CN100428684C - 带外通道方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带外通道方法，属于计算机网络通信领域。该方法在物理层上通过二层交换芯片将主控板和业务板采用以太网方式连接，将主控板和业务板交换的数据信息分为控制信息和业务相关数据，将所述业务相关数据封装成以太网的帧格式，将目的MAC指定为要发送的目的板的MAC地址，通过以太网的业务相关数据通道发送到目的板，将所述控制信息封装成控制信息的帧格式，将目的MAC指定为要发送的目的板的MAC地址，发放到发送队列缓存，通过以太网的控制信息通道发送到目的板。采用本方法可保障分布式路由交换机的主控板和业务板之间交换信息不受业务数据转发流量的影响，可保证重要的控制信息不会丢失。
Description
所属技术领域
本发明属于通信网络中的高性能分布式交换路由器系统，具体涉及一种分布式交换路由器主控板和业务板之间通过以太网进行通信的方法。
背景技术
高性能的分布式交换路由器的设计中一般采用基于硬件的分布式路由交换技术，其路由交换处理主要分布到各个业务板的ASIC转发芯片来完成，交换背板则采用先进的CROSSBAR技术，从而确保整个系统高性能的完成L2～L7层的线速转发。从功能上来说，高性能的分布式交换路由器模块可以分为主控板和业务板，主控板是路由器的控制中心，CPU和存储器就在主控板中。主控板负责整个路由器的管理和控制，IP路由协议在主控板上运行。主控板直接接收来自网络管理员的指令，并下发到各接口板执行指令，同时各接口板把运行状态和统计数据传送到主控板，由主控板进行必要的处理。网络管理员配置的静态路由以及通过运行路由协议生成的动态路由由主控板进行管理，并下发到各业务板，使各业务板可以独立地进行数据包的转发工作。业务板主要是通过ASIC转发芯片来完成数据包快速转发的功能。目前，我们称各个业务板ASIC转发芯片之间交换业务数据的通道(采用CROSSBAR技术)为带内通道，业务数据是不需要通过主控板CPU或者业务板CPU就可以实现交换的，通过对ASIC芯片和CROSSBAR的设置就可以让业务数据完全由硬件转发，而不需要CPU的干预，从而加快了业务数据转发的速度，主控板和业务板CPU之间的信息，也可以通过带内通道来实现主控板CPU和业务板CPU之间的信息交换，因为主控板CPU和接口板CPU都可以访问CROSSBAR并通过CROSSBAR进行通信，但是采用这种方式，业务数据转发和主控板CPU，业务板CPU之间的信息交换在物理链路上就有一段重合的地方，也就是都要经过CROSSBAR来完成，而CROSSBAR的带宽是有限的，如果业务数据量较大，就有可能导致主控板CPU和业务板CPU之间交换的信息丢失，而这些信息之中有一部分例如路由下发信息等是非常重要的，如果这些信息丢失就会导致分布式交换路由器无法正常工作。因此，采用带内通道来传送所有的数据是很难确保其中重要的数据不丢失。
发明内容
本发明克服上述分布式路由交换机的主控板和业务板之间数据信息交换的不可靠，提供一种将主控板和业务板之间的交换信息和用于业务数据转发的通道分开的带外通道方法，保证在业务繁忙时主控板和业务板之间信息的交换可以不受到业务数据的冲击，保证重要的控制信息不丢失。
本发明的技术内容：
一种带外通道方法，包括：
(1)通过二层交换芯片将主控板和业务板采用以太网方式连接；
(2)将主控板和业务板交换的数据信息分为控制信息和业务相关数据；
(3)将所述业务相关数据封装成以太网的帧格式，将目的MAC指定为要发送的目的板的MAC地址，通过以太网的业务相关数据通道发送到目的板；
(4)将所述控制信息封装成控制信息的帧格式，将目的MAC指定为要发送的目的板的MAC地址，发放到发送队列缓存，通过以太网的控制信息通道发送到目的板，目的板收到控制信息后要向源板发送确认帧，如果源板不能按时收到控制信息的确认，就会重传该控制信息。
所述步骤(1)还包括：主控板和业务板的CPU分别连接一以太网控制器，二层交换芯片根据相对应的接口将主控板和业务板交换的数据信息以太网帧发送到以太网控制器。
本发明的技术效果：1、带外通道在物理层上采用以太网方式连接，通过二层交换芯片将主控板和业务板连接起来，给每块模块板CPU分配不同的MAC地址，实现主控板CPU和业务板CPU之间的信息的二层交换，可以保障分布式路由交换机在板间业务数据高性能转发的同时，主控板和业务板之间控制信息交换的可靠性不会受到业务数据转发流量的影响。2、将主控板和业务板交换的数据信息细分为控制信息和业务相关数据，业务相关数据是一些不重要的信息例如统计信息，因此不需要从软件上保证可靠性；而控制信息很重要例如路由下发信息，需要从软件上保证可靠传输。根据传送数据的特点从逻辑上将带外通道分为与业务相关数据通道和控制信息通道。满足了不同功能数据信息对性能和可靠性的不同需求，在保障业务相关数据交换的高效性的同时满足了控制信息数据的可靠性要求，即可以同时保证业务相关数据的实时性和控制信息的可靠性。3、对于要求可靠性比较高的控制信息，通过板间通信同步调用方式，使网络管理员在配置分布式路由交换机时，可以准确地知道配置是否在多个模块板上同时生效，从而保障了分布式交换路由器多个模块板信息的一致性，便于网络管理员实施管理配置，实现了主控板配置命令下发业务板的同步调用功能。
