專利名稱：帶外通道方案的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于通信網(wǎng)絡中的高性能分布式交換路由器系統(tǒng)，具體涉及一種分布式交換路由器主控板和業(yè)務板之間通過以太網(wǎng)進行通信的方法。
背景技術：
高性能的分布式交換路由器的設計中一般采用基于硬件的分布式路由交換技術，其路由交換處理主要分布到各個業(yè)務板的ASIC轉發(fā)芯片來完成，交換背板則采用先進的CROSSBAR技術，從而確保整個系統(tǒng)高性能的完成L2～L7層的線速轉發(fā)。從功能上來說，高性能的分布式交換路由器模塊可以分為主控板和業(yè)務板，主控板是路由器的控制中心，CPU和存儲器就在主控板中。主控板負責整個路由器的管理和控制，IP路由協(xié)議在主控板上運行。主控板直接接收來自網(wǎng)絡管理員的指令，并下發(fā)到各接口板執(zhí)行指令，同時各接口板把運行狀態(tài)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)傳送到主控板，由主控板進行必要的處理。網(wǎng)絡管理員配置的靜態(tài)路由以及通過運行路由協(xié)議生成的動態(tài)路由由主控板進行管理，并下發(fā)到各業(yè)務板，使各業(yè)務板可以獨立地進行數(shù)據(jù)包的轉發(fā)工作。業(yè)務板主要是通過ASIC轉發(fā)芯片來完成數(shù)據(jù)包快速轉發(fā)的功能。目前，我們稱各個業(yè)務板ASIC轉發(fā)芯片之間交換業(yè)務數(shù)據(jù)的通道(采用CROSSBAR技術)為帶內通道，業(yè)務數(shù)據(jù)是不需要通過主控板CPU或者業(yè)務板CPU就可以實現(xiàn)交換的，通過對ASIC芯片和CROSSBAR的設置就可以讓業(yè)務數(shù)據(jù)完全由硬件轉發(fā)，而不需要CPU的干預，從而加快了業(yè)務數(shù)據(jù)轉發(fā)的速度，主控板和業(yè)務板CPU之間的信息，也可以通過帶內通道來實現(xiàn)主控板CPU和業(yè)務板CPU之間的信息交換，因為主控板CPU和接口板CPU都可以訪問CROSSBAR并通過CROSSBAR進行通信，但是采用這種方式，業(yè)務數(shù)據(jù)轉發(fā)和主控板CPU，業(yè)務板CPU之間的信息交換在物理鏈路上就有一段重合的地方，也就是都要經(jīng)過CROSSBAR來完成，而CROSSBAR的帶寬是有限的，如果業(yè)務數(shù)據(jù)量較大，就有可能導致主控板CPU和業(yè)務板CPU之間交換的信息丟失，而這些信息之中有一部分例如路由下發(fā)信息等是非常重要的，如果這些信息丟失就會導致分布式交換路由器無法正常工作。因此，采用帶內通道來傳送所有的數(shù)據(jù)是很難確保其中重要的數(shù)據(jù)不丟失。

發(fā)明內容
本發(fā)明克服上述分布式路由交換機的主控板和業(yè)務板之間數(shù)據(jù)信息交換的不可靠，提供一種將主控板和業(yè)務板之間的交換信息和用于業(yè)務數(shù)據(jù)轉發(fā)的通道分開的帶外通道方案，保證在業(yè)務繁忙時主控板和業(yè)務板之間信息的交換可以不受到業(yè)務數(shù)據(jù)的沖擊，保證重要的控制信息不丟失。
本發(fā)明的技術內容一種帶外通道方案，包括(1)通過二層交換芯片將主控板和業(yè)務板采用以太網(wǎng)方式連接；(2)將主控板和業(yè)務板交換的數(shù)據(jù)信息分為控制信息和業(yè)務相關數(shù)據(jù)；(3)將所述業(yè)務相關數(shù)據(jù)封裝成以太網(wǎng)的幀格式，將目的MAC指定為要發(fā)送的目的板的MAC地址，通過以太網(wǎng)的業(yè)務相關數(shù)據(jù)通道發(fā)送到目的板；(4)將所述控制信息封裝成控制信息的幀格式，將目的MAC指定為要發(fā)送的目的板的MAC地址，發(fā)放到發(fā)送隊列緩存，通過以太網(wǎng)的控制信息通道發(fā)送到目的板。
所述步驟(1)還包括主控板和業(yè)務板的CPU分別連接一以太網(wǎng)控制器，二層交換芯片根據(jù)相對應的接口將主控板和業(yè)務板交換的數(shù)據(jù)信息以太網(wǎng)幀發(fā)送到以太網(wǎng)控制器。
步驟(4)還包括目的板收到控制信息后要向源板發(fā)送確認幀，如果源板不能按時收到控制信息的確認，就會重傳該控制信息。
