CN105490845A - Fc交换机级联配置及路由实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于计算机通信技术,公开了一种FC交换机级联配置及路由实现方法,本发明通过CPU对本交换机的域ID、与其级联的交换机的域ID配置表、级联交换机数目、级联端口标志寄存器、级联端口数目配置表、级联端口路由表、多播路由表、广播路由寄存器等进行配置,当交换机某一端口收到数据帧后,根据数据帧的类型根据特定的路由规则进行相应的路由。该发明硬件开销小,扩展性强,可以支持四交换机级联或者更多交换机级联。
Description
技术领域
本发明属于计算机通信技术,涉及FC交换机级联配置及路由的实现方法。
背景技术
FC通信网络由节点机和交换机组成,所有节点机均通过链路与交换机相连,实现分布式通信。
通常情况下,FC交换机基于FPGA实现,由于受FPGA资源规模所限,单个交换机实现的端口数目有限。但是随着应用需求的增加,交换网络中节点机大量增加。这样导致单个交换机无法支持更多的节点机。因此,级联式交换网络随之产生。但如何使FC交换机支持级联式交换网络,是当前存在的难点。
发明内容
本发明提出了一种FC交换机级联配置及路由实现方法,可以支持FC交换机级联,以适应交换网络中日益增加的节点机数目。
本发明的技术解决方案是:
FC交换机级联配置及路由实现方法,包括以下步骤:
1)对FC交换机进行初始化配置,初始化配置对象包括交换机域ID、级联端口标志寄存器、级联端口数目配置表、级联端口路由表、多播路由表和广播路由寄存器;
交换机域ID包括本地域ID寄存器和级联交换机域ID配置表;
2)数据帧的路由选择
当交换机某一端口接收到数据帧,执行以下流程:
(1)解析出该数据帧的DID,根据DID判断该数据帧的类型:如果该数据帧为单播,跳转到步骤(2);如果该数据帧为多播,跳转到步骤(8);如果该数据帧为广播,跳转到步骤(12);
(2)解析出该数据帧的域ID,与本地域ID寄存器进行比对:如果与相同,表明该数据帧的目的端口不是级联端口,跳转到步骤(3);否则,跳转到步骤(4);
(3)根据该数据的DID进行路由,将该数据帧转发到对应的目的端口;
(4)查询级联端口标志寄存器,判断本端口是否为级联端口:如果是,跳转到步骤(6);否则,跳转到步骤(5);
(5)根据该数据帧的域ID查询级联交换机域ID配置表,如果查询命中,则得到该数据帧的域ID相应的级联路径编号,跳转到步骤(7);否则,跳转到步骤(6);
(6)将该数据帧丢弃,流程结束;
(7)根据步骤(5)得到的级联路径编号,查询对应的级联端口路由表,得到级联端口的端口号,将该数据帧转发到该端口号对应的级联端口,实现路由选择;
(8)查询多播路由表,获得该多播数据帧的目的端口,转步骤(9);
(9)查询级联端口标志寄存器,判断本端口是否为级联端口:如果是,跳转到步骤(10);否则,跳转到步骤(11);
(10)如果步骤(8)中获得的多播目的端口包含级联端口,将级联端口从多播目的端口中去除,获得新的多播目的端口,然后将该数据帧转发到新的多播目的端口;否则转步骤(11);
(11)将该多播数据帧转发到步骤(8)中获得的多播目的端口;
(12)查询广播路由寄存器,获得广播目的端口,跳转到步骤(13);
(13)查询级联端口标志寄存器,判断本端口是否为级联端口:如果是,跳转到步骤(14);否则,跳转到步骤(15);
(14)如果步骤(12)中获得的广播目的端口包含级联端口,将级联端口从广播目的端口中去除,获得新的广播目的端口,然后将该数据帧转发到新的广播目的端口;否则转步骤(15);
(15)将该广播数据帧转发到步骤(12)中获得的广播目的端口。
上述本地域ID寄存器用来配置本交换机的域ID,采用8位寄存器实现,可读可写;
级联交换机域ID配置表用来配置与本交换机级联的外部交换机的域ID,采用CAM实现,地址为级联路径编号,内容为级联交换机的域ID;级联路径编号为Y。
