CN101060487B - 一种数据转发系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供了一种数据转发的系统和方法，将原来利用单转发引擎进行数据处理的过程，放在了2个或2个以上的转发引擎中进行处理，其中转发引擎的选择可以通过交换网和各转发引擎之间的交互来进行。通过本发明技术方案的实施，可以有效解决单转发引擎FE无法支撑高带宽接入的问题，并实现了FE的负载分担和备份，既提高了转发的可靠性，又解决了单FE的故障和性能问题；同时，通过公共资源的整合管理，和TM模块对QOS的统一管理，减少了相应的模块数量，节省了硬件资源。

Description

一种数据转发系统和方法

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及网络通信中一种数据转发系统和方法。

背景技术

目前，在高端路由器的设计中，数据转发一般采用转发和控制分离的方法进行的。控制平面CP(Control Plane)负责处理各种协议，生成转发用的表项，下发给转发平面FP(Forward Plane)，然后由转发平面FP完成数据的转发，这里的转发平面FP可以使用各种转发引擎FE(Forward Engineer)，如NP、ASIC、CPU/多核CPU等来实现。其通用的转发结构示意图如图1所示，在图1中包括有控制平面CP、转发平面FP、交换网和接口卡PIC(PhysicalInterface Card)，其中的转发平面FP内还包括有转发引擎FE、查表模块和2个流量管理TM(Traffic Management)模块，其数据转发过程为：

首先，接口卡PIC将数据传送到交换网，交换网将接收到的数据传送给转发引擎FE；而控制平面CP对数据的各种协议进行解析处理，生成转发用的各种表项，下发到转发平面FP；FP中的查表模块用于查找相应的表项内容，然后FP中选定的转发引擎FE会对传送来的数据进行处理，并在处理完毕后，由交换网将处理后的数据传送到指定的接口卡PIC，完成对数据的转发。其中的TM模块用于在数据传送过程中的传输质量QOS(Quality Of Service)的控制。

从以上的转发结构和转发过程可以看出，由于在数据转发的过程中，转发平面FP采用的是单个转发引擎FE，其带宽要求比较严格，如接入的带宽是40G，那么就要求单转发引擎FE也必须为40G，这样对于高带宽、高密度接口来说，单转发引擎是难以满足的；另外，一旦单转发引擎发生故障，则所有的业务都会中断，没有转发引擎的备份；同时对现有的转发结构来说，如果要实现完善的QOS控制，就必须在交换网和接口卡PIC提供两个TM模块，否则QOS就会存在缺陷。

综上所述，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：单转发引擎难以满足现在的高带宽、高密度接口，而且一旦转发引擎发生故障，就会中断所有的业务，没有转发引擎之间的备份。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明实施方式提供了一种数据转发的系统和方法。

本发明实施方式是通过以下技术方案实现的：

一种数据转发系统，包括：

2个或2个以上的转发引擎FE，其中转发引擎FE用于对传送来的数据进行处理；

交换网：用于和转发引擎FE进行交互，选择至少一个转发引擎FE对数据进行处理，并转发处理后的数据。

本发明实施方式还提供一种数据转发方法，包括：获取转发引擎FE的转发引擎信息，根据所述转发引擎信息选择至少一个转发引擎FE对数据进行处理，转发处理后的数据。

由上述所提供的技术方案可以看出，本发明实施方式可以解决单转发引擎FE无法支撑高带宽接入的问题，并实现了FE的负载分担和备份，既提高了转发的可靠性，又解决了单FE的故障和性能问题。

附图说明

图1为现有技术中通用的数据转发结构示意图；

图2为本发明实施方式所述数据转发系统的结构示意图；

图3为本发明实施方式所述数据转发方法的流程图；

图4为本发明实施例转发系统的整体示意图。

具体实施方式

本发明实施方式提供了一种数据转发的系统和方法，将原来利用单转发引擎进行数据处理的过程，放在了2个或2个以上的转发引擎中进行处理，其中转发引擎的选择可以通过交换网和各转发引擎之间的交互来进行。通过本技术方案的实施，可以有效解决单转发引擎FE无法支撑高带宽接入的问题，并实现了FE的负载分担和备份，既提高了转发的可靠性，又解决了单FE的故障和性能问题。

