CN103179036B - 基于FPGA实现MPLS-TP OAM的Linktrace的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于FPGA实现MPLS‑TP OAM的Linktrace的方法，该方法包括如下步骤：(1)交换芯片收到Linktrace响应报文，并转发给系统中的FPGA；(2)FPGA实现的MPLS‑TP OAM引擎对Linktrace响应报文进行处理，并将处理的结果存放入OAM引擎专用的存储器中进行储存；(3)CPU从OAM引擎专用存储器中直接进行读取和显示。利用本发明在系统收到大量的Linktrace响应报文时也不会造成对CPU的冲击。

Description

基于FPGA实现MPLS-TP OAM的Linktrace的方法
技术领域
本发明属于数据通信技术和数据传输技术中的分组传送网(PTN，PacketTransport Network)技术领域，具体涉及基于FPGA实现MPLS-TP OAM的Linktrace的方法。
背景技术
分组传送网(下文简称为PTN)是一种电信传输网络，其是一种融合技术。为了能够实现PTN网络的可维护性和可管理性，PTN技术中融合了类似SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)的OAM方面的一些特性和功能。在PTN技术中，这种类似SDH的OAM(Operation Administration andMaintenance，操作-Operation、管理-Administration、维护-Maintenance)功能被统称为MPLS-TP OAM，即应用于MPLS-TP网络环境中的一系列操作、管理、维护手段、工具和协议的统称，MultiProtocol Label Switching-TransportProfile，多协议标签交换-传输方面，一种可以加快数据传输的技术。
目前，MPLS-TP OAM方面的技术类型有两类，一类是依据ITU-T的Y.1731，一类是基于BFD(Bi-direction Fault Detection，双向转发检测)扩展方式的技术。本发明涉及的基于FPGA实现MPLS-TP Linktrace的方法是属于ITU-T的Y.1731这类技术类型。它属于MPLS-TP OAM中的一个子功能，主要用来生成以网络的某个节点为根的一棵树形的网络拓扑结构，以用来诊断网络的一些故障。其功能特点非常类似于TCP/IP协议簇中的traceroute应用。
Linktrace(链路追踪，一种用于生成以某个网络节点为根的树形网络拓扑结构信息的网络维护管理工具)在运行时，发起请求的节点会向网络中发送一个请求报文(该报文被称为LTM报文，LTM-Linktrace Message)，而该报文是一种广播报文。收到该报文的相应层次的所有相关网络节点(一般会有若干个)会向发送该Linktrace报文的这一个节点回复响应报文(该报文被称为LTR报文，LTR-Linktrace Reply，该响应报文中含有发出响应的网络节点的相关拓扑、端口等信息，从而可以根据所有响应节点发回的响应消息构建出一个完整的网络拓扑结构信息)。
参见图1，现有技术中Linktrace响应报文处理时，外部设备的Linktrace响应报文经交换芯片转发给CPU进行处理，CPU的软件对Linktrace进行处理。这种处理模式，当网络直径比较大、网络节点比较多的时候，发起请求的节点会可能短时间内收到大量的Linktrace响应报文，从而对发送请求的节点的CPU造成冲击。尤其在短时间内多次运行Linktrace的情况更是如此(比如为了能够发现网络短时间内发生的网络拓扑结构发生的变化)。
为此如何解决在大量Linktrace响应报文冲击CPU的情况下，出现CPU的负荷急剧上升的问题，是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明针对现有Linktrace响应报文处理技术在大量Linktrace响应报文冲击CPU的情况下，出现CPU的负荷急剧上升的问题，而提供一种基于FPGA实现MPLS-TP OAM的Linktrace的方法。该方法在处理大量Linktrace响应报文时，有效避免CPU的负荷上升。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
基于FPGA实现MPLS-TP OAM的Linktrace的方法，该方法包括如下步骤：
(1)交换芯片收到Linktrace响应报文，并转发给系统中的OAM引擎；
(2)FPGA实现的MPLS-TP OAM引擎对Linktrace响应报文进行处理，并将处理的结果存放入OAM引擎专用的存储器中进行储存；
(3)CPU从OAM引擎专用存储器中直接进行读取和显示。
在本发明的实例中，所述步骤(2)的具体过程如下：
(21)OAM引擎对收到的Linktrace响应报文进行解码，并从解码结果中获取相应的信息跟先前发出的请求报文中的相应的信息进行比较，以检查该Linktrace响应报文是否是对先前发出的请求报文的正确响应；
(22)如果不是正确的响应，则丢弃该报文；
(23)如果是正确的响应，则将解码结果中相应的信息组装成一个表格的条目存入OAM引擎专用存储器中的表格中。
