CN109586956B - 一种可灵活配置端口的FCoE交换机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可灵活配置端口的FCoE交换机及方法，本方案通过交换机上设置的可选接口卡槽连接接口卡，并识别出可选接口卡槽中插入的接口卡，并根据插入的接口卡类别进行配置生成相应的端口。本发明提供的FCoE交换机方案，基于可选接口卡槽连接相应的接口卡，并对于插入的接口卡进行灵活的端口配置，能够在同一交换机上充分实现各种端口资源，有效解决现有技术所存在的问题。

Description

一种可灵活配置端口的FCoE交换机及方法

技术领域

本发明涉及数据通信中的光钎通道技术，具体涉及数据交换技术。

背景技术

名词解释：

FC--Fiber Channel光钎通道；

FCoE--Fiber Channel over Ethernet通过以太网网络封装光纤通道帧

FPGA--Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列；

I2C--I2C双向二线制同步串行总线；

LAN--Local Area Network局域网；

SAN--Storage Area Network存储区域网络。

FCoE技术标准可以将光纤通道映射到以太网，可以将光纤通道信息插入以太网信息包内，从而让服务器-SAN存储设备的光纤通道请求和数据可以通过以太网连接来传输，而无需专门的光纤通道结构，从而可以在以太网上传输SAN数据。FCoE允许在一根通信线缆上传输LAN和FC SAN通信，融合网络可以支持LAN和SAN数据类型，减少数据中心设备和线缆数量，同时降低供电和制冷负载，收敛成一个统一的网络后，需要支持的点也跟着减少了，有助于降低管理负担。

随着交换技术的发展，交换机端口类型也越来越多，目前常见的以太网端口类型有10G，40G等，以及FCoE技术的引入，使得交换机又增加了4G，8G，16G速率的FC端口用于连接磁盘阵列或其他交换机的FC端口。由于各种端口的不兼容，导致普通固定端口类型的交换机很难充分利用上所有端口资源。

发明内容

针对现有固定端口类型的交换机无法充分利用上所有端口资源的问题，需要一种新的交换机方案。

由此，本发明的目的在于提供一种可灵活配置端口的FCoE交换机及方法，由此实现FCoE交换机能够充分利用上所有端口资源。

为了达到上述目的，本发明提供的可灵活配置端口的FCoE交换机，具有若干的固定端口和若干可选接口卡槽；所述交换机可识别可选接口卡槽中插入的接口卡，并根据插入的接口卡类别进行配置生成相应的端口。

进一步的，所述FCoE交换机中采用交换以太网芯片BCM56864和CPU配合，其中，CPU可以通过PCIE接口控制交换芯片BCM56864。

进一步的，所述可选接口卡槽至少支持40G接口卡，16G FC接口卡，10G接口卡。

进一步的，所述4*16G FC接口卡内置PHY8806x芯片。

进一步的，所述FCoE交换机将插入可选接口卡槽中的40G接口卡中的40G端口配置生成4*10G端口。

进一步的，所述FCoE交换机将插入可选接口卡槽中的16G FC接口卡中的16GFC端口配置成10G以太网端口。

为了达到上述目的，本发明提供的可灵活配置端口的FCoE交换机实现方法，通过交换机上设置的可选接口卡槽连接接口卡，并识别出可选接口卡槽中插入的接口卡，并根据插入的接口卡类别进行配置生成相应的端口。

进一步的，交换机首先识别插入到可选接口卡槽中的接口卡的类型，根据识别出的接口卡类型形成对应的灵活端口配置信息，并写入虚拟文件系统中；接着根据配置信息进行交换芯片的端口初始化操作，将插入到可选接口卡槽中的接口卡配置生成相应的端口。

