，本發明具有以下優點該路由器可以為每個接口板提供很高的數據帶寬，能夠滿足網際網路高速發展的需求。
圖1是現有的基於PCI總線的路由器示意圖；圖2是現有的另一種基於PCI總線的路由器示意圖；圖3是本發明提供的一種基於PCI Express總線的集中式路由器。
具體實施例方式
以下結合附圖，具體說明本發明。圖3為基於PCI Express總線的集中式路由器。該路由器實現方案主要通過以下器件實現SoC處理器、用於連接各個PCI Express終端到處理器內部或者處理器系統內存的根復用器以及與根復用器相連的PCI Express交換器件。SoC處理器也可以用不能提供PCI Express總線接口的處理器和能提供PCI Express總線接口的北橋組合實現。根復用器集成在SoC處理器內部，處理器通過根復用器實現數據報文的收發或者是總線的初始化。當然，根復用器也可以不集成在SoC處理器內部。交換器件提供多個獨立的PCI Express串行線路，這種獨立的串行線路可以為一條PCI Express線路也可以為多條線路捆綁的一個邏輯上的串行線路。每個接口卡通過一條邏輯上PCI Express串行線路和PCI Express Switch連接。處理器也是通過一條邏輯上的PCI Express串行線路和PCI Express Switch連接。一般處理器和PCI Express Switch的連接通過多個物理線路捆綁的方式形成一條邏輯上的PCI Express串行線路。
為了滿足本發明中低端路由器數據處理所需要的性能和對於業務處理的質量服務保證，本發明PCI Express Switch為一種特殊的交換器件。該交換器件對於不同線路的數據報文傳輸按照地址訪問尋址的方式進行，該交換器件的每個物理線路支持不少於一個的虛擬通道VC(VirtualChannel)和流量分類TC(Traffic class)。通過VC、TC通道和不同通道對應的埠或者是數據報文的映射關係，實現分級、分類區別處理不同數據報文或者是業務類型，實現不同的服務質量(QoS)。每個通道的數據傳輸通過循環冗餘檢驗(CRC)的方式在物理層保證數據的完整性。交換器件內部在處理連接不同接口卡的線路與連接CPU內部的根復用器(RootComplex)的線路之間進行數據轉發時按照一定權重的順序循環執行或者是通過固定設置順序的方式進行。交換器件在多線路捆綁實現一個邏輯線路的情況下，所有邏輯線路均支持物理線路連結狀態的自動檢測。在捆綁的多個物理線路中當出現某個物理線路中斷時數據報文可以自動轉變為只在保持線路正常連結狀態的線路中進行數據報文的傳輸。對於每個接口卡要求的線路數量對應的帶寬，可以提供兩倍以上的對應要求數量線路。實現可靠的線路備份。在交換晶片內部根據不同埠的數據報文信息通過軟體進行寄存器或者是輸入輸出引腳的設置可以實現不同邏輯線路之間的數據報文轉發。該交換器件還可以對線路傳輸進行流量控制。
與PCI Express交換器件相連的接口卡可以直接選用PCI Express終端晶片提供的不同的網絡物理接口卡，也可以採用PCI Express總線到PCI總線或者是PCI-X總線的橋接器件，再通過PCI總線或者是PCI-X總線接口的晶片提供不同的物理網絡接口。其中橋接器件提供兩條獨立的總線，其中PCI Express總線的接口支持一條、或者是兩條、四條、八條物理線路通過捆綁的方式實現的一條邏輯線路。每個邏輯線路內部捆綁工作的線路也需要支持在某個物理線路連結中斷時數據報文可以自動轉變為只在保持鏈路正常連結狀態的線路中傳輸。在這個橋接器件內部通過地址空間映射的方式實現兩個異種總線之間的數據報文轉換。這種橋接器可以提供對於PCI總線或者是PCI-X總線的完全透明承載。在這種方式下，CPU通過PCI Express總線最終可以支持按照常規共享式集中總線設計的中低端路由器接口卡。
