CN110166354B - 一种包含片上网络容错路由的数据处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种包含片上网络容错路由的数据处理系统，该数据处理系统包括：数据接收模块以及路由容错模块；数据接收模块用于获取外接发送设备上传的待处理数据，并将待处理数据记作源数据，发送源数据至路由容错模块；路由容错模块用于根据预设路由规则，建立第一传输路径和第二传输路径后，根据第一传输路径和第二传输路径同时传输源数据至外接处理设备。通过本申请中的技术方案，减少了数据路由过程中的传输时延和传输开销，提高了数据路由过程中的容错性，有利于实现数据的高可靠性传输。

Description

一种包含片上网络容错路由的数据处理系统

技术领域

本申请涉及航天信息处理的技术领域，具体而言，涉及一种包含片上网络容错路由的数据处理系统。

背景技术

在大气层外，电子设备暴露在有大量宇宙射线的强辐射环境中，这些宇宙射线由电子、质子、α粒子等高能带电粒子所构成，穿透能力很强，对电子设备中的电子元器件危害十分突出。当高能带电粒子轰击电子元件时，会引发电子元件永久效应或瞬时效应，其中，高能带电粒子引起的瞬时效应包含单事件翻转、单事件瞬态和多位翻转。当发生高能带电粒子轰击电子元件引发瞬时效应时，电子元件中的数据会发生翻转，错误的值会保持到下一个值的输入，瞬时故障虽然不会破坏物理电路，也不会持久存在，但是可以改变信号的传输值，特别是对于计算机设备中的路由设备，如片上网络路由单元，当路由设备发生数据故障时，将影响整个计算机系统的正常运行，严重时会导致系统崩溃。研究表明，大气层外计算机系统中80％的失效都是由于高能带电粒子引发的瞬时故障引起的。

而现有技术中，为了保证片上网络数据传输的可靠性，通常是采用相应的容错机制，包括随机通信机制和基于检错纠错码的重传机制。

对于随机通信机制，源节点以一定概率向它的相邻节点以广播的形式发送数据包，所有接收到数据包的节点以相同的概率向它的相邻节点发送数据包，直到目的节点收到数据包为止。随机通信机制会使片上网络中存在大量冗余包，可能会造成网络的拥塞，且带来较大的传输开销。

对于基于检错纠错编码的重传机制，在数据包中增加多位校验码，目的节点根据数据包校验结果判断接收到的数据是否正确，并发送反馈包通知源节点，而源节点则根据接收到的反馈包，决定是否重传该数据包。虽然重传机制的传输开销相对较小，但是需要在片上网络中单独设置数据缓存区域，对数据包进行备份，特别是进行大量数据传输过程中，增加了片上网络的资源消耗，并且当发生瞬时故障时，需要重新发送数据包，增加了数据传输时延。

发明内容

本申请的目的在于：太空复杂环境中减少数据路由过程中的传输时延和传输开销，提高数据传输的准确性。

本申请中的技术方案是：提供了一种包含片上网络容错路由的数据处理系统，该数据处理系统包括：数据接收模块以及路由容错模块；数据接收模块用于获取外接发送设备上传的待处理数据，并将待处理数据记作源数据，发送源数据至路由容错模块；路由容错模块用于根据预设路由规则，建立第一传输路径和第二传输路径后，根据第一传输路径和第二传输路径同时传输源数据至外接处理设备。

上述任一项技术方案中，进一步地，路由容错模块包括：多个路由单元和一个路径生成单元；路径生成单元用于根据源数据中包含的坐标信息，控制路由单元建立第一传输路径和第二传输路径，其中，第一传输路径和第二传输路径用于转发传输数据；路由单元设置有本地端口以及数据传输端口，当路由单元位于第一传输路径或第二传输路径的起点时，本地端口用于获取源数据，并将源数据中的路由规则标志位进行置位，将置位后的源数据记作传输数据，当路由单元位于第一传输路径或第二传输路径的终点时，本地端口还用于发送传输数据，数据传输端口用于建立第一传输路径和第二传输路径。

上述任一项技术方案中，进一步地，数据传输端口包括第一数据端口、第二数据端口、第三数据端口以及第四数据端口，路由容错模块还包括：仲裁单元以及交叉开关单元；仲裁单元用于判断路由单元是否处于占用状态；交叉开关单元用于当判定路由单元不处于占用状态时，根据坐标信息，选通路由单元中的第一数据端口、第二数据端口、第三数据端口以及第四数据端口中的两个端口，记作路径端口，交叉开关单元还用于当路由单元的本地端口位于起点或终点时，选通该路由单元中的第一数据端口、第二数据端口、第三数据端口以及第四数据端口中的两个端口，记作路径端口，其中，路径端口用于建立第一传输路径和第二传输路径。

