CN106210016B - 网络设备及其配置升级方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种网络设备及其配置升级方法，其中，网络设备包括依次连接的中央处理器、FPGA以及外接芯片，网络设备包括正常工作状态下的第一模式和进入升级状态下的第二模式，于第一模式下，FPGA作为中央处理器与外接芯片之间的数据通道；于第二模式下，中央处理器将网络设备的当前连接信息写入FPGA中，由FPGA维持当前连接。从而在包括单一板卡的网络设备处于正常工作状态时，使FPGA作为中央处理器与外接芯片之间的数据通道，以及在网络设备进行配置更新过程时，使FPGA获取当前连接信息并维持当前连接，避免网络设备升级造成的重要通讯中断，提高了网络设备的稳定性和可靠性。

Description

网络设备及其配置升级方法
技术领域
本发明涉及一种通信技术领域，特别是涉及一种网络设备及其配置升级方法。
背景技术
目前，随着网络时代进步，网络设备的在通讯中越来越重要。网络设备的种类繁多，且与日俱增。基本的网络设备有：计算机(无论其为个人电脑或服务器)、集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡(NIC)、无线接入点(WAP)、打印机和调制解调器、光纤收发器、光缆等。
在对网络设备的性能进行改进的过程中，往往需要对网络设备的配置进行升级，以使网络设备提供新的功能或者使网络设备固有的功能更加好用。以交换机为例，对于包括多卡板的交换机，其在升级过程中能够能够先对部分板块进行配置升级，通过另一部分板卡来保证交换机正常的启动与数据转发功能，逐步对交换机中每个板卡进行配置升级。
而对于包括单一板卡的交换机，由于其没有用来维持其正常启动与数据转发功能的其他板卡，在对其用于保存其配置文件的板卡进行升级时，需要先将该交换机停机，在停机状态下对交换机中板卡进行配置升级。待板卡配置升级结束之后，重启交换机，实现数据转发的功能。
但是，交换机在运行时承担了大量的数据转发任务，而有些任务需要不间断的工作，单一板卡的交换机在配置升级过程中的停机，导致了重要通讯不得不断开，严重影响了交换机通讯的稳定性和可靠性。
相应的，对于包括单一板卡的其他网络设备，同样存在配置升级造成的通信断开，以及通信稳定性和可靠性差的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种网络设备及其配置升级方法，以解决现有技术中单一板卡的网络设备在进行配置升级时停机造成的重要通讯断开、通信稳定性和可靠性差的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种网络设备，包括中央处理器和若干与外 部终端进行数据交换的外接芯片，还包括一FPGA，所述FPGA设置于所述中央处理器和所述若干外接芯片之间，所述网络设备包括正常工作状态下的第一模式和进入升级状态下的第二模式，且：
于第一模式下，所述FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道；
于第二模式下，所述中央处理器将所述网络设备的当前连接信息写入所述FPGA中，由所述FPGA维持当前连接。
可选的，所述FPGA包括配置闪存；所述中央处理器将所述当前连接信息写入所述FPGA的配置闪存中，所述FPGA读取所述当前连接信息之后，将所述网络设备接收到的外部数据转发至对应的外接芯片，以维持当前连接。
可选的，于所述第二模式结束时，所述中央处理器读取所述FPGA中的当前连接信息，并在所述FPGA的配置闪存中写入通道信息，所述FPGA读取所述通道信息后，恢复成所述第一模式下的数据通道。
可选的，于所述第二模式下，所述FPGA对所述当前连接信息之外的连接请求进行拒绝。
相应的，本发明还提供了一种网络设备的配置升级方法，包括：
提供一网络设备，所述网络设备包括中央处理器、FPGA和若干与外部终端进行数据交换的外接芯片，所述FPGA设置于所述中央处理器和所述若干外接芯片之间，所述网络设备包括正常工作状态下的第一模式和进入升级状态下的第二模式；
于第一模式下，所述FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道；
于第二模式下，所述中央处理器将所述网络设备的当前连接信息写入所述FPGA中，由所述FPGA维持当前连接。
可选的，所述FPGA包括配置闪存；所述中央处理器将所述当前连接信息写入所述FPGA的配置闪存中，所述FPGA读取所述当前连接信息之后，将所述网络设备接收到的外部数据转发至对应的外接芯片，以维持当前连接。
可选的，于所述第二模式结束时，所述中央处理器读取所述FPGA中的当前连接信息，并在所述FPGA的配置闪存中写入通道信息，所述FPGA读取所述通道信息后，恢复成所述第一模式下的数据通道。
