CN109474532B - 一种RapidIO交换设备管理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种RapidIO交换设备管理方法及系统，采用唯一设备ID作为目标ID，通过搭配不同的跳数值生成对应每一SWITCH的寻址组合。本发明提出“一个设备ID对应RapidIO网络所有交换”技术概念，保证设备ID资源利用率的最大化；提出“利用不同跳数表征交换设备”技术概念，充分利用RapidIO网络高速率的特性，在几乎没有增加开销的条件下达到目标。

Description

一种RapidIO交换设备管理方法及系统
技术领域
本发明属于RapidIO网络技术领域，特别是涉及到一种RapidIO交换设备管理方法及系统。
背景技术
RapidIO交换器件(SWITCH)具有高速率、高可靠和吞吐量大等优势，在RapidIO互连网络中承担数据包转发的核心任务。包转发的关键在于路由表查询，交换机一旦接收到数据包，检查到跳数字段(hopCount，从起点到目标交换之间经过的交换设备数量)为0即解析处理，否则将其值减1，再根据目标器件ID进行路由表查询再转发出去。由于SWITCH不具有器件ID，那么当操作目标是交换设备(即向SWITCH发送维护包)时，就须使用目的器件ID与跳数的组合进行寻址。
传统的交换设备寻址ID确定方案主要有两种：为交换设备直接分配ID和复用终端设备ID。前者顾名思义，会为网络中每个交换设备分配一个ID，这种方法只能应用在设备数量较少的场合；复用ID的方案即在RapidIO网络枚举阶段，为终端设备分配器件ID时，按照就近原则在逻辑上为交换设备设定寻址ID，比如会优先选择交换直连的终端设备ID，条件不满足的话就选择其后继交换设备的器件ID。
传统的为交换设备直接分配ID方案，需要消耗相当多十分宝贵且有限的设备ID资源，仅适用于网络规模特别小的场合。复用终端设备ID的方案，当网络发生变化时(如设备热插拔等)，需要动态调整为交换器件“绑定”的ID，调整过程依赖于实际网络拓扑结构，复杂的网络拓扑会使得调整过程难以求解，而且这种方案无法解决配置有多播等复杂场景下的寻址问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种RapidIO交换设备管理方法及系统，解决传统方法难以应对网络变化和无法处理多播等复杂问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种RapidIO交换设备管理方法，采用唯一设备ID作为目标ID，通过搭配不同的跳数值生成对应每一SWITCH的寻址组合。
进一步的，所述采用唯一设备ID作为目标ID，包括：
S1、RapidIO网络枚举阶段，探测并输出包含所有PE和SWITCH在内的网络拓扑，构建一条覆盖RapidIO网络全部SWITCH的路径MONO_MRP；
S2、根据MONO_MRP配置路由表。
进一步的，生成对应每一SWITCH的寻址组合包括：
S3、从头遍历MONO_MRP并依次发送维护包，完成SWITCH设备固定维护路由路径的配置；
S4、为每个SWITCH计算跳数值，以步长为1从0开始递增并赋值。
更进一步的，所述MONO_MRP的构建过程包括：
S101、初始MONO_MRP置为空；创建交换设备集合SW_Set；为每个交换构建交换邻接表SW_X_ADJ；初始指定Host主机直连交换为Current_SW；从SW_Set集合中移除Current_SW；
S102、判断SW_Set是否为空，为空则输出MONO_MRP；不为空则转步骤S103；
S103、记录Current_SW入端口为Port_in；
S104、判断Current_SW的交换邻接表与SW_Set交集是否为空；否则转步骤S105，是则转步骤S106；
S105、从交集结果中选择一个交换记为Next_SW；记录Current_SW与Next_SW的连接端口为Port_out；然后转步骤S107；
S106、记录Current_SW入端口为Port_out；标记Next_SW为前一个交换，即与当前Port_in对应的交换；然后转步骤S107；
