CN105530179A - 数据报文处理方法以及网络设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种数据报文处理方法及网络设备，该方法包括：当EB为该接入数据报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID置为该接入端口对应的源ECID然后发送给MB；MB收到后确定该数据报文的入端口为源ECID对应的接入端口，将数据报文还原；MB确定报文出端口，当该报文为单播数据报文时添加ETAG并将ETAG中的ECID设置为该出端口对应的目的ECID；将报文发送给该目标EB；目标EB根据单播数据报文的ETAG中的ECID确定对应的出端口，将ETAG移除后从该出端口发送出去。上述方法允许网络设备以更低廉的成本获得更多扩展的端口，由于巧妙地运用了标准报文结果，通用性更强。

Description

数据报文处理方法以及网络设备

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种数据报文处理方法以及网络设备。

背景技术

计算机网络在某种程度上与传统的邮政网络类似，计算机网络中的网络设备就好比邮政网络中的邮差。每个邮差(网络设备)拿到一封用户寄送的信件(主机发出的数据报文)，都会根据信件的地址(报文的地址)决定下一个如何将信件向什么方向继续传递。也就是说，来自主机的报文在网络中经常会经历多个网络设备的传递才能到达目标主机。每个网络设备决定如何传递报文的过程被称为报文转发。由于转发处理的对象是来自主机的某个应用的数据报文，因此转发处理也通常被抽象地称为转发平面(也称为“数据平面”)。而网络设备转发报文的依据通常是控制平面产生的，控制平面是网络设备的大脑，用来给报文转发提供依据。

网络设备从设计结构上看，可以分为集中式设备以及分布式设备。所谓集中式设备是指控制平面与转发平面集中在同一个单板上，而分布式则是将将其分离，或者说大部分板卡只负责转发平面的处理任务，少数板卡负责控制平面(也可能兼有转发平面的处理任务)。目前分布式设备不仅仅涵盖单台物理设备内部的分布式设计，还可以实现机框分布式设计，比如虚拟化网络设备(也称为“堆叠系统”)。然而无论是那种类型的网络设备都需要考虑成本、接入能力以及转发能力等各种指标，但目前能够满足低成本且端口高密度接入需求的网络设备却严重匮乏。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种数据报文处理方法，应用于网络设备上，其中该网络设备包括主控板MB以及端口扩展板EB，所述MB通过下行板间端口与EB的上行板间端口相连，该方法包括：

针对EB上的接入端口，MB为该接入端口分配对应的源扩展通道标识ECID以及目的ECID，根据接入端口与ECID的对应关系在网络设备内部的报文传递路径上进行报文控制规则的配置；

当EB通过接入端口收到来在外部的数据报文时，为该数据报文添加扩展标签ETAG，并将ETAG中的ECID置为该接入端口对应的源ECID；将修改后的数据报文通过上行板间端口发送给MB；

MB收到EB发送的携带ETAG数据报文后，若ETAG携带的ECID为源ECID，则确定该数据报文的入端口为源ECID对应的接入端口，移除所述ETAG以将数据报文还原；

MB针对还原后的数据报文进行转发处理以确定出端口，当该报文为单播数据报文时，MB为该数据报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID设置为该出端口对应的目的ECID；

MB将包括出端口的EB作为目标EB，将修改后的单播数据报文通过与目标EB对应的下行板间端口发送给该目标EB；

目标EB根据单播数据报文的ETAG中的ECID确定对应的出端口，将ETAG移除后从该出端口发送出去。

本申请还提供一种网络设备，包括主控板MB以及端口扩展板EB，所述MB通过下行板间端口与EB的上行板间端口相连，其中：

所述MB用于，针对EB上的接入端口，为该接入端口分配对应的源扩展通道标识ECID以及目的ECID，根据接入端口与ECID的对应关系在网络设备内部的报文传递路径上进行报文控制规则的配置；在收到EB发送的携带ETAG数据报文后，若ETAG携带的ECID为源ECID，则确定该数据报文的入端口为源ECID对应的接入端口，移除所述ETAG以将数据报文还原；该MB还用于针对还原后的数据报文进行转发处理以确定出端口，当该报文为单播数据报文时，为该数据报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID设置为该出端口对应的目的ECID；将包括出端口的EB作为目标EB，将修改后的单播数据报文通过与目标EB对应的下行板间端口发送给该目标EB

所述EB用于，通过接入端口收到来在外部的数据报文时，为该数据报文添加扩展标签ETAG，并将ETAG中的ECID置为该接入端口对应的源ECID；将修改后的数据报文通过上行板间端口发送给MB；其中，该EB还用于在本EB为目标EB时，根据单播数据报文的ETAG中的ECID确定对应的出端口，将ETAG移除后从该出端口发送出去。

