CN101166124B - 网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法。为解决现有技术中无法及时检测到微引擎出现的异常情况，并且中断时间过长的问题而发明。本发明网络处理器微引擎运行异常的检测处理的方法包括：(1)定时侦测并判断微引擎的运行是否异常，如果出现异常，则进入步骤(2)；如果未出现异常，则步骤结束；(2)对异常微引擎的状态进行记录和告警；(3)对该异常微引擎进行预先设置的处理。本发明能够及时快速地检测到微引擎出现的异常情况，同时大幅度降低微引擎出现问题带来的网络中断时间。

Description

网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法

技术领域

本发明涉及数据网络通信技术，特别涉及网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法。

背景技术

目前国内外各大通信设备公司的数据产品中，大部分使用网络处理器来实现各类路由转发业务，尤其在中高端的路由器，交换机等产品中，由于业务的不断叠加，功能模块的逐步增加，采用FPGA等硬件逻辑的方式远不如网络处理器实现灵活，但由于网络处理器的实现实际上也是一种软件的方式，在实际运行中出现异常的情况相比FPGA等硬件实现更高。

另外，采取网络处理器的方式实现的数据产品，在运行的软件上，存在两个相对独立的部分，最底层的微码和上层的嵌入式系统。由于微码指令的复杂性以及与硬件的关联性，微引擎出现的问题，相对上层更加隐蔽和难以定位，尤其在实际的运营商网络中运行的时候，故障常常会导致网络或者链路的中断，后果严重，而且对于设备厂商的维护人员来说，远程定位相对困难。

专利号为CN01120964的专利中，揭示了一种微引擎的检测方法，即通过网络处理器的内核上层程序向其发送特定的报文，然后通过端口的环回进行处理，生成测试报文，这种方法需要主动去触发微引擎的测试，在实际的网络运行中并不能及时发现问题，同时在测试的时候，需要一个空余的端口来进行环回。

因此，如何解决及时快速地检测到微引擎出现的异常情况，同时大幅度降低微引擎出现问题带来的网络中断时间成为通信设备公司越来越关心的问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法，能够及时快速地检测到微引擎出现的异常情况，同时大幅度降低微引擎出现问题带来的网络中断时间。

为了达到上述目的，本发明一种网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)定时侦测并判断微引擎的运行是否异常，如果出现异常，则进入步骤(2)；如果未出现异常，则步骤结束；

(2)对异常微引擎的状态进行记录和告警；

(3)对该异常微引擎进行预先设置的处理。

优选地，步骤(1)中所述侦测并判断微引擎运行是否异常的方法为：

(A)通过判断接口芯片的收报计数增加趋势和微引擎的总处理报文计数增加趋势是否一致，如果一致，则判定微引擎运行正常，如果不一致，则判定微引擎运行出现异常。

优选地，所述的步骤(A)具体为：

(A1)创建触发消息的间隔时间为5秒钟的循环定时器；

(A2)分配存储区域，分别存放最后一次读到的芯片总收报计数和微引擎的总处理报文计数；

(A3)当定时器时间到时，读取当前芯片的总收报计数和微引擎的总处理报文计数，并判断该当前芯片和微引擎的计数针对步骤(A2)中所存放计数的变化趋势是否一致，如果变化趋势不一致，则判定微引擎运行出现异常，如果变化趋势一致，则判定微引擎运行正常。

优选地，所述的步骤(A3)具体为：

(A31)当定时器时间到时，读取当前芯片的总收报计数，并将该计数和步骤(A2)中存放的芯片计数相比较，如果数值未增加，则步骤结束；如果数值增加，则进入步骤(A32)；

(A32)更新步骤(A2)中存放的芯片总收报计数为该当前芯片的总收报计数；

(A33)读取当前微引擎的总处理报文计数，并将该计数和步骤(A2)中存放的芯片计数相比较，如果数值增加，则判定微引擎运行正常，进入步骤(A34)；否则判定微引擎运行出现异常；

(A34)更新步骤(A2)中存放的微引擎的总处理报文计数为该当前微引擎的总处理报文计数。

优选地，步骤(1)中所述侦测并判断微引擎运行是否异常的方法为：

(B)判断接口芯片送给微引擎的总计数和微引擎的总收报计数的差值是否在界定的误差范围内，如果判断结果为是，则判定微引擎运行正常，如果判断结果为否，则判定微引擎运行出现异常；

其中，所述的误差为读取芯片和读取内存这个时间差值内，微引擎以线速所能处理的最大收报数。

优选地，步骤(1)中所述侦测并判断微引擎运行是否异常的方法为：

(C)微引擎不断写标志微引擎正常的保活信息给上层驱动和微引擎共同约定的内存地址，上层驱动定时读取该内存地址的信息，如果不是保活信息，则判定微引擎运行出现异常；如果是保活信息，则将该内存地址清零。

