CN104994017A - 一种包含数据包接收模块的网络路由器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包含数据包接收模块的网络路由器，包括数据包接收单元、输入单元、逻辑控制单元、交换传输单元和输出单元；所述的数据包接收单元的输出端分别与输入单元和输出单元连接，输入单元的输出端与逻辑控制单元连接，逻辑控制单元的输出端与交换传输单元连接，交换传输单元的输出端与输出单元连接。本发明提供了一种包含数据包接收模块的网络路由器，克服现有数据包接收过程无法在控制逻辑故障发生时提供可靠接收服务的缺点，在硬件实现时，本发明电路结构简单，能有效减少运行时所受不利因素影响，提高片上网络数据包接收服务质量。

Description

一种包含数据包接收模块的网络路由器
技术领域
本发明涉及一种包含数据包接收模块的网络路由器。
背景技术
图1为一种现有的常用的带虚通道的二维片上网络路由器架构，输入端口内包括多个虚通道，这种片上网络路由器包括五个数据处理模块：
1、用于确定当前时刻，哪一条虚通道内的数据包能作为输入数据包的虚通道仲裁模块VA；
2、用于对输入的数据包作拆包处理，分析包头的源地址、目的地址信息，然后进行路由计算，决定着数据包的发送方向的路由计算模块RC；
3、用于决定哪一个端口的输入数据包获得交换权利的的交换仲裁模块SA；
4、位于数据通路单元中，用于将数据包从指定输入端口传输至指定输出端口的交换传输模块ST；
5、位于数据通路单元中，用于将数据包发送至下一个路由器的输出传输模块LT。
根据路由器中不同模块的工作性质可以将其归属于控制逻辑和数据通路两类，其中，控制逻辑包括虚通道仲裁（VA）模块，路由计算（RC）模块，交换仲裁（SA）模块，这些模块均关系到控制数据包的输入、输出以及转发方向，关系到数据包能否被正确发送到目的地。
路由器中其余部分，即片上网络中路由器之间的链路及缓存空间，被分类为数据通路，它们为数据包提供传输路径和缓存空间，当数据通路发生故障时，只会影响数据包内容，而不会影响数据包的转发路径。
片上网络故障可由多种物理因素影响造成，诸如工艺水平，电路老化，噪声干扰，外部粒子攻击及电压骤降等，除了在生产时就已经发生的先天缺陷外，片上网络在运行间会一直受到上述因素影响，这些故障发生在控制逻辑上，即为控制逻辑故障；若发生在数据通路，则为数据通路故障。
其中部分控制逻辑故障将导致数据包转发方向出错，数据包的实际传输路径出现偏差，偏离无故障情况下的原有路径，我们把这种情况定义为非法路径故障；由于故障数据包传输路径出现错误，就会占用其他正常传输的数据包资源，阻塞其他数据包的正常传输，整个片上网络将因为非法路径故障，导致恶性数据包相互竞争资源，最后网络产生死锁，导致系统彻底崩溃，另外，非法路径故障也会让部分数据包在网络中一直环绕，无法到达目的地，在网络中出现活锁，严重影响网络性能；反观数据通路故障，容错及纠错技术成熟，可通过纠错编码或数据包重传机制等技术克服。
现有的片上网络数据包接收方法为：数据包到达片上网络路由器某一输入端口，经过虚通道仲裁模块VA判断后，被输入至路由计算模块RC；路由计算模块RC通过判断数据包自带的目的地址信息，确定它是否已经到达终点；如已经到达终点，路由计算模块RC将会把数据包转发到该路由器的本地端口，至此，数据包完成了整个传输过程。
分析现有的片上网络数据包接收方法，可以发现，数据包能否被正确接收，与控制逻辑是否出现故障有极大关系，若控制逻辑出现故障，数据包进入非法路径，没有在到达终点时及时被路由器的本地端口接收；又或者数据包被误判为到达终点，错误地被另一个路由器（非终点）接收，这些情况都会损害片上网络性能，影响其余数据包的正常传输；所以，片上网络路由器能够及时、可靠地接收数据包将对提高片上网络的可靠性有极大帮助。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种包含数据包接收模块的网络路由器，克服现有数据包接收过程无法在控制逻辑故障发生时提供可靠接收服务的缺点，在硬件实现时，本发明电路结构简单，能有效减少运行时所受不利因素影响，提高片上网络数据包接收服务质量。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种包含数据包接收模块的网络路由器，包括数据包接收单元、输入单元、逻辑控制单元、交换传输单元和输出单元；所述的数据包接收单元的输出端分别与输入单元和输出单元连接，输入单元的输出端与逻辑控制单元连接，逻辑控制单元的输出端与交换传输单元连接，交换传输单元的输出端与输出单元连接；