相较于现有技术，本申请上述方法允许网络设备以更低廉的成本获得更多扩展的端口，由于巧妙地运用了标准报文结果，通用性更强。

附图说明

图1A是一个例子中网络设备的结构图；

图1B是一个例子中网络设备的主控板MB的结构图；

图1C是一个例子中网络设备的端口扩展板EB的结构图；

图2是一个例子中网络设备处理单播数据报文的流程图；

图3是一个例子中ETAG的结构图；

图4A是一个例子中单播转发过程中各端口上配置的控制规则示意图；

图4B是一个例子中单播转发的路径示意图；

图5是一个例子中网络设备处理组播数据报文的流程图；

图6A是一个典型堆叠系统示意图；

图6B是另一个典型堆叠系统示意图；

图7是一个例子中堆叠系统内部单播转发的路径示意图。

具体实施方式

请参考图1A、图1B以及图1C，在一个例子中，本公开提供一种网络设备10，包括主控板(MB,MainBoard)11以及一个或多个端口扩展板(ExtendBoard,EB)12，比如EB1以及EB2。其中EB包括第一以太网芯片121以及与第一以太网芯片121相连的多个以太网端口122，其中多个端口122包括用来连接主机或其他网络设备的接入端口(比如Port3以及Port5等)以及与MB11相连的上行板间端口(比如Port2以及Port17等)。所述MB11包括处理器111、计算机可读存储介质112、第二以太网芯片113、与第二以太网芯片113相连的多个端口114以及内部总线115，其中多个端口114包括与EB12相连的下行板间端口(比如Port18以及Port19等)以及接入端口(比如Port20)。

从整体上看，图1A所示的架构中，MB11以及EB12位于同一个机框中，但与分布式设备不同的是，EB12的主要任务是提供端口扩展功能，而MB11则负责整个网络设备的控制平面以及转发平面的实现。请参考图2，在一个例子中，网络设备10针对数据报文的处理过程包括以下步骤。

步骤201，针对EB上的接入端口，MB为该接入端口分配对应的源ECID(扩展通道标识，E-channelIdentifier)以及目的ECID，根据接入端口与ECID的对应关系在网络设备内部的报文传递路径上进行报文控制规则的配置；

步骤202，当EB通过接入端口收到来自外部的数据报文时，为该数据报文添加ETAG(扩展标签)，并将ETAG中的ECID置为该接入端口对应的源ECID；将修改后的数据报文通过上行板间端口发送给MB；

步骤203，MB收到EB发送的携带ETAG数据报文后，若ETAG携带的ECID为源ECID，则确定该数据报文的入端口为源ECID对应的接入端口，移除所述ETAG以将数据报文还原；

步骤204，MB针对还原后的数据报文进行转发处理以确定出端口，当该报文为单播数据报文时，MB为该数据报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID设置为该出端口对应的目的ECID；

步骤205，MB将包括出端口的EB作为目标EB，将修改后的单播数据报文通过与目标EB对应的下行板间端口发送给该目标EB；

步骤206，目标EB根据单播数据报文的ETAG中的ECID确定对应的出端口，将ETAG移除后从该出端口发送出去。

请参考图3，ETAG概念是IEEE802.1br标准定义，其目标是为单个物理主机上单个物理端口被多个虚拟机的虚拟端口共用提供方便。当然本公开对利用802.1br机制的利用与其原始目标并无关联。图3展示了ETAG的字段的具体结构。(需要注意的是，本申请文件后续描述中，ECID与E-CID表达的是同样的概念)

EthernetType表示以太网报文类型。

ECID包括GRP(组播单播转发区分标识)、E-CID_base和E-CID_ext，其中高2Bit(GRP)用于区分单播转发方式和组播转发方式。

IngressE-CID包括Ingress_E-CID_base和Ingress_E-CID_ext。IngressE-CID长度为20Bits，用于在下行流量中携带组播转发时的源接口信息，当报文是单播时，该字段一般被置为0。

PriorityCodePoint(E-PCP)表示报文的转发优先级，和VLANTAG中的优先级含义相同。

DropEligibleIndicator(E-DEI)用来标识报文是否可以丢弃。

本申请面向的设计对象是网络设备而非802.1br建议的物理主机，且目标主要是降低端口密度较高的网络设备的实现成本，提升开发灵活性以及提高通用性等。请参考图1A，在一个例子中，在网络设备10上电完成初始化之后，MB11作为整个设备的核心，其可以收集到系统内有哪些EB12，各个EB12的各种基本信息，比如EB12有哪些接入端口，通过哪个下行级联端口与自身相连等等。请参考表1，MB11按照一个预设分配规则为每个EB12上的接入端口分配源ECID以及目的ECID。

在这个例子中，这个预设分配规则具体为：源ECID是奇数，而目的ECID是偶数，当然其他分配规则同样可以使用，只要能区分出ECID是源ECID还是目的ECID即可，比如说源ECID是3的整数倍数，而目的ECID不是3的整数倍。在一个例子中，MB为每个接入端口分配的源ECID或目的ECID在网络设备的全局是唯一的。此时从对应关系上来看，一个源ECID将唯一对应一个接入端口，一个目的ECID也将唯一对应一个接入端口。

接入端口	源ECID	目的ECID
			Port3	1	2
Port4	3	4
			Port5	5	6
Port15	7	8
			Port16	9	10
……	……	……

表1

请参考表2的示例，在另一个例子中，MB11为EB12上的接入端口分配的源ECID以及目的ECID在该EB上是唯一的，此时不同EB12上的两个接入端口可能使用相同的源ECID或目的ECID。此时MB11将根据EB12标识与ECID的组合来区分端口(比如报文的入端口或出端口等)。比如说，MB从Port19收到一个第一报文，其携带的ECID为1；此时MB可以确定该报文的入端口是Port3；若MB从Port18收到一个第二报文，其携带的ECID也为1；此时MB可以确定该报文的入端口是Port15。也就是说MB可以根据下行板间端口来做出准确的区分。事实上下行板间端口对应着唯一的EB，可以理解为EB的标识。假设ECID采用全局唯一的方式来分配的，也就是参考表1的分配方式。在ECID分配完成后。MB可以在下发各种必要的控制规则来引导报文在内部的传递。

