CN108040132A - RapidIO转万兆网关协议实现的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种RapidIO转万兆网关协议实现的系统，包括：输入模块，与处理模块连接，其用于RapidIO和万兆网输入TCP/IP数据流；处理模块，其用于ARP地址解析和数据转发；输出模块，与处理模块连接，其用于万兆网和RapidIO网输出TCP/IP数据流。本发明利用P4080型通信处理器实现MAC层DMA数据转发；实现ARP地址解析协议，有效管理网络拓扑。
Description
技术领域
本发明涉及一种RapidIO转万兆网关协议实现的系统。
背景技术
目前，武器装备任务电子系统内部主要采用数字网(RapidIO)和数据网(以太网)进行互连，其中RapidIO用于射频前端与信号处理设备之间互连，以太网用于信号处理设备与信息处理设备和存储设备之间互连。如何实现异构网络的高效互连和互通，提供具有端到端服务质量保证的通信服务，提高网络的使用效能和用户体验成为信息网络发展的必然趋势。文献[1]指出利用P4080处理器实现RapidIO转万兆，但其缺点是应用层转发数据，直接调用Socket接口进行转发，软件开销大，延迟大。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种RapidIO转万兆网关协议实现的系统，其利用P4080型通信处理器实现MAC层DMA数据转发；实现ARP地址解析协议，有效管理网络拓扑。
根据本发明的一个方面，提供一种RapidIO转万兆网关协议实现的系统，其特征在于，包括：
输入模块，与处理模块连接，其用于RapidIO和万兆网输入TCP/IP数据流；
处理模块，其用于ARP地址解析和数据转发且为P4080型通信处理器；
输出模块，与处理模块连接，其用于万兆网和RapidIO网输出TCP/IP数据流。
优选地，所述输入模块和输出模块包括：
RapidIO网卡，在VxWorks或Linux操作系统上实现基于RapidIO总线的网卡驱动，RapidIO网络可以承载TCP/UDP/ICMP/ARP等数据传输协议；
万兆网卡，采用Intel的82599万兆网卡作为以太网数据源，其运行标准的TCP/IP协议。
优选地，所述处理模块包括：
ARP/RARP协议解析模块，其用于创建和维护MAC地址和IP地址的映射关系；通信处理器P4080提供基于RapidIO的ARP/RARP协议处理功能，处理器作为RapidIO网络的主节点拥有整个数字网的网络拓扑信息，以太网终端要访问RapidIO终端节点时，网关节点收到以太网的ARP请求包后会查找RapidIO网络拓扑表；若该终端在线则直接返回ARP应答包，以太网终端会成功添加ARP表和发起后续数据通信；若该终端不在线则默认丢弃；同样RapidIO终端要访问以太网主机也要发起ARP请求，ARP请求包由通信处理器经RapidIO接口转发到万兆接口上，万兆终端按照正常的流程应答ARP请求包；由此形成基于RapidIO、以太网的ARP协议统一数据通道，实现跨网之间ARP信息互通功能；
数据转发模块：其用于RapidIO和万兆网络数据转发；共用一对DMA收发缓存实现零拷贝，由网关分别对两侧的IP数据报进行通信交互，直接发送DMA缓冲到对端，以实现数据的实时转发。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明利用P4080型通信处理器实现MAC层DMA数据转发；实现ARP地址解析协议，有效管理网络拓扑。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明RapidIO转万兆网关协议实现的系统的原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明RapidIO转万兆网关协议实现的系统包括：
输入模块，与处理模块连接，其用于RapidIO和万兆网输入TCP/IP数据流；
处理模块，其用于ARP地址解析和数据转发且为P4080型通信处理器；
输出模块，与处理模块连接，其用于万兆网和RapidIO网输出TCP/IP数据流。
输入模块和输出模块包括：
RapidIO网卡：在VxWorks或Linux操作系统上实现基于RapidIO总线的网卡驱动，RapidIO网络可以承载TCP/UDP/ICMP/ARP等数据传输协议；
万兆网卡：采用Intel的82599万兆网卡作为以太网数据源，其运行标准的TCP/IP协议。
处理模块包括：
ARP/RARP协议解析模块：其用于创建和维护MAC地址和IP地址的映射关系。通信处理器P4080提供基于RapidIO的ARP/RARP协议处理功能，处理器作为RapidIO网络的主节点拥有整个数字网的网络拓扑信息，以太网终端要访问RapidIO终端节点时，网关节点收到以太网的ARP请求包后会查找RapidIO网络拓扑表。若该终端在线则直接返回ARP应答包，以太网终端会成功添加ARP表和发起后续数据通信；若该终端不在线则默认丢弃。同样RapidIO终端要访问以太网主机也要发起ARP请求，ARP请求包由通信处理器经RapidIO接口转发到万兆接口上，万兆终端按照正常的流程应答ARP请求包。由此形成基于RapidIO、以太网的ARP协议统一数据通道，实现跨网之间ARP信息互通功能。