所述的输入单元包括多个输入端口，其中一个为本地输入端口；所述的数据包接收单元包括多个数据包接收模块；所述的输出单元包括多个输出端口，其中一个为本地输出端口；每个数据包接收模块分别对应一个不同的输入端口，所述的数据包接收模块的输出端与对应的不同输入端口连接；每一个数据包接收模块还都分别与输出单元的本地输出端口连接；
所述的输入端口包括多个虚通道；            
所述的逻辑控制单元包括虚通道仲裁模块VA、路由计算模块RC和交换仲裁模块SA，每个虚通道仲裁模块VA对应一个路由计算模块RC和一个输入端口；所述的虚通道仲裁模块VA的输入端与对应输入端口连接，虚通道仲裁模块VA的输出端与对应的路由计算模块RC连接，路由计算模块RC的输出端与交换传输单元连接；所述的交换仲裁模块SA的输入端分别与每一个输入端口连接，交换仲裁模块SA的输出端与交换传输单元连接，所述的交换传输单元分别与输出单元的每个输出端口连接；
所述的虚通道仲裁模块VA用于确定当前时刻，哪一条虚通道内的数据包能作为输入数据包；
所述的路由计算模块RC用于对输入的数据包作拆包处理，分析包头的源地址、目的地址信息，然后进行路由计算，决定着数据包的发送方向；
所述的交换仲裁模块SA用于决定哪一个端口的输入数据包获得交换权利；
所述的数据包接收模块用于在数据包进入路由器时，判断该数据包是否已经到达终点：（1）若该数据包已经到达终点，它将会被直接转发至路由器的本地输出端口，被本地处理单元接收，完成整个传输过程；（2）若数据包没有到达终点，将数据包传输至对应的输入端口，继续执行传输过程。
所述的数据包接收模块包括多个第一级与门电路、一个第二级与门电路和一个多路选择器；第一级与门电路的输入端接收数据包目的地地址信息与本路由器地址信息；第一级与门电路的输出端与第二级与门电路连接，第二级与门电路的输出端与多路选择器的一个输入端连接，多路选择器的另一个输入端接收数据包内容，多路选择器的输出端分别与本地输出端口和数据包接收模块对应的输入端口连接。
本发明的有益效果是：（1）在路由器输入端增加数据包接收模块，能在路由器遭受控制逻辑故障的情况下，顺利完成数据包接收工作，减少故障带来的片上网络性能损失；（2）确保在每一个路由器输入端口都能实现独立的数据包接收服务，避免多个输入端口公用一个数据包接收模块所产生的竞争情况；（3）发明通过判断数据包的目的地址字段，就能确定数据包是否已经到达目的地；（4）本发明的数据包接收模块在硬件实现时，仅需数个逻辑门单元，因为逻辑简单，本发明能有效降低遭受故障的概率。
附图说明
图1为现有的片上网络路由器原理框图；
图2为本发明的原理框图；
图3为数据包接收模块原理示意图；
图4为实施例一的示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图2所示，一种包含数据包接收模块的网络路由器，包括数据包接收单元、输入单元、逻辑控制单元、交换传输单元和输出单元；所述的数据包接收单元的输出端分别与输入单元和输出单元连接，输入单元的输出端与逻辑控制单元连接，逻辑控制单元的输出端与交换传输单元连接，交换传输单元的输出端与输出单元连接；交换传输单元即为图2中所示的交换矩阵。
所述的输入单元包括多个输入端口，其中一个为本地输入端口；所述的数据包接收单元包括多个数据包接收模块；所述的输出单元包括多个输出端口，其中一个为本地输出端口；每个数据包接收模块分别对应一个不同的输入端口，所述的数据包接收模块的输出端与对应的不同输入端口连接；每一个数据包接收模块还都分别与输出单元的本地输出端口连接；
所述的输入端口包括多个虚通道，数据包通过输入端口的虚通道进行传输；
所述的逻辑控制单元包括虚通道仲裁模块VA、路由计算模块RC和交换仲裁模块SA，每个虚通道仲裁模块VA对应一个路由计算模块RC和一个输入端口；所述的虚通道仲裁模块VA的输入端与对应输入端口连接，虚通道仲裁模块VA的输出端与对应的路由计算模块RC连接，路由计算模块RC的输出端与交换传输单元连接；所述的交换仲裁模块SA的输入端分别与每一个输入端口连接，交换仲裁模块SA的输出端与交换传输单元连接，所述的交换传输单元分别与输出单元的每个输出端口连接；
所述的虚通道仲裁模块VA用于确定当前时刻，哪一条虚通道内的数据包能作为输入数据包；
所述的路由计算模块RC用于对输入的数据包作拆包处理，分析包头的源地址、目的地址信息，然后进行路由计算，决定着数据包的发送方向；
所述的交换仲裁模块SA用于决定哪一个端口的输入数据包获得交换权利；
