CN101471857A - 交换机及配置交换机的方法 - Google Patents
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Abstract
一种交换机及配置交换机的方法。所述交换机包括用于交换机内数据交换的数据交换单元组以及与数据交换单元组配套的连接单元组，所述连接单元组中的连接单元分别与对应的数据交换单元组中的各个数据交换单元相连，用于将所述数据交换单元与交换机的所有端口相连，与所述连接单元相连的各个数据交换单元的带宽之和大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。所述交换机及配置交换机的方法提高了交换机的带宽可配置性、可靠性以及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种交换机及配置交换机的方法。
背景技术
InfiniBand是为计算机之间的高速通信而专门设立的新的数据通讯标准。由于它高带宽和低延时的特点，且针对计算机间有效通信进行了专门优化，非常适用于多计算机环境，例如互连网数据中心和集群中的共享输入输出设备。在使用InfiniBand标准的情况下，远程存储、I/O平台以及服务器之间的连接可以将所有的设备通过一个由交换机和数据通路组成的集中的、统一的网络连接起来实现。在例如专利号为7209478的美国专利中就公开了一种用于InfiniBand网络的交换机。
所述用于InfiniBand网络的多端口交换机(switch)的网络带宽一般都集成在交换机内部，提供满带宽的配置。所述满带宽是指交换机内用于数据交换的数据交换单元全部使用时所能提供的最大带宽。所述满带宽配置是指交换机的端口总带宽与数据交换单元总带宽相同。而实际上，交换机在进行数据交换时，并不总是使用满带宽配置，因此，将交换机固定为满带宽配置无疑会造成网络带宽资源浪费。
另外，目前的多端口交换机的结构通常都是把多个用于数据交换的数据交换单元集成为一个硬件模块，所述多个数据交换单元通过所述硬件模块的接口统一进行数据交换。但是这种结构会造成两个不利的后果，1)由于所述硬件模块的带宽固定，使得交换机带宽的可配置性较差；2)一旦所述硬件模块中的数据交换单元有一个失效或其他周边电路故障，整个硬件模块也失效，最终导致交换机无法工作，降低了交换机数据交换的可靠性和稳定性。
发明内容
本发明提供一种交换机及配置交换机的方法，解决现有技术交换机带宽可配置性较差的问题。
本发明提供一种交换机及配置交换机的方法，解决现有技术交换机数据交换的可靠性和稳定性较低的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种交换机，包括用于交换机内数据交换的数据交换单元组以及与数据交换单元组配套的连接单元组，所述连接单元组中的连接单元分别与对应的数据交换单元组中的各个数据交换单元相连，用于将所述数据交换单元与交换机的所有端口相连，与所述连接单元相连的各个数据交换单元的带宽之和大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
可选的，当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽相同时，获取数据交换带宽与所述数据交换单元的带宽的比值；将所述比值向上取整获得与所述连接单元相连的数据交换单元组中数据交换单元的数量。
可选的，当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽不相同时，所述数据交换单元组中各个数据交换单元的数量根据下述公式确定：W＝m1a1+m2a2+m3a3+...+mnan，其中an为数据交换单元的带宽，mn为与连接单元相连的带宽为an的数据交换单元的数量，mn为自然数或0，mn小于或等于mmax，mmax为所述交换机的连接单元的数量，W为所述数据交换单元组的带宽之和，W大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
可选的，所述数据交换单元是网络板。
可选的，所述连接单元是插槽。
相应地，本发明提供一种配置交换机的方法，包括：根据获取的数据交换带宽确定用于交换机内部数据交换的数据交换单元组中各个数据交换单元的数量；将所述数据交换单元分别与配套的连接单元组中的连接单元相连，所述连接单元用于将所述数据交换单元与交换机的所有端口相连，与所述连接单元相连的各个数据交换单元的带宽之和大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
可选的，当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽相同时，获取数据交换带宽与所述数据交换单元的带宽的比值；将所述比值向上取整获得与所述连接单元相连的数据交换单元组中数据交换单元的数量。
