CN102845029B

CN102845029B - 远程控制系统、远程控制方法和用于远程控制的程序

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Publication number: CN102845029B
Application number: CN201180010697.5A
Authority: CN
Inventors: 飞鹰洋一
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2031-02-18
Also published as: EP2541845A1; WO2011105303A1; CN102845029A; TW201206108A; JPWO2011105303A1; US20130051398A1; US9088432B2; KR20120120354A; EP2541845A4

Abstract

在切换节点中，在没有使用CPU和例如TCP/IP的网络协议的情况下执行低负荷和高速的控制，以通过使用远程控制服务器的高速CPU处理能力来实现高端和高速的网络服务，该CPU和网络协议通常用于来自远程控制服务器的控制。具体地，转发引擎并入PCI？Express、PCI？Express？LAN变换桥和可以从切换节点上的PCI？Express接入本地总线控制接口的电路。外部控制服务器并入用于管理多个切换节点的扩展网络服务接口驱动器。

Description

远程控制系统、远程控制方法和用于远程控制的程序

技术领域

本发明涉及远程控制系统，特别是执行切换节点的远程控制的远程控制系统。

背景技术

非专利文献1中描述的常规网络切换节点配置中，CPU(中央处理单元)、TCP/IP(传输控制协议/互联网协议)栈和网络驱动器不可避免地涉及网络切换节点与控制服务器之间的交互。相应地，使用CPU进行的控制中的处理的负荷(例如，协议处理)较大，使得难以执行高速控制。

此外，由于网络切换节点和控制服务器之间的交互是曾经通过使用网络协议来实现的，从服务器启用切换节点的转发引擎的控制的功能受限于所规定的协议。因此，功能受限于例如表格的设置，以及还需要复杂的协议来以精细的粒度实现控制(例如，寄存器设置)，这导致处理负荷大的问题。

常规系统配置

图1示出了在控制服务器上执行扩展网络服务的常规系统配置。

在常规系统配置中，切换节点10包括网络切换转发引擎100、PCIExpress开关200、CPU300、存储器350和装置管理设备400。

网络切换转发引擎100转发从终端1至3接收的帧。PCIExpress开关200在网络切换转发引擎100和CPU300之间对帧和控制命令进行接口。可以将PCIExpress开关100并入网络切换转发引擎100内。

应该注意到，在OSI参考模型的第二层(层2：数据链路层)中用于通信的PDU(协议数据单元)被称为帧，以及在在OSI参考模型的第三层(层3：网络层)中用于通信的PDU被称为分组。此后，将帧定义为载运分组。换言之，帧和分组是可互换的。

CPU300执行常规的网络服务、设备控制等。此外，当执行扩展网络服务时，CPU300使用网络协议并经由被称为“PCIExpress”的接口(I/F)与服务器20协作，PCIExpress被用于与网络切换转发引擎100的连接。

在此，CPU300经由PCIExpress开关200连接到网络切换转发引擎100。网络切换转发引擎100经由LAN(局域网)接口(I/F)连接到控制服务器20。

应该注意到，常规的网络服务的示例可以包括常规的帧传递、分组交换(切换)、路由、以及切换节点10的控制和配置。此外，扩展网络服务的示例可以包括外部实现的路由控制、防火墙处理和负荷平衡。应该注意到，实际的实现不限于这些示例。

存储器350存储要由CPU300处理的数据。

装置管理设备400执行对切换节点10的控制和管理。装置管理设备400不是处理器(例如，CPU)。在常规系统配置中，装置管理设备400受CPU300的控制。

对常规切换节点上的CPU的配置

参考图2，下面描述常规切换节点上的CPU的配置示例。如图2中所示，在常规的切换节点中，CPU300包括硬件系统310、操作系统320和网络协议330。

硬件系统310包括PCIExpress根联合体(rootcomplex)301和本地总线控制部302。

提供PCIExpress根联合体301以用于实现与网络切换转发引擎100的通信。PCIExpress根联合体301是PCIExpress设备，并充当根联合体。

提供本地总线控制部302以用于实现与装置管理设备400的通信。

操作系统320包括PCIDMA控制模块321、转发引擎驱动器322、分类优先级控制模块323、网络驱动器324和TCP/IP栈325。

PCIDMA控制模块321使用PCIExpress设备，并由此执行对网络切换转发引擎100的DMA(直接存储器存取)传递控制。提供转发引擎驱动器322以经由PCIExpress实现对网络切换转发引擎100的控制。在此，转发引擎驱动器322使用PCIDMA控制模块321。可以将PCIDMA控制模块321实现为转发引擎驱动器322的一个功能。

分类优先级控制模块323对接收到的帧执行分类和优先级控制处理，以执行与常规网络服务有关的任何处理以及与扩展网络服务有关的处理。

提供网络驱动器324以用于经由LAN接口(10GMAC)104发送和接收帧。提供TCP/IP栈325以用于实现与控制服务器20的协议通信。

网络协议330包括：分组接口模块331、常规网络服务处理模块332、分组接口模块333、分组缓冲模块334、服务处理查询电路335、加密电路336、扩展网络服务配置模块337以及装置管理控制服务处理模块338。

