CN101350840A - 一种以太网数据采集网卡及其以太网数据采集的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网数据采集网卡，至少包括：以太网数据交换模块，与需要监测的多路以太网链路连接，用于汇聚所述需要监测的多路以太网链路数据；预处理器模块，与所述以太网数据交换模块连接，用于对该以太网数据交换模块汇聚的多路以太网链路数据进行预处理，并将预处理后的多路以太网链路数据发送到与该预处理器模块连接的监测设备的主处理器。本发明还相应地提供一种以太网数据采集的方法。借此，本发明在智能网卡上实现对需要监测的多路以太网链路数据的采集；并且，本发明能够支持多条以太网链路，所支持的网口数量由以太网交换芯片的交换规格决定；再者，本发明在预处理器模块和监测设备主处理器的连接上不再限于PCI总线。

Description

一种以太网数据采集网卡及其以太网数据采集的方法

技术领域

本发明涉及通讯网络监测领域，尤其涉及一种以太网数据采集网卡，以及利用所述以太网数据采集网卡实现以太网数据采集的方法。

背景技术

在通讯网络日益普及的今天，为实时监测通讯网络的运行质量，及时发现通讯网络运行过程中各种潜在的问题，并且快速准确定位故障点，各大电信运营商都建设了自己的监测网络。

对于一个典型的监测网络来说，必须具备从现网提取数据的能力。在一个基于以太网的通讯网络中，提取数据的方法包括三种：第一种是采用以太网交换机镜像的方法，把需要监测的以太网数据汇聚到指定的网口；第二种是采用TAP(Test Access Point，以太网测试接入点)设备镜像的方法，TAP设备其实是一种专用于镜像以太网数据的设备，采用TAP设备镜像的方法，是利用TAP设备复制需要监测的以太网数据；第三种是专用于光接口的以太网，采用分光器提取需要监测的以太网数据。而无论采用哪一种方法，最终都是通过网卡把需要监测的以太网数据接入到监测设备中，以完成后续的分析处理。

在通讯网络监测设备中，通常采用普通网卡接入需要监测的以太网数据，这种做法的缺点在于普通网卡并不具备对以太网数据进行深度处理的能力，所以全部的处理负荷都不得不集中于监测设备的主处理器，从而导致监测设备的主处理器负荷过大。

为了增强普通网卡的处理能力，减少监测设备主处理器的负荷，在现有技术中，则在网卡上增加高性能的预处理器。例如，在中国专利200310129780.7中，公开了一种基于Intel公司的一种可编程的通用网络处理芯片IXP425NPU的双路智能百兆PCI(Peripheral Component Interconnect，外围设备接口)以太网卡，该网卡对外引出两路百兆以太网，并且这两路百兆以太网都连接到IXP425NPU，由IXP425NPU对这两路百兆以太网的数据进行预处理。此外，IXP425NPU和主处理器之间通过PCI总线互连。IXP425NPU通过PCI总线把预处理之后的以太网数据发送给监测设备的主处理器，同时，监测设备的主处理器通过PCI总线对IXP425NPU进行灵活的配置和管理。在中国专利03136955.3中，公开了一种双光口智能干兆以太网卡，其设计思想也是在网卡上引入高性能的预处理器，能够对双光口千兆以太网的数据进行预处理，只保留需要的以太网数据，高性能的预处理器和主处理器之间也是通过PCI总线互连。

从设计思想上来说，中国专利200310129780.7和中国专利03136955.3是类似的，都是在网卡上引入高性能的预处理器，对接入的以太网数据进行预处理。为了描述简便本文把引入高性能的预处理器的网卡统称为智能网卡，以区别于普通网卡。在普通网卡上引入高性能的预处理器的这种设计方法的优点在于，能够有效增强网卡的处理能力，减轻监测设备主处理器的负荷。其缺点是，第一，这类智能网卡接入的以太网链路数非常有限，上述智能网卡只能接入两路以太网，如果需要监测的以太网路数比较多，就需要多块智能网卡来实现；第二，上述两个专利中，都明确提出了其智能网卡与监测设备的主处理器是基于PCI总线的，因此这两种智能网卡都只能插在PCI插槽中，随着技术的发展，这种背板的互联方式其应用范围具有一定的局限性。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种以太网数据采集网卡及其以太网数据采集的方法，可在网卡上实现对需要监测的多路以太网数据的采集。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种以太网数据采集网卡，至少包括：

