CN104363172B - 一种数据收发方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据收发方法及装置，其中ARP请求响应方案包括：在包括多CPU的节点中，配置为路由器的BMC接收任一CPU的ARP请求；响应所述CPU的ARP请求，并在ARP回复消息中携带所述BMC的物理地址。数据发送方案包括：接收任一CPU的以太网帧，确定所述目的地的IP不是所属本节点的IP时，将以太网帧封装成Torus网络包；发送至目的地的IP所属的目的节点。数据接收方案包括：接收根据包头中的ID号路由至的Torus网络包，确定所述目的地的IP是所属本节点的IP时，将以太网帧中的BMC物理地址替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，本发明提供实施例将ARP请求限制在节点内部，避免了ARP请求在Torus网络中传播造成的网络性能下降，避免了广播风暴的发生。

Description

一种数据收发方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种数据收发方法及装置。

背景技术

节点间通过网络进行通信时，为了避免广播风暴，现有的处理方案是采用：恰当划分VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)、缩小广播域、隔离广播风暴，还可在千兆以太网口上启用广播风暴控制，最大限度地避免网络再次陷入瘫痪。

现有技术的不足在于：

现有的处理方案无法应用到Torus网络中。

发明内容

本发明提出了一种数据收发方法及装置，用于避免Torus网络中的节点间的通信时的通信广播风暴。

本发明实施例中提供了一种ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)请求响应方法，包括如下步骤：

在包括多CPU(Central Processing Unit，中央处理器)的节点中，配置为路由器的BMC(Baseboard Management Controller，基板管理控制器)接收任一CPU的ARP请求；

响应所述CPU的ARP请求，并在ARP回复消息中携带所述BMC的物理地址。

本发明实施例中提供了一种数据发送方法，包括如下步骤：

在包括多CPU的节点中，接收任一CPU的以太网帧，所述以太网帧中包含目的地的IP(Internet Protocol，网络之间互连的协议)；

确定所述目的地的IP不是所属所述节点的IP时，将所述以太网帧封装成Torus网络自定义包格式的Torus网络包；

将封装的Torus网络包发送至目的地的IP所属的目的节点，所述Torus网络包中包含目的地的IP，且包头中含有用于路由寻址的目的节点的ID号。

本发明实施例中提供了一种数据接收方法，包括如下步骤：

在包括多CPU的节点中，接收根据包头中的ID号路由至的Torus网络包，所述Torus网络包中包含目的地的IP；

确定所述目的地的IP是所属所述节点的IP时，将以太网帧中的所述节点的BMC物理地址替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，所述以太网帧是从Torus网络包拆解出的以太网帧。

本发明实施例中提供了一种ARP请求响应装置，包括：

配置模块，用于将BMC配置为路由器；

接收模块，用于在包括多CPU的节点中，接收任一CPU的ARP请求，多CPU与BMC位于同一节点；

响应模块，用于响应所述CPU的ARP请求，并在ARP回复消息中携带所述BMC的物理地址。

本发明实施例中提供了一种数据发送装置，包括：

第一接收模块，用于在包括多CPU的节点中，接收任一CPU的以太网帧，所述以太网帧中包含目的地的IP；

封装模块，用于确定所述目的地的IP不是所属所述节点的IP时，将所述以太网帧封装成Torus网络自定义包格式的Torus网络包；

发送模块，用于将封装的Torus网络包发送至目的地的IP所属的目的节点，所述Torus网络包中包含目的地的IP，且包头中含有用于路由寻址的目的节点的ID号。

本发明实施例中提供了一种的数据接收装置，包括：

第二接收模块，用于在包括多CPU的节点中，接收根据包头中的ID号路由至的Torus网络包，所述Torus网络包中包含目的地的IP；

替换模块，用于确定所述目的地的IP是所属所述节点的IP时，将以太网帧中的所述节点的BMC物理地址替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，所述以太网帧是从Torus网络包拆解出的以太网帧。

本发明有益效果如下：

现有Torus网络中，当节点N要与其他节点例如节点M通过网络进行通信时，节点N知道节点M内处理的IP地址，但并不知道其物理地址。所以节点N要发送一个ARP请求(广播),来获取节点M的IP地址，从而极可能导致广播风暴。