分组接口模块331和332通过使用转发引擎驱动器322与网络切换转发引擎100交换帧。在此，分组接口模块331和333使用转发引擎驱动器322和PCIDMA控制模块321执行对网络切换转发引擎100的DMA传递控制。此外，分组接口模块331和333将从分类优先级控制模块323接收到的帧变换为分组格式。

当对接收到的帧执行与常规网络服务有关的处理时，分类优先级控制模块323通常向分组接口模块331发送接收到的帧。

另一方面，当对接收到的帧执行与扩展网络服务有关的处理时，分类优先级控制模块323通常向分组接口模块333发送接收到的帧。

此外，分类优先级控制模块323对基于常规网络服务的分组和基于扩展网络服务的分组二者执行分类和优先级控制处理，并通过使用转发引擎驱动器322向网络切换转发引擎100发送分组。

常规网络服务处理模块332通过使用PCIExpress来控制网络转发引擎100。在此，常规网络服务处理模块332对从分组接口模块331接收到的帧执行与常规服务协议有关的处理。分组接口模块331将从常规网络服务处理模块332接收到的分组变换为帧格式，并通过使用转发引擎驱动器322向网络切换转发引擎100发送这些帧。

提供分组缓存模块334以用于在等待来自控制服务器20的控制期间临时缓存从分组接口模块333接收到的分组。提供服务处理查询电路335以用于对控制服务器20进行查询。提供加密电路336，以用于在向控制服务器查询和响应查询结果期间执行加密和解密。提供扩展网络服务配置模块337，以用于响应于对控制服务器20的查询结果，经由PCIExpress来配置网络切换转发引擎100。

装置管理控制服务处理模块338通过使用本地总线控制部302来控制装置管理设备400，本地总线控制部302用于切换节点10中的设备控制。

因而，如上描述的，在常规的系统配置中，在CPU300上的操作系统上执行与在外部控制服务器20上执行的扩展网络服务有关的处理、与在本地执行的常规网络服务处理有关的处理、以及装置管理控制服务处理。

应该注意到，在常规的切换节点10上，CPU300通过使用TCP/IP栈325、网络驱动器324和转发引擎驱动器322来经由网络切换转发引擎100与控制服务器20交换控制帧，这是因为当使用外部控制服务器30执行扩展网络服务时，PCIExpress仅对内部控制可用。

控制服务器的常规配置

图3示出了常规控制服务器20的配置示例。如图3中示出的，控制服务器20包括网络接口500和CPU600。

网络接口500包括LAN接口(10GMAC)501和PCIExpress端点502。

提供LAN接口(10GMAC)501以用于实现与切换接口10的通信。

提供PCIExpress端点502以用于实现与CPU600的通信。PCIExpress端点502是PCIExpress设备，并充当端点。

CPU600包括硬件系统610、操作系统620和网络协议630。

硬件系统610包括PCIExpress根联合体601。

提供PCI根联合体601以用于实现与网络接口500的通信。PCIExpress根联合体601是PCIExpress设备，并充当根联合体。

操作系统620包括网络驱动器621和TCP/IP栈622。

网络驱动器621控制网络接口500。提供TCP/IP栈622以用于实现与切换节点10的通信。

网络协议630包括分组接口模块631、加密电路632和扩展网络服务处理模块633。

分组接口模块631以分组格式与切换节点10交换帧。加密电路632在分组接口模块631发送和接收帧时执行加密和解密。扩展网络服务处理模块633提供要在控制服务器上执行的服务和协议。

在常规系统配置中，CPU600经由网络接口500从网络切换转发引擎100接收控制帧。在CPU600上，通过TCP/IP栈622和网络驱动器621向扩展网络服务处理模块633传送控制帧，TCP/IP栈622和网络驱动器621被用于接收控制帧。

如上所述，在常规系统配置中，网络切换节点上的CPU、TCP/IP栈和网络驱动器不可避免地涉及网络切换节点和控制服务器之间的交互，并且这导致执行控制(例如协议处理)中较大的处理负荷，使得难以实现高速控制。

此外，由于网络切换节点和控制服务器之间的交互是通过曾经使用网络协议来实现的，从服务器启用切换节点的转发引擎的控制的功能受限于所规定的协议。功能受限于例如设置表格，并因此还需要复杂的协议来以精细的粒度实现控制(例如，寄存器设置)。这导致处理负荷大的问题。

应该注意到，日本专利申请公布No.2005-317021A(专利文献1)涉及PCIExpress。例如，除了CPU和存储器之外，在计算设备中包含的PCIExpress的拓扑结构包括主桥(hostbridge)和若干端点(即，I/O设备)。多个端点之间的连接是通过开关来实现的。

作为相关技术，在日本专利申请公布No.2006-202210A(专利文献2)中还公开了信息处理设备、服务公布方法和程序。在该相关技术中，UPnP设备根据SSDP(简单服务发现协议)向UPnP控制点通告其自身的存在，并公布以XML格式描述的设备描述和服务描述。UPnP控制点根据SSDP来发现UPnP设备和服务，并控制具有基于SOAP的呼叫的各个服务的动作。向UPNP控制点通知UPnP服务的状态改变，UPnP控制点预订基于GENA的事件通知。