上述级联端口标志寄存器为N位,每位分别对应一个端口,标志寄存器为1的位,表示相应端口为级联端口,否则,表示相应端口为非级联端口;其中,N为交换机端口数目。
上述级联端口数目配置表采用RAM实现,其地址为级联路径编号,内容为级联端口数目;级联端口数目为与本交换机级联的外部交换机级联端口的数目,级联端口数目范围从0到M,M大于或等于1,并小于N;
当外部交换机的级联端口数目为0时,表示本交换机与该交换机无级联端口相连;当不为0时,表示本交换机与该交换机通过级联端口相连;当大于1时,表示本交换机与该交换机之间有多个级联端口。
上述级联端口路由表有Y+1张,分别对应Y+1组级联路径,编号为0到Y;
每张级联端口路由表为一块的RAM,深度与级联端口数目一致,内容为级联端口的端口号。
上述多播路由表为一块255xN的RAM,内容为目的端口掩码,地址为多播ID;多播ID从0x00到0xFE;每个多播ID和相应的目的端口掩码对应同一个多播组;目的端口掩码每位分别对应一个端口,目的端口掩码为1的位,表示相应的端口属于该目的端口掩码对应的多播组的目的端口,否则,表示不属于;
多播路由表配置方法如下:
如果多播组的目的端口全部在本交换机上,则将本交换机的各级联端口对应位全部置0,将各目的端口对应位置1;
如果多播组的目的端口在外部交换机上,则将相应的多播ID对级联端口数目取模求余,所得余数与级联端口一一对应,将所得余数对应级联端口的对应位置1,其余级联端口的对应位置0;
如果多播组的目的端口同时在本交换机和外部交换机上,则将本交换机的非级联目的端口对应位置1,将相应的多播ID对级联端口数目取模求余,将所得余数对应级联端口的对应位置1,其余级联端口的对应位置0。
上述广播路由寄存器为N位,每位对应一个端口,广播路由寄存器为1的位,表示相应端口属于广播目的端口;否则,不属于;
广播路由寄存器配置方法如下:
将本交换机所有非级联端口对应位置1;
将级联路径编号对应的级联端口中第一个端口对应位置1,将级联路径编号对应的级联端口中其余端口对应位置0。
本发明具有的优点是:
利用本发明可以构建级联交换网络,有利于更多的FC节点机接入,有利于交换网络容量的扩充;
支持FC单播、多播和广播数据帧通过级联交换网络进行路由;
硬件开销小:逻辑仅用来提供相应的配置寄存器和配置表,以及路由功能;与单交换机相比,硬件开销增加很小;
扩展性强:可以扩展至更多交换机级联;
附图说明
图1是四交换机级联拓扑结构;
图2是FC交换机路由流程示意图。
具体实施方式
本发明提出了一种FC交换机级联配置及路由实现方法,该方法首先通过CPU对本交换机的域ID、与其级联的交换机的域ID配置表、级联交换机数目、级联端口标志寄存器、级联端口数目配置表、级联端口路由表、多播路由表、广播路由寄存器等进行配置,当交换机某一端口收到数据帧后,根据数据帧的类型进行相应的路由选择:
(1)如果是单播,首先判断目的端口是否在本交换机,如果在本交换机,则根据DID进行路由;如果目的端口不在交换机,则查询与其级联的交换机的域ID配置表,然后根据返回的地址查询级联端口路由表,决定将该数据帧转发到哪个级联端口,然后查询本端口是否是级联端口:如果是,则将该数据帧丢弃;否则,将该数据帧转发到查询到的级联端口;
(2)如果是多播,首先查找多播路由表,获得多播目的端口,然后查询哪些端口为级联端口:如果本端口为级联端口,则将该多播帧转发到除级联端口以外的查询到的所有多播目的端口;如果本端口不是级联端口,则将多播帧转发到查询到的所有多播目的端口;
如果是广播,首先查找广播路由表,获得广播目的端口;然后查询本端口是否为级联端口:如果本端口为级联端口,则将该广播帧转发到除级联端口外的所有查询到的广播目的端口;如果本端口不是级联端口,然后将该广播帧转发到查找到的所有广播目的端口。