S107、将item＝(Current_SW，Port_in，Port_out)插入到MONO_MRP末尾；更新Current_SW为Next_SW，并返回步骤S102。
更进一步的，步骤S4中，对于重复出现的SWITCH以首次赋值为准，即跳数保持递增但不覆盖。
本发明还提供了一种RapidIO交换设备管理系统，包括ID管理模块和跳数生成模块，所述ID管理模块采用唯一设备ID作为目标ID，所述跳数生成模块通过搭配不同的跳数值生成对应每一SWITCH的寻址组合。
进一步的，所述ID管理模块包括：
MONO_MRP构建单元，用于在RapidIO网络枚举阶段，探测并输出包含所有PE和SWITCH在内的网络拓扑，构建一条覆盖RapidIO网络全部SWITCH的路径MONO_MRP；
路由表配置单元，用于根据MONO_MRP配置路由表。
进一步的，所述跳数生成模块包括：
遍历单元，用于从头遍历MONO_MRP并依次发送维护包，完成SWITCH设备固定维护路由路径的配置；
赋值单元，用于为每个SWITCH计算跳数值，以步长为1从0开始递增并赋值。
更进一步的，所述MONO_MRP构建单元包括：
初始化子单元，用于初始MONO_MRP置为空；创建交换设备集合SW_Set；为每个交换构建交换邻接表SW_X_ADJ；初始指定Host主机直连交换为Current_SW；从SW_Set集合中移除Current_SW；
第一判断并输出子单元，用于判断SW_Set是否为空，为空则输出MONO_MRP；不为空则转第一记录子单元；
第一记录子单元，用于记录Current_SW入端口为Port_in；
第二判断子单元，用于判断Current_SW的交换邻接表与SW_Set交集是否为空；否则转第二记录子单元，是则转第三记录子单元；
第二记录子单元，用于从交集结果中选择一个交换记为Next_SW；记录Current_SW与Next_SW的连接端口为Port_out；然后转更新子单元；
第三记录子单元，用于记录Current_SW入端口为Port_out；标记Next_SW为前一个交换，即与当前Port_in对应的交换；然后转更新子单元；
更新子单元，用于将item＝(Current_SW，Port_in，Port_out)插入到MONO_MRP末尾；更新Current_SW为Next_SW，并返回第一判断并输出子单元。
更进一步的，所述赋值单元包括首次赋值子单元，用于对于重复出现的SWITCH以首次赋值为准，即跳数保持递增但不覆盖。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出了一种新的RapidIO交换设备管理方案，借助RapidIO网络高速率的特性，构建一条覆盖RapidIO网络全部SWITCH的“特殊”路径MONO_MRP，通过跳数来表征与识别SWITCH，且冗余包跳转几乎未引入额外时间开销。基于此，采用唯一固定ID实现SWITCH寻址，有效解除交换设备与PE设备的寻址ID耦合关系，完美解决传统方法难以应对网络变化和无法处理多播等复杂问题，能够广泛应用于不同规模的RapidIO网络和动态变化的应用场景。
附图说明
图1是本发明实施例中MONO_MRP构建流程示意图；
图2是本发明实施例中带闭环的网络模型示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
传统方案之所以会消耗较多的设备ID资源，正是因为其更多地侧重目标ID，忽略掉SWITCH设备寻址信息中的跳数。考虑到RapidIO网络高速率的特点，包交换带来的时间开销低到可以忽略，基于此，本发明提出一种新的固定RapidIO交换设备管理方法，即采用唯一设备ID作为目标ID，通过搭配不同的跳数值生成对应每一SWITCH的寻址组合。
方法主体包括覆盖RapidIO网络全部SWITCH的“特殊”路径构建，路由表配置，SWITCH寻址跳数计算等，具体步骤如下：
步骤0、RapidIO网络枚举阶段，探测并输出包含所有PE和SWITCH在内的网络拓扑，开始构建一条覆盖RapidIO网络全部SWITCH的“特殊”路径(MONO_MRP,MONO MaintenanceRoute Path)；