此外，作为另一相关技术，在日本专利申请公布No.2007-219873A(专利文献3)中公开了开关和网络桥接设备。在该相关技术中，根联合体从CPU接收命令，并执行针对CPU与外围设备之间的对等通信以及存储器与外围设备之间的对等通信的转发。在此，通过使用PCIExpress的分组(即，TLP(事务层分组))来实现根联合体和外围设备之间的通信。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公布No.2005-317021A

专利文献2：日本专利申请公布No.2006-202210A

专利文献3：日本专利申请公布No.2007-219873A

非专利文献

非专利文献1：OpenFlow：EnablingInnovationinCampusNetworks(http://www.openflowswitch.org/documents/openflow-wp-latest.pdf)

发明内容

提供了节点配置，以用于通过使用外部控制服务器来实现网络切换节点中的常规服务协议处理和高端服务协议处理功能。

根据本发明的远程控制系统包括未并入有CPU的切换节点以及远程控制切换节点的外部控制服务器。切换节点包括用于管理切换节点的装置管理设备以及使用根据第一标准的内部帧和根据第二标准的外部帧的转发引擎；转发引擎与装置管理设备交换内部帧，提供内部帧和外部帧之间的变换，以及与外部控制服务器交换外部帧，以向外部控制服务器请求提供对切换节点的装置管理控制服务。

在根据本发明的远程控制系统中，由切换节点中的装置管理设备来管理该切换节点，该切换节点未并入有CPU。

此外，通过切换节点中的转发引擎，由切换节点中的转发引擎来通过使用根据第一标准的内部帧和根据第二标准的外部帧，与装置管理设备交换内部帧，提供内部帧和外部帧之间的变换，以及与外部控制服务器交换外部帧，向外部控制服务器请求提供控制服务。此外，外部控制服务器远程控制切换节点。

根据本发明的程序是以下程序：使网络设备或计算机器执行在上述远程控制方法中包括的处理中的相关处理。应该注意到，可以将根据本发明的程序存储在存储设备或记录介质中。

在不使用CPU和例如TCP/IP的网络协议的情况下在切换节点中实现低负荷和高速的控制，以及使用远程控制服务器的高速CPU处理能力来有效地实现高端和高速的网络服务，该CPU和网络协议通常用于来自远程控制服务器(外部服务器)的控制。

附图说明

图1是示出常规系统配置的示例的示意图；

图2是示出常规切换节点上的CPU配置的示例的示意图；

图3是示出常规控制服务器的示例的示意图；

图4是示出根据本发明的远程控制系统的基本配置的示例的示意图；

图5是示出本发明中的网络切换转发引擎的配置示例的示意图；以及

图6是示出本发明中的控制服务器的配置示例的示意图。

具体实施方式

实施例

下面将参照附图描述本发明的实施例。

系统配置

如图4中示出的，本发明的远程控制系统包括切换节点10和控制服务器(控制器)20。

切换节点10经由网络连接到终端1至3和控制服务器20。虽然为了简洁仅示出了终端1至3和控制服务器20来作为切换节点10的连接目的地，但是在实际的实现中，切换节点10还可以连接到其他服务器和切换节点。控制服务器20执行针对切换节点10的常规网络服务、装置管理服务和扩展网络服务。应该注意到，可以提供多个切换节点10和多个控制服务器20。

切换节点10包括网络切换转发引擎100和装置管理设备400。

网络切换转发引擎100对从终端1至3接收的分组执行转发处理。装置管理设备400执行对切换节点10的控制和管理。装置管理设备400不是处理器(例如，CPU)。

可以统一切换节点10的内部配置。例如，最近的微计算机等日益倾向于单片集成。因此，在可能的实现中，并入到切换节点10中的单芯片微计算机可以包括网络切换转发引擎100和装置管理设备400。

控制服务器20包括CPU600、存储器650和PCIExpressLAN变换桥700。

CPU600执行常规网络服务、装置管理服务和扩展网络服务。存储器650存储要由CPU600处理的数据。

PCIExpressLAN变换桥700将从切换节点10接收到的以太帧(etherframes)变换为PCIExpress帧，并与CPU600交换PCIExpress帧。

应该注意到，在本发明中，以太帧是用于与外部设备的通信的外部帧。此外，PCIExpress帧是用于设备内通信的内部帧。

硬件示例

在本发明中，切换节点10的假设示例包括适于恶劣环境的网络设备以及支持要求高速CPU处理能力(例如安全和防火墙)的高端服务的网络设备，在该恶劣环境中，CPU的安装不是优选的。

终端1至3和控制服务器20的假设示例包括计算机器，例如个人计算机、瘦客户端终端/服务器、工作站、大型机和超级计算机。

网络切换转发引擎100的假设示例包括半导体集成电路(例如，适于LAN的板(主板或I/O板))、网络适配器(例如，NIC(网络接口卡))和类似的扩展卡。在本实施例中，网络切换转发引擎100被假设为并入了网络处理器，以使用硬件执行高速处理。