为更好的描述本发明实施方式，现结合附图对本发明的具体实施方式的转发系统进行说明如下：

如图2所示为本发明实施方式所述数据转发系统的结构示意图，图中包括：

2个或2个以上的转发引擎FE和交换网，其中的转发引擎FE用于对传送来的数据进行处理，这里所述的数据可以是通过接口卡PIC进来的数据，该数据由交换网传送给转发引擎FE；交换网在和转发引擎FE的交互过程中，获取转发引擎FE的转发引擎信息，根据所述转发引擎信息选择至少一个转发引擎FE对数据进行处理，这里所述的转发引擎信息可以是转发引擎FE的使能状态和负载情况信息等；在对数据处理完毕后，转发引擎FE再将处理后的数据发送给交换网，由交换网根据处理后数据的出接口ID信息，将处理后的数据传送出去，这里可以传送到指定的接口卡PIC，从而完成数据的转发，以上所述的转发引擎FE和接口卡PIC也可以使用同一个交换网。

图中还包括公共资源管理模块和统一的TM模块，其中的公共资源管理模块用于在转发引擎FE对数据进行处理和交换网对数据进行转发的过程中，对公共资源信息进行统一的管理，这里所述的公共资源信息可以包括转发数据用的表项资源内容，和/或在对所有业务和流程进行处理的过程中，处理数据的个数、长度等计数资源内容。通过以上公共资源的整合管理，可以减少必要的模块数量，节省了硬件资源。

其中的公共资源管理模块还可以包括查表模块和计数模块，查表模块用于查找转发数据用的表项内容；计数模块用于对数据处理过程中，对处理数据的个数、长度等进行计数。

以上所述的公共资源的核心硬件加速模块，也可以挂在交换网上，也就是说，转发引擎FE可以通过交换网和这些模块进行交互来获得相应的资源。

统一的TM模块用于在转发引擎FE对数据进行处理和交换网对数据进行转发的过程中，对传输质量QOS进行统一控制。原来的转发系统中，如果要实现完善的QOS控制，必须在交换网和接口卡端提供两个TM，否则QOS就会存在缺陷，而现在因为接口卡也走交换网，所以两个TM模块可以合一，这样通过统一的TM模块就可以实现对数据转发过程中的QOS控制，节省了硬件资源。

对于送到转发平面FP的同一数据，数据中的报文一般会被分散到多个转发引擎FE进行处理，当需要对数据作查表、计数或QOS等处理时，则需要将数据报文或者报文的部分信息送到这些相应模块中进行处理，处理完毕后再返回到转发引擎。由于这些模块间本身没有直接的联系，如果不做统一的处理，是难以正确实现这些模块的功能的，比如计数模块，如果每个FE都用不同的计数模块，对于同一数据，因为被分到了多个转发引擎FE，那么对这条数据的计数就有多个计数器，而实际上我们真正需要的是这多个计数器的整合，当然也可用通过控制平面分别取各个FE的计数器，再累计的处理方法，但这样系统的复杂度和负载都增加了很多。所以，通过本发明实施方式的方案可以有效的实现公共资源的整合管理，减少必要的模块数量，节省了硬件资源。

另外的，上述的2个或2个以上的转发引擎FE，在具体的实现过程中，可以采取固定FE和FE扣卡结合的方法来实现，所述的转发引擎FE扣卡指的是：转发引擎FE可以不直接贴片到电路板上，而是在电路板上增加相应的物理接口，再做一个转发引擎FE的单板，直接扣在上面，这样配置起来就很灵活，伸缩性也好。具体来说，就是在系统中固定一个转发引擎FE，然后根据网络实际的情况，如果需要提高转发性能和可靠性，就可以增加1个或多个FE扣卡，然后再进行数据的转发。

本发明实施方式还提供了一种数据转发的方法，其转发流程图如图3所示，图中包括：

步骤11：接收数据。其中接收到的数据可以是由接口卡PIC传送而来的数据，然后经交换网传送给转发引擎FE。

步骤12：交换网选择处理数据的转发引擎FE。具体来说就是，交换网将数据传送到转发引擎后，与转发引擎之间会产生交互，即：转发引擎FE提供本引擎的使能状态和负载等转发引擎信息，交换网实时获取这些信息；然后根据这些信息按照一定的算法策略选择最优的转发引擎，例如，所选的算法策略可以是选择可用的转发引擎中当前负载最小的转发引擎。

另外，数据也可以被分发到不同的多个转发引擎中进行处理，这里转发引擎的负载状态等信息是由转发引擎自己根据当时的处理能力实时进行改变的，交换网在知道系统中每个转发引擎FE的转发引擎信息，如使能状态和负载情况等信息后，再选择至少一个转发引擎FE对数据进行处理，选择的策略如上所述，这样就可以实现转发引擎FE的负载分担和备份，同时还可以提高转发性能和可靠性，有效解决了单转发引擎FE的故障和性能问题。