可选的，当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽不相同时，所述数据交换单元组中各个数据交换单元的数量根据下述公式确定：W＝m1a1+m2a2+m3a3+...+mnan，其中an为数据交换单元的带宽，mn为与连接单元相连的带宽为an的数据交换单元的数量，mn为自然数或0，mn小于或等于mmax，mmax为所述交换机的连接单元的数量，W为所述数据交换单元组的带宽之和，W大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
与现有技术相比，上述所公开的交换机及配置交换机的方法方案具有以下优点：上述所公开的交换机及配置交换机的方法，根据获取的数据交换带宽确定用于交换机内部数据交换的数据交换单元组中各个数据交换单元的数量；将所述数据交换单元分别与配套的连接单元组中的连接单元相连，与所述连接单元相连的各个数据交换单元的带宽之和大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。由于与所述连接单元相连的数据交换单元的数量可以根据交换机数据交换带宽灵活配置，从而提高了交换机的带宽可配置性。
另外，上述所公开的交换机及配置交换机的方法，由于所述数据交换单元分别与配套的连接单元组中的连接单元相连，所述连接单元用于将所述数据交换单元与交换机的所有端口相连，当某个数据交换单元出现故障时，其他数据交换单元也能够继续分担故障数据交换单元的数据，从而保证交换机的正常工作，确保了交换机数据交换的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是本发明交换机的第一种实施例示意图；
图2是本发明交换机的第二种实施例示意图；
图3是本发明交换机的第三种实施例示意图；
图4是本发明交换机的第四种实施例示意图。
具体实施方式
本发明所公开的交换机及配置交换机的方法，根据获取的数据交换带宽确定用于交换机内部数据交换的数据交换单元组中各个数据交换单元的数量；将所述数据交换单元分别与配套的连接单元组中的连接单元相连，所述连接单元用于将所述数据交换单元与交换机的所有端口相连，与所述连接单元相连的各个数据交换单元的带宽之和大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
本发明配置交换机的方法一种实施方式包括：根据获取的数据交换带宽确定用于交换机内部数据交换的数据交换单元组中各个数据交换单元的数量；将所述数据交换单元分别与配套的连接单元组中的连接单元相连，所述连接单元用于将所述数据交换单元与交换机的所有端口相连，与所述连接单元相连的各个数据交换单元的带宽之和大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽相同时，获取数据交换带宽与所述数据交换单元的带宽的比值；将所述比值向上取整获得与所述连接单元相连的数据交换单元组中数据交换单元的数量。
当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽不相同时，所述数据交换单元组中各个数据交换单元的数量根据下述公式确定：W＝m1a1+m2a2+m3a3+...+mnan，其中an为数据交换单元的带宽，mn为与连接单元相连的带宽为an的数据交换单元的数量，mn为自然数或0，mn小于或等于mmax，mmax为所述交换机的连接单元的数量，W为所述数据交换单元组的带宽之和，W大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。所述趋近于数据交换带宽是指所选择数据交换单元组的带宽之和与数据交换带宽的差尽量小。
对应上述配置交换机的方法的实施方式，举例如下：首先假定所述的各个数据交换单元是带宽相同的网络板，所述网络板的带宽是120Gb/秒。当交换机数据交换带宽是120Gb/秒时，则可以确定交换机内网络板的数量是1个。将所述网络板与所述连接单元相连，以使得网络板与交换机的所有端口都相连。所述连接单元可以是与网络板配套的插槽，所述插槽和交换机的端口可以制作于一背板上，并通过内部连线相连，当所述网络板插入所述插槽时，所述网络板就与交换机的所有端口相连。所述连接单元也可以是由软件控制的硬件功能单元，所述连接单元分别与所述网络板和所述交换机端口进行物理接口互连，当确定使用一块网络板时，通过软件选通所述连接单元上所有与数据交换单元和交换机端口相连的接口，使得所述数据交换单元和交换机的所有端口相连。