MONO_MRP构建过程流程如图1所示：
S101、初始MONO_MRP置为空；创建交换设备集合SW_Set；为每个交换构建交换邻接表SW_X_ADJ；初始指定Host主机直连交换为Current_SW；从SW_Set集合中移除Current_SW；
S102、判断SW_Set是否为空，为空则输出MONO_MRP；不为空则转步骤S103；
S103、记录Current_SW入端口为Port_in；
S104、判断Current_SW的交换邻接表与SW_Set交集是否为空；否则转步骤S105，是则转步骤S106；
S105、从交集结果中选择一个交换记为Next_SW；记录Current_SW与Next_SW的连接端口为Port_out；然后转步骤S107；
S106、记录Current_SW入端口为Port_out；标记Next_SW为前一个交换，即与当前Port_in对应的交换；然后转步骤S107；
S107、将item＝(Current_SW，Port_in，Port_out)插入到MONO_MRP末尾；更新Current_SW为Next_SW，并返回步骤S102。
其中，交换设备集合SW_Set初始包含网络拓扑中的所有SWTICH，每个SWITCH的交换邻接表SW_X_Adj(X表示SWITCH的编号)初始包含该SWITCH的所有邻接交换设备。
步骤1、根据MONO_MRP配置路由表，从头遍历MONO_MRP并依次发送维护包，完成SWITCH设备固定维护路由路径的配置；
步骤2、为每个SWITCH计算跳数值(初始默认均为-1)，以步长为1从0开始递增并赋值，并注意对于重复出现的SWITCH以首次赋值为准，即跳数保持递增但不覆盖。
●具体网络模型演示
参阅图2所示网络模型，为突出强调交换设备，模型中除host主机外，忽略其他PE设备。圆圈内为交换器件，数字为建立有物理链路的端口号。
首先，Host主机发起RapidIO网络枚举，探测所有建链设备得到网络拓扑，完成初始配置动作(如为PE设备分配ID等)，按照前文提到的策略构建MONO_MRP如下表(按RapidIO路由规则，与Host直连的交换跳数为0，是以各项对应SWITCH的HopCount为Index-1，选定0xFF作为目标ID)：
Index SWITCH Port_IN Port_OUT Hopcount ID
1 1 0 1 0 0xFF
2 2 8 6 1 0xFF
3 3 10 7 2 0xFF
4 4 9 9 3 0xFF
5 3 7 4 4 0xFF
6 5 13 5 5 0xFF
7 6 10 10 6 0xFF
8 5 5 9 7 0xFF
9 7 12 12 8 0xFF
然后，根据MONO_MRP配置路由表，按索引号从小到大依次组织并发送维护包，修改各SWITCH的路由寄存器；
配置完成后，需要计算提取跳数信息，参见上表，索引4和7两项均对应回溯操作，由此在路径中SW3和SW5都存在重复，根据规则优先取首次出现时的跳数值，得出下表所述SWITCH及其对应的路由寻址信息：
SWITCH Hopcount ID
1 0 0xFF
2 1 0xFF
3 2 0xFF
4 3 0xFF
5 5 0xFF
6 6 0xFF
7 8 0xFF
这一新方法能够完美解决掉传统方式存在的问题，固定占用一个设备ID，得以实现与PE设备ID隔离，即便RapidIO网络发生PE设备热插拔等情况也不会影响SWITCH寻址，相应地，即便网络中存在SWITCH配置有多播，也会因为ID没有交叉也不产生任何干扰。
此外，MONO_MRP构建和对应路由配置等操作都集中在枚举完成后，用户根据需求初始化网络配置之前，也就是说在网络动态运行过程中不再需要任何额外开销，而唯一的不足就是MONO_MRP中因回溯操作产生的若干折返，但这些“多余的”包传递耗时在高速率的RapidIO网络里完全是微不足道的。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和实施方案等信息，但是本发明不受上述实施过程的限制，在不脱离发明精神和范围的前提下，本发明还可以有各种变化和改进。因此，除非这种变化和改进脱离了本发明的范围，它们应该被看作包含在本发明中。