在這種基於PCI Express總線的集中式路由器中，從接口板接收的數據包需要通過該接口板的PCI Express總線接口連接到PCI Express Switch，在PCI Express Switch中根據該接口板對應的虛擬通道VC和流量分類TC進行按照不同服務質量QoS分類，將該埠相應的數據包通過PCI Express總線接口連接CPU系統的根復用器(Root Complex)，最終將數據包存儲在CPU系統的內存中。在CPU內部識別、分析接收上來的數據包信息，按照路由器內部的路由算法判斷得到數據包將要發送出去的相對應接口板。然後將該數據包再通過根復用器、PCI Express Switch和相對應接口板的PCI Express接口傳遞到該數據包需要發送出去的接口。基於PCI Express總線的路由器能很好的支持熱插拔，提高了系統對災難的及時恢復能力、擴展性和靈活性。
權利要求
1.一種基於PCI Express總線的集中式路由器，該路由器內部總線是基於PCIExpress的總線，該總線將該路由器內部的根復用器與PCI Express交換器件，交換器件與各接口板分別連接起來，實現數據的傳輸。
2.如權利要求1所述的基於PCI Express總線的集中式路由器，其特徵在於所述路由器的根復用器集成在SoC處理器的內部。
3.如權利要求1所述的基於PCI Express總線的集中式路由器，其特徵在於所述根復用器集成在北橋內部並與處理器相連。
4.如權利要求1所述的基於PCI Express總線的集中式路由器，其特徵在於所述PCI Express交換器件對於不同線路的數據報文傳輸按照地址訪問尋址的方式進行。
5.如權利要求4所述的基於PCI Express總線的集中式路由器，其特徵在於所述PCI Express交換器件的每個物理線路支持不少於一個的虛擬通道VC和流量分類TC，通過VC、TC通道和不同通道對應的埠或者是數據報文的映射關係，實現分級、分類區別處理不同數據報文或者是業務類型，實現不同的服務質量，每個通道的數據傳輸通過循環冗餘檢驗的方式在物理層保證數據的完整性。
6.如權利要求5所述的基於PCI Express總線的集中式路由器，其特徵在於所述PCI Express交換器件在多線路捆綁實現一個邏輯線路的情況下，所有邏輯線路均支持物理線路連結狀態的自動檢測，在捆綁的多個物理線路中當出現某個物理線路中斷時數據報文可以自動轉變為只在保持線路正常連結狀態的線路中進行數據報文的傳輸。
7.如權利要求6所述的基於PCI Express總線的集中式路由器，其特徵在於所述PCI Express交換器件在處理連接不同接口卡的線路與根復用器之間進行數據轉發時按照一定權重的順序循環執行或者是通過固定設置順序方式進行。
8.如權利要求7所述的基於PCI Express總線的集中式路由器，其特徵在於所述PCI Express交換器件在交換晶片內部根據不同埠的數據報文信息通過軟體進行寄存器或者是輸入輸出引腳的設置可以實現不同邏輯線路之間的數據報文轉發。
9.如權利要求1所述的基於PCI Express總線的集中式路由器，其特徵在於所述PCI Express接口板由PCI Express終端器件提供。
10.如權利要求1所述的基於PCI Express總線的集中式路由器，其特徵在於所述PCI Express接口板由橋接器件提供，在該橋接器件的內部通過地址空間映射實現PCI Express總線和PCI總線之間數據報文的交換，從而該集中式路由器可以支持PCI接口卡。
全文摘要
一種基於PCI Express總線的集中式路由器，該路由器內部總線是基於PCI Express的總線，該總線將該路由器內部的根復用器與PCI Express交換器件，交換器件與各接口板分別連接起來，實現數據的傳輸。該路由器可以為每個接口板提供很高的數據帶寬，能夠滿足網際網路高速發展的需求。
文檔編號H04L12/56GK1747453SQ200510114709
公開日2006年3月15日 申請日期2005年10月25日 優先權日2005年10月25日
發明者王心遠, 魏初舜 申請人:杭州華為三康技術有限公司