本發(fā)明的技術效果1、帶外通道在物理層上采用以太網(wǎng)方式連接，通過二層交換芯片將主控板和業(yè)務板連接起來，給每塊模塊板CPU分配不同的MAC地址，實現(xiàn)主控板CPU和業(yè)務板CPU之間的信息的二層交換，可以保障分布式路由交換機在板間業(yè)務數(shù)據(jù)高性能轉發(fā)的同時，主控板和業(yè)務板之間控制信息交換的可靠性不會受到業(yè)務數(shù)據(jù)轉發(fā)流量的影響。2、將主控板和業(yè)務板交換的數(shù)據(jù)信息細分為控制信息和業(yè)務相關數(shù)據(jù)，業(yè)務相關數(shù)據(jù)是一些不重要的信息例如統(tǒng)計信息，因此不需要從軟件上保證可靠性；而控制信息很重要例如路由下發(fā)信息，需要從軟件上保證可靠傳輸。根據(jù)傳送數(shù)據(jù)的特點從邏輯上將帶外通道分為與業(yè)務相關數(shù)據(jù)通道和控制信息通道。滿足了不同功能數(shù)據(jù)信息對性能和可靠性的不同需求，在保障業(yè)務相關數(shù)據(jù)交換的高效性的同時滿足了控制信息數(shù)據(jù)的可靠性要求，即可以同時保證業(yè)務相關數(shù)據(jù)的實時性和控制信息的可靠性。3、對于要求可靠性比較高的控制信息，通過板間通信同步調用方式，使網(wǎng)絡管理員在配置分布式路由交換機時，可以準確地知道配置是否在多個模塊板上同時生效，從而保障了分布式交換路由器多個模塊板信息的一致性，便于網(wǎng)絡管理員實施管理配置，實現(xiàn)了主控板配置命令下發(fā)業(yè)務板的同步調用功能。


圖1是帶外通道物理示意圖；圖2是帶外通道邏輯示意圖。
具體實施例方式
參考圖1，本發(fā)明帶外通道方案，包括主控板、業(yè)務板和以太網(wǎng)交換芯片，主控板和業(yè)務板的CPU分別連接一以太網(wǎng)控制器，二層交換芯片將主控板和業(yè)務板通過以太網(wǎng)連接起來，主控板CPU通過其以太網(wǎng)控制器和二層交換芯片，根據(jù)相對應的接口將控制信息發(fā)送到業(yè)務板的以太網(wǎng)控制器，業(yè)務板的以太網(wǎng)控制器分析以太網(wǎng)幀，并將控制信息發(fā)送到業(yè)務板CPU。
參考圖2，主控板和業(yè)務板交換的數(shù)據(jù)信息細分為控制信息和業(yè)務相關數(shù)據(jù)；主控板和業(yè)務板交換的信息種類比較多，主要可以分為兩大類，一類為控制信息如網(wǎng)管配置、路由協(xié)議計算出來的轉發(fā)控制信息等，這類信息要求可靠性高，必須保證傳輸?shù)目煽啃?；一類為與業(yè)務相關數(shù)據(jù)信息，主要是主控板和業(yè)務板之間交換的業(yè)務相關的數(shù)據(jù)信息，如統(tǒng)計記數(shù)，異常幀等，這類數(shù)據(jù)不要求很高的可靠性，實現(xiàn)起來比較簡單，只要將數(shù)據(jù)信息封裝成為以太網(wǎng)的幀格式，將目的MAC指定為要發(fā)送的目的板的MAC地址就可以通過帶外通道發(fā)送到目的板了。對于要求可靠性比較高的控制信息，簡單的以太網(wǎng)封裝是不夠的，因為以太網(wǎng)帶寬本身也是有限的，當控制信息很多的時候可能瞬間的信息量超過了帶外通道的帶寬上限，從而導致信息丟失；同時分布式路由交換機主控板和業(yè)務板的CPU通常在處理不同的任務，同一時間的繁忙程度可能不一樣，導致發(fā)送和接受的速率不匹配，從而導致信息的丟失。為了解決這兩個問題，在簡單的以太網(wǎng)二層交換的基礎上實現(xiàn)了專有的控制信息幀封裝，同時使用控制信息發(fā)送隊列緩存的方式。以路由信息下發(fā)為例，具體說明本發(fā)明的控制信息的實施方式主控板CPU運行路由協(xié)議(OSPF，RIP等)，通過路由協(xié)議學習到一條新的路由信息。路由信息需要同步到各個業(yè)務板以保證業(yè)務數(shù)據(jù)分布式轉發(fā)的正確性。
路由信息為比較重要的控制信息，主控板CPU將路由信息封裝成控制信息的幀格式，并通過控制信息下發(fā)模塊將該控制信息幀放到發(fā)送隊列。
主控板控制信息發(fā)送隊列選擇適當?shù)臅r機將封裝的路由信息發(fā)送給與主控板CPU相連的以太網(wǎng)控制器。
以太網(wǎng)驅動程序將控制信息幀封裝成為以太網(wǎng)幀格式，目的MAC設置為要發(fā)送的業(yè)務板的MAC地址，通過主控板上的以太網(wǎng)口發(fā)送給專用與帶外通道的二層以太網(wǎng)交換芯片。交換芯片根據(jù)目的MAC地址找到業(yè)務板對應的接口，將以太網(wǎng)幀發(fā)送到業(yè)務板以太網(wǎng)控制器接口。
