CN101378333B - 实现连续性检查消息报文收发的系统、装置及方法 - Google Patents

Abstract

实现连续性检查消息报文收发的系统、装置及方法，该系统包括主控模块及多块线卡，在多块线卡中指定一块线卡作为协议处理线卡即装置，其中：协议处理线卡之外的其它线卡将其收到的报文发送给主控模块；主控模块将从其它线卡收到的报文送往协议处理线卡处理，并将协议处理线卡上送的报文送往其它线卡的指定端口发送到对端；协议处理线卡在建立维护联合MA实体后，初始化写入连续性检查消息CCM信息表的表项，进行CCM报文的收发处理及相应的报文错误或连接错误处理。本发明使得CCM报文集中在协议处理线卡上处理，因而节省了其它线卡CPU资源，且支持大容量的CCM报文的收发处理。

Description

实现连续性检查消息报文收发的系统、装置及方法

技术领域

本发明涉及以太网操作、维护及管理(OAM，Operations，Administrationand Maintenance)技术，尤其涉及以太网连通性故障管理(CFM，ConnectivityFault Management)的连续性检查消息(CCM，Continuity Check Message)报文的收发的系统、装置及方法。

背景技术

以太网技术以其良好的经济性、互通性和易用性等优势得到了普遍应用。目前以太网逐步向城域网和广域网发展，从而作为运营级传送网技术提供多业务承载。随着以太网技术在运营网络中应用的不断增加，对其扩展性、可靠性、安全性和可管理性也不断提出挑战。为了实现与传统电信级传送网相同的服务水平，各研究团体和标准组织都在积极进行技术研究和标准制定，将运营级以太网作为未来传送网的新选择。其中以太网OAM是研究的重点之一。不同组织和不同的角度形成了多个OAM管理的方式，也形成了一些建议、草案以及标准等文献。其中几个主要的关于以太网OAM的文献有：IEEE802.3ah OAM、IEEE802.1ag(CFM，连通性故障管理)和ITU-T Y.1731(OAMfunctions and mechanisms for Ethernet based networks，基于以太网的OAM功能与机制)。

IEEE802.1ag CFM(下面简称为以太网CFM)标准目前是IEEE的草案，最高版本为Draft8。以太网CFM为端到端以太网提供了监控和故障排除工具，使电信运营商能够检查端到端连接，隔离网络问题，并识别受网络问题影响的客户。以太网CFM定义了如下概念：

(1)维护域(MD，Maintenance Domain)：其连通性故障可以作为被管理的网络或网络的一部分。

(2)维护联合终点(MEP，Maintenance association End Point)：与一个特定的服务实体的域服务接入点相关的一个活跃管理的CFM实体。它可以产生和接收CFM协议数据单元(PDU，Protocol Data Unit)和追踪任何响应，是一个维护联合MA的终点，是对每个在同一个MA中的其他MEPs的一个分离的维护实体的终点。

(3)维护联合(MA，Maintenance Association)：为检查一个单独的服务实例的完整性而建立的带有相同维护联合标识(MAID，MA IDentification)和维护域等级(MDL)定义的一组MEPs。一个MA也可以被认为是由一组配置的维护联合端点(MEP)组成的全网格的一个管理实体。

(4)维护域等级(MDL，MD Level)：每个维护域都有一个维护域等级，它是实现CFM的嵌套使用的关键参数，MDL的范围为0-7。MDL与VLAN tag中的VID参数一起用来标识一个CFM帧的VID关联的是哪个维护域，并标识这个CFM帧属于哪个维护联合。

现已定义的OAM故障管理消息包括：连续性检查消息(CCM，ContinuityCheck Message)、环回消息(LBM，Loopback Message)、链路跟踪消息(LTM，Linktrace Message)等，这里面毫秒级的消息只有CCM。

以太网连续性检查功能是一种主动OAM功能，可以用于检测处于一个MA中的任一对MEP间的连续性丢失，并可用于检测两个MA之间的错误连接，也可用于检测在一个MA中出现与错误MEP相连的情况以及其他一些缺陷情况。CCM可应用于以太网的故障管理、性能监测或倒换保护。