进一步的，交换机进行交换芯片的端口初始化操作时，包括：

交换芯片在交换机上电启动后，读取虚拟文件系统中的灵活端口配置信息；

根据读取到的灵活端口配置信息对可选接口卡槽中的接口卡进行配置生成对应的端口；

交换芯片继续完成初始化。

本发明提供的FCoE交换机方案，基于可选接口卡槽连接相应的接口卡，并对于插入的接口卡进行灵活的端口配置，能够在同一交换机上充分实现各种端口资源，有效解决现有技术所存在的问题。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中交换机中交换主模块的示意图；

图2为本发明实例中三种接口卡的结构示意图；

图3为本发明实例中进行灵活端口配置的流程图；

图4为本发明实例中进行端口初始化流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本实例采用交换以太网芯片芯片BCM56864来构成可灵活配置端口的FCoE交换机。

参见图1，其所示为本实例给出的FCoE交换机中交换主模块的示例。

本FCoE交换机中的交换主模块中采用芯片BCM56864来作为交换以太网芯片芯片，同时配合CPU等芯片。

以太网交换芯片BCM56864支持高性能、无阻赛的交换网络，支持FCoE、FC接口。其中，CPU通过PCIE接口可以控制交换芯片BCM56864。

据此构成的FCoE交换机交换主模块中，其前面板具有8个固定的10G光口以及2个可选接口卡槽。另外，对于FCoE交换机上固定端口以及可选接口卡槽的数量并不限于此，具体可根据需求来设定。

这里8个固定的10G光口优选分成两组，每组包括4*10G光口，对称分布在2个可选接口卡槽的两侧，可以对接口卡起到一定的保护作用。

本实例中的固定10G光口由交换芯片直接引出，作为以太网端口。

本交换机上的可选接口卡槽，用于插接不同类型的接口卡，再由交换机配置成不同的端口。作为举例，本实例中的每个可选接口卡槽至少支持2*40G接口卡、4*16G FC接口卡、4*10G接口卡，满足不同用户的需求。

参见图2，其所示为本实例中可选接口卡槽所支持的三种接口卡的结构示意图

其中，10G接口卡和40G接口卡上的10G端口和40G端口可用于连接以太网，可用作FCoE端口。

而16G FC接口卡内置PHY8806x芯片，可将以太网报文转换成FC报文，用于连接磁盘整列或者其他FC交换机，支持16Gb/8Gb/4Gb传输速率。

由此构成的FCoE交换机，其可识别可选接口卡槽中插入的接口卡，并根据插入的接口卡类别进行配置生成相应的端口。

例如，插入可选接口卡槽中的40G接口卡，其上的40G端口支持一分四，由此本FCoE交换机可将该40G接口卡配置成4*10G，通过一分四的光纤线连接4个10G端口。

对于插入可选接口卡槽中的16G FC接口卡，本FCoE交换机可通过对16G FC接口卡中的PHY8806x芯片参数的调整，将其配置成10G光口使用。

基于上述技术原理，以下举例说明一下，本实例提供的可灵活配置端口的FCoE交换机的具体实现方案。

本实例中的FCoE交换机采用芯片BCM56864作为交换以太网芯片使用，此芯片有18个TSC接口，每个接口最多可以提供一个40G的带宽。

为了能够对FCoE交换机上设置的两个可选接口卡槽形成有效的控制，本实例将BCM56864芯片的TSCe26和TSCe27接口连接到第一个可选接口卡槽上；同时将BCM56864芯片的TSCe3和TSCe5接口接到了第二个插卡的接口上。据此设置，完成对插入可选接口卡槽中的接口卡进行数据通信。

针对上述设置的可选接口卡槽，如何插接4*16G FC接口卡，2个可选接口卡槽则接到16G FC接口卡上PHY88060芯片的2个sys接口上。

如果可选接口卡槽中插接2*40G接口卡，2个可选接口卡槽则直接接40G接口卡中的光模块。

如果可选接口卡槽中插接4*10G接口卡，2个可选接口卡槽则使用每个可选接口卡槽上的lane0、2接到10G接口卡上的SFP+光模块。

为了能够使得本实例提供的FCoE交换机对插入到其上的接口卡进行识别，本实例提供了一种接口卡的识别方案。

本实例优选在每个接口卡上在I2C下放置一个TCA9555芯片，地址为0x21。这样使得三种类型的接口卡可在这个TCA9555芯片的IO0-7来表示插卡类型和硬件版本号。