業(yè)務板以太網(wǎng)控制器分析以太網(wǎng)幀，并將控制信息發(fā)送到業(yè)務板CPU，業(yè)務板CPU分析控制信息，提取下發(fā)的路由信息并設置到轉發(fā)芯片，同時發(fā)送確認幀給主控板CPU。
主控板CPU收到確認幀，從發(fā)送隊列中釋放該控制信息，如果超時沒有收到確認幀，則重傳該控制信息，以保證發(fā)送的可靠性。
目前網(wǎng)管配置都是在主控板上完成的，部分網(wǎng)管配置也要通過帶外通道下發(fā)到業(yè)務板。網(wǎng)管配置的特點是網(wǎng)絡管理員必須知道配置是否成功才能進行下一步的配置。帶外通道支持了這種要求，設置同步調用通道，是建立在控制信息通道基礎上的，可以認為網(wǎng)管信息是一種特殊的控制信息，同步調用通道是控制信息通道的一個特殊應用。它和一般的控制信息不同的是，每一次配置的結果可能會影響到管理員下一步配置的策略，一般的控制信息下發(fā)時將控制信息放到發(fā)送緩存隊列中，就可以再次生成控制信息并加入到發(fā)送緩存隊列中上一條控制信息的后面；可是由于網(wǎng)管配置信息生成的控制信息放到發(fā)送隊列后不能立刻去接受網(wǎng)管的下一次配置，此時阻塞住網(wǎng)管配置的任務，不容許網(wǎng)絡管理員進行配置，直到業(yè)務板反饋上一條配置的結果，再將結果通過網(wǎng)管界面反饋給管理員，之后恢復網(wǎng)管配置任務的運行，管理員就可以進行下一條配置了。這種實現(xiàn)確保了網(wǎng)絡管理員不會因為不確定以前配置的結果而進行不合理的配置。每次管理配置下發(fā)時，主控板CPU將管理配置的任務阻塞，接口板收到管理配置的信息進行相應的操作，操作完成后向主控板發(fā)送應答報文通知操作結果，主控板CPU收到操作結果報文喚醒網(wǎng)管配置任務，同時將操作結果輸出，網(wǎng)絡管理員可以根據(jù)輸出的信息決定下一步的配置。
權利要求
1.一種帶外通道方案，其特征在于包括(1)通過二層交換芯片將主控板和業(yè)務板采用以太網(wǎng)方式連接；(2)將主控板和業(yè)務板交換的數(shù)據(jù)信息分為控制信息和業(yè)務相關數(shù)據(jù)；(3)將所述業(yè)務相關數(shù)據(jù)封裝成以太網(wǎng)的幀格式，將目的MAC指定為要發(fā)送的目的板的MAC地址，通過以太網(wǎng)的業(yè)務相關數(shù)據(jù)通道發(fā)送到目的板；(4)將所述控制信息封裝成控制信息的幀格式，將目的MAC指定為要發(fā)送的目的板的MAC地址，發(fā)放到發(fā)送隊列緩存，通過以太網(wǎng)的控制信息通道發(fā)送到目的板。
2.如權利要求1所述的帶外通道方案，其特征在于步驟(1)還包括主控板和業(yè)務板的CPU分別連接一以太網(wǎng)控制器，二層交換芯片根據(jù)相對應的接口將主控板和業(yè)務板交換的數(shù)據(jù)信息以太網(wǎng)幀發(fā)送到以太網(wǎng)控制器。
3.如權利要求1所述的帶外通道方案，其特征在于步驟(4)還包括目的板收到控制信息后要向源板發(fā)送確認幀，如果源板不能按時收到控制信息的確認，就會重傳該控制信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種帶外通道方案，屬于計算機網(wǎng)絡通信領域。該方案在物理層上通過二層交換芯片將主控板和業(yè)務板采用以太網(wǎng)方式連接，將主控板和業(yè)務板交換的數(shù)據(jù)信息分為控制信息和業(yè)務相關數(shù)據(jù)，將所述業(yè)務相關數(shù)據(jù)封裝成以太網(wǎng)的幀格式，將目的MAC指定為要發(fā)送的目的板的MAC地址，通過以太網(wǎng)的業(yè)務相關數(shù)據(jù)通道發(fā)送到目的板，將所述控制信息封裝成控制信息的幀格式，將目的MAC指定為要發(fā)送的目的板的MAC地址，發(fā)放到發(fā)送隊列緩存，通過以太網(wǎng)的控制信息通道發(fā)送到目的板。采用本方案可保障分布式路由交換機的主控板和業(yè)務板之間交換信息不受業(yè)務數(shù)據(jù)轉發(fā)流量的影響，可保證重要的控制信息不會丟失。
文檔編號H04L12/24GK1490978SQ0315363
公開日2004年4月21日 申請日期2003年8月18日 優(yōu)先權日2003年8月18日
發(fā)明者元泉, 元 泉 申請人:北京港灣網(wǎng)絡有限公司