所述的数据包接收模块用于在数据包进入路由器时，判断该数据包是否已经到达终点：（1）若该数据包已经到达终点，它将会被直接转发至路由器的本地输出端口，被本地处理单元接收，完成整个传输过程；（2）若数据包没有到达终点，将数据包传输至该数据包接收模块对应的输入端口，继续执行传输过程。
如图3所示，所述的数据包接收模块包括多个第一级与门电路、一个第二级与门电路和一个多路选择器；第一级与门电路的输入端接收数据包目的地地址信息与本路由器地址信息；第一级与门电路的输出端与第二级与门电路连接，第二级与门电路的输出端与多路选择器的一个输入端连接，多路选择器的另一个输入端接收数据包内容，多路选择器的输出端分别与本地输出端口和数据包接收模块对应的输入端口连接。
在数据包接收模块中，使用一系列与门电路判定数据包目的地地址信息与本路由器地址信息是否一致，此地址信息位数的多少与网络大小有关系，也与地址的编码方式有关；只有数据包目的地地址信息与本路由器地址信息完全相同时，与门电路输出“逻辑1”，控制多路选择器将数据包内容传送至路由器本地输出端口，若上述两者不相同，与门电路输出“逻辑0”，多路选择器将把数据包传输至对应的输入端口的虚通道，再通过虚通道传输至对应的逻辑控制单元，由逻辑控制单元决定数据包的传输方向。
如图4所示，实施例一，以一种路由器控制逻辑故障引起数据包无法被正确接收的情况为例子，介绍本发明，图中每个圆柱形代表一个路由器，数据包需要从路由器一发送到路由器四。
在现有技术情况下，当数据包到达路由器四时，按照正常传输路径，数据包应该在路由计算模块RC判定后，确认其已经到达目的地并传送至本地输出端口，完成整个传输任务，但是，当路由器四的控制逻辑出现故障时，路由计算模块RC错误地判断了该数据包的目的地址信息，并将其转发至路由器五，在此情况下，数据包将错过其目的地，并需要通过额外的时间才能重新回到路由器四，数据包传输延时变大，片上网络性能就会下降。
当采用本发明后，数据包从路由器一转发到路由器四的时候，就会在路由器四的输入端口进行目的地址信息判定，此实例中，数据包的目的地址信息与路由器四的地址信息进行对比，通过与门电路可以得到上述两者信息相等，与门电路输出“逻辑1”至多路选择器，数据包将直接传输至路由器四的本地输出端口，此时，路由器四的控制逻辑故障将不会影响该数据包的正常接收。

Claims (2)

1.一种包含数据包接收模块的网络路由器，其特征在于：包括数据包接收单元、输入单元、逻辑控制单元、交换传输单元和输出单元；所述的数据包接收单元的输出端分别与输入单元和输出单元连接，输入单元的输出端与逻辑控制单元连接，逻辑控制单元的输出端与交换传输单元连接，交换传输单元的输出端与输出单元连接；
所述的输入单元包括多个输入端口，其中一个为本地输入端口；所述的数据包接收单元包括多个数据包接收模块；所述的输出单元包括多个输出端口，其中一个为本地输出端口；每个数据包接收模块分别对应一个不同的输入端口，所述的数据包接收模块的输出端与对应的不同输入端口连接；每一个数据包接收模块还都分别与输出单元的本地输出端口连接；
所述的输入端口包括多个虚通道；
所述的逻辑控制单元包括虚通道仲裁模块VA、路由计算模块RC和交换仲裁模块SA，每个虚通道仲裁模块VA对应一个路由计算模块RC和一个输入端口；所述的虚通道仲裁模块VA的输入端与对应输入端口连接，虚通道仲裁模块VA的输出端与对应的路由计算模块RC连接，路由计算模块RC的输出端与交换传输单元连接；所述的交换仲裁模块SA的输入端分别与每一个输入端口连接，交换仲裁模块SA的输出端与交换传输单元连接，所述的交换传输单元分别与输出单元的每个输出端口连接；
所述的数据包接收模块用于在数据包进入路由器时，判断该数据包是否已经到达终点：（1）若该数据包已经到达终点，它将会被直接转发至路由器的本地输出端口，被本地处理单元接收，完成整个传输过程；（2）若数据包没有到达终点，将数据包传输至对应的输入端口，继续执行传输过程。
2.根据权利要求1所述的一种包含数据包接收模块的网络路由器，其特征在于：所述的数据包接收模块包括多个第一级与门电路、一个第二级与门电路和一个多路选择器；第一级与门电路的输入端接收数据包目的地地址信息与本路由器地址信息；第一级与门电路的输出端与第二级与门电路连接，第二级与门电路的输出端与多路选择器的一个输入端连接，多路选择器的另一个输入端接收数据包内容，多路选择器的输出端分别与本地输出端口和数据包接收模块对应的输入端口连接。
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