以太网数据交换模块，与需要监测的多路以太网链路连接，用于汇聚所述需要监测的多路以太网链路数据；

预处理器模块，与所述以太网数据交换模块连接，用于对该以太网数据交换模块汇聚的多路以太网链路数据进行预处理，并将预处理后的多路以太网链路数据发送到与该预处理器模块连接的监测设备的主处理器。

根据本发明的以太网数据采集网卡，所述以太网数据交换模块至少包括：

以太网连接器，用于连接需要监测的多路以太网链路，同时与以太网交换芯片连接；

以太网交换芯片，用于汇聚需要监测的多路以太网链路数据，并将所述多路以太网链路数据通过以太网链路输送到预处理器模块，供所述预处理器模块处理。

根据本发明的以太网数据采集网卡，所述以太网连接器是RJ45插座或者以太网光口连接器，且所述RJ45插座通过以太网变压器与以太网交换芯片连接；和/或

所述以太网数据交换模块还包括用于完成物理层功能的物理层芯片，所述物理层芯片连接于以太网变压器与以太网交换芯片之间，或者连接于以太网光口连接器与以太网交换芯片之间。

根据本发明的以太网数据采集网卡，所述以太网交换芯片设置为端口监测模式，并且该以太网交换芯片所支持的网口数量由以太网交换芯片规格决定。

根据本发明的以太网数据采集网卡，所述以太网交换芯片还用于对需要监测的多路以太网链路数据进行初步过滤。

根据本发明的以太网数据采集网卡，所述以太网交换芯片还用于对需要监测的多路以太网链路进行分时监测。

根据本发明的以太网数据采集网卡，所述预处理器模块至少包括：

预处理器，用于对需要监测的多路以太网链路数据进行预处理；

以太网接口电路，用于连接所述预处理器和以太网数据交换模块；

主处理器接口电路，用于连接所述预处理器和监测设备的主处理器。

根据本发明的以太网数据采集网卡，所述主处理器接口电路采用PCI总线、RapidIO总线、PCI-Express总线或者以太网链路。

为了实现上述的另一发明目的，本发明提供一种以太网数据采集的方法，包括如下步骤：

A、以太网数据交换模块汇聚需要监测的多路以太网链路数据；

B、预处理器模块对以太网数据交换模块汇聚的多路以太网链路数据进行预处理，并将预处理后的多路以太网链路数据发送到与该预处理器模块连接的监测设备的主处理器。

根据本发明的以太网数据采集方法，所述步骤A之前包括：系统上电后进行初始化工作；预处理器模块从监测设备的主处理器接收预处理规则配置信息，并根据所述预处理规则配置信息配置以太网数据交换模块的以太网交换芯片；

所述步骤B还包括，预处理器模块从以太网数据交换模块的以太网交换芯片接收以太网数据包；预处理器模块根据预处理规则配置信息，对所述以太网数据包进行预处理；预处理器模块把预处理后需要上传的数据包传送给监测设备的主处理器。

本发明在智能网卡的基础上增加以太网数据交换模块，通过该以太网数据交换模块把需要监测的多路以太网链路数据汇聚起来供预处理器模块进行预处理，并将预处理后的多路以太网链路数据发送到监测设备的主处理器，从而在网卡上实现对需要监测的多路以太网链路数据的采集。并且，本发明能够支持多条以太网链路，所支持的网口数量由以太网交换芯片的交换规格决定；再者，本发明在预处理器模块和监测设备主处理器的连接上，本发明提供了不限于PCI总线的主处理接口电路的多种连接方式。另外，本发明还利用以太网交换芯片自身提供的过滤功能，实现对多路以太网链路数据的初步过滤，以减少预处理器的负荷。