当交换机进行数据交换所需的带宽是240Gb/秒时，则确定交换机内网络板的数量是2个。然后同样根据上述的方法，连接单元可以是插槽，则将所述的2个网络板分别插入2个配套的插槽即可。或连接单元是由软件控制的硬件功能单元，通过软件分别选通所述连接单元上所有与数据交换单元和交换机端口相连的接口，使得所述数据交换单元和交换机的所有端口相连。由于这里使用了两个连接单元，2个数据交换单元与交换机端口的连接路径存在重复路径，此时软件的选通其实还包括了在保证连接单元的连接路径均衡情况下的选通分配，这一点会在后文中详细描述。
以此类推，概括说就是交换机数据交换带宽与网络板带宽的比值向上取整所得的整数值就是交换机所需数据交换单元的数量。
而若各个网络板的带宽不相同，则可以组合来使得总带宽大于或等于交换机数据交换带宽相同，并且趋近于数据交换带宽。根据公式W＝m1a1+m2a2+m3a3+...+mnan，来确定各个数据交换单元的数量，并最终确定数据交换单元组合。其中an为数据交换单元的带宽，mn为与连接单元相连的带宽为an的数据交换单元的数量，mn为自然数或0，mn小于或等于mmax，mmax为所述交换机的连接单元的数量，W为所述数据交换单元组的带宽之和，W大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。所述趋近于数据交换带宽是指在满足数据交换单元组的带宽之和大于或等于数据交换带宽的条件下，选择带宽之和最小的数据交换单元组。
例如，假定数据交换单元是网络板，而所述连接单元是插槽，所述网络板带宽有130Gb/秒(a1)、100Gb/秒(a2)两种选择，而交换机内可供网络板连接的插槽的总数是4个，则当交换机数据交换带宽是300Gb/秒时，根据所述公式可以得到满足大于或等于数据交换带宽条件的数据交换单元组可以包括下列组合：3块100Gb/秒的网络板，即m2a2＝300，m2＝3，a2＝100；或2块130Gb/秒的网络板(a1)和1块100Gb/秒(a2)的网络板，即m1a1+m2a2＝360>300，m1＝2，a1＝130，m2＝1，a2＝100。而上述两种组合中，3块100Gb/秒的网络板是带宽之和最小的，因此在3个插槽上各插入1块100Gb/秒的网络板即可。并且，采用这种组合方式刚好能满足数据交换带宽的要求，比采用130Gb/秒的网络板(a1)和1块100Gb/秒(a2)的网络板的方式节约了60Gb/秒的带宽资源。
通过上述描述可以看到，所述交换机内的与连接单元相连的数据交换单元可以根据交换机数据交换的带宽要求灵活配置，而不是仅用一个固定的带宽配置去应用于所有数据交换的情况，因而所述配置交换机的方法使得交换机的带宽可配置性提高。并且，在所述带宽满足数据交换带宽要求的情况下，还选择具有最小带宽之和的组合，因而也减小了闲置带宽的大小，节约了交换机的带宽资源。
本发明交换机的一种实施方式包括：包括用于交换机内数据交换的数据交换单元组以及与数据交换单元组配套的连接单元组，所述连接单元组中的连接单元分别与对应的数据交换单元组中的各个数据交换单元相连，用于将所述数据交换单元与交换机的所有端口相连，与所述连接单元相连的各个数据交换单元的带宽之和大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽相同时，获取数据交换带宽与所述数据交换单元的带宽的比值；将所述比值向上取整获得与所述连接单元相连的数据交换单元组中数据交换单元的数量。
当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽不相同时，所述数据交换单元组中各个数据交换单元的数量根据下述公式确定：W＝m1a1+m2a2+m3a3+...+mnan，其中an为数据交换单元的带宽，mn为与连接单元相连的带宽为an的数据交换单元的数量，mn为自然数或0，mn小于或等于mmax，mmax为所述交换机的连接单元的数量，W为所述数据交换单元组的带宽之和，W大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
所述数据交换单元是网络板，所述连接单元是插槽。
下面以具体的实例对上述交换机进行进一步说明。以下为了叙述方便，假设所有数据交换单元的带宽均相同。
实施例1
参照图1所示，当交换机数据交换带宽小于或等于所述数据交换单元1倍带宽时，所述交换机包括第一端口10；第二端口30；与第一端口和第二端口互连，用于交换机内部数据交换的数据交换单元20。
所述第一端口10和第二端口30均为双向数据端口，既可用于接收数据，也可用于发送数据。当交换机进行数据交换的方向为从第一端口10向第二端口30时，第一端口10就作为交换机的数据输入端口，第二端口30就作为交换机的数据输出端口；而当交换机进行数据交换的方向为从第二端口30向第一端口10时，第二端口30就作为交换机的数据输入端口，第一端口10就作为交换机的数据输出端口。