接入端口	源ECID	目的ECID	下行板间端口
				Port3	1	2	Port19
Port4	3	4	Port19

Port5	5	6	Port19
				Port15	1	2	Port18
Port16	3	4	Port18
				……	……	……	……

表2

请同时参考图1A、图4A以及图4B，图4A给出了一个网络设备内部控制规则的一个具体示例，这些控制规则可以采用访问控制列表ACL表项或其他类似的技术来实现，通常设置在各个端口所属的以太网芯片上。以下描述一个单播数据报文从Port3进入，最终从Port16离开的过程，而图4A中各个控制规则则是该例子中报文在网络设备10内部传递的过程中被以太网芯片执行的控制规则。

假设当前有一个来自主机的数据报文通过Port3进入。Port3分配到的源ECID是1。根据图4A中Port3上的控制规则可以看出实际上MB针对EB1设置的控制规则内容可以归纳为：对于接入端口进入的报文添加ETAG，并将其中的ECID设置为端口对应的源ECID。基于该控制规则，对于Port3进入的数据报文，EB1的以太网芯片报文添加ETAG并设置数值为1的ECID。接下来，EB1将修改后的数据报文通过Port2与Port19之间的级联链路发送给MB。当然如果数据报文从Port4进来，EB1会做类似的处理，只不过ETAG中设置的ECID数值会不同而已。

修改后的报文会进入MB的Port19。Port19是MB的下行板间端口，MB针对下行板间端口同样进行控制规则的配置。根据图4A，面向下行板间端口的控制规则的内容可以概括为：针对进入下行板间端口的上行数据报文，将该报文携带的ECID所对应的接入端口作为该报文的入端口。根据这个控制规则，在步骤203，MB在报文进入Port19时，可以根据报文中携带的数值为1的ECID确定报文的入端口为Port3，移除ETAG后将报文还原并上送转发平面进行常规的转发处理。

在步骤204，MB的转发平面将获得还原后的数据报文，这样的处理可以允许转发平面的处理机制不发生改变，也就是说前续各个步骤的处理对于步骤204中进行的转发处理而言是透明的。MB的转发平面按照预定的转发逻辑对报文进行转发处理，比如根据入端口进行MAC地址学习，查找目的地址确定出端口等等。一般来说，转发处理可能在芯片内部通过硬件来实现或者在CPU上通过软件来实现。在转发处理完成时，MB的转发平面会确定出转发结果。一般来说，转发结果包括了报文的出端口。假设该报文的出端口是Port16，由于Port16在EB2上，因此报文需要通过Port18与Port17之间的板间链路送往EB2。

在步骤201中，MB面向下行板间端口设置的控制规则还包括面向下行数据报文的控制规则。根据图4A，针对单播数据报文来说，这个控制规则的内容可概括为：针对需要通过下行板间端口发送的下行单播数据报文，为该报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID设置为出端口对应的目的ECID。在这个例子中，假设当前处理的数据报文是单播数据报文，由于该数据报文此时的出端口是Port16，此时MB在步骤204为该报文添加新的ETAG，该ETAG中的ECID将置为10，也就是说Port16对应的目的ECID，用来向EB2表明报文的出端口是EB2上的Port16。此时该单播数据报文再次被修改后发送给EB2。

接下来报文将进入Port17，Port17是一个上行板间端口，MB针对上行板间端口设置的控制规则可以概括为：针对进入上行板间端口的下行单播数据报文，根据其ETAG中携带的ECID确定对应的出端口，并将ETAG移除后从该出端口发送出去。在这个例子中，报文携带有ECID，且其数值为10，因此EB2可以应用控制规则确定其对应的出端口为Port16，修改报文之后即可将报文从Port16发送出去。

以上描述的是单播数据报文从Port3进入网络设备10之后任何顺利地从对应的出端口Port16发送出去的过程。当然对于从Port16进入的反方向的报文而言，其处理过程是类似的，不再一一详述。在上述处理过程中，对ECID的添加和移除操作使得整个过程对于转发平面而言是透明的，而ECID的作用则可以允许报文在跨越不同EB转发过程实现上不再过分依赖于芯片厂商提供的级联头部。因此即便EB1以及EB2上所使用的以太网芯片来自不同的芯片厂商，依然可以实现跨板转发，这显然提高了整个网络设备开发的灵活性。由于减少了对于级联头部的依赖，在某些例子中，可以减少级联头部的长度，因此又可以降低板间通信的开销，提升带宽利用效率。

从网络设备10的架构来看，其是一个分布式设计与集中式设计的混合体。首先，转发平面的转发处理集中在MB上进行，这是集中式架构的特点，但绝大部分接入端口则分布在各个EB上，这又是分布式架构的特点。基于这样的混合架构，MB可以配置转发能力比较强的以太网芯片或处理器，而由于EB不需要强制支持转发功能，因此只需要使用很低成本的以太网芯片即可实现。此时EB主要完成大量主机的接入工作，比如一个EB支持48个端口，那网络设备10可以轻松地容纳数十个EB，对外提供出几百个接入端口，非常适用于大中型单位中众多用户主机的接入。