装置管理设备400的假设示例包括监视切换节点的温度改变的温度传感器、控制风扇的控制设备、与节流有关的设备等。备选地，装置管理设备400可以是电源监视电路或电源开关装置，其响应于外部信号或寄存器配置，开始和终止(halt)将电功率供给到切换节点10中。此外，装置管理设备400不限于控制和管理切换节点10自身，装置管理设备400可以是专用集成电路(IC)或者用于控制切换节点10所控制的设备和装置的扩展卡。

CPU600仅是处理器的示例。CPU600可以是微处理器、微控制器或者具有这种功能的集成电路(IC)。CPU600可以包括通过使用装置管理设备400来监视切换节点10中的各种状态改变的硬件监视器。此外，CPU600可以具有远程控制切换节点10的电源开关的导通和断开的功能。

存储器650的示例可以包括半导体存储设备(例如，RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EEPROM(可电擦除可编程只读存储器)和闪存)、辅助存储单元(例如，HDD(硬盘驱动器)、SSD(固态驱动)和可拆卸盘)以及记录介质(例如，DVD(数字通用盘)和SD(安全数字)存储卡)。

应该注意到，实际的实现不限于这些示例。

与OpenFlow(开放流)技术的关系

在OpenFlow技术中，控制服务器20作为控制器来控制系统中的通信路径。OpenFlow技术是如下技术：控制器根据路由策略，通过以流为单位向开关设置多层路由信息来实现路由和节点控制。

在OpenFlow技术中，控制器监视网络中的开关，并响应于通信状态，动态地对网络中的开关设置分组传送路径。这允许从路由器和开关分离路由功能，启用由控制器的中央控制进行的最优路由和流量管理。应用OpenFlow技术的开关将通信作为端对端的流进行处理，而不是像常规路由器和开关的情况一样，以分组或帧为单元进行处理。

例如，控制服务器20通过将流条目注册到切换节点10的流表(flowtable)中，控制切换节点10的操作(例如，分组数据的中继操作)。

注册到流表中的是各自定义要针对分组进行的预定动作的流条目，该分组与预定匹配条件(规则)相匹配。将与规则匹配的分组的组(或分组的序列)称为流。使用各种组合来可区分地定义流的规则，该各种组合使用了目标地址、源地址、目标端口和源端口中的任何一个或全部，目标地址、源地址、目标端口和源端口被包括在分组的各个协议层的报头区域中。应该注意到，上述地址可以包括MAC(媒体接入控制)地址和IP(互联网协议)地址。此外，在流的规则中可以使用入口端口(ingressport)的信息。

非专利文献1中描述了OpenFlow技术的细节。

网络切换转发引擎的配置

图5示出了网络切换转发引擎的详细配置示例。网络切换转发引擎100包括LAN接口(1GMAC)101、102、103、PCIExpress端点105、帧分析处理部107、表格搜索部108、转发表109、表格搜索结果寄存器110、去往CPU的分组队列111、切换和转发电路112、开关构造的共享分组缓存113、本地总线控制部120、PCIExpressLAN变换桥130以及控制寄存器140。

提供LAN接口(1GMAC)101、102和103，以用于从终端1至3分别接收帧。

PCIExpress端点105形成网络切换转发引擎的控制总线接口。在本实施例中，PCIExpress端点105连接到去往CPU的分组队列111、本地总线控制部120和PCIExpressLAN变换桥130。

帧分析处理模块107分析由LAN接口(1GMAC)101、102和103接收到的帧。表格搜索部108基于帧的分析结果在转发表109中搜索帧的目的地(转发目的地)。转发表109存储与帧的目的地(转发目的地)有关的信息。在一个示例中，转发表109是OpenFlow技术中的流表。表格搜索部108基于各个帧的报头区域中包括的各种信息在转发表109中找到匹配的流条目，并根据流条目中定义的动作确定帧的目的地(转发目的地)。

表格搜索结果寄存器110保存转发表的搜索结果，该搜索结果针对于寻址到控制服务器20和装置管理设备400的帧。在本实施例中，表格搜索结果寄存器110保存转发表109的针对于帧的目的地(转发目的地)的搜索结果。提供去往CPU的分组队列111，以在与控制服务器20或装置管理设备400交换帧期间实现帧的排队。

切换和转发电路112在网络切换转发引擎100中执行帧的切换和转发。提供开关构造的共享分组缓存113，以在帧转发中实现缓存。

应该注意到，排队和缓存中的数据格式可以是帧格式或分组格式。这是因为当由PCIExpress和LAN接口进行发送时，将分组格式的数据变换为帧格式的数据。

本地总线控制部120控制用于与装置管理设备400通信的内部总线。网络切换转发引擎100从装置管理设备400接收信息，并通过使用本地总线控制部120来配置装置管理设备400。

PCIExpressLAN变换桥130是用来经由LAN接口与控制服务器20通信的变换桥。

PCIExpressLAN变换桥130包括PCIExpress下游(downstream)131和LAN接口(10GMAC)132。

PCIExpress下游131与PCIExpress端点105交换PCIExpress帧。应该注意到，在本发明中，术语“下游”仅是为了容易理解本发明的方便表达，术语“下游”不意味着在下行方向上的单向流。

PCIExpressLAN变换桥130执行PCIExpress下游131和LAN接口(10GMAC)132之间的帧变换，提供PCIExpress帧与以太帧之间的变换。