可选的，于所述第二模式下，所述FPGA对所述当前连接信息之外的连接 请求进行拒绝。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
提供一种网络设备，其包括中央处理器和若干与外部终端进行数据交换的外接芯片，还包括一FPGA，所述FPGA设置于所述中央处理器和所述若干外接芯片之间，所述网络设备包括正常工作状态下的第一模式和进入升级状态下的第二模式，而且：于第一模式下，所述FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道；于第二模式下，所述中央处理器将所述网络设备的当前连接信息写入所述FPGA中，由所述FPGA维持当前连接。FPGA为现场可编程门阵列，它是一种以硬件编程实现AND、NOR，协议转换等各种功能的集成IC，它的接口可根据编程实现不同的功能，具有很大的灵活性。从而在包括单一板卡的网络设备处于正常工作状态时，通过编程使FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道，以及在网络设备进行配置更新过程时，通过编程使FPGA获取当前连接信息并维持当前连接，避免网络设备升级造成的重要通讯中断，提高了网络设备的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明网络设备于一个实施例的结构示意图；
图2为本发明网络设备的配置升级方法于一个实施例的流程图。
具体实施方式
现有技术中，对于包括多板块的网络设备，在进行配置升级过程中能够先对部分板块进行配置升级，通过另一部分板卡来保证交换机正常的启动与数据转发功能，逐步对交换机中每个板卡进行配置升级。而对于包括单一板卡的网络设备，由于其没有用来维持其正常启动与数据转发功能的其他板卡，在对其用于保存其配置文件的板卡进行升级时，需要先将该网络设备停机，在停机状态下对网络设备中板卡进行配置升级。待板卡配置升级结束之后，重启网络设备，实现数据转发的功能。此时，网络设备的停止易导致重要通讯的断开，严重影响了网络设备稳定性和可靠性。
为此，本发明提供一种网络设备，其除包括中央处理器和若干与外部终端进行数据交换的外接芯片，还包括一FPGA，该FPGA设置于中央处理器和若干外接芯片之间，网络设备包括正常工作状态下的第一模式和进入升级状态下的 第二模式；于第一模式下，FPGA作为中央处理器与外接芯片之间的数据通道；于第二模式下，中央处理器将网络设备的当前连接信息写入FPGA中，由FPGA维持当前连接。其中，FPGA为现场可编程门阵列，其接口可根据编程实现不同的功能。从而在包括单一板卡的网络设备处于正常工作状态时，通过编程使FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道，以及在网络设备进行配置更新过程时，通过编程使FPGA获取当前连接信息并维持当前连接，避免网络设备升级造成的重要通讯中断，提高了网络设备的稳定性和可靠性。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
参考图1，为本发明网络设备于一个实施例的结构示意图。图1中网络设备包括中央处理器101、FPGA103和外接芯片105。
所述中央处理器101与所述FPGA103连接；所述FPGA103还和若干与外部终端(图未示)进行数据交换的外接芯片105连接。所述网络设备包括正常工作状态下的第一模式和进入升级状态下的第二模式，且：
于第一模式下，所述FPGA103作为中央处理器101与所述外接芯片105之间的数据通道；
于第二模式下，所述中央处理器101将所述网络设备的当前连接信息写入所述FPGA103中，由所述FPGA103维持当前连接。
本实施例中，所述网络设备可为计算机、集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡、无线接入点、打印机和调制解调器、光纤收发器或者光缆，在此不做限制。
FPGA(Field－Programmable Gate Array)为现场可编程门阵列，它是一种以硬件编程实现AND、NOR，协议转换等各种功能的集成IC，它的接口可根据编程实现不同的功能，具有很大的灵活性。
本实施例中，所述外接芯片105为一个，在其他实施例中所述外接芯片105可为多个，在此不做限制。具体的，所述外接芯片105可为无线网络芯片、PHY芯片和串口通信芯片中的一种或者几种。其中，PHY指物理层，OSI的最底层，一般指与外部信号接口的芯片。PHY芯片是指将网络控制芯片的运算部分交由处理器或南桥芯片处理。所谓串行通信是指外设和计算机间使用一根数据信号线一位一位地传输数据，每一位数据都占据一个固定的时间长度。“串行”是指外设与接口电路之间的信息传送方式，CPU与接口之间仍按并行方式工作。串行通信可以分为同步通信和异步通信两种类型。
