CN100421423C - 一种基于Serial RapidIO总线的集中式路由器 - Google Patents

一种基于Serial RapidIO总线的集中式路由器 Download PDF

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Abstract

本发明的提供一种基于Serial RapidIO总线的集中式路由器。该路由器内部总线是基于Serial RapidIO的总线，该总线将该路由器内部的Serial RapidIOEnd point(串行快速IO端点)与RapidIOFabric(快速IO架构)交换器件，该交换器件与各接口板分别连接起来，实现数据的传输。与现有技术相比，本发明具有以下优点：该路由器可以为每个接口板提供很高的数据带宽，能够满足互联网高速发展的需求。

Description

一种基于Serial RapidIO总线的集中式路由器
技术领域
本发明涉及一种集中式路由器，特别涉及一种基于Serial RapidIO(串行快速IO)总线的路由器。
背景技术
随着互联网流量的迅速增长，对于网络设备除了要进行大流量的数据交换，需要处理的业务也越来越复杂，现有路由器很快将无法满足需求。中低端路由器一般处于网络的边缘位置，实现方案一般为单处理器(CPU)的集中式路由器。集中式路由器一方面可以满足一般的中低端路由器的性能要求，另外一方面也具有较好的价格成本优势。这种集中式处理器一般通过共享总线的方式实现数据包的接收、转发等功能。
现在比较广泛存在的一种集中式路由器的实现方案是通过并行PCI总线的共享方式实现。如图1所示，SoC CPU(System On Chip Central Process Unit)直接提供集中式路由器的共享总线-PCI总线。各个接口板通过该PCI总线连接到路由器内部总线。图2为另一种方式的集中式路由器方案。CPU通过与北桥配合提供共享的PCI总线，内存控制器在北桥实现。在这两种方式中，对数据包的处理方式是一样的。在各个接口板内部由PCI总线接口的器件提供不同的网络物理接口。每个接口板接收到的数据包均通过共享的PCI总线由处理器存储在设备的内存中。然后处理器再按照不同的数据包信息通过软件方式确定该数据包将要发送的对应接口板。处理器再将内存中的数据包按照已经确定的输出接口板通过共享的PCI总线传送到对应的接口板，将数据包发送出去。
共享总线的最大优点是总线结构简单、成本低、设计简单，但是缺点也比较明显：1)并行总线无法连接太多设备，总线扩展性比较差，线间干扰可能导致系统无法正常工作；2)当连接多个设备时，总线有效带宽将大幅度降低，传输速率变慢；3)为了降低成本和尽可能减少相互间的干扰，需要减少总线带宽；或者在地址总线和数据总线上采用复用方式设计，这样降低了带宽利用率；4)不容易实现热插拔。为此，要进一步提高中低端路由器的性能，同时又要保留集中式路由器体系设计上的优点，就需要采用更加先进的总线进行集中式路由器的系统方案设计。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：在网络数据流量不断增大的情况下，基于PCI总线工作的集中式路由器工作带宽较低，已不能满足实际应用的需要。
本发明的目的在于提供一种基于Serial RapidIO总线的集中式路由器。该路由器内部总线是基于Serial RapidIO的总线，该总线将该路由器内部的SerialRapidIO End point(串行快速IO端点)与RapidIOFabric(快速IO架构)交换器件，该交换器件与各接口板分别连接起来，实现数据的传输，其中从接口板接收的数据包需要通过该接口板的Serial RapidIO总线接口传输到RapidIOFabric，RapidIO Fabric按照不同数据包的特性，对数据包进行管理，并且根据不通数据包流分类，将数据包通过Serial RapidIO总线接口连接CPU系统的端点，将数据包存储在CPU系统的内存中；在CPU内部识别、分析接收上来的数据包信息，按照路由器内部的路由算法判断得到数据包将要发送出去的相应接口板，将该数据包再通过RapidIO Fabric和相对应接口板的Serial RapidIO接口传递到该数据包需要发送出去的接口。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：该路由器可以为每个接口板提供很高的数据带宽，能够满足互联网高速发展的需求。
附图说明
图1是现有的基于PCI总线的路由器示意图；
图2是现有的另一种基于PCI总线的路由器示意图；
图3是本发明提供的一种基于Serial RapidIO总线的集中式路由器。
具体实施方式
以下结合附图，具体说明本发明。
图3为基于Serial RapidIO总线的集中式路由器。该路由器实现方案主要通过以下器件实现：SoC处理器、用于连接各个Serial RapidIO终端到处理器内部或者处理器系统内存的Serial RapidIO End point以及与SerialRapidIO End point相连的RapidIOFabric交换器件。SoC处理器也可以用不能提供Serial RapidIO总线接口的处理器和能提供Serial RapidIO总线接口的北桥组合实现。Serial RapidIO End point集成在SoC处理器内部。当然，Serial RapidIO End point也可以不集成在SoC处理器内部。RapidIOFabric将Serial RapidIO物理链路连接在一起，并提供多个独立的Serial RapidIO串行总线，这种独立的串行总线为一条Serial RapidIO串行线路或为4条线路捆绑的一个逻辑上的串行线路。每个接口卡通过一条逻辑上SerialRapidIO串行线路和RapidIOFabric连接。处理器通过一条逻辑上的SerialRapidIO串行线路或者通过4个线路捆绑的方式形成一条逻辑上的SerialRapidIO串行线路与RapidIOFabric连接。
为了满足本发明中低端路由器数据处理所需要的性能和对于业务处理的质量服务保证，本发明RapidIOFabric为一种特殊的交换器件。该交换器件基于数据报文的交换机制，每个Serial RapidIO的物理层实现支持线路故障检测和恢复。对于线路传输的数据报文进行CRC校验，通过校验检测线路状态。每个Serial RapidIO线路在物理层支持流控。在接收端判断为错误的接收数据报文支持向发送端发起请求要求重新传输，也可以支持通过接收端缓存状态要求发送端流控。采用基于线路端口的路由方式。基于Serial RapidIO的系统采用全局共享的分布式存储器系统。在共享存储系统中，所有存储器统一编址，所有处理单元共享主存储器，每个处理单元都可以把信息存入主存储器，或从主存储器中取出信息，处理单元之间的通信通过访问共享存储器来实现。共享存储器的访问通过DMA实现。在所有Endpoint节点之间以及和交换网配合通过消息传递的方式来实现系统正常工作的维护管理。通过特殊标识的数据报文进行流控。采用多播表的方式通过存储器复制实现路由器中多播业务的需求。
与RapidIOFabric交换器件相连的接口卡可以直接选用Serial RapidIOEndpoint芯片提供的不同的网络物理接口卡，也可以采用用Serial RapidIO总线到PCI总线或者是PCI-X总线的桥接器件，再通过PCI总线或者是PCI-X总线接口的芯片提供不同的物理网络接口。其中桥接器件提供两条独立的总线，其中用Serial RapidIO总线的接口支持一条或者是四条物理线路通过捆绑的方式实现的一条逻辑线路。每个逻辑线路内部捆绑工作的线路也需要支持在某个物理线路链接中断时数据报文可以自动转变为只在保持链路正常链接状态的线路中传输。在这个桥接器件内部通过地址空间映射的方式实现两个异种总线之间的数据报文转换。这种桥接器可以提供对于PCI总线或者是PCI-X总线的完全透明承载。在这种方式下，CPU通过用Serial RapidIO总线最终可以支持按照常规共享式集中总线设计的中低端路由器接口卡。
在这种基于Serial RapidIO总线的集中式路由器方案中，从接口板接收的数据包需要通过该接口板的Serial RapidIO总线接口连接到RapidIOFabric。RapidFabric按照不同数据包的特性，比如时延、带宽进行管理，可以针对数据包进行拥塞管理、监管或整形等操作。RapidFabric支持实现基于流量类型和数据包的端到端流控，发生拥塞时首先是低优先级的业务停止发送。在RapidIOFabric中根据不同的数据包流分类，将该端口相应的数据包通过Serial RapidIO总线接口连接CPU系统的端点(EndPoint)，最终将数据包存储在CPU系统的内存中。在CPU内部识别、分析接收上来的数据包信息，按照路由器内部的路由算法判断得到数据包将要发送出去的相对应接口板。然后将该数据包再通过RapidIOFabric和相对应接口板的Serial RapidIO接口传递到该数据包需要发送出去的接口。