其次，由于MB和EB均位于一个机框内部，因此相对于可以提供更多接入端口的CB-PE纵向堆叠架构而言，成本可以极大幅度降低。在CB-PE架构中，每个PE都需要有独立的机框和电源设计，机框和电源的成本占比非常高，甚至比以太网芯片的成本高很多。当网络设备10中插入的EB足够多时，这种成本上的优势将非常显著。

在一些应用场景中，网络设备10可能需要进一步支持组播功能。请参考图5，对于组播功能的实现，与之前例子中的描述类似，包括如下处理步骤：

在步骤501，MB针对自身维护的组播组分配对应的ECID，并根据组播组与ECID的对应关系在网络设备内部的报文传递路径上进行报文控制规则的配置；

在步骤502，源EB通过接入端口收到来自外部的数据报文时，为该数据报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID置为该接入端口对应的源ECID；将修改后的报文通过上行板间端口发送给MB；

在步骤503，MB收到源EB发送的数据报文后，根据其中携带的源ECID确定该数据报文的入端口为源ECID对应的接入端口，并移除所述ETAG以将报文还原；

步骤504，在所述MB针对还原后的数据报文进行转发处理以确定出端口后，当该报文为组播数据报文时，MB为该报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID设置为该组播组对应的ECID；

步骤505，MB将包括出端口的EB作为目标EB，将修改后的组播数据报文通过对应的下行板间端口发送给该目标EB；其中对于包括入端口的目标EB，MB在发送该报文之前，将该报文ETAG中的IngressECID设置为所述入端口对应的源ECID；

步骤506，目标EB根据报文ETAG中ECID确定对应组播组，根据组播组确定对应的出端口，根据IngressECID过滤掉所述源ECID对应的出端口，将ETAG移除后从剩余的出端口发送出去。

对于组播数据报文的转发而言，其出端口是组播组的成员端口。一个接入端口上接收到主机的IGMP(InternetGroupManagementProtocol，互联网组管理协议)加入请求之后，该接入端口将成为组播组的成员端口。后续该组播组的组播数据报文将需要向该端口复制一份。在这个例子中，MB上维护的组播组将会分配到对应的ECID，这个ECID可以是网络设备上全局唯一的，与某个接入端口对应的ECID不会重合。假设ECID是全局唯一的，可以指定8000(或其他数值)以下的ECID分配给接入端口，而大于8000的分配给组播组。值得注意的是，对于未知单播和广播报文而言，其本质上与组播报文类似，可以当成一个特殊组播组进行处理，也可以分配对应的ECID。

请参考图7，假设一个组播数据报文进入Port3，在上述流程中，步骤502以及步骤503的过程与前一个例子中步骤202以及步骤203相同，此处不再一一赘述。在步骤504中，组播数据报文的转发过程可以按照既有的机制来实现，比如查询组播转发表获得对应的转发结果。转发结果中可能包括一个或者多个出端口。当出端口分布在多个EB上时，这些EB都是所述目标EB，需要将报文通过对应的下行板间端口发送给这些目标EB。

假设MB查询组播转发表得到的出端口包括Port3、4、5、15，这些出端口位于EB1以及EB2上，此时MB需要通过Port19以及Port18将报文发送给这两个EB。在发送之前同样需要添加ETAG，不同的是，针对组播数据报文，ETAG中设置的ECID为该组播组对应的ECID。此时由于入端口Port3位于EB1(目标EB之一)上，此时发送给EB1报文的ETAG还需要进一步修改，需要将ETAG中的IngressECID设置为Port3所对应的源ECID。对于EB2而言，可以不进行这样的修改；当然若Port3的源ECID是全局唯一的，那么发送给EB2的报文中设置IngressECID也不会有影响。

EB1收到报文之后，首先根据ECID获得对应的组播组索引，然后从MB事先下发的组播表中获得对应的出端口。一般来说，MB在组播转发表中生成对应的表项之后，可以事先将每个组播组的出端口以列表的形式下发到对应的EB上，EB将其存入组播表内。请参考表3的示例，该表描述了EB1上事先获得组播表。对于EB1而言，由于不需要做转发处理，因此只需要知道组播组索引即可从组播表中查找确定报文的出端口。也就是说，事实上MB事先下发给EB的组播表中包括的是组播组索引以及对应的若干端口。而组播组索引在报文中是不存在的，EB无法从报文中获得，除非通过级联头部来携带。但在本申请中，由于组播组索引与ECID建立了对应关系，因此EB可以根据ECID确定对应的组播组索引进而得到出端口。。

组播组索引	出端口
		1	Port3，Port4
2	Port4
		3	Port3，Port4，Port5
4	Port4，Port5
		5	Port3，Port4
……	……

表3

在步骤501中，MB给EB1配置了控制规则，这个控制规则的内容包括：针对上行板间端口收到的组播数据报文，根据报文ETAG中的ECID确定对应的组播组，并移除ETAG后送入组播通道。在这里例子中，假设组播组3分配到的ECID是801，此时EB1的以太网芯片根据ETAG中携带的数值为801的ECID确定出对应的组播组索引为3。由于ETAG中携带了Port3对应的ECID(数值为1)，此时芯片可以确定出需要过滤的端口为Port3。移出ETAG之后，可以送往芯片的组播通道，芯片根据组播组索引3确定出端口为(Port3，Port4，Port5)，过滤掉Port3，通过剩下的Port4以及Port5分别发送一份组播数据报文出去。过滤掉Port3的原因是：组播数据报文的入端口是Port3，因此不能从该端口再把报文发送回去。