附图说明

图1是本发明提供的以太网数据采集网卡的结构示意图；

图2是本发明提供的以太网数据采集网卡中的一种以太网数据交换模块的结构示意图；

图3是本发明提供的以太网数据采集网卡中的另一种以太网数据交换模块的结构示意图；

图4是本发明提供的以太网数据采集网卡的预处理器模块的结构示意图；

图5是本发明以太网数据采集网卡实现以太网数据采集的方法流程图；

图6是本发明提供的预处理器模块处理以太网数据的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的以太网数据采集网卡的结构，该以太网数据采集网卡1至少包括有：

以太网数据交换模块10，与需要监测的多路以太网链路连接，用于汇聚所述需要监测的多路以太网链路数据30～以太网链路数据N，并发送给预处理器模块20处理。该以太网数据交换模块10是本发明新增的模块，其能够实现支持多路以太网链路。

预处理器模块20，可通过以太网链路40与所述以太网数据交换模块10连接，用于对该以太网数据交换模块10汇聚的多路以太网链路数据进行预处理，并将预处理后的多路以太网链路数据发送到与处理器模块20连接的监测设备的主处理器50。预处理器模块20通过对需要监测的以太网数据进行预处理，从而减轻主处理器50的负荷。并且，该预处理器模块20优选为具有高处理性能。

图2是本发明提供的一实施例中以太网数据采集网卡的以太网数据交换模块的结构示意图，该以太网数据交换模块10包括：

以太网交换芯片104，用于汇聚需要监测的多路以太网链路数据，并将所述多路以太网链路数据通过以太网链路40输送到预处理器模块20，以供预处理器模块20进行预处理。

以太网连接器，用于连接需要监测的多路以太网链路，同时与以太网交换芯片104连接。本实施例中，该以太网连接器包括若干RJ45插座101和以太网光口连接器103。所述RJ45插座101通过以太网变压器102与以太网交换芯片104连接，而以太网光口连接器103与以太网交换芯片104连接。本实施例中，需要监测的多路以太网链路包括以太网链路30、以太网链路60、以太网链路70以及以太网链路80。

在该实施例中，所述以太网数据交换模块10中的以太网交换芯片104已经内置物理层(Physical Layer，PHY)芯片的功能，该内置的PHY芯片完成以太网链路的物理层功能。对于已经内嵌PHY功能的以太网交换芯片104，不需要再增加额外的PHY芯片。

以太网数据交换模块10通过RJ45插座101或者以太网光口连接器102连接需要监测的多路以太网链路，对内提供一条以太网链路40和预处理器模块20相连。这时需将以太网交换芯片104设置为端口监测模式，这时以太网交换芯片104可以把需要监测的以太网数据输出到指定的以太网链路，即与预处理器模块20相连的以太网链路40，以供预处理器模块20分析处理。

图3是本发明提供的以太网数据采集网卡中的另一种以太网数据交换模块的结构示意图，描述如下；

在该实施例中，所述以太网数据交换模块10中的以太网交换芯片104没有内置PHY芯片的功能，因此需要额外增加用于完成物理层功能的PHY芯片105。如图3所示，所述以太网数据交换模块20还包括若干PHY芯片105，该PHY芯片105连接于以太网变压器102与以太网交换芯片104之间，或者连接于以太网光口连接器102与以太网交换芯片104之间。

另外，所述以太网交换芯片104支持多网口，并且其所支持的网口数量由以太网交换芯片104规格决定。而且以太网交换芯片104可对需要监测的多路以太网链路数据进行初步过滤，例如以太网交换芯片104利用交换芯片的过滤功能对需要监测的多路以太网链路数据进行过滤广播包、过滤组播包，以减轻预处理器20的负担。此外，以太网交换芯片104还可以对接入的以太网链路实现分时监测，即以太网交换芯片104在不同时间监测不同的以太网链路。

图4示出了本发明一实施例中提供的以太网数据采集网卡中的预处理器模块的结构，该预处理器模块20至少包括：

预处理器201，其主要功能是对需要监测的多路以太网链路数据进行预处理。同时，预处理器201还可通过主处理器接口电路207接收来自监测设备的主处理器50的配置信息。