如图1,四个FC交换机通过级联端口进行级联,每个交换机端口数目为64,级联端口数目均为6。下面从支持的FC交换机级联拓扑结构、初始化配置、路由选择流程三个方面对FC交换机级联配置及路由选择方法进行详细介绍。
1.FC交换机级联拓扑结构:
本发明支持的FC交换机级联拓扑结构如图1所示。
在图1中,四个FC交换机域ID分别为1、2、3、4,彼此分别通过6个级联端口进行互联。以交换机1为例,通过端口1-6与交换机2相连,通过端口7-12与交换机3相连,通过端口13-18与交换机4相连。
下面以FC交换机1为例,对FC交换机的初始化配置及路由流程进行详细说明。
2.初始化配置
a)交换机域ID
在FC级联网络中,每个交换机都有各自的域ID。在初始化时,需要对交换机本地域ID和与之级联的交换机域ID进行设置。每个交换机分别具有本地域ID寄存器和级联交换机域ID配置表。
本地域ID寄存器用来配置本交换机的域ID,采用8位寄存器实现,可读可写;级联交换机域ID配置表用来配置与本交换机级联的交换机的域ID,采用CAM实现,地址为级联路径的编号,从0到2;内容为级联交换机的域ID。
b)级联端口标志寄存器
FC交换机通过级联端口进行级联,组成级联交换网络。
级联端口标志寄存器为64位,每位分别对应一个端口,标志寄存器为1的位,表示相应端口为级联端口,否则,表示相应端口为非级联端口。
c)级联端口数目配置表
级联端口数目配置表采用RAM实现,地址为级联路径编号,从0到2;内容为级联端口数目,用来配置与本交换机级联的外部交换机级联端口的数目,取值范围从0到6。
当外部交换机的级联端口数目值为0时,表示本交换机与该交换机无级联端口相连;当不为0时,表示本交换机与该交换机通过级联端口相连;当大于1时,表示本交换机与该交换机之间有多个级联端口,本交换机需要从多个级联端口中选择一个进行转发。
d)级联端口路由表
级联端口路由表有3张,分别对应三组级联路径,编号为0到2。
其中,每张级联端口路由表为一块6x6的RAM,该RAM深度为6,数据宽度为6。深度与级联端口数目一致,内部为级联端口的端口号。
当交换机需要将单播数据帧转发到级联交换机时,需要查找该路由表。
e)多播路由表
多播路由表为一块255x64的RAM,该RAM深度为255,宽度为64。深度表示多播组的数目,内容为目的端口掩码,地址为多播ID,从0x00到0xFE。目的端口掩码每位分别对应一个端口,目的端口掩码为1的位,表示相应的端口属于该目的端口掩码对应的多播组的目的端口,否则,表示不属于;
如图1,多播路由表配置方法如下:
如果该多播目的端口全部在本交换机上,则将各级联端口对应位全部置0,将各目的端口对应位置1;
如果多播组的目的端口同时在本交换机和外部交换机上,则将非级联目的端口对应位置1,其余非级联端口对应位置0;级联端口对应位设置方法如下:
(1)如果交换机2上有该多播组的目的端口,则将该多播ID对6(级联端口数目)取模求余:如果余数为0,则将端口1对应位置1;如果余数为1,则将端口2对应位置1;如果余数为2,则将端口3对应位置1;如果余数为3,则将端口4对应位置1;如果余数为4,则将端口5对应位置1;如果余数为5,则将端口6对应位置1;
(2)如果交换机3上有该多播组的目的端口,则将该多播ID对6(级联端口数目)取模求余:如果余数为0,则将端口13对应位置1;如果余数为1,则将端口14对应位置1;如果余数为2,则将端口15对应位置1;如果余数为3,则将端口16对应位置1;如果余数为4,则将端口17对应位置1;如果余数为5,则将端口18对应位置1;
(3)如果交换机4上有该多播组的目的端口,则将该多播ID对6(级联端口数目)取模求余:如果余数为0,则将端口7对应位置1;如果余数为1,则将端口8对应位置1;如果余数为2,则将端口9对应位置1;如果余数为3,则将端口10对应位置1;如果余数为4,则将端口11对应位置1;如果余数为5,则将端口12对应位置1;
f)广播路由寄存器