以上描述的例子可以很好地满足较高密度端口接入需求且成本低廉。但是在一些大型的企业网中，可能需要更高的端口密度。在网络技术领域，很多时候客户可能需要将多台网络设备虚拟化为一台网络设备(也称为“虚拟化系统”或“堆叠系统”)。在多台网络设备通过级联端口连接在一起，从而能够提供出更多接入端口。网络设备虚拟化技术具有以下特点。

管理简化：堆叠系统形成之后管理员可以通过任意成员设备的任意端口登录虚拟化系统，对系统内所有成员设备进行统一管理。

高可靠性：虚拟化的高可靠性体现在多个方面。一方面，系统由多台成员设备组成，其中至少有一台成员设备作为主设备(Master设备)负责系统的运行、管理和维护，而其他成员设备作为Slave设备，其可以作为Master设备的备份，同时也负责处理主要的数据业务。一旦Master设备故障，系统会迅速自动选举新的Master，以保证数据业务不中断，从而实现了设备的1:N备份；此外，成员设备之间的级联链路通常支持聚合功能，多条链路之间可以互为备份也可以进行负载分担，从而进一步提高了堆叠系统的可靠性；

扩展能力强：系统可以通过增加新成员设备，轻松实现端口数、带宽等关键指标的扩展。通常情况下，各成员设备都有CPU，能够独立处理协议报文、进行数据报文转发，所以IRF还能够轻松地扩展处理能力。

对于虚拟化系统来说，它对外表现为一台网络设备，请参考图6A，假设虚拟化系统60可以与网络设备61以及网络设备62进行各种控制报文的交互，这个过程中，网络设备61以及网络设备62通过解析来自虚拟化系统60的控制报文会认为该虚拟化系统60是与自身一样的普通网络设备，而并不知道事实上虚拟化系统60包括了多个成员设备(601-604)。从网络管理的角度来看，在整个网络拓扑的管理界面上时，管理系统会将堆叠系统60标识为一台网络设备。

虚拟化系统60虽然在很多方面表现与普通网络设备一样，但是在处理数据报文时，其仍然不能违背物理拓扑的限制。请参考图6B，假设数据报文从成员设备601的端口PortA进入虚拟化系统，根据转发结果来看，其需要从成员设备603的端口PortB离开虚拟化系统去往下一个网络设备，比如图6A中的网络设备62。在数据报文从PortA到PortB的过程中，其势必会经过多个成员设备，比如成员设备601，成员设备602以及成员设备603。

在一种处理方式中，采用每一跳都转发的方式，采用这种方式虚拟化系统也被称为“软堆叠”。成员设备601，成员设备602以及成员设备603在转发平面的表项是Master设备统一控制的，对于同一个目的地址的转发表项，每个成员设备都需要设置出接口。在上述例子中，成员设备601在转发平面查表确定数据报文的出口是级联端口SPort1，报文通过Sport2进入成员设备602，成员设备602查表确定数据报文的出口是Sport3，报文通过Sport4进入成员设备603，成员设备603查表确定数据报文的出口是PortB。这种处理方式的好处是比较简单，能够较好地沿袭传统的设计。但这种处理机制需要报文在每个成员设备都重新查表一次，这显然会增加转发延迟并降低系统整体的转发性能。此外如果需要将报文的源/目的信息从源框携带到目的框，需要消耗额外的Tunnel、MAC、IP等表项资源来实现。

另一种处理方式被称为“硬堆叠”。仍然以上述例子为基础，数据报文通过PortA进入成员设备601后，在成员设备601查表即可得到真正的全局出端口PortB。此时出端口PortB不在成员设备601本地，需要通过级联端口来跨过其他成员设备，然而其他成员设备此时不需要再次查表转发。其他成员设备可以利用级联头部中携带的信息确定报文如何处理。这种机制可以借用芯片厂家提供的芯片间私有级联头部(比如博通公司的Higgig头部等)来实现。报文在成员设备间传递时将会被封装上所述级联头部，报文的源和目的端口信息以及其它转发决定信息(比如优先级等信息)可以放在级联头部中带到其他成员设备；然后其他成员设备解析私有的级联头部得上述信息，

根据这些信息来处理报文。比如根据优先级信息决定该报文进入哪个出口队列等。但是这种处理方式受限于芯片厂商的私有级联头部的定义，不同芯片厂商私有级联头部定义各不相同。假设虚拟化系统中两个成员设备采用不同芯片厂商的芯片，则无法协同工作完成硬堆叠的技术实现，通用性较差，不同厂商之间生产的网络设备通常难以通过堆叠技术实现堆叠系统。