具体的，若所述外接芯片105为无线网络芯片，所述FPGA103通过PCIe(PCI-Express)总线与所述外接芯片105进行连接。若所述外接芯片105为PHY芯片，所述FPGA103通过GMII(Gigabit Media Independent Interface，吉比特介质无关接口)；总线与所述外接芯片105进行连接。若所述外接芯片105为串口通信芯片，所述FPGA103通过UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)总线与所述外接芯片105进行连接。
本实施例中，于所述中央处理器101和所述若干外接芯片105之间设置FPGA103，所述网络设备处于正常工作状态下的第一模式时，使所述FPGA103作为中央处理器101与所述外接芯片105之间的数据通道；于所述网络设备进入升级状态下的第二模式时，所述中央处理器101将所述网络设备的当前连接信息写入所述FPGA103中，由所述FPGA103维持当前连接。从而在包括单一板卡的网络设备处于正常工作状态时，通过编程使FPGA103作为中央处理器101与所述外接芯片105之间的数据通道，以及在网络设备进行配置更新过程时，通过编程使FPGA103获取当前连接信息并维持当前连接，避免网络设备升级造成的重要通讯中断，提高了网络设备的稳定性和可靠性。
在另一个实施例中，所述FPGA包括配置闪存(FLASH)；所述中央处理器将所述当前连接信息写入所述FPGA的配置闪存中，所述FPGA读取所述当前连接信息之后，将所述网络设备接收到的外部数据转发至对应的外接芯片，以维持当前连接。从而利用FPGA的功能能够通过编程进行修改的特点，使网络设备在不停机的情况下，进行配置升级，避免配置升级过程造成的通讯中断，是网络设备的稳定性和可靠性更高。
在再一个实施例中，于所述第二模式结束时，所述中央处理器读取所述FPGA中的当前连接信息，并在所述FPGA的配置闪存中写入通道信息，所述 FPGA读取所述通道信息后，恢复成所述第一模式下的数据通道。从而在网络设备升级之后，能够将数据转发任务迅速转至中央处理器，考虑到中央处理器的数据处理能力更高，使得网络设备的数据转发能力能及时恢复，提高了网络设备数据转发的及时性和时效性。
在又一个实施例中，于所述第二模式下，所述FPGA对所述当前连接信息之外的连接请求进行拒绝。使网络设备能够在不中断当前数据转发进程的同时，进行配置更新。而对于新的连接请求，其能够在网络设备处于第一模式时及时处理。
参考图2，为本发明网络设备的配置升级方法于一个实施例的流程图。图2中网络设备的配置升级方法包括：
步骤S101，提供一网络设备，所述网络设备包括中央处理器、FPGA和若干与外部终端进行数据交换的外接芯片，所述FPGA设置于所述中央处理器和所述若干外接芯片之间，所述网络设备包括正常工作状态下的第一模式和进入升级状态下的第二模式；
步骤S103，于第一模式下，所述FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道；于第二模式下，所述中央处理器将所述网络设备的当前连接信息写入所述FPGA中，由所述FPGA维持当前连接。
本实施例中，所述网络设备可为计算机、集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡、无线接入点、打印机和调制解调器、光纤收发器或者光缆，在此不做限制。
所述外接芯片可为无线网络芯片、PHY芯片和串口通信芯片中的一种或者几种。具体的，若所述外接芯片为无线网络芯片，所述FPGA通过PCIe总线与所述外接芯片进行连接。若所述外接芯片为PHY芯片，所述FPGA通过GMII总线与所述外接芯片进行连接。若所述外接芯片为串口通信芯片，所述FPGA通过UART总线与所述外接芯片进行连接。
本实施例中，于所述中央处理器和所述若干外接芯片之间设置FPGA，所述网络设备处于正常工作状态下的第一模式时，使所述FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道；于所述网络设备进入升级状态下的第二模式时，所述中央处理器将所述网络设备的当前连接信息写入所述FPGA中，由所述FPGA维持当前连接。从而在包括单一板卡的网络设备处于正常工作状态时，通过编程使FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道，以及在网络 设备进行配置更新过程时，通过编程使FPGA获取当前连接信息并维持当前连接，避免网络设备升级造成的重要通讯中断，提高了网络设备的稳定性和可靠性。
在另一个实施例中，所述FPGA包括配置闪存；所述中央处理器将所述当前连接信息写入所述FPGA的配置闪存中，所述FPGA读取所述当前连接信息之后，将所述网络设备接收到的外部数据转发至对应的外接芯片，以维持当前连接。从而利用FPGA的功能能够通过编程进行修改的特点，使网络设备在不停机的情况下，进行配置升级，避免配置升级过程造成的通讯中断，是网络设备的稳定性和可靠性更高。