在本发明实施例提供的ARP请求响应技术方案,在包括多CPU的节点中，经配置为路由器的BMC对任一CPU的ARP请求进行响应，回复其物理地址。即在包括多CPU的节点中，将BMC设置为路由器，响应所述节点内任一CPU发送的ARP请求,将ARP请求限制在节点内部，避免了ARP广播在Torus网络中传播，造成的网络性能下降。相应的，本发明实施例中还提供了数据发送与数据接收方案。

在本发明实施例提供的数据发送技术方案中，在包括多CPU的节点中，接收任一CPU的包含目的地的IP的以太网帧，确定目的地的IP不是所属所述节点的IP时，将以太网帧封装成Torus网络自定义包格式的Torus网络包，将封装的Torus网络包发送至目的地的IP所属的目的节点，Torus网络包中包含目的地的IP，且包头中含有用于路由寻址的目的节点的ID号。即接收以太网帧，确定目的地的IP不是所属所述节点的IP，封装成Torus网络包，根据IP地址进行路由，通过Torus网络发送给目的地的IP所属的目的节点。

在本发明实施例提供的数据接收技术方案中，在包括多CPU的节点中，接收根据包头中的ID号路由至的Torus网络包，Torus网络包中包含目的地的IP；确定目的地的IP是所属所述节点的IP时，将以太网帧中的BMC物理地址替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，以太网帧是从Torus网络包拆解出的以太网帧。即接收Torus网络包，确定目的地的IP是所属所述节点的IP，替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，节点可以与目的节点进行通信进行通信。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的具体实施例，其中：

图1为本发明实施例中ARP请求响应方法实施流程示意图。

图2为本发明实施例中数据发送方法实施流程示意图。

图3为本发明实施例中数据接收方法实施流程示意图。

图4为本发明实施例中ARP请求响应装置结构示意图。

图5为本发明实施例中数据发送装置结构示意图。

图6为本发明实施例中数据接收装置结构示意图。

图7为本发明实施例具体实施示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。

发明人在发明过程中注意到：

一个数据帧或包被传输到本地网段(由广播域定义)上的每个节点就是广播。由于网络拓扑的设计和连接问题，或其他原因导致广播在网段内大量复制，传播数据帧，并占用大量网络带宽，导致网络性能下降，正常业务不能运行，甚至网络瘫痪，这就是广播风暴。

网络中即使用户不发送广播包，但由于一些网络协议如DHCP也会产生广播包，由于网络架构是Torus，其中包含有大量的环路，一旦Torus网络上出现广播，就极可能在环路中循环，占用大量网络带宽，导致网络性能下降，所以必须在Torus网络中限制或避免广播的出现。而现有Torus网络中，当节点N的处理器要与其他节点例如节点M中的处理器通过网络进行通信时，节点N内处理器知道节点1内处理的IP地址，但并不知道其物理地址，所以节点N内的处理器要发送一个ARP请求(广播)。因此，该请求极可能在环路中循环，占用大量网络带宽，导致网络性能下降，正常业务不能运行，甚至网络瘫痪，即广播风暴。

针对上述不足，本发明实施例中提供了一种数据响应方法，一种数据转发方法，以及一种数据替换方法，下面进行说明。

为便于理解本发明的实施，下面对实施例进行简单说明。

图1为ARP请求响应方法实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：

步骤101、在包括多CPU的节点中，配置为路由器的BMC接收任一CPU的ARP请求；

步骤102、响应所述CPU的ARP请求，并在ARP回复消息中携带所述BMC的物理地址。

具体实施中，包括多CPU的节点中可以包含多个CPU和一个BMC，其中每个CPU和BMC都有IP地址。

具体实施中，可将BMC的Linux嵌入式设置为路由器功能，Linux操作系统作为一种实时操作系统，具有更加安全、稳定、简易、方便的优点，目前在Linux的应用方面，基于Linux的网络服务器上最成功的范例，Linux由于其出色的内核和独特的进程管理方式，在网络应用方面速度快，效率高。而路由器的核心软件时基于一种特定实时操作系统下路由协议软件。因此，Linux操作系统用于网络路由器非常合适，本发明提供的实施例可将BMC的Linux嵌入式设置为路由器功能。值得说明的是，设置路由器功能不仅限于Linux操作系统。