本申请基于前述例子中描述的网络设备10可以很好地实现低成本且通用性极好的堆叠系统。请参考图7所示的堆叠系统70，其包括两个成员设备，分别是网络设备71以及网络设备72。网络设备71以及网络设备72可以沿用前述网络设备10的基本设计。在网络设备10的基础上只需要稍加改进即可实现成本低廉且通用性极好的堆叠系统。其中网络设备71与网络设备72通过堆叠链路相连，两侧的堆叠端口分别为Port5以及Port6。在实际实现的过程成中，考虑到网络设备71以及72之间的数据报文流量可能很大，堆叠端口可以通过聚合多个普通端口来实现，以大幅度提高其带宽。

在本申请的堆叠系统中，MB1和MB2之间可以进行选举确定出哪个网络设备是主设备，比如MB1是主设备，则MB1负责整个堆叠系统的管理，为接入端口分配ECID，下发各种控制规则；当然在这个管理过程中，MB2可以进行协助，通俗来说MB1指挥MB2在网络设备72内完成分配和控制规则下发。当然在一些其他的架构中，MB1也可以不依赖于MB2的协助。本领域普通技术人员可以根据需要参考已有技术来设计控制层面的管理机制。从转发平面来看，针对单播数据报文的处理流程而而言，还包括以下：

步骤207，当所述目标EB根据单播数据报文的ETAG中的ECID确定对应的出端口不在本EB时，将携带ETAG的单播数据报文通过堆叠端口发送给堆叠系统内的其他网络设备；

步骤208，当所述MB从下行板间端口接收到携带ETAG的数据报文时，若ETAG中携带的ECID为目的ECID，则通过下行板间端口将该报文发送给该目的ECID对应的接入端口所属的EB。

步骤209，当EB通过堆叠端口收到来自堆叠系统内部的携带ETAG的数据报文时，EB通过上行板间端口将该携带ETAG的数据报文发送给所述MB。

从转发过程来说，以一个单播数据报文从Port3进入，并需要从Port13离开为例来说明网络设备参与堆叠系统时需要做的一些改进。请参考图7，报文从Port3进入一直到报文进入EB1，上送MB1再回到EB1这一段流程并无变化。根据之前的描述可以看出，当报文从MB1进入EB1时，报文ETAG中携带的ECID为Port13对应的目的ECID，假设为88。这个ECID显然不会对应到EB1上的接入端口,因为对应的端口Port13在EB4上。因此MB(MB1或者MB2)下发控制规则时，可以针对EB1的上行板间端口Port2下发特殊的控制规则，其内容可以概括为：针对板外接入端口的ECID，其对应的出端口为堆叠端口。此时针对设置的Port2的控制规则可以参考表4的示例。

序号	匹配条件	执行动作
			1	ECID为2	移出ETAG，从Port3发送出去
2	ECID为4	移出ETAG，从Port4发送出去
			......	.......	.......
20	ECID为84	从Port5发送出去
			21	ECID为86	从Port5发送出去
……	……	……

表4

在表4中，对于序号为20以及21的表项，其表达的含义为：凡是目的ECID没有对应到本EB上接入端口的，一律从堆叠端口Port5发送出去。基于这样的控制规则，EB1的芯片在收到报文后，会保持报文不变，从Port5发送出去。从这里可以看出，EB1上配置的控制规则允许EB1根据任意一个ECID确定出一个“出端口”，这个“出端口”是EB1认为的出端口，比如ECID为84或86时，“出端口”是Port5，但真正的出端口是Port13。换一个角度来说，在EB1上，Port5临时代表着这些位于其他EB上接入端口来与这些接入端口的ECID进行对应。

接下来报文将到达EB3的Port6，对Port6来说，无需下发特殊控制规则，因此Port6会将报文(也就是内部收到的数据报文，无论是单播数据报文还是组播数据报文)通过上行板间端口Port9发送出去即可。报文进入MB2的Port10之后，在一个例子中，可以继续按照前续步骤203一直处理下去，报文显然可以顺利地从Port13离开。但是这就需要MB2再一次执行转发处理，显然前面MB1已经做过转发处理了，MB2的处理是多余的，影响到整个堆叠系统的转发效率。因此在一个更为优选的例子中，MB可以针对下行板间端口进一步配置控制规则，该控制规则可以概括为：当所述MB从下行板间端口接收到携带ETAG报文时，通过下行板间端口将该报文发送给该ETAG中ECID对应的出端口所属的EB。此时的出端口可能是真正的出端口Port13，也可能是又一个代表着真正出端口的堆叠端口(假设堆叠系统中还有更多网络设备)。

请参考表5的示例，MB2的以太网芯片根据该控制将该报文从Port11发送出去，从而避免了MB2再次对报文进行转发处理。EB4收到该报文后按照前述处理方式进行处理，即可将报文从Port13发送出去。

序号	匹配条件	执行动作
			1	.......	.......
2	.......	.......
			......	.......	.......
33	ECID为86	从Port11发送出去
			……	……	……

表5

在堆叠系统中可能也需要支持组播功能。对于组播数据报文的处理，与前述实施方式基本相同。首先与已有堆叠系统一样，堆叠端口通常是所有组播组的出端口。在本申请中，基于以上的实现，同样需要做一些特别处理。此时上述方法还可以进一步包括：

步骤507，当MB从上行板间端口接收到携带ETAG的组播数据报文时，根据报文ETAG中的ECID确定对应的组播组，根据组播组索引确定出端口，若出端口为MB上的接入端口，则移除ETAG后从该出端口发送出去，若出端口为下行板间端口，则将携带ETAG的报文从下行板间端口发送出去；