目前CCM的的构造和收发依靠线卡上的CPU实现。如图1所示，是现有的CCM报文处理系统结构框图，与主控板相连的多块线卡(1，2，...N)，每块线卡只负责维护本线卡的MEP表项，即相同数目的CCM报文表项。也就是说，所有的线卡都运行以太网CFM协议，都进行CCM报文的收发，且彼此没有联系，是一种分布式的处理方法。这样做虽然可以使报文在本线卡内得到处理，但却大大浪费了线卡CPU的资源。目前的新技术和新应用层出不穷，需要线卡CPU处理的协议和任务越来越繁重，并且CCM报文是毫秒级的快速报文，支持大容量的CCM报文收发对主控板CPU和线卡CPU来说都是十分繁重的任务，所以说这种处理方式既使得线卡CPU不堪重负，而且也无法实现大容量CCM报文的收发，由此限制了以太网CFM协议的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现连续性检查消息报文收发的系统、装置及方法，既能够大大减轻线卡CPU负担，节省CPU资源，亦能够实现大容量的CCM报文的收发，从而有利于以太网CFM协议的应用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现连续性检查消息报文收发的系统，包括主控模块及多块线卡，在所述多块线卡中指定一块线卡作为协议处理线卡，其中：

协议处理线卡之外的其它线卡，用于将其收到的报文发送给主控模块；

主控模块通过总线与协议处理线卡连接，用于将从其它线卡收到的报文送往协议处理线卡处理；并将协议处理线卡上送的报文送往其它线卡的指定端口发送到对端；

协议处理线卡，用于在建立维护联合MA实体后，初始化写入连续性检查消息CCM信息表的表项，进行CCM报文的收发处理及相应的报文错误或连接错误处理。

进一步地，协议处理线卡包括通过总线相互连接的主控单元和仆控单元；其中：

主控单元，用于在仆控单元中写入CCM信息表的表项，并将接收的报文通过交换芯片送往仆控单元；优先对需要透传的报文进行透传；对报文错误或连接错误分别进行处理；以及将不处于CCM信息表中的报文在指定端口发送到对端，或上送主控模块处理；

仆控单元，用于进行CCM报文的收发处理，即：在收到主控单元发送的报文后，首先识别其是CCM报文；优先对需要透传的CCM报文上送主控单元；对属于本地维护联合终点MEP处理的CCM报文，则根据自定义的关键字查询其处于CCM信息表内且继续检查出有报文错误，则上报主控单元；对处于CCM信息表中检查没有错误的报文复位其相应的表项的预定时间定时器；当有表项在定时器时间到而未收到相应的CCM报文时，向主控单元上报连接错误；若查询CCM报文不处于CCM信息表内，则将报文上送主控单元；在发送CCM报文时，优先将需要透传的报文上送主控单元透传，然后依次轮询CCM信息表的表项，若表项的状态有效，则根据该表项构造成CCM报文上送主控单元发送。

进一步地，仆控单元通过中断方式向主控单元上报报文错误或连接错误。

进一步地，仆控单元通过现场可编程门阵列或网络处理器实现。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于实现连续性检查消息报文收发的装置，该装置由与主控模块通过总线连接的一块协议处理线卡实施，所述线卡用于在建立维护联合MA实体后，初始化写入连续性检查消息CCM信息表的表项，进行CCM报文的收发处理及相应的报文错误或连接错误处理。

进一步地，所述装置包括通过总线相互连接的主控单元和仆控单元；其中：

主控单元，用于在仆控单元中写入所述CCM信息表的表项，并将接收的报文通过交换芯片送往仆控单元；优先对需要透传的报文进行透传；对报文错误或连接错误分别进行处理；以及将不处于CCM信息表中的报文在指定端口发送到对端，或上送主控模块处理；

仆控单元，用于进行CCM报文的收发处理，即：在收到主控单元发送的报文后，首先识别其是CCM报文；优先对需要透传的CCM报文上送主控单元；对属于本地维护联合终点MEP处理的CCM报文，则根据自定义的关键字查询其处于CCM信息表内且继续检查出有报文错误，则上报主控单元；对处于CCM信息表中检查没有错误的报文复位其相应的表项的预定时间定时器；当有表项在定时器时间到而未收到相应的CCM报文时，向主控单元上报连接错误；若查询CCM报文不处于CCM信息表内，则将报文上送主控单元；在发送CCM报文时，优先将需要透传的报文上送主控单元透传，然后依次轮询CCM信息表的表项，若表项的状态有效，则根据该表项构造成CCM报文上送主控单元发送。

进一步地，仆控单元通过中断方式向主控单元上报报文错误或连接错误。

进一步地，仆控单元通过现场可编程门阵列或网络处理器实现。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现连续性检查消息报文收发的方法，涉及主控模块及多块线卡以及一协议处理线卡，包括：