LAN接口(10GMAC)132与控制服务器20交换以太帧。

控制寄存器140保存用来控制网络切换转发引擎100的操作的信息。控制寄存器140保存从装置管理设备400接收的信息。控制寄存器140可以保存与装置管理设备400有关的配置信息。

控制服务器的配置

图6示出了控制服务器20的配置示例。应该注意到，本配置可以作为由程序等实现的软件配置来实现，或者作为由电路等实现的硬件配置来实现。

控制服务器20包括CPU600和PCIExpressLAN变换桥700。

CPU600包括硬件系统610、操作系统620和网络协议630。

硬件系统610包括PCIExpress根联合体601。

提供PCIExpress根联合体601，以用于与PCIExpressLAN变换桥700通信。PCIExpress根联合体601是PCIExpress设备，并充当根联合体。

操作系统620包括PCIDMA控制模块621、转发引擎驱动器622、分类优先级控制模块623、扩展网络服务接口驱动器624和PCI寄存器控制模块625。

PCIDMA控制模块621通过使用PCIExpress设备来执行对网络切换转发引擎100的DMA(直接存储器存取)传递控制。

提供转发引擎驱动器622，以通过PCIExpress来控制网络切换转发引擎100。在本实施例中，转发引擎驱动器622使用PCIDMA控制模块621。应该注意到，可以将PCIDMA控制模块621实现为转发引擎驱动器622的一个功能。

分类优先级控制模块623分析接收到的帧，并执行分类，确定各个分组使用与常规网络服务有关的协议和与扩展网络服务有关的协议中的哪种，分类优先级控制模块623对与重要处理有关的分组执行优先级控制。

取决于接收到的帧，扩展网络服务接口驱动器624充当用于执行与扩展网络服务有关的处理的中介。在本实施例中，扩展网络服务接口驱动器624为公共的扩展网络服务提供接口，吸收在控制服务器20上执行的服务和协议之间的差异以及硬件接口之间的差异。

PCI寄存器控制部625执行对PCIExpress设备的寄存器控制。在本实施例中，PCI寄存器控制部625通过PCIExpress根联合体601来执行对网络切换转发引擎100上的控制寄存器140的寄存器控制。

网络协议630包括分组接口模块631、常规网络服务处理模块632、扩展网络服务处理模块633以及装置管理控制服务处理模块634。

分组接口模块631以分组格式与切换节点10交换帧。分组接口模块631通过使用转发引擎驱动器622来执行与PCIExpressLAN变换桥700的帧接口(frameinterfacing)。在本实施例中，分组接口模块631通过使用转发引擎驱动器622和PCIDMA控制模块621来提供对PCIExpressLAN变换桥700的DMA传递控制。此外，分组接口模块631将从转发引擎驱动器622接收到的帧变换为分组格式。

常规网络服务处理模块632对从分组接口模块631接收到的分组执行与常规网络服务有关的处理。

扩展网络服务处理模块633响应于扩展网络服务接口驱动器624的控制，执行与扩展网络服务有关的处理。

装置管理控制服务处理模块634响应于从PCI寄存器控制模块625接收到的指令和命令，对切换节点100执行与装置管理控制服务有关的处理。在本实施例中，面向切换节点10的装置管理控制服务是代表切换节点10执行与切换节点10的管理和控制有关的处理的服务。

PCIExpressLAN变换桥700包括LAN接口(10GMAC)701和PCIExpress上游(upstream)702。

LAN接口(10GMAC)701与切换节点10交换以太帧。

PCIExpressLAN变换桥700执行LAN接口(10GMAC)701与PCIExpress上游702之间的帧变换，提供以太帧与PCIExpress帧之间的变换。应该注意到，在本发明中，术语“上游”仅是为了容易理解本发明的方便表达，术语“上游”不意味着在上行方向上的单向流。

PCIExpress上游702与PCIExpress根联合体601交换PCIExpress帧。

基本操作

接下来，将参考图4、5和6给出本实施例中的操作的描述。

在本实施例中，切换节点10从网络上的终端1、2和3接收各种分组。控制服务器20针对由切换节点10从网络接收到的分组，执行对最优路径中的传递和与其他服务器的协作的控制，改进了网络服务。

在切换节点10中，网络切换转发引擎100内的LAN接口(1GMAC)101、102和103从终端1、2和3接收帧。

网络切换转发引擎100中的帧分析处理部107分析接收到的帧的报头。

为了确定各个接收到的帧的转发方法，表格搜索模块108因此搜索转发表109，以寻找针对帧的处理(动作)。

要对帧执行的处理

可以将要对帧执行的处理示意性地分为以下三种类型(处理“1”、处理“2”和处理“3”)。

处理“1”

第一种类型涉及以下情况：取决于服务和协议，已经在转发表109中描述了目的地和动作。在该情况下，切换和转发电路112根据描述的内容执行对目的地的切换，并向外部转发帧。

处理“2”

第二种类型涉及以下情况：新输入了使用常规网络服务的帧。在该情况下，表格搜索部108将所输入的端口信息和表格搜索的结果存储在表格搜索结果寄存器110中，以及将帧以分组的格式存储在去往CPU的分组队列111中。

