CN103236992A - 实现机架式系统背板互联的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现机架式系统背板互联的方法，该方法定义一种私有背板互联协议USI-Tag，线卡的前面板端口收到的包在送到背板时进行USI-Tag的封装，利用所定义的封装头USI-Tag携带的信息，实现多种业务的跨板卡转发，实现机架式设备上线卡和主交换卡包封装的灵活兼容。本发明实现机架式系统背板互联的方法，该方法设计了一种全新的背板互联协议USI-Tag，兼容Higig/Higig+互联协议，并对其未能满足的功能进行了扩展。通过该协议可以实现和兼容通过多种主流技术（包括网络处理器、多核处理器、交换芯片、FPGA）完成系统功能的线卡和主交换卡之间的堆叠、交换和互通。
Description
技术领域
本发明涉及一种机架式系统的实现方式，具体涉及一种实现机架式系统背板互联的方法。
背景技术
传统的机架式设备，业务在线卡内部转发，或是采用开销16个字节的封装，使得交换到主交换卡的业务包携带线卡上的信息，在主交换卡上进行交换，开销比较大，对带宽造成了一定的浪费。而且仅能在同一厂商同一系列的交换芯片之间直接实现，对系统方案的选型有很大的局限性。目前大部分厂商使用的是BroadCom的交换芯片，基于目前的技术平台以及向前兼容和向后扩展的考虑，需要定义一种新的协议以便实现跨板卡的交换。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种能解决兼容不同技术实现方式的线卡、主交换卡直接的堆叠互通的实现机架式系统背板互联的方法。
为达到上述目的，本发明提供一种实现机架式系统背板互联的方法，该方法定义一种私有背板互联协议USI-Tag，线卡的前面板端口收到的包在送到背板时进行USI-Tag的封装，利用所定义的封装头USI-Tag携带的信息，实现多种业务的跨板卡转发，实现机架式设备上线卡和主交换卡包封装的灵活兼容。
所述USI-Tag从报文的初始字节头处开始封装，在封装的12字节USI-Tag字段中，每个Bit位有特定的含义，USI-Tag中最高位是95位，最低位以0位表示。
所述封装头USI-Tag兼容主流交换芯片私有的Higig/Higig+格式，实现系统功能所需的字段，并合理利用保留字段或者复用不常用字段来定义私有功能。
所述私有功能包括：组播功能、镜像功能、ACL功能、Trunk功能、三层路由功能、VLAN翻译功能及MPLS功能。
所述线卡为Broadcom交换芯片，主交换卡采用XGS系列芯片，线卡的前面板端口接收到数据报文，本线卡内部的业务直接转发到线卡上的目的端口，需要跨板卡的业务转发到HG口上，HG口通过背板和主控的HG端口连接，遵从Higig/Higig+协议，携带必要的交换信息，完成业务报文的转发。
所述线卡为网络处理器、多核或FPGA线卡，线卡的前面板端口接收到数据报文，本线卡内部的业务直接转发到线卡上的目的端口，需要跨板卡的业务转发至背板，经过NP、多核或FPGA处理后，添加USI-Tag头部，在主交换卡上转发
本发明实现机架式系统背板互联的方法，该方法设计了一种全新的背板互联协议USI-Tag（Universal System Interconnection），兼容Higig/Higig+互联协议，并对其未能满足的功能进行了扩展。通过该协议可以实现和兼容通过多种主流技术（包括网络处理器、多核处理器、交换芯片、FPGA）完成系统功能的线卡和主交换卡之间的堆叠、交换和互通。
附图说明
图1为本发明中的报文封装结构图；
图2为本发明中的系统逻辑框图；
图3为本发明中的业务包经过背板的流程图。
具体实施方式
系统模型采用Broadcom交换芯片、NP（Network Processer，网络处理器）、多核或FPGA作为线卡，主交换卡采用XGS系列芯片，该方法定义一种私有背板互联协议USI-Tag（Universal System Interconnection），线卡的前面板端口收到的包在送到背板时进行USI-Tag的封装，利用本发明定义的封装头USI-Tag携带的信息，实现系统互通，并且实现所有系统功能。