附图说明
图1是带外通道物理示意图；
图2是带外通道逻辑示意图。
具体实施方式
参考图1，本发明带外通道方法，包括主控板、业务板和以太网交换芯片，主控板和业务板的CPU分别连接一以太网控制器，二层交换芯片将主控板和业务板通过以太网连接起来，主控板CPU通过其以太网控制器和二层交换芯片，根据相对应的接口将控制信息发送到业务板的以太网控制器，业务板的以太网控制器分析以太网帧，并将控制信息发送到业务板CPU。
参考图2，主控板和业务板交换的数据信息细分为控制信息和业务相关数据；主控板和业务板交换的信息种类比较多，主要可以分为两大类，一类为控制信息：如网管配置、路由协议计算出来的转发控制信息等，这类信息要求可靠性高，必须保证传输的可靠性；一类为与业务相关数据信息，主要是主控板和业务板之间交换的业务相关的数据信息，如统计记数，异常帧等，这类数据不要求很高的可靠性，实现起来比较简单，只要将数据信息封装成为以太网的帧格式，将目的MAC指定为要发送的目的板的MAC地址就可以通过带外通道发送到目的板了。对于要求可靠性比较高的控制信息，简单的以太网封装是不够的，因为以太网带宽本身也是有限的，当控制信息很多的时候可能瞬间的信息量超过了带外通道的带宽上限，从而导致信息丢失；同时分布式路由交换机主控板和业务板的CPU通常在处理不同的任务，同一时间的繁忙程度可能不一样，导致发送和接受的速率不匹配，从而导致信息的丢失。为了解决这两个问题，在简单的以太网二层交换的基础上实现了专有的控制信息帧封装，同时使用控制信息发送队列缓存的方式。以路由信息下发为例，具体说明本发明的控制信息的实施方式：
主控板CPU运行路由协议(OSPF，RIP等)，通过路由协议学习到一条新的路由信息。路由信息需要同步到各个业务板以保证业务数据分布式转发的正确性。
路由信息为比较重要的控制信息，主控板CPU将路由信息封装成控制信息的帧格式，并通过控制信息下发模块将该控制信息帧放到发送队列。
主控板控制信息发送队列选择适当的时机将封装的路由信息发送给与主控板CPU相连的以太网控制器。
以太网驱动程序将控制信息帧封装成为以太网帧格式，目的MAC设置为要发送的业务板的MAC地址，通过主控板上的以太网口发送给专用与带外通道的二层以太网交换芯片。交换芯片根据目的MAC地址找到业务板对应的接口，将以太网帧发送到业务板以太网控制器接口。
业务板以太网控制器分析以太网帧，并将控制信息发送到业务板CPU，业务板CPU分析控制信息，提取下发的路由信息并设置到转发芯片，同时发送确认帧给主控板CPU。
主控板CPU收到确认帧，从发送队列中释放该控制信息，如果超时没有收到确认帧，则重传该控制信息，以保证发送的可靠性。
目前网管配置都是在主控板上完成的，部分网管配置也要通过带外通道下发到业务板。网管配置的特点是网络管理员必须知道配置是否成功才能进行下一步的配置。带外通道支持了这种要求，设置同步调用通道，是建立在控制信息通道基础上的，可以认为网管信息是一种特殊的控制信息，同步调用通道是控制信息通道的一个特殊应用。它和一般的控制信息不同的是，每一次配置的结果可能会影响到管理员下一步配置的策略，一般的控制信息下发时将控制信息放到发送缓存队列中，就可以再次生成控制信息并加入到发送缓存队列中上一条控制信息的后面；可是由于网管配置信息生成的控制信息放到发送队列后不能立刻去接受网管的下一次配置，此时阻塞住网管配置的任务，不容许网络管理员进行配置，直到业务板反馈上一条配置的结果，再将结果通过网管界面反馈给管理员，之后恢复网管配置任务的运行，管理员就可以进行下一条配置了。这种实现确保了网络管理员不会因为不确定以前配置的结果而进行不合理的配置。每次管理配置下发时，主控板CPU将管理配置的任务阻塞，接口板收到管理配置的信息进行相应的操作，操作完成后向主控板发送应答报文通知操作结果，主控板CPU收到操作结果报文唤醒网管配置任务，同时将操作结果输出，网络管理员可以根据输出的信息决定下一步的配置。
Claims (2)
1、一种带外通道方法，包括：
(1)通过二层交换芯片将主控板和业务板采用以太网方式连接；
(2)将主控板和业务板交换的数据信息分为控制信息和业务相关数据；
(3)将所述业务相关数据封装成以太网的帧格式，将目的MAC指定为要发送的目的板的MAC地址，通过以太网的业务相关数据通道发送到目的板；
(4)将所述控制信息封装成控制信息的帧格式，将目的MAC指定为要发送的目的板的MAC地址，发放到发送队列缓存，通过以太网的控制信息通道发送到目的板，目的板收到控制信息后要向源板发送确认帧，如果源板不能按时收到控制信息的确认，就会重传该控制信息。
2、如权利要求1所述的带外通道方法，其特征在于所述步骤(1)还包括：主控板和业务板的CPU分别连接一以太网控制器，二层交换芯片根据相对应的接口将主控板和业务板交换的数据信息以太网帧发送到以太网控制器。
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