当以分组格式将帧存储在去往CPU的分组队列111中时，网络切换转发引擎100通过使用PCIExpress帧向连接到PCIExpress端点的CPU600发送中断通知等，以由此通知存储了该帧。

在该情况下，从PCIExpress端点105向PCIExpress下游131发送PCIExpress帧，在PCIExpressLAN桥130中将其变换为以太帧，以及通过使用以太帧将其经由LAN接口(10GMAC)132向外部控制服务器20发送。

在控制服务器20中，LAN接口(10GMAC)701接收该以太帧。PCIExpressLAN变换桥700从以太帧重现PCIExpress帧，并经由PCIExpress上游702向CPU600发送PCIExpress帧。

为了CPU600(其使用PCIExpress连接到PCIExpressLAN变换桥700)接收帧，转发引擎驱动器622通过使用PCIDMA控制部621对网络切换转发引擎100执行DMA控制，以由此完成帧的接收。

分类优先级控制模块623分析该帧，并检查帧所载运的分组的种类及其重要性(优先级)。分类优先级控制模块623执行数据分类和对重要处理的优先级控制；向分组接口模块631发送去往CPU的分组(使用常规服务协议的分组)，以及向扩展网络服务接口驱动器624发送使用扩展服务协议的分组。

常规网络服务处理模块632分析从分组接口模块631接收到的分组。当从常规网络服务处理模块632接收到分析结果时，分组接口模块631通过使用PCIExpress，基于分析结果再次向外部发送帧。针对将来通过使用PCIExpress接收的帧，分组接口模块631还执行对网络切换转发引擎100等的配置。

处理“3”

第三种类型涉及以下情况：新输入了使用控制服务器上的扩展服务协议的帧。在该情况下，和上述处理“2”的情况一样，表格搜索部108将所输入的端口信息和表格搜索的结果存储在表格搜索结果寄存器110中，并将其存储在去往CPU的分组队列111中，作为要针对其使用扩展服务协议的帧。

在将帧存储在去往CPU的分组队列111中之后，为了确定要针对该帧进行的动作，网络切换转发引擎100在与常规网络服务有关的处理的相同过程中作为对控制服务器的查询处理，通过使用PCIExpress帧向连接到PCIExpress端点105的CPU600发送中断通知，通知将帧存储在去往CPU的分组队列111中。

在该情况下，从PCIExpress端点105向PCIExpress下游131发送PCIExpress帧，在PCIExpressLAN变换桥130中将其变换为以太帧，以及通过使用以太帧将其经由LAN接口(10GMAC)132向外部控制服务器20发送。

因此，本发明在不像常规技术的情况下一样使用操作系统上的TCP/IP栈和网络驱动器的情况下，实现了与外部控制服务器的高速通信。

在控制服务器20中，LAN接口(10GMAC)701接收以太帧。PCIExpressLAN变换桥700从以太帧重现PCIExpress帧，并经由PCIExpress上游702向CPU600发送PCIExpress帧。

为了连接到PCIExpress的CPU600接收帧，转发引擎驱动器622通过使用PCIDMA控制部621对网络切换转发引擎100执行DMA控制来完成帧的接收。

分类优先级控制处理模块623分析该帧，已确定帧所载运的分组的种类及其重要性(优先级)。在该情况下，分类优先级控制处理模块623确定分组使用了扩展服务协议，并向扩展网络服务接口驱动器624传递该数据。

由于转发引擎驱动器622取决于设备，在与扩展网络服务有关的处理中，为了管理切换节点10(包括多个不同的设备)，扩展网络服务接口驱动器624执行将网络切换转发引擎100的接口与公共接口规范匹配的映射。

扩展网络服务处理模块633通过使用从切换节点10接收到的查询帧的信息来执行协议处理。然后，扩展网络服务处理模块633经由操作系统620、硬件系统610和PCIExpressLAN变换桥700向切换节点10返回帧的目的地信息和帧控制信息。

另外，在这种情况下，扩展网络服务处理模块633通过与帧接收相同的方式使用PCIExpress帧的设备控制方法，在不使用TCP/IP和网络协议的情况下实现向切换节点10的高速数据传递。在该情况下，PCIExpressLAN变换桥700将PCIExpress帧变换为以太帧，并向切换节点10发送以太帧。

在切换节点10中，LAN接口(10GMAC)132从控制服务器20接收该帧。PCIExpressLAN变换桥130将以太帧变换为PCIExpress帧。

然后，网络切换转发引擎100检查帧的控制内容。当控制内容是针对特定帧的控制指令时，网络切换转发引擎100通过使用控制寄存器140来执行对转发表109的配置和操作配置的控制，或者经由本地总线控制部120执行对装置管理设备400的控制。

本发明的特征

本发明通过使用外部控制服务器实现了网络切换节点中的常规服务协议处理的功能和高端服务协议处理功能。

本发明允许包括图4中示出的切换节点10和控制服务器20的系统实现切换节点与控制服务器之间的控制帧的高速交换，提供在控制服务器上实现常规网络服务处理、装置管理控制服务处理以及增强速度和高端服务协议处理的功能。