作为举例：

IO0-input：硬件版本号bit0；

IO1-input：硬件版本号bit1；

IO2-input：硬件版本号bit2；

IO3-input：硬件版本号bit3；

IO4-input：子卡类型ID号bit0；

IO5-input：子卡类型ID号bit1；

IO6-input：子卡类型ID号bit2；

IO7-input：子卡类型ID号bit3；

其中的ID号分布如下：

4b0001：4X16G子卡；

4b0010：2X40G子卡；

4b0011：4X10G子卡。

据此，本FCoE交换机通过其上的可选接口卡槽插接相应的接口卡，并根据并识别出可选接口卡槽中插入的接口卡的类别，并根据插入的接口卡类别进行配置生成相应的端口。

具体的，本实例中优选首先由FPGA识别插入到可选接口卡槽中的接口卡的类型，根据识别出的接口卡类型形成对应的灵活端口配置信息，并写入虚拟文件系统中，该文件系统可以在机器上电，交换芯片初始化前读取；

接着根据配置信息进行交换芯片的端口初始化操作，将插入到可选接口卡槽中的接口卡配置生成相应的端口。

参见图3，其所示为本实例中进行灵活端口配置的过程。

首先，FCoE交换机进入端口配置模式；

接着，由FPGA识别插入到可选接口卡槽中的接口卡的原始端口的类型，如40G接口卡或16G FC接口卡；

接着，识别出可选接口卡槽中的接口卡的当前端口类型，并据此生成对应的配置信息：

若可选接口卡槽中接口卡的原始端口类型为40G接口卡，且其当前端口类型为40G端口，则形成灵活端口拆分命令，作为配置信息；

若可选接口卡槽中接口卡的原始端口类型为40G接口卡，且其当前端口类型为10G端口，则形成灵活端口合并命令，作为配置信息；

若可选接口卡槽中接口卡的原始端口类型为16G FC接口卡，且其当前端口类型为16G端口，则形成灵活端口以太网模式命令，作为配置信息；

若可选接口卡槽中接口卡的原始端口类型为16G FC接口卡，且其当前端口类型为10G端口，则形成灵活端口FC模式命令，作为配置信息；

最后，将生成的配置信息写入虚拟文件系统，在交换机下次启动时生效。

参见图4，其所示为本实例基于上述配置，进行端口初始化操作的流程。

由图可知，本实例在交换机完成上述配置后，通过交换机重启来完成端口初始化操作，整个如下：

首先，交换机重启上电启动，交换机中的FPGA识别可选接口卡槽中是否插入接口卡，若检测到接口卡，则进入下步；若没有，则继续完成芯片的其它初始化操作；

接着，识别出可选接口卡槽中插入接口卡的类别：如4*16GFC接口卡、2*40G接口卡、4*10G接口卡；

若为2*40G接口卡，则从虚拟文件系统中读取对应的配置文件，并根据该配置文件将该接口卡配置生成40G端口或4*10G端口；

若为4*10G接口卡，直接生成4*10G端口；

若为4*16GFC接口卡，则从虚拟文件系统中读取对应的配置文件，并根据该配置文件将该接口卡配置生成FC端口或ethernet端口；

最后，继续完成芯片的其它初始化操作。

作为举例，可在本实例交换机的可选接口卡槽中插40G接口卡，并通过配置，将40G端口分成4*10G使用，过程如下：

用户可以在40G端口下输入命令flex-portmode separate即灵活端口拆分模式，将需要拆分的信息写入虚拟文件系统，该文件系统可以在机器上电，交换芯片初始化前读取；