步骤508，当目标EB根据组播数据报文ETAG中的ECID确定对应组播组，根据组播组确定对应的出端口后，若出端口为堆叠端口，则将携带ETAG报文通过堆叠端口发送出去。

从EB的角度来看，在前述单个设备的处理过程中，EB需要移除ETAG后从出端口将组播报文发送出去的。但是当出端口是堆叠端口的时候，由于堆叠口是其他真正出端口的代表，因此ETAG还不能移除。此时在各个EB的上行板间端口上设置特殊的控制规则来控制下行组播数据报文的发送。该特殊控制规则的内容可以概括为：当组播组出端口为堆叠端口时，将携带ETAG报文通过堆叠端口发送出去。

对端堆叠端口(比如图7中的Port6)收到之后的处理与前述处理方式相同，堆叠口进入的报文不会添加新的ETAG(因为报文肯定有ETAG)，接下来可以通过EB3的上行板间端口透传给MB2。而MB2的下行板间端口Port10上可以额外针对下行板间端口设置控制规则：当MB从上行板间端口接收到携带ETAG的组播数据报文时，根据报文ETAG中的ECID确定对应的组播组，根据组播组索引确定出端口，若出端口为MB上的接入端口，则移除ETAG后从该出端口发送出去，若出端口为下行板间端口，则将携带ETAG的报文从下行板间端口发送出去。这个控制规则的目标是避免组播数据报文再次上送到MB转发平面再处理。

MB2下行板间端口Port10所属以太网芯片上也会被MB下发组播表，这个机制与MB下发组播端口列表给EB的形式一样，只不过组播组索引会有差异。

值得注意的是，这时候下发的组播组出端口列表中通常MB自身的端口，并不一定是全局意义的真正出端口。因此，若出端口为MB本地的接入端口(真正的出端口)，则移除ETAG后发送出去，若出端口为下行板间端口(代表着其他真正的出端口)，则将携带ETAG的报文通过该下行板间端口发送给对应的EB，而EB收到之后可以按照前述方式进行处理，如此循环下去，直到组播数据报文从每个真正的出端口都发送一份出去。至此，组播数据报文的处理就完成了。从以上描述可以看出，本申请的网络设备组成的堆叠系统，不仅仅可以实现硬堆叠在处理效率的优势，而且其成本更低，并且通用性非常好，支持不同芯片厂商的以太网芯片在一起工作，减少了对级联头部这种私有协议的依赖。以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种数据报文处理方法，应用于网络设备上，其中该网络设备包括主控板MB以及端口扩展板EB，所述MB通过下行板间端口与EB的上行板间端口相连，其特征在于，该方法包括：

针对EB上的接入端口，MB为该接入端口分配对应的源扩展通道标识ECID以及目的ECID，根据接入端口与ECID的对应关系在网络设备内部的报文传递路径上进行报文控制规则的配置；

当EB通过接入端口收到来在外部的数据报文时，为该数据报文添加扩展标签ETAG，并将ETAG中的ECID置为该接入端口对应的源ECID；将修改后的数据报文通过上行板间端口发送给MB；

MB收到EB发送的携带ETAG数据报文后，若ETAG携带的ECID为源ECID，则确定该数据报文的入端口为源ECID对应的接入端口，移除所述ETAG以将数据报文还原；

MB针对还原后的数据报文进行转发处理以确定出端口，当该报文为单播数据报文时，MB为该数据报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID设置为该出端口对应的目的ECID；

MB将包括出端口的EB作为目标EB，将修改后的单播数据报文通过与目标EB对应的下行板间端口发送给该目标EB；

目标EB根据单播数据报文的ETAG中的ECID确定对应的出端口，将ETAG移除后从该出端口发送出去。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MB与EB位于同一个机框内部，且共用机框内部的电源。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络设备还包括堆叠端口，该堆叠端口用于与其他网络设备连接形成包括多个网络设备的堆叠系统，所述方法还包括：

当所述目标EB根据单播数据报文的ETAG中的ECID确定对应的出端口不在本EB时，将携带ETAG的单播数据报文通过堆叠端口发送给堆叠系统内的其他网络设备；

当所述MB从下行板间端口接收到携带ETAG的数据报文时，若ETAG中携带的ECID为目的ECID，则通过下行板间端口将该报文发送给该目的ECID对应的接入端口所属的EB；

当EB通过堆叠端口收到来自堆叠系统内部的携带ETAG的数据报文时，EB通过上行板间端口将该携带ETAG的数据报文发送给所述MB。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中接入端口分配到的源ECID以及目的ECID均为全局唯一的ECID；

或者其中接入端口分配到的源ECID以及目的ECID均为EB上唯一的ECID，所述MB根据EB标识与ECID的组合来区分端口。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

MB针对自身维护的组播组分配对应的ECID，并根据组播组与ECID的对应关系在网络设备内部的报文传递路径上进行报文控制规则的配置；

在所述MB针对还原后的数据报文进行转发处理以确定出端口后，还包括：当该报文为组播数据报文时，MB为该报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID设置为该组播组对应的ECID；

MB将包括出端口的EB作为目标EB，将修改后的组播数据报文通过对应的下行板间端口发送给该目标EB；其中对于包括入端口的目标EB，MB在发送该报文之前，将该报文ETAG中的IngressECID设置为所述入端口对应的源ECID；