以太网接口电路206，用于连接预处理器201和以太网数据交换模块10。

主处理器接口电路207，用于连接预处理器201和监测设备的主处理器50。

在本实施例中，预处理器模块20具体包括高性能的预处理器201，以及分别与预处理器201连接的时钟电路202、电源电路203、同步动态随机存储器204(Synchronous DRAM，SDRAM)、闪存存储器205(FLASH，FlashMemory)。该预处理器201通过以太网接口电路206与以太网数据交换模块10连接，以及通过主处理器接口电路207与监测设备的主处理器50连接。其中，所述预处理器201、时钟电路202、电源电路203、同步动态随机存储器204、闪存存储器205构成最小处理器系统。

在本发明中提供的智能多路以太网数据采集网卡架构中，只要求预处理器201和监测设备的主处理器50之间存在适当的连接方式，并不要求主处理器接口电路207一定是PCI总线。随着技术的发展，背板的互联方式除了PCI总线之外，还有以太网链路、RapidIO、PCI-Express等。相应地，本发明的主处理器接口电路207可采用PCI总线、RapidIO总线、PCI-Express总线或者以太网链路等连接方式，实现预处理器201和监测设备的主处理器50之间的灵活连接。例如，当本发明提供以太网数据采集网卡1应用于PC机，或者服务器的PCI插槽时，主处理器接口电路207应该是PCI接口电路。当本发明提供以太网数据采集网卡1应用于国际工业计算机的设计标准——CPCI(CompactPeripheral Component Interconnect，紧凑型PCI)机箱时，如果遵循的是CPCI系列中的PICMG2.0规范，主处理器接口电路207应该是PCI接口电路，如果遵循的是CPCI系列中PICMG2.16规范，主处理器接口电路207应该是以太网链路。对于其他可能的应用场合，主处理器接口电路207也可以做相应的改变，在本文中不再一一枚举。

为了更好的实现本发明，本发明相应的提供了一种利用所述以太网数据采集网卡实现多路以太网数据采集的方法。如图5所示，包括步骤如下：

步骤S501，以太网数据交换模块汇聚需要监测的多路以太网链路数据。

这里，以太网数据交换模块支持多网口，其所支持的网口数量由以太网数据交换模块的以太网交换芯片的规格决定。而且所述以太网交换芯片可以对需要监测的多路以太网链路数据进行过滤，利用交换芯片自身的过滤功能实现对以太网数据包的简单预处理。此外，通过配置以太网交换芯片可以对接入的以太网链路实现分时监测。以太网数据交换模块将汇聚后的多路以太网链路数据通过以太网链路，发送到预处理器模块。

步骤S502，预处理器模块对以太网数据交换模块汇聚的多路以太网链路数据进行预处理，并将预处理后的多路以太网链路数据发送到与该预处理器模块连接的监测设备的主处理器进行深度处理。

本发明的预处理器模块中预处理器的处理流程如图6所示，描述如下：

在以太网数据交换模块汇聚多路以太网链路数据之前，需要进行初始化工作以及配置以太网数据交换模块的以太网交换芯片，其实现步骤包括步骤S601～步骤S602。

步骤S601，在系统上电之后，首先要进行初始化工作，包括接口芯片的初始化、操作系统的初始化等。

步骤S602，预处理器模块从监测设备的主处理器接收预处理规则配置信息，并根据预处理规则配置信息配置以太网数据交换模块中的以太网交换芯片。

在预处理器模块完成上述步骤之后，以太网数据交换模块汇聚需要监测的多路以太网链路数据，预处理器模块对以太网数据交换模块汇聚的多路以太网链路数据进行预处理，并将预处理后的多路以太网链路数据发送到与该预处理器模块连接的监测设备的主处理器，其实现步骤包括步骤S603～步骤S605。

步骤S603，从以太网数据交换模块中的以太网交换芯片接收以太网数据包。在预处理器模块进行预处理工作时，则从以太网接口电路接收需要预处理的以太网数据包。

步骤S604，预处理器模块根据预处理的规则配置信息，对所述以太网数据包进行预处理。

步骤S605，预处理器模块把预处理后需要上传的数据包传送给监测设备的主处理器。在完成以太网数据预处理工作后，如果需要上传数据到监测设备的主处理器，则通过主处理器接口电路上传给监测设备的主处理器，让监测设备的主处理器进行后续的深度处理。