在再一个实施例中，于所述第二模式结束时，所述中央处理器读取所述FPGA中的当前连接信息，并在所述FPGA的配置闪存中写入通道信息，所述FPGA读取所述通道信息后，恢复成所述第一模式下的数据通道。从而在网络设备升级之后，能够将数据转发任务迅速转至中央处理器，考虑到中央处理器的数据处理能力更高，使得网络设备的数据转发能力能及时恢复，提高了网络设备数据转发的及时性和时效性。
在又一个实施例中，于所述第二模式下，所述FPGA对所述当前连接信息之外的连接请求进行拒绝。使网络设备能够在不中断当前数据转发进程的同时，进行配置更新。而对于新的连接请求，其能够在网络设备处于第一模式时及时处理。
下面通过具体的例子进行详细说明：
在网络设备处于正常工作状态的第一模式时，中央处理器承担数据协议转换等功能，FPGA只作为数据通道，此时的数据路由转发、新连接建立等等都由CPU去完成；
于所述网络设备进入升级状态下的第二模式时，具体可包括如下步骤：
当中央处理器接到配置升级命令后，中央处理器开始对FPGA编程，使FPGA可以替代中央处理器当前的数据转发工作，即将中央处理器的当前连接信息写入FPGA中的配置内存FLASH中，以维持网络设备进行配置更新时的当前连接；完成FPGA编程之后，FPGA开始替代中央处理器工作，在中央处理器配置升级期间，FPGA将保持中央处理器配置升级之前的连接不间断，但不会建立新的连接；
网络设备开始配置升级直至完成；
网络设备配置升级完成之后，FPGA将当前的连接协议信息重新发送给中央处理器，恢复第一模式。中央处理器接收FPGA发送的当前连接信息，根据当前连接信息保持当前连接不间断，同时中央处理器也开始正常工作起来，例如可以建立新连接、接收用户新的配置等等。
综上所述，本发明实施例中，从而在包括单一板卡的网络设备处于正常工作状态时，通过编程使FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道，以及在网络设备进行配置更新过程时，通过编程使FPGA获取当前连接信息并维持当前连接，避免网络设备升级造成的重要通讯中断，提高了网络设备的稳定性和可靠性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种网络设备，包括中央处理器和一个与外部终端进行数据交换的外接芯片，其特征在于，还包括一FPGA，所述FPGA设置于所述中央处理器和所述一个外接芯片之间，所述网络设备包括正常工作状态下的第一模式和进入升级状态下的第二模式，且：
于第一模式下，所述FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道；
于第二模式下，所述中央处理器将所述网络设备的当前连接信息写入所述FPGA中，由所述FPGA维持当前连接。
2.根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于，所述FPGA包括配置闪存；所述中央处理器将所述当前连接信息写入所述FPGA的配置闪存中，所述FPGA读取所述当前连接信息之后，将所述网络设备接收到的外部数据转发至对应的外接芯片，以维持当前连接。
3.根据权利要求2所述的网络设备，其特征在于，于所述第二模式结束时，所述中央处理器读取所述FPGA中的当前连接信息，并在所述FPGA的配置闪存中写入通道信息，所述FPGA读取所述通道信息后，恢复成所述第一模式下的数据通道。
4.根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于，于所述第二模式下，所述FPGA对所述当前连接信息之外的连接请求进行拒绝。
5.一种网络设备的配置升级方法，其特征在于，包括：
提供一网络设备，所述网络设备包括中央处理器、FPGA和一个与外部终端进行数据交换的外接芯片，所述FPGA设置于所述中央处理器和所述一个外接芯片之间，所述网络设备包括正常工作状态下的第一模式和进入升级状态下的第二模式；
于第一模式下，所述FPGA作为中央处理器与所述外接芯片之间的数据通道；
于第二模式下，所述中央处理器将所述网络设备的当前连接信息写入所述FPGA中，由所述FPGA维持当前连接。
6.根据权利要求5所述的网络设备的配置升级方法，其特征在于，所述FPGA包括配置闪存；所述中央处理器将所述当前连接信息写入所述FPGA的配置闪存中，所述FPGA读取所述当前连接信息之后，将所述网络设备接收到的外部数据转发至对应的外接芯片，以维持当前连接。
7.根据权利要求6所述的网络设备的配置升级方法，其特征在于，于所述第二模式结束时，所述中央处理器读取所述FPGA中的当前连接信息，并在所述FPGA的配置闪存中写入通道信息，所述FPGA读取所述通道信息后，恢复成所述第一模式下的数据通道。
8.根据权利要求5所述的网络设备的配置升级方法，其特征在于，于所述第二模式下，所述FPGA对所述当前连接信息之外的连接请求进行拒绝。
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