进一步的，ARP请求是经FPGA转发至BMC的。

图2为数据发送方法实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：

步骤201、在包括多CPU的节点中，接收任一CPU的以太网帧，所述以太网帧中包含目的地的IP；

步骤202、确定所述目的地的IP不是所属本节点的IP时，将所述以太网帧封装成Torus网络自定义包格式的Torus网络包；

步骤203、将封装的Torus网络包发送至目的地的IP所属的目的节点，所述Torus网络包中包含目的地的IP，且包头中含有用于路由寻址的目的节点的ID号。

具体实施中，以太网帧是Torus网络包的负载(payload)，而IP地址是以太网帧的一个字段，该地址在Torus网络包中属于数据部分，无直接作用。Torus网络并非根据该地址才能发往目的地的IP所属的目的节点的。而是通过Torus网络包的包头中含有用于路由寻址的目的节点的ID号，Torus网络根据此ID号进行路由，从而将封装的Torus网络包发送至目的地的IP所属的目的节点的。

具体实施中，所属本节点的IP为该节点内所包含的多个处理器的IP加上该节点内所包含的BMC的IP。

进一步的，接收任一CPU的以太网帧，确定所述目的地的IP不是所属本节点的IP时，将所述以太网帧封装成Torus网络自定义包格式的Torus网络包，以及发送Torus网络包，由FPGA执行。

图3为数据接收方法实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：

步骤301、在包括多CPU的节点中，接收根据包头中的ID号路由至的Torus网络包，所述Torus网络包中包含目的地的IP；

步骤302、确定所述目的地的IP是所属本节点的IP时，将以太网帧中的BMC物理地址替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，所述以太网帧是从Torus网络包拆解出的以太网帧。

具体实施中，以太网帧是Torus网络自定义格式的包拆解后得到的，实在以太网交换模块和Torus网络发送模块的接口(interface)处形成的。

进一步的，接收根据包头中的ID号路由至的Torus网络包，确定所述目的地的IP是所属本节点的IP时，将以太网帧中的BMC物理地址替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，由FPGA执行。

具体实施中，FPGA中包含有以太网交换模块，FPGA的以太网交换模块中有一张表，该表记录了IP与物理地址的对应关系，目的IP对应的真正的物理地址的是以太网交换模块通过查找该表获得的。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种数据响应装置，一种数据转发装置以及一种数据替换装置,，由于这些设备解决问题的原理与一种数据响应方法、一种数据转发方法，以及一种数据替换方法相似，因此这些设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图4为ARP请求响应装置结构示意图，如图所示，装置中可以包括：

配置模块401，用于将BMC配置为路由器；

接收模块402，用于在包括多CPU的节点中，接收任一CPU的ARP请求，多CPU与BMC位于同一节点；

响应模块403，用于响应所述CPU的ARP请求，并在ARP回复消息中携带所述BMC的物理地址。

具体实施中，接收模块进一步用于接收经FPGA转发的ARP请求。

图5为数据发送装置结构示意图，如图所示，装置中可以包括：

第一接收模块501，用于在包括多CPU的节点中，接收任一CPU的以太网帧，所述以太网帧中包含目的地的IP；

封装模块502，用于确定所述目的地的IP不是所属本节点的IP时，将所述以太网帧封装成Torus网络自定义包格式的Torus网络包；

发送模块503，用于将封装的Torus网络包发送至目的地的IP所属的目的节点，所述Torus网络包中包含目的地的IP，且包头中含有用于路由寻址的目的节点的ID号。

具体实施中，数据发送装置可以为FPGA。

图6为数据接收装置结构示意图，如图所示，装置中可以包括：

第二接收模块601，用于在包括多CPU的节点中，接收根据包头中的ID号路由至的Torus网络包，所述Torus网络包中包含目的地的IP；

替换模块602，用于确定所述目的地的IP是所属本节点的IP时，将以太网帧中的BMC物理地址替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，所述以太网帧是从Torus网络包拆解出的以太网帧。

基于现有Torus网络中，节点N的转发器要与其他节点例如节点M中的转发器通过网络进行通信的实际情况，为了使本发明实施例中提供方法和装置得以更好的实施，下面结合具体实施场景进行说明。图7为本发明实施例具体实施示意图。如图所示，节点中包含8个CPU，1个BMC以及1个FPGA。