接着，重启交换机后，通过读取配置，获得端口拆分信息，生成10G端口。

同样的，用户可以在拆分后的端口下输入命令flex-portmode combined即灵活端口合并模式，重启交换机后即可恢复40G端口。

作为举例，可在本实例交换机的可选接口卡槽中插入16GFC接口卡，并通过配置，16G FC端口配置成10G以太网端口使用，过程如下：

用户可以在FC端口下输入命令flex-portmode ethernet即灵活端口以太网模式，将该FC端口需要转换成以太网端口的信息记录到虚拟文件系统中；

重启交换机后，端口初始化前将读取配置，读取到相关信息后将该端口以10G以太网模式进行创建。

同样的，用户在转换后的端口下输入flex-portmode fiber_channel即灵活端口光钎通道模式，重启交换机后即可恢复成FC端口。

通过上述实例可知，本可灵活配置端口的FCoE交换机可以实现如下效果：

1.两个卡槽可以分别接入任意一款接口卡，也可以空置，交换机会根据插入子卡的类型生成相应的端口供用户使用；

2.40G端口可以通过配置作为4*10G口使用，相当于可以衍生出4*10G+1*40G以及8*10G子卡；

3.16G端口可以作为10G光口使用，相当于可以衍生出0～4个FC端口与4～0个端口的子卡。

综上，交换机的两个卡槽可以组合出数十种搭配方案，满足不同用户的需求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.可灵活配置端口的FCoE交换机，其特征在于，具有若干的固定端口和若干可选接口卡槽，所述可选接口卡槽，用于插接不同类型的接口卡，再由交换机配置成不同的端口；所述交换机可识别可选接口卡槽中插入的接口卡，并根据插入的接口卡类别从虚拟文件系统中读取对应的配置文件，并根据该配置文件将该接口卡配置生成相应的端口；所述配置文件由FPGA识别插入到可选接口卡槽中的接口卡的类型，根据识别出的接口卡类型形成对应的灵活端口配置信息，并写入虚拟文件系统中形成，该文件系统在机器上电，交换芯片初始化前读取。

2.根据权利要求1所述的FCoE交换机，其特征在于，所述FCoE交换机中采用交换以太网芯片BCM56864和CPU配合，其中CPU通过PCIE接口与交换芯片BCM56864相连，并控制交换芯片BCM56864。

3.根据权利要求1所述的FCoE交换机，其特征在于，所述可选接口卡槽至少支持40G接口卡，16G FC接口卡，10G接口卡。

4.根据权利要求3所述的FCoE交换机，其特征在于，4*16G FC接口卡内置PHY8806x芯片。

5.根据权利要求3所述的FCoE交换机，其特征在于，所述FCoE交换机将插入可选接口卡槽中的40G接口卡中的40G端口配置生成4*10G端口。

6.根据权利要求3所述的FCoE交换机，其特征在于，所述FCoE交换机将插入可选接口卡槽中的16G FC接口卡中的16GFC端口配置成10G以太网端口。

7.可灵活配置端口的FCoE交换机实现方法，其特征在于，通过交换机上设置的可选接口卡槽连接接口卡，并识别出可选接口卡槽中插入的接口卡，并根据插入的接口卡类别进行配置生成相应的端口；交换机首先识别插入到可选接口卡槽中的接口卡的类型，根据识别出的接口卡类型形成对应的灵活端口配置信息，并写入虚拟文件系统中；接着根据配置信息进行交换芯片的端口初始化操作，将插入到可选接口卡槽中的接口卡配置生成相应的端口。

8.根据权利要求7所述的FCoE交换机实现方法，其特征在于，交换机进行交换芯片的端口初始化操作时，包括：

交换芯片在交换机上电启动后，读取虚拟文件系统中的灵活端口配置信息；

根据读取到的灵活端口配置信息对可选接口卡槽中的接口卡进行配置生成对应的端口；

交换芯片继续完成初始化。

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