广播路由寄存器数据宽度为64位,每位对应一个端口,广播路由寄存器为1的位,表示相应端口属于广播目的端口;否则,不属于;
广播路由寄存器配置规则如下:
将本交换机所有非级联端口对应位置1;
将与FC交换机2相连的端口1对应位置1;将端口2~端口6对应位置0;
将与FC交换机3相连的端口13对应位置1;将端口14~端口18对应位置0;
将与FC交换机4相连的端口7对应位置1;将端口8~端口12对应位置0;
数据帧的路由选择
当交换机某一端口接收到数据帧,执行以下流程,进行路由选择,如图2所示:
(1)解析出该数据帧的DID,根据DID判断该数据帧的类型:如果该数据帧为单播,跳转到步骤(2);如果该数据帧为多播,跳转到步骤(8);如果该数据帧为广播,跳转到步骤(12);
(2)解析出该数据帧的域ID,与本地域ID寄存器进行比对:如果与相同,跳转到步骤(3);否则,跳转到步骤(4);
(3)根据该数据的DID进行路由,将该数据帧转发到对应的目的端口;
(4)查询级联端口标志寄存器,判断本端口是否为级联端口:如果是,跳转到步骤(6);否则,跳转到步骤(5);
(5)根据该数据帧的域ID查询级联交换机域ID配置表,如果查询命中,则得到该数据帧的域ID相应的级联路径编号,跳转到步骤(7);否则,跳转到步骤(6);
(6)将该数据帧丢弃,流程结束;
(7)根据步骤(5)得到的级联路径编号,查询对应的级联端口路由表,得到级联端口的端口号,将该数据帧转发到该端口号对应的级联端口,实现路由选择;
(8)查询多播路由表,获得该多播数据帧的目的端口,转步骤(9);
(9)查询级联端口标志寄存器,判断本端口是否为级联端口:如果是,跳转到步骤(10);否则,跳转到步骤(11);
(10)如果步骤(8)中获得的多播目的端口包含级联端口,将级联端口从多播目的端口中去除,获得新的多播目的端口,然后将该数据帧转发到新的多播目的端口;否则转步骤(11);
(11)将该多播数据帧转发到步骤(8)中获得的多播目的端口;
(12)查询广播路由寄存器,获得广播目的端口,跳转到步骤(13);
(13)查询级联端口标志寄存器,判断本端口是否为级联端口:如果是,跳转到步骤(14);否则,跳转到步骤(15);
(14)如果步骤(12)中获得的广播目的端口包含级联端口,将级联端口从广播目的端口中去除,获得新的广播目的端口,然后将该数据帧转发到新的广播目的端口;否则转步骤(15);
(15)将该广播数据帧转发到步骤(12)中获得的广播目的端口。
Claims (7)
1.FC交换机级联配置及路由实现方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)对FC交换机进行初始化配置,初始化配置对象包括交换机域ID、级联端口标志寄存器、级联端口数目配置表、级联端口路由表、多播路由表和广播路由寄存器;
交换机域ID包括本地域ID寄存器和级联交换机域ID配置表;
2)数据帧的路由选择
当交换机某一端口接收到数据帧,执行以下流程:
(1)解析出该数据帧的DID,根据DID判断该数据帧的类型:如果该数据帧为单播,跳转到步骤(2);如果该数据帧为多播,跳转到步骤(8);如果该数据帧为广播,跳转到步骤(12);
(2)解析出该数据帧的域ID,与本地域ID寄存器进行比对:如果与相同,跳转到步骤(3);否则,跳转到步骤(4);
(3)根据该数据的DID进行路由,将该数据帧转发到对应的目的端口;
(4)查询级联端口标志寄存器,判断本端口是否为级联端口:如果是,跳转到步骤(6);否则,跳转到步骤(5);
(5)根据该数据帧的域ID查询级联交换机域ID配置表,如果查询命中,则得到该数据帧的域ID相应的级联路径编号,跳转到步骤(7);否则,跳转到步骤(6);
(6)将该数据帧丢弃,流程结束;
(7)根据步骤(5)得到的级联路径编号,查询对应的级联端口路由表,得到级联端口的端口号,将该数据帧转发到该端口号对应的级联端口,实现路由选择;