所述数据交换单元与第一端口和第二端口的互连可以通过连接单元(图未示)实现：例如，所述数据交换单元20为网络板，所述第一端口10和第二端口30为端口板。所述连接单元包括与网络板配套的插槽，所述端口板也具有配套的插槽，所述插槽都制作于背板(图未示)上，所述网络板配套插槽和所述端口板配套插槽在背板内部互连，假定所述背板上总共有4个插槽。本例中所述背板的只有一个插槽上插有网络板，所述端口板的数量是根据端口板上的接口数量以及交换机进行数据交换时连接的计算机节点的数量而定，例如本例中端口板上具有12个接口，而交换机进行数据交换时连接的计算机节点为48个，则所述交换机的第一端口由4块端口板10a、10b、10c、10d组成，相应地，第二端口也由4块端口板30a、30b、30c、30d组成。
当然，所述连接单元也可以使用上述的由软件控制的硬件功能单元，请参照上述对所述硬件功能单元的描述，这里就不赘述了。
实施例2
参照图2所示，当交换机进行数据交换所需的带宽大于所述数据交换单元的1倍带宽，小于或等于所述数据交换单元的2倍带宽时，所述交换机包括第一端口10；第二端口30；与第一端口和第二端口互连，用于交换机内部数据交换的数据交换单元20a和数据交换单元20b。
所述第一端口10和第二端口30与实施例1相同，也为双向数据端口，所述端口功能请参照实施例1中相关描述。
所述数据交换单元与第一端口和第二端口通过连接单元互连也请参照实施例1中的描述，相应地，本例中所述背板上有两个插槽插有网络板。
实施例3
参照图3所示，当交换机进行数据交换所需的带宽大于所述数据交换单元的2倍带宽，小于或等于所述数据交换单元的3倍带宽时，所述交换机包括第一端口10、第二端口30以及用于第一端口和第二端口互连的数据交换单元20a′、数据交换单元20b′和数据交换单元20c′。
所述第一端口10和第二端口30与实施例1相同，也为双向数据端口，所述端口功能请参照实施例1中相关描述。
所述数据交换单元与第一端口和第二端口通过连接单元互连也请参照实施例1中的描述，相应地，本例中所述背板上有三个插槽插有网络板。
实施例4
参照图4所示，当交换机进行数据交换所需的带宽大于所述数据交换单元的3倍带宽，小于或等于所述数据交换单元的4倍带宽时，所述交换机包括第一端口10、第二端口30以及用于第一端口和第二端口互连的数据交换单元20a″、数据交换单元20b″、数据交换单元20c″和数据交换单元20d″。
所述第一端口10和第二端口30与实施例1相同，也为双向数据端口，所述端口功能请参照实施例1中相关描述。
所述数据交换单元与第一端口和第二端口通过连接单元互连也请参照实施例1中的描述，相应地，本例中所述背板上所有的四个插槽上都插有网络板。
下面以实施例4的交换机进行数据交换的过程进行进一步说明以使得所述交换机结构更加清楚。
例如，假设所述第一端口上的4个端口板10a、10b、10c、10d各有12个端口，端口板10a上端口：A1-A12；端口板10b上端口：B1-B12；端口板10c上端口：C1一C12；端口板10d上端口：D1-D12，4个网络板20a″、20b″、20c″、20d″各有24个端口，网络板20a″：E1-E24；网络板20b″：F1-F24；网络板20c″：G1-G24；网络板20d″：H1-H24，假设每个网络板的第1至第12个端口与第一端口板连接，第13至第24个端口与第二端口板连接每个端口带宽为10Gb/秒，第二端口上的4个端口板30a、30b、30c、30d各有12个端口，端口板30a上有端口：a1-a12；端口板30b上有端口：b1-b12；端口板30c上有端口：c1-c12；端口板30d上有端口：d1-d12。假设交换机数据交换的方向为从第一端口向第二端口。
当交换机通过第一端口上的4个端口板接收数据后，会按各网络板流量均衡的原则分配端口板和网络板之间的传输路径，即将所需进行数据交换的带宽平均分成4份，每份分配于一个网络板上。例如，进行数据交换的带宽要求为360Gb/秒，则每个网络板上的数据交换带宽就是90Gb/秒，即每个网络板使用9个端口，则对网络板20a″可分配传输路径为：A1-E1，E13-a1；A2-E2，E14-a2；A3-E3，E15-a3；...A9-E9，E21-a9；对网络板20b″可分配传输路径为：B1-F1，F13-b1；B2-F2，F14-b2；B3-F3，F15-b3；...B9-F9，F21-b9，其他两块网络版也依此类推。
当4块网络板中的一块发生故障时，交换机会先确定出现故障的网络板，然后对尚未完成数据交换的数据重新进行传输路径分配，并且遵循先到先传的原则。例如，网络板20b″故障，则先计算原先分配于网络板20b″上的数据还有多少未完成传输，然后将所剩余的数据再重新平均分配到网络板20a″、20c″、20d″上，并且在原先分配于网络板20a″、20c″、20d″上的数据传输完成后，才继续传输重新分配于网络板20a″、20c″、20d″上的数据。