步骤13：选定的转发引擎FE对传送来的数据进行处理，按以上所述，这里对数据进行处理的转发引擎FE可以是2个或2个以上。

步骤14：将处理后的数据发送给交换网。

这其中，对数据转发过程中的公共资源信息可以进行统一的管理，这里所述的公共资源信息可以包括转发数据用的表项资源内容，以及在对所有业务和流程进行处理的过程中，处理数据的个数、长度等计数资源等内容。

另外的，在数据的转发过程中，对传输质量QOS也可以进行统一的控制。原来的转发系统中，如果要实现完善的QOS控制，必须在交换网和接口卡端提供两个TM，否则QOS就会存在缺陷，现在通过统一的TM模块对QOS进行控制就可以有效节省硬件资源。

步骤15：交换网根据处理后数据的出接口ID，将数据传送出去。这里可以将处理后的数据传送到指定的接口卡PIC，从而完成数据的转发。

为进一步描述本发明实施方式，现结合具体的实施例对其技术方案作进一步说明：

如图4为本发明实施例在高端路由器的转发系统中的整体示意图，图中：

转发平面FP包括2个或2个以上的转发引擎FE，交换网，公共资源管理模块和统一的TM模块，其数据转发过程为：

首先，接口卡PIC传送进来数据，由交换网负责将数据传送到转发平面中的转发引擎FE；然后控制平面CP对数据的各种协议进行处理，生成转发用的表项，下发到转发平面FP中，转发平面FP中的公共资源管理模块查找转发数据所需的相应表项内容。

同时，交换网将数据传送到转发引擎FE时，与转发引擎FE之间会产生交互，查找出转发平面FP中每个转发引擎FE的使能状态和负载情况等信息，根据这些信息从转发平面FP所包含的2个或2个以上的转发引擎FE中，选择至少一个转发引擎FE对数据进行处理。

选定的转发引擎FE在对数据进行处理后，会将处理后的数据传送交换网，交换网根据数据的出接口ID，将数据传送到指定的接口卡PIC，完成对数据的转发。

另外的，在数据的转发过程中，由一个统一的TM模块对传输质量QOS进行控制，这样可以减少TM模块的数量，节省了硬件资源。

综上所述，本发明实施方式可以解决单转发引擎FE无法支撑高带宽接入的问题，并实现了FE的负载分担和备份，既提高了转发的可靠性，又解决了单FE的故障和性能问题；同时通过公共资源的整合管理，和TM模块对QOS的统一管理，可以减少相应的模块数量，节省了硬件资源。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种数据转发系统，其特征在于，包括：

2个或2个以上的转发引擎FE，其中转发引擎FE用于对交换网传送来的数据进行处理，并将处理后的数据发送给交换网；

交换网：用于和所述转发引擎FE进行交互，选择2个或2个以上的转发引擎FE对传送来的同一数据进行处理，并从转发引擎FE接收和向出接口转发所述转发引擎FE处理后的数据；

所述转发系统还包括位于所述交换网侧的统一的TM模块，其中：

所述统一的TM模块，用于在2个或2个以上的转发引擎FE对数据进行处理和交换网对数据进行转发的过程中，对传输质量QOS进行控制。

2.如权利要求1所述的数据转发系统，其特征在于，还包括：

公共资源管理模块：用于在转发引擎FE对数据进行处理和交换网对数据进行转发的过程中，对公共资源进行统一的管理。

3.如权利要求1所述的数据转发系统，其特征在于，所述的2个或2个以上的转发引擎FE，包括：1个固定的转发引擎FE，和1个或多个增加的转发引擎FE扣卡。

4.如权利要求1所述的数据转发系统，其特征在于，还包括接口卡PIC，所述的接口卡PIC和交换网相连，用于数据的流进和流出。

5.如权利要求2所述的数据转发系统，其特征在于，所述的公共资源管理模块包括：

查表模块：用于查找转发数据用的表项内容；

计数模块：用于在对数据处理的过程中，对处理数据的个数、长度进行计数。

6.一种数据转发方法，其特征在于，获取转发引擎FE的转发引擎信息，根据所述转发引擎信息选择2个或2个以上的转发引擎对传送来的同一数据进行处理，并转发处理后的数据；

其中，2个或2个以上的转发引擎FE对交换网传送来的数据进行处理，并将处理后的数据发送给交换网；

以及所述交换网从转发引擎FE接收并向出接口转发所述转发引擎FE处理后的数据；在2个或2个以上的转发引擎FE对数据进行处理和交换网对数据进行转发的过程中，由设置于所述交换网侧的统一的TM模块来对传输质量QOS进行控制。

7.如权利要求6所述的数据转发方法，其特征在于，所述转发引擎信息为转发引擎FE的使能状态和负载情况信息。

8.如权利要求6所述的转发方法，其特征在于，还包括：在对数据进行处理和转发的过程中，对公共资源进行统一的管理。

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