CN101729419B - 以太交换芯片数据转发方法及宽带接入设备保护倒换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以太交换芯片的数据转发方法，输入逻辑根据转发信息将数据包发送给内存管理单元；内存管理单元收到上述数据包后进行缓存和调度；输出逻辑从内存管理单元获取数据包并将之送入相应的端口，其中MAC通过SMI总线强行配置PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态。本发明还提供了一种电信级宽带接入设备的主备倒换保护实现方法，该方法应用上述以太交换芯片的数据转发方法进行主备设备的保护倒换。本发明，由于MAC通过SMI总线强行配置PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态，因此，虽然交换芯片检测到端口的LINK DOWN事件，但MAC仍然一直处于数据转发状态，有效地降低了主、备设备的倒换时间。

Description

以太交换芯片数据转发方法及宽带接入设备保护倒换方法
技术领域
本发明涉及以太交换芯片数据转发方法及宽带接入设备保护倒换方法。
背景技术
随着社会对信息依赖性的增加，网络对人们日常生活的影响也越来越大，一旦网络出现故障，将造成极大的冲击和损失。近些年来，随着越来越多的基于局域网的语音和多媒体应用的部署，局域网基础设施底层的性能变得至关重要。主备组网是常用的组网方式之一，其工作原理如图1所示：在网络需要保护的部位做备份保护，当主通道发生故障时，将数据流切换到备用通道上，从而保证网络的畅通。虽然快速生成树协议使主、备倒换重新配置和恢复服务的时间达到秒级以下，但这仍不能满足电信级网络的要求。
在主、备倒换过程中，交换芯片起着关键的作用，交换芯片恢复数据流的速度决定了倒换时间。数据流经过交换芯片要通过三个流程：
1.输入部分(Ingress)
2.内存管理单元(MMU)
3.输出部分(Egress)
各部分的功能如下：
Ingress部分是指数据包在每端口上的逻辑流程。每端口都有自己的输入逻辑，输入逻辑负责所有数据包的转发策略，决定将该数据包送给哪个端口输出，并根据转发信息将该数据包发送给MMU缓冲和调度，它以线速对数据包进行处理。输入逻辑与大部分的交换功能关联。
MMU负责数据包的缓冲与调度，它接收从输入逻辑输送来的数据包，缓冲这些数据包并对其进行调度，再将它们输送至输出逻辑。所有的缓冲和缓冲管理皆在MMU进行。
Egress部分负责从MMU获取数据包并将之送入相应端口。
如图4所示，数据流在交换芯片中的转发(输入、输出)顺序是：PHY-MAC-MMU-MAC-PHY，其中PHY指的是物理接口收发器，位于物理层，MAC指的是以太网媒体接入控制器，位于数据链路层，二者通过接口传送数据。IEEE定义了PHY的部分寄存器，这些寄存器反映了PHY的状态，MAC通过SMI总线不断读取PHY的状态寄存器以得知目前端口的状态，例如连接速度、连接状态、双工的能力等，MAC也可以通过SMI总线设置状态寄存器以达到控制PHY的目的。现有的交换芯片，在接收数据的时候，输入逻辑部分的MAC首先判断输入的数据是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至MMU；在发送数据的时候，输出逻辑部分的MAC通常会首先判断是否可以发送数据(即发送端口是否正常)，如果可以则将数据加上一些控制信息后以规定的格式发送到输出逻辑部分的PHY，再由该PHY输出，在发送数据的过程中，输出逻辑部分的PHY会检测输出端口的连接状态，如果PHY检测到输出端口LINK DOWN状态，就会通知输出逻辑部分的MAC停止数据转发，当PHY检测到该端口重新LINKUP时，才会通知输出逻辑部分的MAC恢复数据转发。由于输出逻辑部分的MAC停止数据转发造成了大量的数据包丢在了该MAC，因此延长了倒换时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决电信级宽带接入设备主备倒换保护时间过长的的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种以太交换芯片的数据转发方法，包括以下步骤：
A10、输入逻辑根据转发信息将数据包发送给内存管理单元；
A20、内存管理单元收到上述数据包后进行缓存和调度；
A30、输出逻辑从内存管理单元获取数据包并将之送入相应的端口，该步骤中，MAC通过SMI总线强行配置PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态。
本发明还提供一种电信级宽带接入设备的快速倒换实现方法，包括以下步骤：
B10、业务数据流经第一快速倒换芯片复制成两份，分别同步发送给主盘和备盘；
B20、主盘和备盘将上述数据流同步向第二快速倒换芯片转发；
B30、根据链路通断情况，第二快速倒换芯片选收主盘或备盘转发的数据流并继续转发至交换芯片；
B40、交换芯片的输入逻辑根据转发信息将数据包发送给内存管理单元；
B50、内存管理单元收到上述数据包后进行缓存和调度；
B60、输出逻辑从内存管理单元获取数据包并将之送入相应的端口，该步骤中，MAC通过SMI总线强行配置PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态。
本发明，在输出逻辑部分，由于MAC通过SMI总线强行配置PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态，因此，虽然交换芯片检测到端口的LINK DOWN事件，但MAC仍然一直处于数据转发状态，对接收到的数据包进行转发，这样主备倒换的时间也就是快速倒换芯片切换接收通道的时间，而快速倒换芯片通道的切换由硬件完成，切换时间极短，所以有效地降低了主、备设备的倒换时间，从原来的几十毫秒缩短到几微秒，倒换瞬间芯片收包几乎不受影响，使性能得到明显改善。