在图4中，基于可以控制开关而不干涉CPU等的PCIExpress帧，通过使用PCIExpressLAN变换桥130将从网络转发引擎401发送的控制帧变换为LAN，并且向实际上位于远处的控制服务器20发送控制帧。

控制服务器20使用PCIExpressLAN变换桥700来接收以太帧，将以太帧变换为PCIExpress，并向控制服务器20上的CPU600发送该帧。

通过DMA控制和PCI寄存器接入来使用PCIExpress根联合体601而不使用网络栈(例如TCP/IP)，CPU600可以使用最小的CPU负荷高速接收和发送PCIExpress帧。

在CPU上操作的网络服务处理模块可以低负荷高速接收相关帧，高速执行服务处理。在执行处理之后，和接收处理的情况一样，控制帧以PCIExpress帧的格式从CPU600发送，由PCIExpressLAN变换桥700将其变换为以太帧，并向位于远处的切换节点10发送。

和发送的情况一样，切换节点10使用PCIExpressLAN变换桥130而不使用CPU等接收相关帧，然后将以太帧变换为PCIExpress帧。网络切换转发引擎根据帧的内容对寄存器或表格进行直接高速控制。

在切换节点中不使用通常针对来自远程控制服务器(外部服务器)的控制而使用的CPU和网络协议(例如，TCP/IP)，这使得高端和高速网络服务成为可能，其可以实现低负荷高速控制，并且与控制服务器协作以及高效地使用远程控制服务器的高速CPU处理能力。

配置总结

本发明的远程控制系统包括切换节点和外部控制服务器。

外部控制服务器包括使用PCIExpressLAN变换桥的扩展网络服务接口驱动器，并执行可以实现高速控制的扩展网络服务处理。

此外，外部控制服务器包括使用PCIExpressLAN变换桥的转发引擎驱动器，并对切换节点远程执行常规的网络服务处理。

此外，外部控制服务器包括使用PCIExpressLAN变换桥的PCI寄存器控制部，并远程执行装置管理控制服务。

切换节点上的网络转发引擎包括PCIExpressLAN变换桥，并经由内部PCIExpress端点从位于远处的外部控制服务器来控制控制寄存器和本地总线控制部。

网络切换转发引擎包括将PCIExpress帧变换为以太帧的桥，该桥连接到用于实现来自外部CPU的控制的PCIExpress端点，包括寻址到引擎和CPU中的寄存器和表格的分组接口；网络切换转发引擎将用于内部控制的PCIExpress帧变换为以太帧，并向位于远处的外部控制服务器转发以太帧。

此外，网络切换转发引擎包括本地总线控制接口，本地总线控制接口管理切换系统中的装置管理设备，并内部连接到PCIExpress端点；这提供了可以经由PCIExpress端点来控制网络切换转发引擎和/或装置管理设备的任一个的机制。

外部控制服务器包括将以太帧变换为PCIExpress帧的桥，并且被配置为将从切换节点接收到的以太帧变换为PCIExpress帧，并向控制服务器的CPU的根联合体转发PCIExpress帧。

由于向控制服务器的CPU的根联合体转发的PCIExpress帧遵循处理CPU和I/O的内部总线接口协议，在PCI控制接口上高速交换所转发的PCIExpress帧(例如，CPU上的操作系统中的DMA控制和PCI寄存器控制)，而不使用例如TCP/IP栈的网络协议。

针对用于设备控制的寄存器存取以及用于分组传递和表格设置的DMA传递控制来使用所输入的PCIExpress帧。本发明使用这种机制，本发明可以通过PCI寄存器控制、PCIDMA控制和转发引擎驱动器，以比通常存在于切换系统中的CPU更高的速度从外部控制服务器的CPU执行更先进的装置管理控制服务处理并执行常规的网络服务控制，就如同来自切换节点内的CPU的常规控制的情况一样。

此外，由于对多个设备进行远程管理，扩展网络服务处理模块在通过使用PCIExpress来执行直接控制时经历了设备间的接口中的不同，该扩展网络服务处理模块常规地通过使用网络协议(例如，TCP/IP栈)来经由相同的接口执行对多个设备的远程管理。

扩展网络服务处理模块将与用于常规网络服务处理的接口相同接口伪装为用于扩展网络服务处理的接口，并使用用于扩展网络服务的接口驱动器来执行该接口与直接用于对设备(切换节点)进行控制的接口之间的映射，以隐藏设备控制中的差异；扩展网络服务处理由此实现使用相同接口对不同切换系统的高速控制，而不使用常规的网络协议，例如，TCP/IP栈。

总结

因此，如所讨论的，在本发明中，切换节点没有并入对转发引擎进行控制的常规网络服务处理模块和执行装置管理的CPU。此外，在切换节点和执行扩展网络服务处理的外部控制服务器中没有使用TCP/IP和网络协议。此外，本发明实现了切换节点直接使用外部控制服务器上的CPU来高速执行装置管理控制服务和扩展网络服务的配置。

在本发明中，转发引擎并入PCIExpress、PCIExpressLAN变换桥和可以从切换节点上的PCIExpress接入本地总线控制部的电路。外部控制服务器并入用于管理多个切换节点的扩展网络服务接口驱动器。这使得以下切换节点配置成为可能：将CPU排除在外，以对软件的最小影响来使用外部控制服务器，以实现高速和高端服务。