本发明所提供的方案利用FPGA实现的MPLS-TP OAM引擎对Linktrace响应报文进行处理，即使在处理大量Linktrace响应报文时，也不会出现CPU的负荷急剧上升的现象，同时也不会出现相应报文丢失的现象。
本发明将处理结果放入OAM引擎专用的存储器中，有效的保证Linktrace处理结果的完整性。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为现有技术中Linktrace响应报文处理工作模型。
图2为采用本发明的MPLS-TP OAM的Linktrace的工作模型。
图3为FPGA实现的MPLS-TP OAM引擎对Linktrace响应报文进行处理的逻辑流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图2，其所示为使用本发明之后的MPLS-TP OAM的Linktrace的工作模型。由图可知，在本发明中交换芯片不再将收到的Linktrace响应报文转发给CPU的软件进行处理，而是转发给FPGA实现的MPLS-TP OAM引擎进行处理。
在本发明中，基于FPGA来实现MPLS-TP OAM引擎功能，并以此实现对linktrace相应报文的处理，有效避免在处理大量Linktrace响应报文时，CPU负荷上升的问题。
参见图3，本发明在对Linktrace响应报文处理时，首先由OAM引擎对收到的Linktrace响应报文(即LTR报文)进行解码，再将从解码结果中获取相应的信息跟先前发出的LTM中的相应的信息进行比较，以检查该LTR报文是否是对先前发出的LTM的正确响应。
如果不是正确的响应(比如可能是伪造的一个响应报文)，则丢弃该报文。
如果是正确的响应，则将解码结果中相应的信息组装成一个表格的条目存入OAM引擎专用存储器中的表格中。
在处理结束后，将处理的结果存放入MPLS-TP OAM引擎专用的存储器中进行储存。当运行Linktrace的技术人员需要查看运行结果时，CPU从OAM引擎专用存储器中直接进行读取和显示。
由此，利用本方案在系统收到大量的Linktrace响应报文时也不会造成对CPU的冲击。
根据上述方案得到的本发明，其具体实施过程如下：
系统加电初始化后，系统CPU上的软件根据系统的启动配置信息对交换芯片中相应的报文过滤转发表项进行设置，将相应的Linktrace响应报文转发给OAM引擎进行处理。
在系统启动时，系统CPU上的软件还会对FPGA实现的MPLS-TP OAM引擎进行初始化，并根据系统启动配置对其进行相应的设置。
系统启动后，会将OAM引擎专用存储器初始化为清空状态。OAM引擎对Linktrace响应报文进行处理后，会将处理结果放入OAM引擎专用存储器中。为了能够及时清空掉OAM引擎专用存储器中的过期处理结果，系统设计了两种方式，一种是系统维护人员手动清空，一种是CPU定时自动清空。
运行Linktrace结束后，CPU从OAM引擎专用存储器中读取结果进行显示。
使用本发明的技术方案后，在网络节点数物达到8191×2个时，每隔1秒运行1次Linktrace仍可以保证：
1.CPU的负荷没有上升；
2.不会出现响应报文丢失；
3.Linktrace处理结果能够完整保存。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.基于FPGA实现MPLS-TP OAM的Linktrace的方法，其特征在于，所述方法中交换芯片不再将收到的Linktrace响应报文直接转发给CPU进行处理，而是转发给FPGA实现的MPLS-TP OAM引擎进行处理，具体包括如下步骤：
(1)系统加电初始化后，系统CPU根据系统的启动配置信息对交换芯片中相应的报文过滤转发表项进行设置，交换芯片收到Linktrace响应报文，并转发给系统中的FPGA实现的MPLS-TP OAM引擎；同时在系统启动时，系统CPU还对FPGA实现的MPLS-TP OAM引擎进行初始化，并根据系统启动配置对其进行相应的设置；
(2)系统启动后，将FPGA实现的MPLS-TP OAM引擎专用存储器初始化为清空状态，FPGA实现的MPLS-TP OAM引擎对Linktrace响应报文进行处理，并将处理的结果存放入OAM引擎专用的存储器中进行储存；
(3)CPU从OAM引擎专用存储器中直接进行读取和显示。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA实现MPLS-TP OAM的Linktrace的方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体过程如下：
(21)OAM引擎对收到的Linktrace响应报文进行解码，并从解码结果中获取相应的信息跟先前发出的请求报文中的相应的信息进行比较，以检查该Linktrace响应报文是否是对先前发出的请求报文的正确响应；
(22)如果不是正确的响应，则丢弃该报文；
(23)如果是正确的响应，则将解码结果中相应的信息组装成一个表格的条目存入OAM引擎专用存储器中的表格中。
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