A、多块线卡将其收到的报文通过主控模块发送给协议处理线卡；

B、协议处理线卡在建立维护联合MA实体后，初始化写入连续性检查消息CCM信息表的表项，并进行CCM报文的收发处理及相应的报文错误或连接错误处理。

进一步地，

步骤B进行CCM报文的接收及报文错误或连接错误处理包括：

将收到的报文识别为CCM报文后，优先将需要透传的报文透传；

根据自定义的关键字查询报文是否处于CCM信息表，若处于则继续检查该报文是否有错误存在，若有错误存在则进行错误处理，若无错误存在则针对报文相应的表项复位其预定时间；若在预定时间内检查有表项未收到CCM报文，则针对该表项进行连接错误处理；若报文不处于CCM信息表，则在指定端口发送到对端，或上送主控模块处理；

步骤B进行CCM报文的发送处理包括：

优先将需要透传的报文透传；

依次轮询CCM信息表的表项，若表项的状态有效，则根据该表项构造成CCM报文发送出去；

在步骤B后还包括：

C、主控模块将协议处理线卡上送的报文送往多块线卡的指定端口发送到对端。

本发明通过将一块指定线卡作为协议处理线卡，并在协议处理线卡上附加一块协议处理子卡，由协议处理子卡代替所有线卡来负责CCM报文的收发，这样可以使得CCM报文集中在协议处理线卡上处理，而无需消耗其它线卡宝贵的CPU资源进行报文收发；并且可以支持大容量的报文处理，实现大容量CCM报文的收发。

附图说明

图1是现有的CCM报文处理系统结构框图；

图2是本发明提供的CCM报文处理系统结构框图；

图3是本发明提供的CCM报文发送方法流程图；

图4是本发明提供的CCM报文接收方法流程图。

具体实施方式

本发明在原有的系统中将一块线卡指定为协议处理线卡，并在该协议处理线卡上附加一块协议处理子卡，该协议处理子卡与协议处理线卡上CPU和交换芯片进行通讯。协议处理线卡CPU建立MA后，在协议处理子卡上写入CCM信息表的各个表项，其它所有线卡收到的CCM报文都通过主控板送往协议处理线卡进行处理，由协议处理子卡负责CCM报文的收发。

其它线卡收到报文后，将报文通过主控板送往协议处理线卡，由其上的交换芯片将报文送往协议处理子卡。协议处理子卡收到报文后首先识别出是CCM报文，将需要透传的报文上送协议处理线卡透传；对本地MEP需要处理的报文，若查询其在CCM信息表内，且经继续检测有报文错误，则上报给协议处理线卡CPU进行错误处理；若查询报文不在CCM信息表内则发送中断给协议处理线卡CPU，并将报文送往该线卡CPU处理。如果协议处理子卡在预定检测时间内发现某表项没有收到CCM报文，则上报协议处理线卡发生连接错误。协议处理子卡发送报文时，优先将需要透传的报文通过协议处理线卡透传；周期性地轮询CCM信息表内所有表项，当轮询到表项有效时，根据该表项构造好报文，通过协议处理线卡上的交换芯片直接发送到对端。

以下结合附图和具体实施例来对本发明的上述技术方案进行详细地解释。

图2是本发明提供的CCM报文处理系统的结构框图，相对于图1所示的现有的系统是一种集中式的处理系统。该系统包括主控板、线卡1，线卡2，...，线卡N-1，假如指定线卡N为协议处理线卡，则在其上扣有一块协议处理子卡；其中：

主控板分别与N-1块线卡连接，主控板上CPU和交换芯片(图中未示)通过总线与协议处理线卡连接，用于将接收的来自其它N-1块线卡的CCM报文通过交换芯片送往协议处理线卡处理；在收到协议处理线卡上送的报文后，将报文通过交换芯片送往各个线卡的指定端口发送到对端。

线卡1，线卡2，...，线卡N-1，用于将其接收到的CCM报文送往主控板。

协议处理线卡，其上CPU和交换芯片(图中未示)与协议处理子卡通过总线连接，用于建立MA后，接收主控板转发的所有线卡的CCM报文，并通过交换芯片送往协议处理子卡处理；对由协议处理子卡上报的报文错误或报文连接错误进行错误处理，并将协议处理子卡上送的报文通过交换芯片在指定端口发送到对端，或送往主控板处理。