预处理器模块循环执行步骤S603～步骤S605，完成对以太网数据交换模块汇聚的需要监测的多路以太网链路数据的预处理。

综上所述，本发明在智能网卡的基础上增加以太网数据交换模块，通过该以太网数据交换模块把需要监测的多路以太网链路数据汇聚起来供预处理器模块进行预处理，并将预处理后的多路以太网链路数据发送到监测设备的主处理器，从而在网卡上实现对需要监测的多路以太网链路数据的采集。并且，本发明能够支持多条以太网链路，所支持的网口数量由以太网交换芯片的交换规格决定；再者，本发明在预处理器模块和监测设备主处理器的连接上，本发明提供了不限于PCI总线的主处理接口电路的多种连接方式。另外，本发明还利用以太网交换芯片自身提供的过滤功能，实现对多路以太网链路数据的初步过滤，以减少预处理器的负荷。

当然，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属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种以太网数据采集网卡，其特征在于，至少包括：

以太网数据交换模块，与需要监测的多路以太网链路连接，用于汇聚所述需要监测的多路以太网链路数据；

预处理器模块，与所述以太网数据交换模块连接，用于对该以太网数据交换模块汇聚的多路以太网链路数据进行预处理，并将预处理后的多路以太网链路数据发送到与该预处理器模块连接的监测设备的主处理器。

2、根据权利要求1所述的以太网数据采集网卡，其特征在于，所述以太网数据交换模块至少包括：

以太网连接器，用于连接需要监测的多路以太网链路，同时与以太网交换芯片连接；

以太网交换芯片，用于汇聚需要监测的多路以太网链路数据，并将所述多路以太网链路数据通过以太网链路输送到预处理器模块，供所述预处理器模块处理。

3、根据权利要求2所述的以太网数据采集网卡，其特征在于，

所述以太网连接器是RJ45插座或者以太网光口连接器，且所述RJ45插座通过以太网变压器与以太网交换芯片连接；和/或

所述以太网数据交换模块还包括用于完成物理层功能的物理层芯片，所述物理层芯片连接于以太网变压器与以太网交换芯片之间，或者连接于以太网光口连接器与以太网交换芯片之间。

4、根据权利要求2所述的以太网数据采集网卡，其特征在于，所述以太网交换芯片设置为端口监测模式，并且该以太网交换芯片所支持的网口数量由以太网交换芯片规格决定。

5、根据权利要求2所述的以太网数据采集网卡，其特征在于，所述以太网交换芯片还用于对需要监测的多路以太网链路数据进行初步过滤。

6、根据权利要求2所述的以太网数据采集网卡，其特征在于，所述以太网交换芯片还用于对需要监测的多路以太网链路进行分时监测。

7、根据权利要求1所述的以太网数据采集网卡，其特征在于，所述预处理器模块至少包括：

预处理器，用于对需要监测的多路以太网链路数据进行预处理；

以太网接口电路，用于连接所述预处理器和以太网数据交换模块；

主处理器接口电路，用于连接所述预处理器和监测设备的主处理器。

8、根据权利要求7所述的以太网数据采集网卡，其特征在于，所述主处理器接口电路采用PCI总线、RapidIO总线、PCI-Express总线或者以太网链路。

9、一种利用权利要求1～8任一项以太网数据采集网卡实现多路以太网数据采集的方法，其特征在于，包括：

A、以太网数据交换模块汇聚需要监测的多路以太网链路数据；

B、预处理器模块对以太网数据交换模块汇聚的多路以太网链路数据进行预处理，并将预处理后的多路以太网链路数据发送到与该预处理器模块连接的监测设备的主处理器。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前包括：系统上电后进行初始化工作；预处理器模块从监测设备的主处理器接收预处理规则配置信息，并根据所述预处理规则配置信息配置以太网数据交换模块的以太网交换芯片；

所述步骤B还包括，预处理器模块从以太网数据交换模块的以太网交换芯片接收以太网数据包；预处理器模块根据预处理规则配置信息，对所述以太网数据包进行预处理；预处理器模块把预处理后需要上传的数据包传送给监测设备的主处理器。

Images