目标EB根据报文ETAG中ECID确定对应组播组，根据组播组确定对应的出端口，根据IngressECID过滤掉所述源ECID对应的出端口，将ETAG移除后从剩余的出端口发送出去。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述网络设备还包括堆叠端口，该堆叠端口用于与其他网络设备连接形成包括多个网络设备的堆叠系统，所述方法还包括：

当MB从上行板间端口接收到携带ETAG的组播数据报文时，根据报文ETAG中的ECID确定对应的组播组，根据组播组索引确定出端口，若出端口为MB上的接入端口，则移除ETAG后从该出端口发送出去，若出端口为下行板间端口，则将携带ETAG的报文从下行板间端口发送出去；

当目标EB根据组播数据报文ETAG中的ECID确定对应组播组，根据组播组确定对应的出端口后，若出端口为堆叠端口，则将携带ETAG报文通过堆叠端口发送出去。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中为组播组分配的ECID为全局唯一的ECID。

8.一种网络设备，包括主控板MB以及端口扩展板EB，所述MB通过下行板间端口与EB的上行板间端口相连，其特征在于：

所述MB用于，针对EB上的接入端口，为该接入端口分配对应的源扩展通道标识ECID以及目的ECID，根据接入端口与ECID的对应关系在网络设备内部的报文传递路径上进行报文控制规则的配置；在收到EB发送的携带ETAG数据报文后，若ETAG携带的ECID为源ECID，则确定该数据报文的入端口为源ECID对应的接入端口，移除所述ETAG以将数据报文还原；该MB还用于针对还原后的数据报文进行转发处理以确定出端口，当该报文为单播数据报文时，为该数据报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID设置为该出端口对应的目的ECID；将包括出端口的EB作为目标EB，将修改后的单播数据报文通过与目标EB对应的下行板间端口发送给该目标EB

所述EB用于，通过接入端口收到来在外部的数据报文时，为该数据报文添加扩展标签ETAG，并将ETAG中的ECID置为该接入端口对应的源ECID；将修改后的数据报文通过上行板间端口发送给MB；其中，该EB还用于在本EB为目标EB时，根据单播数据报文的ETAG中的ECID确定对应的出端口，将ETAG移除后从该出端口发送出去。

9.根据权利要求8所述的网络设备，其特征在于，所述MB与EB位于同一个机框内部，且共用机框内部的电源。

10.根据权利要求8所述的网络设备，其特征在于，所述网络设备还包括堆叠端口，该堆叠端口用于与其他网络设备连接形成包括多个网络设备的堆叠系统；

所述EB进一步用于，在本EB为所述目标EB时，根据单播数据报文的ETAG中的ECID确定对应的出端口不在本EB时，将携带ETAG的单播数据报文通过堆叠端口发送给堆叠系统内的其他网络设备；该EB还用于通过堆叠端口收到来自堆叠系统内部的携带ETAG的数据报文时，通过上行板间端口将该携带ETAG的数据报文发送给所述MB；

所述MB进一步用于，在从下行板间端口接收到携带ETAG的数据报文时，若ETAG中携带的ECID为目的ECID，则通过下行板间端口将该报文发送给该目的ECID对应的接入端口所属的EB。

11.根据权利要求8所述的网络设备，其特征在于：其中接入端口分配到的源ECID以及目的ECID均为全局唯一的ECID；或

其中接入端口分配到的源ECID以及目的ECID均为EB上唯一的ECID，所述MB进一步用于，根据EB标识与ECID的组合来区分端口。

12.根据权利要求8所述的网络设备，其特征在于：

所述MB，进一步用于针对自身维护的组播组分配对应的ECID，并根据组播组与ECID的对应关系在网络设备内部的报文传递路径上进行报文控制规则的配置；且针对还原后的数据报文进行转发处理以确定出端口后，若当该报文为组播数据报文时，为该报文添加ETAG，并将ETAG中的ECID设置为该组播组对应的ECID；该MB还用于，将包括出端口的EB作为目标EB，将修改后的组播数据报文通过对应的下行板间端口发送给该目标EB；其中对于包括入端口的目标EB，MB在发送该报文之前，将该报文ETAG中的IngressECID设置为所述入端口对应的源ECID；

所述EB还用于，在本EB为目标EB时，根据报文ETAG中ECID确定对应组播组，根据组播组确定对应的出端口，根据IngressECID过滤掉所述源ECID对应的出端口，将ETAG移除后从剩余的出端口发送出去。

13.根据权利要求12所述的网络设备，其特征在于，还包括堆叠端口，该堆叠端口用于与其他网络设备连接形成包括多个网络设备的堆叠系统：

其中该MB还用于，从上行板间端口接收到携带ETAG的组播数据报文时，根据报文ETAG中的ECID确定对应的组播组，根据组播组索引确定出端口，若出端口为MB上的接入端口，则移除ETAG后从该出端口发送出去，若出端口为下行板间端口，则将携带ETAG的报文从下行板间端口发送出去；

所述EB还用于，在作为目标EB时根据组播数据报文ETAG中的ECID确定对应组播组，根据组播组确定对应的出端口后，若出端口为堆叠端口，则将携带ETAG报文通过堆叠端口发送出去。

14.如权利要求12所述的网络设备，其特征在于，其中为组播组分配的ECID为全局唯一的ECID。