USI-Tag从报文的初始字节头处开始封装，在封装的12字节USI-Tag字段中，每个Bit位有特定的含义，USI-Tag中最高位是95位，最低位以0位表示。如图1所示报文封装结构图。
其中：
【95-88】位为USI-Tag起始标识符，表示以该数值开始的包按USI-Tag约定的含义来解析；
【87-86】位为格式标识位，可以定义多种私有头类型，复用12字节的各位含义。本说明使用的该类型为1，表示本文定义的私有类型；
【85】位为拥塞标志位的高位；
【84-82】位为可扩展的头部长度。当觉得12字节不够使用可扩展头部，每个值代表扩展4字节；
【81】可复用的位。源虚拟端口（VP）的最高位或TM功能使用；
【80】可复用的位。目的虚拟端口（VP）的最高位或TM功能使用；
【79-77】VLAN的优先级；
【76】CFI位；
【75-64】VLAN值；
【63-59】机架上的所有芯片都可指定标识号。表示收到包源端口所在的芯片指示号；
【58-56】报文类型0，指定到CPU的包；1：已知单播包；2：广播和未知单播包；3：二层组播；4：三层组播；
【55-54】端口过滤模式：用于处理组播查找失败是洪泛或丢弃；
【53-48】收到包的源端口号；
【47-43】目的端口号（单播）或是组播序号（组播）；
【42-40】COS功能需要的内部优先级；
【39-38】指示接下来四个字节的含义。一般为0；
【37】指示拥塞指示位的低位；
【36-32】目标芯片标识号；
【31-30】可复用的位。源虚拟端口（VP）的次高2位（第11，10位）或TM功能使用；
【29-28】可复用的位。目标虚拟端口（VP）的次高2位（第11，10位）或TM功能使用；
【27】标识端口收到包时是否带TAG；
【26】该报文做镜像；
【25】镜像已经完成；
【24】镜像功能标识位；
【23】源芯片标识号的第5位；
【22】目的芯片标识号的第5位；
【21】三层交换标识位，表示该报文经三层交换；
【20】可复用的位。表示私有功能的复用类型，0表示用作虚拟端口功能(VP)这时可复用位携带和VP相关的信息供实现二层MPLS功能或其他虚拟端口的应用。1表示其他功能的使用（如TM功能）；
【19-10】可复用的位。表示源VP的低十位；
【9-0】可复用的位。表示目的VP的低十位。
本发明的封装头USI-Tag需要兼容主流交换芯片（即Broadcom交换芯片）私有的Higig/Higig+格式，实现系统功能所需的字段，并合理利用其保留字段或者复用不常用字段来定义私有功能。
兼容交换芯片中需要的字段（交换、镜像、组播、L3、Trunk等）以便交换芯片能识别，自定义扩展一些私有的功能（如虚拟端口VP，TM功能等）。对于字段的使用和定义如下：
图2为系统逻辑框图，图3为数据处理流程图。针对Broadcom交换芯片，线卡的前面板端口接收到数据报文，本线卡内部的业务直接转发到线卡上的目的端口，需要跨板卡的业务转发到HG（HighSpeed Gbit，高速互联接口）口上，HG口通过背板和主控的HG端口连接。遵从Higig/Higig+协议，携带必要的交换信息，完成业务报文的转发。
针对NP、多核或FPGA线卡，线卡的前面板端口接收到数据报文，本线卡内部的业务直接转发到线卡上的目的端口，需要跨板卡的业务转发至背板，经过NP、多核或FPGA处理后，添加USI-Tag头部，在主交换卡上转发。对于本发明定义的私有协议USI-Tag，对于Higig/Higig+协议支持的功能，保留了这些常用系统功能的所在字节位和使用方式，以兼容Higig/Higig+协议，在兼容Higig/Higig+之外的一些字段可复用为私有的一些功能，在主交换卡完成转发，到达目标线卡上从USI-Tag解析出需要的特殊功能含义的字段，从而实现业务报文的转发和特殊功能的实现。这些功能包括：
（1）组播功能
USI-Tag头部中与转发组播报文有关的字段：
USI-Tag头中的OPCODE,该字段用于标识报文是否为组播包。
（2）镜像功能
USI-Tag头部中与镜像相关的字段：
（3）ACL功能
USI-Tag头部中与ACL相关的字段：
在HDR_TYPE为1时，第8，9字节表示。
（4）Trunk功能
USI-Tag头部中与Trunk报文有关的字段：