上述传输路径可预先写入路由表，由交换机读取路由表或建立具有上述功能的控制单元进行传输控制。
上述端口板和网络板之间的端口数据传输路径可以是物理通路，也可以是虚拟通路。例如，每个端口板和网络板间设置一条物理通路，所述的多条传输路径可采用虚拟通路，复用同一条所述的物理通路。
上述的数据传输机制保证了当其中的一个数据交换单元出现故障时，所述数据也能通过其他数据交换单元进行传输，以保证交换机进行数据交换的可靠性。
综上所述，上述所公开的交换机及配置交换机的方法，根据获取的数据交换带宽确定用于交换机内部数据交换的数据交换单元组中各个数据交换单元的数量；将所述数据交换单元分别与配套的连接单元组中的连接单元相连，与所述连接单元相连的各个数据交换单元的带宽之和大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。由于与所述连接单元相连的数据交换单元的数量可根据交换机数据交换带宽灵活配置，从而提高交换机的带宽可配置性。并且，在满足数据交换带宽要求的情况下，还选择具有最小带宽之和的数据交换单元组合，从而节约了交换机的带宽资源。
另外，上述所公开的交换机及配置交换机的方法，由于所述数据交换单元分别与配套的连接单元组中的连接单元相连，所述连接单元用于将所述数据交换单元与交换机的所有端口相连，当某个数据交换单元出现故障时，其他数据交换单元也能够继续分担故障数据交换单元的数据，从而保证交换机的正常工作，确保了交换机数据交换的可靠性和稳定性。
虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (8)
1.一种交换机，其特征在于，包括用于交换机内数据交换的数据交换单元组以及与数据交换单元组配套的连接单元组，所述连接单元组中的连接单元分别与对应的数据交换单元组中的各个数据交换单元相连，用于将所述数据交换单元与交换机的所有端口相连，与所述连接单元相连的各个数据交换单元的带宽之和大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
2.如权利要求1所述的交换机，其特征在于，当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽相同时，获取数据交换带宽与所述数据交换单元的带宽的比值；将所述比值向上取整获得与所述连接单元相连的数据交换单元组中数据交换单元的数量。
3.如权利要求1所述的交换机，其特征在于，当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽不相同时，所述数据交换单元组中各个数据交换单元的数量根据下述公式确定：
W＝m1a1+m2a2+m3a3+...+mnan，其中an为数据交换单元的带宽，mn为与连接单元相连的带宽为an的数据交换单元的数量，mn为自然数或0，mn小于或等于mmax，mmax为所述交换机的连接单元的数量，W为所述数据交换单元组的带宽之和，W大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
4.如权利要求1至3任一项所述的交换机，其特征在于，所述数据交换单元是网络板。
5.如权利要求4所述的交换机，其特征在于，所述连接单元是插槽。
6.一种配置交换机的方法，其特征在于，根据获取的数据交换带宽确定用于交换机内部数据交换的数据交换单元组中各个数据交换单元的数量；将所述数据交换单元分别与配套的连接单元组中的连接单元相连，所述连接单元用于将所述数据交换单元与交换机的所有端口相连，与所述连接单元相连的各个数据交换单元的带宽之和大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
7.如权利要求6所述的配置交换机的方法，其特征在于，当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽相同时，获取数据交换带宽与所述数据交换单元的带宽的比值；将所述比值向上取整获得与所述连接单元相连的数据交换单元组中数据交换单元的数量。
8.如权利要求6所述的配置交换机的方法，其特征在于，当所述数据交换单元组中各个数据交换单元的带宽不相同时，所述数据交换单元组中各个数据交换单元的数量根据下述公式确定：
W＝m1a1+m2a2+m3a3+...+mnan，其中an为数据交换单元的带宽，mn为与连接单元相连的带宽为an的数据交换单元的数量，mn为自然数或0，mn小于或等于mmax，mmax为所述交换机的连接单元的数量，W为所述数据交换单元组的带宽之和，W大于或等于数据交换带宽，并且趋近于数据交换带宽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110216 Termination date: 20131226 |