优选地，所述步骤(C)具体为：

(C1)创建触发消息的间隔时间为5秒钟的循环定时器；

(C2)微引擎向上层驱动和微引擎共同约定的内存地址写入标志其正常的保活信息；

(C3)定时器时间到，上层驱动读取该内存地址的值，如果该值为保活信息的值，则进入步骤(C4)；如果该值不是保活信息的值，则判定微引擎运行出现异常。

(C4)将内存地址的值清零后，返回步骤(C2)。

优选地，所述步骤(2)具体为：

(21)记录至少包括PC指针、状态寄存器、信号量信息的微引擎异常的状态；

(22)将该记录的信息发送到控制台。

优选地，步骤(3)中所述预先设置的处理方法为：重新启动单板、重新下载微引擎代码或重新下载另一套微引擎代码。

优选地，所述步骤(3)具体为：

(31)关闭网络接口，并关掉所有微引擎；

(32)复位微引擎后，清空与微引擎相关联的内存储区域；

(33)读取配置，并根据微引擎代码的编号计算出偏移量和实际内存地址后，在预先设置有微引擎代码的内存储区域中下载相应的微引擎代码到微引擎中；

(34)运行下载的微引擎代码后，打开网络接口。

采用上述的方法后，通过定时对微引擎进行检测，能够及时快速地检测到微引擎出现的异常情况，并在微引擎异常地时候，采取预设设置的处理对故障进行暂时性的修复，能够避免网络的永久性中断，大幅度降低微引擎出现问题带来的网络中断时间。

附图说明

图1是网络处理卡的硬件基本框图；

图2是本发明中采用芯片计数增加趋势和微引擎计数增加趋势来判断异常的流程图；

图3是本发明中采用微引擎和上层软件通过保活信息来判断微引擎异常的流程图；

图4是本发明中微引擎动态下载微引擎代码的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种微引擎异常的动态检测方法，包括以下步骤：(1)定时侦测微引擎的运行异常；(2)对异常微引擎的状态进行记录；并对微引擎运行异常进行告警；(3)对微引擎发生异常的特殊情况进行预先设置的处理。

在步骤(1)中，微引擎的异常检测，提供如下3种详细的方法：

a，通过对接口芯片的收包计数增加趋势和微引擎的总处理报文计数增加趋势来判断，即如果硬件的收包计数在不断增加，而微引擎的总收包计数却不再增加的话，则可判定微引擎存在运行异常。

b，通过对接口芯片送给微引擎的总计数和微引擎的总收报计数是否在一定差值范围内来判断，其中接口芯片送给微引擎的总计数等于接口芯片收到的报文总数减去芯片检测后需要丢掉的报文总数，另外接口芯片送给微引擎的报文数和微引擎总的处理报文计数的差值可采取如下方法确定：差值的最大值不超过上层驱动在读取芯片和读取内存(微引擎计数存放位置)时间差值内微引擎以线速所能处理的最多的报文数。

c，通过微引擎不断的写保活信息给上层驱动的方法。即上层驱动和微引擎共同约定一个内存地址存放微引擎的保活信息，微引擎不断在这个内存地址写上0x1作为其存活的标志，上层驱动每隔一段时间，比如5秒，读取此位置的信息，如果为0x1，则证明微引擎存活，同时将此位置内存清零，如果发现读取的是0x0，则证明自从上一次清零后，微引擎没有在此位置写入保活信息，从而判断微引擎异常。

在步骤(2)中，微引擎异常后所记录的信息包括：

A，微引擎的PC指针。

B，微引擎各线程的状态。

C，微引擎的信号量，全局寄存器等。

对异常情况的告警，主要的告警信息包含在上述信息中，同时包含微引擎异常发生的时间，是否进行了预处理，预处理是否成功等信息；同时可选择是否在控制台进行显示或者直接存储在异常日志中。

在步骤(3)中，对检测到微引擎异常后的预处理可采取如下方法：

1，重新启动单板，这种方法的优点是实现起来较为简单，缺点是重新启动单板会造成业务的暂时中断。中断时间随启动时间的不同而改变，一般在1到2分钟以内。

2，重新下载微引擎代码，这种方法实现起来相对第一种方法复杂，具体实现的时候需要注意清空微引擎运行相关的一些存储区域及信号量。这种方法的优点系统恢复时间极短，基本在1到2秒左右。