协议处理子卡，譬如由一块FPGA构成，用于负责CCM报文的收发，亦即：

收到报文后首先识别出是CCM报文，将需要透传的CCM报文上送协议处理卡的交换芯片交主控板处理；对处于CCM表项中且被检查到有报文错误的报文上报给协议处理线卡处理；对不处于CCM信息表表项中的报文，上送协议处理线卡的CPU处理；当在预定检测时间内发现属于本地MEP处理的某表项没有收到CCM报文，则针对该表项上报协议处理线卡发生连接错误。

发送CCM报文时，优先将需要透传的报文上送协议处理线卡透传；轮询到CCM信息表中的表项有效时，根据该表项构造好报文，上送协议处理线卡发送。

当然，协议处理子卡除了由FPGA构成外，也可以由网络处理器(NPU，Network Processor Unit)构成。本领域的技术人员都熟知，协议处理子卡不论由什么形式构成，其实质作用均是作为协议处理线卡主控单元的仆控单元。故任何形式的协议处理子卡均应处于本发明所要求保护的范围内。

图3是本发明提供的由协议处理子卡执行的CCM报文发送流程，当协议处理线卡CPU建立MA后，将初始化CCM信息表的表项写入协议处理子卡(FPGA)内存单元；然后，协议处理子卡执行如下步骤：

310：优先查询是否有透传的报文，若是，执行步骤320，若否则执行步骤330；

320：直接将需要透传的报文上送给协议处理线卡的交换芯片进行透传；

330：每隔一段时间，轮询信息表内所有表项一次。若所有表项都轮询完毕，返回步骤310执行；否则执行步骤340；

340～360：通过基地址轮询信息表内下一个表项，如果该表项的状态是有效的，即表示协议处理线卡CPU已标注该表项处于有效状态，则根据该表项构造成CCM报文上送协议处理线卡的交换芯片进行发送；否则，返回步骤310执行。

这样周而复始，当最后一个表项处理完毕后，还将会继续等待透传报文。当进入下一次轮询周期后，按照相同的处理流程来轮询表项和发送报文。

图4是本发明提供的由协议处理子卡执行的CCM报文接收流程，当协议处理线卡CPU建立MA后，将初始化CCM信息表的表项写入协议处理子卡(FPGA)内存单元；然后，协议处理子卡执行如下步骤：

401：检查是否收到报文包，若是执行步骤402，若否则执行步骤411；

402、403：检查该报文包针对的报文是否为CCM报文，若不是则将报文丢弃，若是继续执行下步骤；

404、405：检查该CCM报文若需要透传，则上送协议处理线卡CPU透传，若不需透传则继续执行下步骤；

406～410：是本地报文(即由协议处理线卡处理的报文)，根据自定义的关键字通过一种算法(譬如hash算法)进行查表(信息表)，如果命中信息表中某表项，就表示该MEP收到对端发送的报文，则还要继续检测该报文的某些字段是否有其它协议定义的错误，若有错误，要通过中断上报给协议处理线卡CPU；若无错误，则将该表项的RxTimer置为初始值；如果没有命中信息表中任何表项，则需要将报文上送给协议处理线卡CPU；各类处理完毕均返回步骤401执行；

信息表中各表项定义的errorID字段可以表征各错误类型。

411：检查是否有表项的RxTimer-1后为0，若是执行步骤409，若否则返回步骤401执行；即在预定时间内若有某表项未收到CCM报文，则通过中断向协议处理线卡CPU上报针对该表项的连接错误。

由上所述可以看出，CCM报文的处理通过扣在协议处理线卡上的协议处理子卡加以实现，所有线卡收到的CCM报文都通过主控板送往协议处理线卡进行报文处理，并通过协议处理子卡进行报文收发。其它线卡的CPU不再负责报文的收发，由此大大减轻了线卡CPU的负担，同时，通过集中控制方式还可以实现大容量CCM报文的收发。

当然，本发明还可有其他多种实施例，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 (9)

1.一种实现连续性检查消息报文收发的系统，包括主控模块及多块线卡，其特征在于，在所述多块线卡中指定一块线卡作为协议处理线卡，其中：

所述协议处理线卡之外的其它线卡，用于将其收到的报文发送给所述主控模块；

所述主控模块通过总线与所述协议处理线卡连接，用于将从所述其它线卡收到的所述报文送往所述协议处理线卡处理；并将所述协议处理线卡上送的报文送往所述其它线卡的指定端口发送到对端；

所述协议处理线卡，用于在建立维护联合MA实体后，初始化写入连续性检查消息CCM信息表的表项，进行CCM报文的收发处理及相应的报文错误或连接错误处理。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协议处理线卡包括通过总线相互连接的主控单元和仆控单元；其中：