此外，由于排除了CPU，可以期望降低切换节点的功率消耗，使得提高了对恶劣环境(例如，高温环境)的容忍性；高度集成的CPU抗热较弱。

还可期望提高可维护性，这是因为没有在切换节点中安装CPU，并且仅将软件安装在外部控制服务器上。

应该注意到，如果不使用CPU，切换节点可以物理地并入该CPU；可以终止或停止CPU，可以停止CPU的功率，或者可以将CPU置于未使用状态。亦即，可以将切换节点置于与排除CPU的状态等效的状态。可以说，不使用任何CPU的切换节点等效于没有并入任何CPU的切换节点，因为不消耗用于控制和监视CPU的功率。

因此，当将本发明应用于并入了CPU的切换节点时，本发明可被期望产生以下有利效果：降低处理负荷和装置中的CPU的监视负荷，以及降低由于装置中的温度上升和节流而产生的硬件压力。

虽然详细描述了本发明的实施例，在实际的实现中，本发明不限于上述实施例；本发明的范围包括不背离本发明的实质的修改。

例如，通过使用专用于提供切换节点的功能扩展的装置，本发明可应用于正常的网络配置，在正常的网络配置中，没有执行切换节点的路由控制的外部控制服务器。

注释

本申请要求基于日本专利申请No.2010-037533的优先权，以及通过引用将日本专利申请No.2010-037533的公开并入本文。

Claims

1.一种远程控制系统，包括：

切换节点，未并入有CPU且与多个终端连接；以及

外部控制服务器，远程控制所述切换节点，

其中，所述切换节点包括：转发引擎，其是执行所述多个终端之间的帧的转发处理的硬件，

其中，所述转发引擎包括：PCIExpressLAN变换桥，其将从所述外部控制服务器接收到的第一以太帧变换为PCIExpress帧，

根据所述PCIExpress帧的内容对所述转发引擎进行控制。

2.根据权利要求1所述的远程控制系统，

其中，所述转发引擎根据从所述多个终端接收到的帧的报头的解析结果，生成用于请求提供面向所述切换节点的装置管理控制服务的第二PCIExpress帧，

所述PCIExpressLAN变换桥将所述第二PCIExpress帧变换为第二以太帧，并将所述第二以太帧发送到所述外部控制服务器。

3.根据权利要求2所述的远程控制系统，其中，所述外部控制服务器包括：

外部接口，用于向所述切换节点发送所述第一以太帧，并且从所述切换节点接收所述第二以太帧；

变换桥，用于将第三PCIExpress帧变换为所述第一以太帧，并将所述第二以太帧变换为第四PCIExpress帧；以及

扩展网络服务接口驱动器，经由所述外部控制服务器中的内部总线，与所述外部控制服务器中的变换桥交换所述第三PCIExpress帧和所述第四PCIExpress帧，并且通过将与用于常规网络服务处理的接口相同的接口伪装为用于扩展网络服务处理的接口并执行所述接口与直接控制所述切换节点的接口之间的映射，来隐藏设备控制中的差异。

4.一种与多个终端连接的切换节点，包括：

转发引擎，其是执行所述多个终端之间的帧的转发处理的硬件，

其中，所述转发引擎包括：PCIExpressLAN变换桥，其将从外部控制服务器接收到的以太帧变换为PCIExpress帧，

根据所述PCIExpress帧的内容对所述转发引擎进行控制。

5.一种由外部控制服务器远程控制切换节点的远程控制方法，其中所述切换节点未并入有CPU且与多个终端连接，所述远程控制方法包括：

通过所述切换节点中的转发引擎的PCIExpressLAN变换桥，将从外部控制服务器接收到的第一以太帧变换为第一PCIExpress帧，其中所述转发引擎是执行所述多个终端之间的帧的转发处理的硬件；以及

根据所述PCIExpress帧的内容对所述转发引擎进行控制。

6.根据权利要求5所述的远程控制方法，还包括：

所述转发引擎根据从所述多个终端接收到的帧的报头的解析结果，生成用于请求提供面向所述切换节点的装置管理控制服务的第二PCIExpress帧；

通过所述PCIExpressLAN变换桥，将所述第二PCIExpress帧变换为第二以太帧；以及

将所述第二以太帧发送到所述外部控制服务器。

7.根据权利要求6所述的远程控制方法，还包括：

经由所述外部控制服务器的外部接口向所述切换节点发送所述第一以太帧，并且从所述切换节点接收所述第二以太帧；

通过所述外部控制服务器中的变换桥来将第三PCIExpress帧变换为所述第一以太帧，并将所述第二以太帧变换为第四PCIExpress帧；

经由所述外部控制服务器中的内部总线来与所述外部控制服务器中的变换桥交换所述第三PCIExpress帧和所述第四PCIExpress帧；

由所述外部控制服务器中的扩展网络服务接口驱动器通过将与用于常规网络服务处理的接口相同的接口伪装为用于扩展网络服务处理的接口并执行所述接口与直接控制所述切换节点的接口之间的映射来隐藏设备控制中的差异。