附图说明
图1为现有宽带接入设备主备倒换方法的流程图；
图2为本发明以太交换芯片数据转发方法输出逻辑的工作流程图；
图3为本发明电信级宽带接入设备主备倒换保护方法的流程图；
图4为电信级宽带接入设备主备倒换保护方法的一种实施例的主备倒换示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出详细的说明。
本发明以太交换芯片的数据转发方法包括以下步骤：
A10、输入逻辑根据转发信息将数据包发送给内存管理单元，即数据流从输入端口进入输入逻辑部分的PHY，并从该PHY进入输入逻辑部分的MAC，在输入逻辑的控制下向内存管理单元转发；
A20、内存管理单元收到上述数据包后进行缓存和调度；
A30、输出逻辑从内存管理单元获取数据包并将之送入相应的端口，该步骤中，输出逻辑部分的MAC首先通过SMI总线强行配置输出逻辑部分的PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态，然后内存管理单元将转发的数据包发送至输出逻辑的MAC，MAC读取PHY是否处于LINK UP状态，由于输出逻辑的PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态，因此，输出逻辑的MAC始终向输出逻辑的PHY转发数据包，并从相应的端口输出。
步骤A30的流程图如图2所示。
本发明还提供了一种电信级宽带接入设备的主备倒换保护实现方法，包括以下步骤：
B10、业务数据流经第一快速倒换芯片复制成两份，分别同步发送给主盘和备盘；
B20、主盘和备盘将上述数据流同步向第二快速倒换芯片转发；
B30、根据链路通断情况，第二快速倒换芯片选收主盘或备盘转发的数据流并继续转发至交换芯片；
B40、交换芯片的输入逻辑根据转发信息将数据包发送给内存管理单元；
B50、内存管理单元收到上述数据包后进行缓存和调度；
B60、输出逻辑从内存管理单元获取数据包并将之送入相应的端口，该步骤中，MAC通过SMI总线强行配置PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态。
上述方法中，交换芯片可以采用Broadcom公司的BCM56302，56312，56512等系列。
下面再以烽火AN5516-01为例对本发明提出的电信级宽带接入设备的主备倒换保护实现方法进行详细的说明。如图3所示，烽火AN5516-01设备的9号和10号槽位分别设置有主控盘A和B，A为主盘，B为备盘，并且这两个主控盘的硬件和软件一样，每个主控盘上都设有一个交换芯片，该交换芯片按照现有的工作方式进行转发，不对数据进行特殊处理。数据流从上联盘流向快速倒换芯片(例如PM8380)，第一快速倒换芯片把数据流复制成两份，同步发给主盘A和备盘B，这样数据流就由通道1和通道2同时到达业务卡上的第二快速倒换芯片，业务卡快速倒换芯片只收取两条数据流中的一条，也就是并发选收。在正常情况下，数据流和业务卡进行通信的路径是：上联盘-上联卡快速倒换芯片-通道1-主控盘A-通道1-业务卡快速倒换芯片-业务交换芯片。虽然数据流也会通过通道2到达业务卡的快速倒换芯片，但业务卡只会选收一条数据流，对通道2的数据流做丢弃处理。当A盘故障时，通道1上的数据流断开，业务卡快速倒换芯片迅速把接收数据通道切换到通道2，业务交换芯片虽然检测到端口的LINK DOWN事件，但由于MAC已经通过SMI总线强行配置PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态，因此，业务交换芯片一直处于数据转发状态，仍然对接收到的数据包进行转发，这样主备盘A、B倒换的时间也就是快速倒换芯片切换接收通道的时间，而快速倒换芯片通道的切换由硬件完成，切换时间极短，这样就有效的降低了主备盘A、B的倒换时间，经试验验证，这种方法的主备设备倒换时间在几微秒以内。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.以太交换芯片的数据转发方法，包括以下步骤：
A10、输入逻辑部分根据转发信息将数据包发送给内存管理单元；
A20、内存管理单元收到上述数据包后进行缓存和调度；
A30、输出逻辑部分从内存管理单元获取数据包并将之送入相应的端口；
其特征在于，
在步骤A30中，以太网媒体接入控制器MAC通过SMI串行接口总线强行配置物理接口收发器PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态，所述LINK UP状态是指物理层链路处于连接状态。
2.电信级宽带接入设备的快速倒换实现方法，其特征在于包括以下步骤：
B10、业务数据流经第一快速倒换芯片复制成两份，分别同步发送给主盘和备盘；
B20、主盘和备盘将上述数据流同步向第二快速倒换芯片转发；
B30、根据链路通断情况，第二快速倒换芯片选收主盘或备盘转发的数据流并继续转发至交换芯片；
B40、交换芯片的输入逻辑部分根据转发信息将数据包发送给内存管理单元；
B50、内存管理单元收到上述数据包后进行缓存和调度；
B60、输出逻辑部分从内存管理单元获取数据包并将之送入相应的端口，该步骤中，以太网媒体接入控制器MAC通过SMI串行接口总线强行配置物理接口收发器PHY的状态寄存器始终处于LINK UP状态，所述LINK UP状态是指物理层链路处于连接状态。
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