首先，将运行在BMC上的嵌入式Linux操作系统配置为路由器功能，充当网关，假设Torus网络中节点4的处理器要与其他节点进行通信，例如与节点1中的处理器通过网络进行通信。

现有技术中，在Torus网络中，如果节点4要与其他节点进行通信，例如与节点1通过网络进行通信。节点4知道节点1的IP地址，但并不知道其物理地址。因此，节点4的任一CPU，例如CPU0要发送一个ARP请求(广播)，来获取节点1的IP地址。

本发明实施例中提供的技术方案为了避免ARP广播包在Torus网络上的传播，配置为路由器功能的BMC就充当网关，由BMC响应这个ARP请求，BMC发送包含BMC物理地址的ARP应答给节点4的CPU0。

当节点4的CPU0发送的以太网帧到达FPGA后，FPGA中有一个以太网的交换模块，该模块并不会真正将该以太网帧转发给BMC。而是由FPGA根据IP地址进行路由，当其发现节点1中的某一CPU的IP不是本节点4中8个处理器结点的IP加上BMC的IP后，通过查表，将该网络包封装成自定义包格式的Torus网络包，并且包头中节点1的ID号。

而后，该Torus网络包通过Torus网络路由后到达节点1。节点1将Torus网络包拆解为以太网报文，发送给FPGA中的以太网交换模块，FPGA以太网交换模块发现此时该包中的节点4内CPU0或BMC的IP为节点1中8个CPU的IP加上BMC的IP，然后通过查表，将以太网帧中的BMC物理地址替换成节点4的IP对应的CPU的物理地址，最后将该包转发给节点4的CPU，完成一次通信。

本发明提供的实施例通过将BMC上设置为路由器功能，响应本节点内部处理器发送的ARP广播请求，将ARP广播限制在节点内部，避免了ARP广播在Torus网络中传播，造成的网络性能下降

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种数据发送方法，其特征在于，包括如下步骤：

在包括多CPU的节点中，接收任一CPU的以太网帧，所述以太网帧中包含目的地的IP；

确定所述目的地的IP不是所属所述节点的IP时，将所述以太网帧封装成Torus网络自定义包格式的Torus网络包；

将封装的Torus网络包发送至目的地的IP所属的目的节点，所述Torus网络包中包含目的地的IP，且包头中含有用于路由寻址的目的节点的ID号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收任一CPU的以太网帧，确定所述目的地的IP不是所属所述节点的IP时，将所述以太网帧封装成Torus网络自定义包格式的Torus网络包，以及发送Torus网络包，由现场可编程门阵列FPGA执行。

3.一种数据接收方法，其特征在于，包括如下步骤：

在包括多CPU的节点中，接收根据包头中的ID号路由至的Torus网络包，所述Torus网络包中包含目的地的IP；

确定所述目的地的IP是所属所述节点的IP时，将以太网帧中的所述节点的基板管理控制器BMC物理地址替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，所述以太网帧是从Torus网络包拆解出的以太网帧。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收根据包头中的ID号路由至的Torus网络包，确定所述目的地的IP是所属所述节点的IP时，将以太网帧中的BMC物理地址替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，由FPGA执行。

5.一种数据发送装置，其特征在于，包括：

第一接收模块，用于在包括多CPU的节点中，接收任一CPU的以太网帧，所述以太网帧中包含目的地的IP；

封装模块，用于确定所述目的地的IP不是所属所述节点的IP时，将所述以太网帧封装成Torus网络自定义包格式的Torus网络包；

发送模块，用于将封装的Torus网络包发送至目的地的IP所属的目的节点，所述Torus网络包中包含目的地的IP，且包头中含有用于路由寻址的目的节点的ID号。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数据发送装置为FPGA。

7.一种数据接收装置，其特征在于，包括：

第二接收模块，用于在包括多CPU的节点中，接收根据包头中的ID号路由至的Torus网络包，所述Torus网络包中包含目的地的IP；

替换模块，用于确定所述目的地的IP是所属所述节点的IP时，将以太网帧中的所述节点的BMC物理地址替换成目的地的IP对应的CPU的物理地址，所述以太网帧是从Torus网络包拆解出的以太网帧。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述数据接收装置为FPGA。