Claims (2)

1.一种RapidIO交换设备管理方法，其特征在于，采用唯一设备ID作为目标ID，通过搭配不同的跳数值生成对应每一SWITCH的寻址组合；
所述采用唯一设备ID作为目标ID，包括：
S1、RapidIO网络枚举阶段，探测并输出包含所有PE和SWITCH在内的网络拓扑，构建一条覆盖RapidIO网络全部SWITCH的路径MONO_MRP；
S2、根据MONO_MRP配置路由表；
生成对应每一SWITCH的寻址组合包括：
S3、从头遍历MONO_MRP并依次发送维护包，完成SWITCH设备固定维护路由路径的配置；
S4、为每个SWITCH计算跳数值，以步长为1从0开始递增并赋值；
所述MONO_MRP的构建过程包括：
S101、初始MONO_MRP置为空；创建交换设备集合SW_Set；为每个交换构建交换邻接表SW_X_ADJ；初始指定Host主机直连交换为Current_SW；从SW_Set集合中移除Current_SW；
S102、判断SW_Set是否为空，为空则输出MONO_MRP；不为空则转步骤S103；
S103、记录Current_SW入端口为Port_in；
S104、判断Current_SW的交换邻接表与SW_Set交集是否为空；否则转步骤S105，是则转步骤S106；
S105、从交集结果中选择一个交换记为Next_SW；记录Current_SW与Next_SW的连接端口为Port_out；然后转步骤S107；
S106、记录Current_SW入端口为Port_out；标记Next_SW为前一个交换，即与当前Port_in对应的交换；然后转步骤S107；
S107、将item＝(Current_SW，Port_in，Port_out)插入到MONO_MRP末尾；更新Current_SW为Next_SW，并返回步骤S102；
步骤S4中，对于重复出现的SWITCH以首次赋值为准，即跳数保持递增但不覆盖。
2.一种RapidIO交换设备管理系统，其特征在于，包括ID管理模块和跳数生成模块，所述ID管理模块采用唯一设备ID作为目标ID，所述跳数生成模块通过搭配不同的跳数值生成对应每一SWITCH的寻址组合；
ID管理模块包括：
MONO_MRP构建单元，用于在RapidIO网络枚举阶段，探测并输出包含所有PE和SWITCH在内的网络拓扑，构建一条覆盖RapidIO网络全部SWITCH的路径MONO_MRP；
路由表配置单元，用于根据MONO_MRP配置路由表；
跳数生成模块包括：
遍历单元，用于从头遍历MONO_MRP并依次发送维护包，完成SWITCH设备固定维护路由路径的配置；
赋值单元，用于为每个SWITCH计算跳数值，以步长为1从0开始递增并赋值；
MONO_MRP构建单元包括：
初始化子单元，用于初始MONO_MRP置为空；创建交换设备集合SW_Set；为每个交换构建交换邻接表SW_X_ADJ；初始指定Host主机直连交换为Current_SW；从SW_Set集合中移除Current_SW；
第一判断并输出子单元，用于判断SW_Set是否为空，为空则输出MONO_MRP；不为空则转第一记录子单元；
第一记录子单元，用于记录Current_SW入端口为Port_in；
第二判断子单元，用于判断Current_SW的交换邻接表与SW_Set交集是否为空；否则转第二记录子单元，是则转第三记录子单元；
第二记录子单元，用于从交集结果中选择一个交换记为Next_SW；记录Current_SW与Next_SW的连接端口为Port_out；然后转更新子单元；
第三记录子单元，用于记录Current_SW入端口为Port_out；标记Next_SW为前一个交换，即与当前Port_in对应的交换；然后转更新子单元；
更新子单元，用于将item＝(Current_SW，Port_in，Port_out)插入到MONO_MRP末尾；更新Current_SW为Next_SW，并返回第一判断并输出子单元；
赋值单元包括首次赋值子单元，用于对于重复出现的SWITCH以首次赋值为准，即跳数保持递增但不覆盖。
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