所述主控单元，用于在所述仆控单元中写入所述CCM信息表的表项，并将接收的所述报文通过协议处理线卡主控单元上的交换芯片送往所述仆控单元；优先对所述需要透传的报文进行透传；对所述报文错误或连接错误分别进行处理；以及将不处于所述CCM信息表中的报文在协议处理线卡的指定端口发送到对端，或上送所述主控模块处理；

所述仆控单元，用于进行所述CCM报文的收发处理，即：在收到所述主控单元发送的报文后，首先识别所述报文是CCM报文；优先对需要透传的CCM报文上送所述主控单元；对由协议处理线卡处理的CCM报文，则根据自定义的关键字查询所述CCM报文处于所述CCM信息表内且继续检查出有报文错误，则上报所述主控单元；对处于所述CCM信息表中检查没有错误的报文复位其相应的所述表项的预定时间定时器；当有所述表项在所述定时器时间到而未收到相应的CCM报文时，向所述主控单元上报所述连接错误；若查询所述CCM报文不处于所述CCM信息表内，则将所述CCM报文上送所述主控单元；在发送所述CCM报文时，优先将需要透传的报文上送所述主控单元透传，然后依次轮询所述CCM信息表的表项，若所述表项的状态有效，则将根据该表项构造成CCM报文上送所述主控单元发送。

3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述仆控单元通过中断方式向所述主控单元上报所述报文错误或所述连接错误。

4.按照权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述仆控单元通过现场可编程门阵列或网络处理器实现。

5.一种用于实现连续性检查消息报文收发的装置，其特征在于，所述装置包括通过总线相互连接的主控单元和仆控单元；其中：

所述主控单元，用于在所述仆控单元中写入所述CCM信息表的表项，并将接收的报文通过协议处理线卡主控单元上的交换芯片送往所述仆控单元；优先对所述需要透传的报文进行透传；对所述报文错误或连接错误分别进行处理；以及将不处于所述CCM信息表中的报文在协议处理线卡的指定端口发送到对端，或上送所述主控模块处理；

所述仆控单元，用于进行所述CCM报文的收发处理，即：在收到所述主控单元发送的报文后，首先识别所述报文是CCM报文；优先对需要透传的CCM报文上送所述主控单元；对由协议处理线卡处理的CCM报文，则根据自定义的关键字查询所述CCM报文处于所述CCM信息表内且继续检查出有报文错误，则上报所述主控单元；对处于所述CCM信息表中检查没有错误的报文复位其相应的所述表项的预定时间定时器；当有所述表项在所述定时器时间到而未收到相应的CCM报文时，向所述主控单元上报所述连接错误；若查询所述CCM报文不处于所述CCM信息表内，则将所述CCM报文上送所述主控单元；在发送所述CCM报文时，优先将需要透传的报文上送所述主控单元透传，然后依次轮询所述CCM信息表的表项，若所述表项的状态有效，则根据该表项构造成CCM报文上送所述主控单元发送。

6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述仆控单元通过中断方式向所述主控单元上报所述报文错误或所述连接错误。

7.按照权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述仆控单元通过现场可编程门阵列或网络处理器实现。

8.一种实现连续性检查消息报文收发的方法，涉及主控模块及多块线卡以及一协议处理线卡，其特征在于，所述方法包括：

A、所述多块线卡将其收到的报文通过所述主控模块发送给所述协议处理线卡；

B、所述协议处理线卡在建立维护联合MA实体后，初始化写入连续性检查消息CCM信息表的表项，并进行CCM报文的收发处理及相应的报文错误或连接错误处理。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，

步骤B进行CCM报文的接收及所述报文错误或连接错误处理包括：

将收到的所述报文识别为CCM报文后，检查该CCM报文若不需要透传，则根据自定义的关键字查询所述报文是否处于所述CCM信息表，若处于则继续检查所述报文是否有错误存在，若有错误存在则进行错误处理，若无错误存在则针对所述报文相应的表项复位其预定时间定时器；若在所述预定时间内检查所述表项未收到所述CCM报文，则针对所述表项进行连接错误处理；若所述报文不处于所述CCM信息表，则在协议处理线卡的指定端口发送到对端，或上送所述主控模块处理；

步骤B进行CCM报文的发送处理包括：

优先将需要透传的报文透传；

依次轮询所述CCM信息表的表项，若所述表项的状态有效，则根据该表项构造成CCM报文发送出去；

在步骤B后还包括：

C、所述主控模块将所述协议处理线卡上送的报文送往所述多块线卡的指定端口发送到对端。

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