(8)查询多播路由表,获得该多播数据帧的目的端口,转步骤(9);
(9)查询级联端口标志寄存器,判断本端口是否为级联端口:如果是,跳转到步骤(10);否则,跳转到步骤(11);
(10)如果步骤(8)中获得的多播目的端口包含级联端口,将级联端口从多播目的端口中去除,获得新的多播目的端口,然后将该数据帧转发到新的多播目的端口;否则转步骤(11);
(11)将该多播数据帧转发到步骤(8)中获得的多播目的端口;
(12)查询广播路由寄存器,获得广播目的端口,跳转到步骤(13);
(13)查询级联端口标志寄存器,判断本端口是否为级联端口:如果是,跳转到步骤(14);否则,跳转到步骤(15);
(14)如果步骤(12)中获得的广播目的端口包含级联端口,将级联端口从广播目的端口中去除,获得新的广播目的端口,然后将该数据帧转发到新的广播目的端口;否则转步骤(15);
(15)将该广播数据帧转发到步骤(12)中获得的广播目的端口。
2.根据权利要求1所述的FC交换机级联配置及路由实现方法,其特征在于,
所述本地域ID寄存器用来配置本交换机的域ID,采用8位寄存器实现,可读可写;
级联交换机域ID配置表用来配置与本交换机级联的外部交换机的域ID,采用CAM实现,地址为级联路径编号,内容为级联交换机的域ID;级联路径编号为Y。
3.根据权利要求2所述的FC交换机级联配置及路由实现方法,其特征在于,
所述级联端口标志寄存器为N位,每位分别对应一个端口,标志寄存器为1的位,表示相应端口为级联端口,否则,表示相应端口为非级联端口;其中,N为交换机端口数目。
4.根据权利要求3所述的FC交换机级联配置及路由实现方法,其特征在于,
所述级联端口数目配置表采用RAM实现,其地址为级联路径编号,内容为级联端口数目;级联端口数目为与本交换机级联的外部交换机级联端口的数目,级联端口数目范围从0到M,M大于或等于1,并小于N;
当外部交换机的级联端口数目为0时,表示本交换机与该交换机无级联端口相连;当不为0时,表示本交换机与该交换机通过级联端口相连;当大于1时,表示本交换机与该交换机之间有多个级联端口。
5.根据权利要求4所述的FC交换机级联配置及路由实现方法,其特征在于,
所述级联端口路由表有Y+1张,分别对应Y+1组级联路径,编号为0到Y;
每张级联端口路由表为一块的RAM,深度与级联端口数目一致,内容为级联端口的端口号。
6.根据权利要求5所述的FC交换机级联配置及路由实现方法,其特征在于,
多播路由表为一块255xN的RAM,内容为目的端口掩码,地址为多播ID;多播ID从0x00到0xFE;每个多播ID和相应的目的端口掩码对应同一个多播组;目的端口掩码每位分别对应一个端口,目的端口掩码为1的位,表示相应的端口属于该目的端口掩码对应的多播组的目的端口,否则,表示不属于;
多播路由表配置方法如下:
如果多播组的目的端口全部在本交换机上,则将本交换机的各级联端口对应位全部置0,将各目的端口对应位置1;
如果多播组的目的端口在外部交换机上,则将相应的多播ID对级联端口数目取模求余,所得余数与级联端口一一对应,将所得余数对应级联端口的对应位置1,其余级联端口的对应位置0;
如果多播组的目的端口同时在本交换机和外部交换机上,则将本交换机的非级联目的端口对应位置1,将相应的多播ID对级联端口数目取模求余,将所得余数对应级联端口的对应位置1,其余级联端口的对应位置0。
7.根据权利要求6所述的FC交换机级联配置及路由实现方法,其特征在于,
广播路由寄存器为N位,每位对应一个端口,广播路由寄存器为1的位,表示相应端口属于广播目的端口;否则,不属于;
广播路由寄存器配置方法如下:
将本交换机所有非级联端口对应位置1;
将级联路径编号对应的级联端口中第一个端口对应位置1,将级联路径编号对应的级联端口中其余端口对应位置0。
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