3，重新下载另一套微引擎代码，属于对上述第2种方法的改进，另一套微引擎代码运行的时候会生成更多更详细的调试信息，这样当系统再次出现问题的时候，能够通过记录在存储区域的更详细的调试信息分析出现问题的原因。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1所示，以网络处理器方式实现的数据转发设备，通常对进入设备的数据包处理流程为：数据包首先进入硬件芯片，硬件芯片在收到数据报文后对其进行简单的如校验处理，某些报文直接丢掉，而大部分将送给网络处理器中的微引擎进行处理(包括微引擎1、微引擎2、微引擎3、微引擎4、微引擎n等)，微引擎通过对报文头的分析，决定是送到交换网上进行转发处理还是直接上送到上层CPU进行处理，微引擎和上层软件的交互通常通过触发中断，而DRAM，SRAM，SCRATCH等各类型的存储器则成为了信息交互的载体。另外，CPU可直接访问到硬件芯片操作硬件寄存器，对其进行配置和读取。

以上所述，通过硬件芯片收到的报文计数增加趋势和微码处理的报文计数增加趋势能够判断微引擎运行中存在的某些异常。如图2所示，判断的具体流程为：

步骤201：创建循环定时器，定时器每次触发消息的间隔时间通常设置在5秒钟；

步骤202：分配计数存储区域，并分别存放最后一次读到的芯片总收报计数和微码的总处理报文计数；

步骤203：定时器事件到来后，读取芯片总收包计数；

步骤204：将步骤203中读取的计数和步骤202中上一次读取到的芯片计数比较是否增加，如果增加，则进入步骤205；如果未增加，则证明芯片无新增收包计数，此次检查结束；

步骤205：更新步骤202中分配的芯片最后一次读入计数为步骤204中读取的值；

步骤206：读取微引擎的总处理报文计数；

步骤207：将步骤206中读取的计数和步骤202中微引擎的最后一次处理报文总数比较，如果数值增加，则证明微引擎的收包计数也在增加，则证明此次检查微引擎正常，转到步骤208；否则转到步骤209；

步骤208：更新步骤202中分配的微引擎的总处理报文计数为步骤206中读取到的值，并结束此次检测；

步骤209：记录微引擎异常时候的状态，包括PC指针，状态寄存器，信号量等信息；

步骤210：将步骤209中记录的微引擎异常信息发送到控制台；

步骤211：获取异常处理配置，进行异常的预处理，如微引擎代码动态下载等；

步骤212：通知上层平台显示记录此次异常及处理情况，并同步骤209中记录的信息一并写入日志中；

步骤213：此次检测结束，返回。

如图3，为采取微引擎不断写保活信息的方式，则可采取如下实施步骤：

步骤301：创建循环定时器，定时器每次触发消息的间隔时间通常设置在5秒钟；

步骤302：初始化驱动和微引擎共同约定的保活信息存储区域，此时，微引擎不断更新包括信息，为引擎将保活信息填入该存储区域；

步骤303：定时器事件到达后，读取微引擎和上层软件共同约定的保活信息存储区域；

步骤304：判断步骤303中读取的值，如果保活信息为存活，则转到步骤305；否则如果读取到的是不存活，则证明在上一次检查和这一次检查的间隔中微引擎存在异常，转到步骤306；

步骤305：清空保活信息，此次检查结束，返回；

步骤306：记录微引擎异常时候的状态，包括PC指针，状态寄存器，信号量等信息；

步骤307：将微引擎异常信息发送到控制台；

步骤308：获取异常处理配置，进行异常的预处理，如微引擎代码动态下载等；

步骤309：通知上层平台显示记录此次异常及处理情况，并同步骤209中记录的信息一并写入日志中；

步骤310：此次检测结束，返回。

在上述检测中对异常情况的处理，图2所示的步骤211，即对异常情况的预处理，可采取重新启动单板或者重新下载微代码的方式，为了使网络中断的时间减少，我们通常采用后者，微代码的下载又可分为下面几个步骤(如图4所示)：

步骤401：动态下载开始，关闭网络接口，使得流量无法进入网络处理器；

步骤402：通知微引擎准备重启，微引擎在每个收报入口查询该状态，如果发现置位，则将自身Kill掉；

步骤403：查看微引擎是否均已经关掉，如果没有则继续关掉微引擎，如果全部关掉了，则进入步骤404；

步骤404：复位微引擎；

步骤405：清空微引擎相关的内存储区域，包括SDRAM，SRAM，SCRATCH等各类型的存储器，及一些状态寄存器；

步骤406：读取微引擎配置，根据配置调入新的微引擎代码，这里微引擎的代码已经预先放到了内存储区域微引擎代码队列中，根据微引擎代码的编号，从而计算出偏移量和实际内存地址，下载到微引擎中；