（5）三层路由功能
USI-Tag头部中与转发L3报文有关的字段：
（6）VLAN翻译功能
VLAN翻译，是以翻译后的VLAN为标签转发的，在背板互联上的处理与普通VLAN相同。
USI-Tag头部中与VLAN翻译有关的字段：
（7）MPLS功能
MPLS L3VPN用的是基本的三层的功能，因此跨卡的方式和普通的三层流一样。
对于VPLS的跨卡，因为VPLS是一对多的MPLS模型，因此需要协议头携带组播含义的字段，把信息带到各线卡去处理VP的一对多的组播。复用字段表示为目标组播序号（DVP）和源虚拟端口（SVP）。
对于VPWS的跨卡，是一对一的模型，属于单播包，复用字段表示为目标虚拟端口(DVP)和源虚拟端口（SVP）。
在USI-Tag中需要的字段：
复用该字段，为0表示以下位用做MPLS功能。
以上24位可用作表示DVP（或组播DVP的序号）和SVP。VP最大支持条目数4095，在VP资源不够用的情况下可以复用以下两位做DVP和SVP高位）
这时可使VP支持条目数达到8191条。
可以通过OPCODE是否为单播来区分以上复用字段的意义表示是VPWS或是VPLS。
本发明实现机架式系统背板互联的方法，该方法设计了一种全新的背板互联协议USI-Tag（Universal System Interconnection），兼容Higig/Higig+互联协议，并对其未能满足的功能进行了扩展。通过该协议可以实现和兼容通过多种主流技术（包括网络处理器、多核处理器、交换芯片、FPGA）完成系统功能的线卡和主交换卡之间的堆叠、交换和互通。
使用本发明的系统背板互联方法，可以使得封装信息和字段在机架式设备上的多种板卡之间取得统一。并且对线卡上收到的业务仅封装一个12字节的头部，在封装的头部中携带跨板卡转发需要的信息，交换到目的线卡和端口，不占用有效净荷字节，无带宽开销。本发明可以实现机架式设备上线卡和主交换卡包封装的灵活兼容，统一各种技术实现方式的互联和处理。使用本发明的机架式设备能完善系统，兼容多种设备和技术直接的互联，简化了数据业务的处理，不占用背板带宽开销，实现多种业务的跨板卡转发。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种实现机架式系统背板互联的方法，其特征在于，该方法定义一种私有背板互联协议USI-Tag，线卡的前面板端口收到的包在送到背板时进行USI-Tag的封装，利用所定义的封装头USI-Tag携带的信息，实现多种业务的跨板卡转发，实现机架式设备上线卡和主交换卡包封装的灵活兼容。
2.如权利要求1所述的实现机架式系统背板互联的方法，其特征在于，所述USI-Tag从报文的初始字节头处开始封装，在封装的12字节USI-Tag字段中，每个Bit位有特定的含义，USI-Tag中最高位是95位，最低位以0位表示。
3.如权利要求1所述的实现机架式系统背板互联的方法，其特征在于，所述封装头USI-Tag兼容主流交换芯片私有的Higig/Higig+格式，实现系统功能所需的字段，并合理利用保留字段或者复用不常用字段来定义私有功能。
4.如权利要求3所述的实现机架式系统背板互联的方法，其特征在于，所述私有功能包括：组播功能、镜像功能、ACL功能、Trunk功能、三层路由功能、VLAN翻译功能及MPLS功能。
5.如权利要求1所述的实现机架式系统背板互联的方法，其特征在于，所述线卡为Broadcom交换芯片，主交换卡采用XGS系列芯片，线卡的前面板端口接收到数据报文，本线卡内部的业务直接转发到线卡上的目的端口，需要跨板卡的业务转发到HG口上，HG口通过背板和主控的HG端口连接，遵从Higig/Higig+协议，携带必要的交换信息，完成业务报文的转发。
6.如权利要求1所述的实现机架式系统背板互联的方法，其特征在于，所述线卡为网络处理器、多核或FPGA线卡，线卡的前面板端口接收到数据报文，本线卡内部的业务直接转发到线卡上的目的端口，需要跨板卡的业务转发至背板，经过NP、多核或FPGA处理后，添加USI-Tag头部，在主交换卡上转发。
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