Claims (9)

1.一种基于用Serial RapidIO总线的集中式路由器，该路由器内部总线是基于用Serial RapidIO的总线，该总线将该路由器内部的Serial RapidIO End point与RapidIO Fabric交换器件，该交换器件与各接口板分别连接起来，实现数据的传输，其中从接口板接收的数据包需要通过该接口板的Serial RapidIO总线接口传输到RapidIO Fabric，RapidIO Fabric按照不同数据包的特性，对数据包进行管理，并且根据不同数据包流分类，将数据包通过Serial RapidIO总线接口连接CPU系统的端点，将数据包存储在CPU系统的内存中；在CPU内部识别、分析接收上来的数据包信息，按照路由器内部的路由算法判断得到数据包将要发送出去的相应接口板，将该数据包再通过RapidIO Fabric和相对应接口板的Serial RapidIO接口传递到该数据包需要发送出去的接口。
2. 如权利要求1所述的基于用Serial RapidIO总线的集中式路由器，其特征在于所述路由器的SoC处理器提供与RapidIO Fabric交换器件相连的SerialRapidIO End point。
3. 如权利要求1所述的基于用Serial RapidIO总线的集中式路由器，其特征在于所述路由器的北桥提供与RapidIO Fabric交换器件相连的Serial RapidIO Endpoint。
4. 如权利要求1所述的基于Serial RapidIO总线的集中式路由器，其特征在于所述Serial RapidIO交换器件基于数据报文交换机制。
5. 如权利要求4所述的基于Serial RapidIO总线的集中式路由器，其特征在于所述Serial RapidIO交换器件的物理层实现支持线路故障检测和恢复并且在物理层通过特殊标识的数据报文进行流控。
6. 如权利要求5所述的基于Serial RapidIO总线的集中式路由器，其特征在于所述Serial RapidIO总线的集中式路由器交换器件采用基于线路端口的路由方式。
7. 如权利要求5所述的基于Serial RapidIO总线的集中式路由器，其特征在于所述Serial RapidIO总线的集中式路由器交换器件采用多播表的方式通过存储器复制实现路由器中多播业务的需求。
8. 如权利要求1所述的基于Serial RapidIO总线的集中式路由器，其特征在于所述Serial RapidIO接口板由Serial RapidIO Endpoint终端器件提供。
9. 如权利要求1所述的基于Serial RapidIO总线的集中式路由器，其特征在于所述Serial RapidIO接口板由桥接器件提供，在该桥接器件的内部通过地址空间映射实现Serial RapidIO总线和PCI总线之间数据报文的交换，从而该集中式路由器可以支持PCI接口卡。
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