数据转发模块：其用于RapidIO和万兆网络数据转发。共用一对DMA收发缓存实现零拷贝，由网关分别对两侧的IP数据报进行通信交互，直接发送DMA缓冲到对端，以实现数据的实时转发。
要实现RapidIO网络和万兆网络数据无缝通信，实现双向传递，在软件方面终端要产生标准的以太网帧，网关根据IP目的地址进行转发。TCP/IP协议在实际发送用户数据之前，需要根据ARP协议确定目的节点是否在线，因此网关协议需要考虑以太网主机发起ARP请求SRIO网主机、SRIO端点发起ARP请求RIO网内端点、SRIO主机发起ARP请求以太网主机等三种情况下的ARP过程。
(a)以太网主机发起ARP请求RIO网主机协议设计
以太网主机发起ARP请求，网关端点接收和识别ARP出报文,，则默认查找本地的RapidIO网络拓扑表，发现目的端点在线，则组建ARP应答包发给万兆网卡，万兆网卡会转发给以太网的发起节点的，以太网主机会建立本地ARP表，这样后续TCP/UDP/ICMP报文会顺利发送出去。
(b)SRIO端点发起ARP请求RapidIO网内端点协议设计
SRIO端点1在发送数据给网内端点2的时候，要确定目的端点是不是在线，所以要发一个ARP请求包给网关，帧格式和以太网ARP Req一样，但是有一个标志位flag＝RIO_INTRA以说明是网内端点的请求，网关将本地网络拓扑表全部发给SRIO请求端点，端点收到后，保存该RapidIO网络的拓扑，建立本地ARP查找表，此时可以确定有没有网内端点2了，如果没有返回查找失败，数据也会发送失败；后续该端点向往其他端点发数据就会先查找这个ARP查找表，以确定该目的端点是不是在线。
(c)SRIO主机发起ARP请求以太网主机协议设计
SRIO端点1发起ARP请求查找以太网主机6，SRIO端点1直接查找默认网关，然后直接向网关发送ARP请求包，网关收到ARQ_ACK后，转发给端点1，完成链路发现，同时建立一张ARP表。
本发明通过万兆以太网与RapidIO异构网络融合网关设计，提供基于RapidIO的ARP/RARP协议开发，支持异构网络共用一对DMA收发缓存实现零拷贝，由网关分别对两侧的ARP、RARP请求包和IP数据报进行通信交互，直接发送DMA缓冲到对端，以实现数据的实时转发。通过在万兆以太网上运行标准TCP/IP协议，在RapidIO网上运行轻量级TCP/IP协议栈，并将RapidIO端点逻辑层封装成IP报文格式，简化网关功能设计。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (3)
1.一种RapidIO转万兆网关协议实现的系统，其特征在于，包括：
输入模块，与处理模块连接，其用于RapidIO和万兆网输入TCP/IP数据流；
处理模块，其用于ARP地址解析和数据转发且为P4080型通信处理器；
输出模块，与处理模块连接，其用于万兆网和RapidIO网输出TCP/IP数据流。
2.根据权利要求1所述的RapidIO转万兆网关协议实现的系统，其特征在于，所述输入模块和输出模块包括：
RapidIO网卡，在VxWorks或Linux操作系统上实现基于RapidIO总线的网卡驱动，RapidIO网络可以承载TCP/UDP/ICMP/ARP等数据传输协议；
万兆网卡，采用Intel的82599万兆网卡作为以太网数据源，其运行标准的TCP/IP协议。
3.根据权利要求1所述的RapidIO转万兆网关协议实现的系统，其特征在于，所述处理模块包括：
ARP/RARP协议解析模块，其用于创建和维护MAC地址和IP地址的映射关系；通信处理器P4080提供基于RapidIO的ARP/RARP协议处理功能，处理器作为RapidIO网络的主节点拥有整个数字网的网络拓扑信息，以太网终端要访问RapidIO终端节点时，网关节点收到以太网的ARP请求包后会查找RapidIO网络拓扑表；若该终端在线则直接返回ARP应答包，以太网终端会成功添加ARP表和发起后续数据通信；若该终端不在线则默认丢弃；同样RapidIO终端要访问以太网主机也要发起ARP请求，ARP请求包由通信处理器经RapidIO接口转发到万兆接口上，万兆终端按照正常的流程应答ARP请求包；由此形成基于RapidIO、以太网的ARP协议统一数据通道，实现跨网之间ARP信息互通功能；
数据转发模块：其用于RapidIO和万兆网络数据转发；共用一对DMA收发缓存实现零拷贝，由网关分别对两侧的IP数据报进行通信交互，直接发送DMA缓冲到对端，以实现数据的实时转发。
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