步骤407：运行微引擎代码；

步骤408：打开网络接口，本次下载结束；

在上述提供的具体实施流程中，通常会根据不同的硬件芯片来决定采取其中任一种方法，采用硬件收包增加趋势和微引擎总的处理包增加趋势来判断异常的方法，实现起来相对复杂一点，其中为了防止误判，可以采取连续3次检测出异常才判定为真正异常，另外还需要补充的就是，如果硬件芯片并非直接连接在主处理上，而是通过“主处理器——协处理器——硬件芯片”的方式，那么主处理上获得硬件芯片的计数则需要协处理器通过消息通讯过来，这个时候存在这样一种情况，就是连续2次硬件芯片计数的增加会因为消息的阻塞而在主处理器上呈现出并非间隔5秒的事件，则需要在主处理器上加入实际时间间隔的判断。如果采取微引擎不断写保活信息的方式，上层软件实现起来较为简单，微引擎在不管是否有报文的情况下，都需要更新保活信息，并且保活信息并非由数据报文驱动。

本发明通过定时对微引擎进行检测，能够及时快速地检测到微引擎出现的异常情况，并在微引擎异常地时候，采取预设设置的处理对故障进行暂时性的修复，能够避免网络的永久性中断，大幅度降低微引擎出现问题带来的网络中断时间。

本发明在微引擎运行异常发生后的很短的时间，5秒以内即可侦测到，减少了网络运行中系统的中断时间。提供3中微引擎异常的检测方法，可根据不同接口类型芯片采取最优的方法。提供了在微引擎异常时候多种预处理的方法，根据预设的不同，有些处理措施实现简单，有些则大大减少转发层面的中断，连同收益1中的侦测异常时间，系统可保证在发生微引擎异常到解决微引擎异常之间的时间间隔在7秒以内。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应涵盖于本发明权利要求书所限定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)定时侦测并判断微引擎的运行是否异常，如果出现异常，则进入步骤(2)；如果未出现异常，则步骤结束；

(2)对异常微引擎的状态进行记录和告警；

(3)对该异常微引擎进行预先设置的处理；

步骤(1)中所述侦测并判断微引擎运行是否异常的方法为：

(A)通过判断接口芯片的收报计数增加趋势和微引擎的总处理报文计数增加趋势是否一致，如果一致，则判定微引擎运行正常，如果不一致，则判定微引擎运行出现异常。

2.按照权利要求1所述的网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法，其特征在于，所述的步骤(A)具体为：

(A1)创建触发消息的间隔时间为5秒钟的循环定时器；

(A2)分配存储区域，分别存放最后一次读到的芯片总收报计数和微引擎的总处理报文计数；

(A3)当定时器时间到时，读取当前芯片的总收报计数和微引擎的总处理报文计数，并判断该当前芯片和微引擎的计数针对步骤(A2)中所存放计数的变化趋势是否一致，如果变化趋势不一致，则判定微引擎运行出现异常，如果变化趋势一致，则判定微引擎运行正常。

3.按照权利要求2所述的网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法，其特征在于，所述的步骤(A3)具体为：

(A31)当定时器时间到时，读取当前芯片的总收报计数，并将该计数和步骤(A2)中存放的芯片计数相比较，如果数值未增加，则步骤结束；如果数值增加，则进入步骤(A32)；

(A32)更新步骤(A2)中存放的芯片总收报计数为该当前芯片的总收报计数；

(A33)读取当前微引擎的总处理报文计数，并将该计数和步骤(A2)中存放的微引擎的最后一次处理报文总数相比较，如果数值增加，则判定微引擎运行正常，进入步骤(A34)；否则判定微引擎运行出现异常；

(A34)更新步骤(A2)中存放的微引擎的总处理报文计数为该当前微引擎的总处理报文计数。

4.按照权利要求1所述的网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：

(21)记录至少包括PC指针、状态寄存器和信号量信息的微引擎异常的状态；

(22)将该记录的信息发送到控制台。

5.按照权利要求1所述的网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述预先设置的处理方法为：重新启动单板、重新下载微引擎代码或重新下载另一套微引擎代码。

6.按照权利要求1或5所述的网络处理器微引擎运行异常的检测处理方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

(31)关闭网络接口，并关掉所有微引擎；

(32)复位微引擎后，清空与微引擎相关联的内存储区域；

(33)读取配置，并根据微引擎代码的编号计算出偏移量和实际内存地址后，在预先设置有微引擎代码的内存储区域中下载相应的微引擎代码到微引擎中；

(34)运行下载的微引擎代码后，打开网络接口。

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