上述任一项技术方案中，进一步地，路由容错模块还包括：锁定单元；锁定单元用于当判定数据传输端口中的任意两个端口被记作路径端口时，将路由单元锁定为占用状态。

上述任一项技术方案中，进一步地，本地端口用于获取源数据，并将源数据中的路由规则标志位进行置位，将置位后的源数据记作传输数据，具体包括：当第一本地端口获取源数据时，将源数据中的路由标志位进行第一置位，将第一置位后的源数据记作第一传输数据；当第二本地端口获取源数据时，将源数据中的路由标志位进行第二置位，将第二置位后的源数据记作第二传输数据，其中，第一传输数据由第一传输路径传输，第二传输数据由第二传输路径传输。

上述任一项技术方案中，进一步地，路由容错模块还包括：校验单元；校验单元用于当接收到第一传输数据时，校验第一传输数据的奇偶校验位，当判定第一传输数据的奇偶校验位与预设值相等时，传输第一传输数据，并丢弃第二传输数据，否则，判断第二传输数据的奇偶校验位与预设值是否相等，若是，传输第二传输数据，若否，生成并发送数据传输异常信息。

本申请的有益效果是：通过同时建立两条传输路径，对源数据进行传输，有利于提高源数据传输过程中的容错性，在降低了源数据传输过程中传输开销的同时，消除了数据异常时数据重发的传输时延。通过对两条传输路径传输的源数据的检验，丢弃对应的数据，提高了数据传输的安全性。通过对路由单元占用状态的判断，避免了同一时刻路由单元被复用的可能性，保证了源数据传输路径的畅通，提高了源数据传输的可靠性和实时性。

附图说明

本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请的一个实施例的包含片上网络容错路由的数据处理系统的示意框图；

图2是根据本申请的一个实施例的传输路径的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

以下结合图1至图2对本申请的实施例进行说明。

如图1所示，本实施例提供了一种包含片上网络容错路由的数据处理系统，包括：数据接收模块20以及路由容错模块30；数据接收模块20用于获取外接发送设备上传的待处理数据，并将待处理数据记作源数据，发送源数据至路由容错模块30；路由容错模块30用于根据预设路由规则，建立第一传输路径和第二传输路径后，根据第一传输路径和第二传输路径同时传输源数据至外接处理设备。

具体地，本实施例中的路由单元为2D Mesh结构下的片上网路容错路由单元。外接发送设备将待处理数据上传至数据接收模块20，数据接收模块20接收到待处理数据(源数据)后，路由容错模块30建立第一传输路径和第二传输路径，同时从数据接收模块20中获取待传输的源数据，利用第一传输路径和第二传输路径同时对源数据进行传输，即对源数据进行路由转发，并先判断第一传输路径中的源数据是否被篡改，若未篡改，丢弃第二传输路径中的源数据，将第一传输路径中的源数据发送至外接处理设备，若篡改，判断第二传输路径中的源数据是否被篡改。通过建立两条传输路径，同时在路由容错模块30中传输(路由)源数据，避免了第一传输路径中的源数据被篡改时需重新传输源数据，降低了数据重发时的传输时延。

进一步地，路由容错模块30包括：多个路由单元301和一个路径生成单元302；路径生成单元302用于根据源数据中包含的坐标信息，控制路由单元301建立第一传输路径和第二传输路径，其中，第一传输路径和第二传输路径用于转发传输数据，所述坐标信息包括源坐标和目的坐标，所述坐标信息由第一坐标和第二坐标构成；

具体地，路由单元的结构为2D Mesh结构，源数据中的坐标信息包括源坐标和目的坐标，即路由容错模块30中接收源数据的接收路由单元和发送源数据的发送路由单元，接收路由单元作为第一传输路径和第二传输路径的起点，发送路由单元作为第一传输路径和第二传输路径的终点，且在第一传输路径和第二传输路径中包括若干个中转路由单元。接收路由单元接收到源数据后，由第一传输路径上的中转路由单元和第二传输路径上的中转路由单元转发至发送路由单元，由发送路由单元将源数据发送至外接处理设备，以完成数据路由。

优选地，路径生成单元302还用于当判定源坐标中的第一坐标等于目的坐标的第一坐标或者源坐标的第二坐标等于目的坐标的第二坐标时，根据预设优先级顺序，选取相邻的路由单元301作为中转路由单元，控制路由单元301和中转路由单元建立第一传输路径或第二传输路径。

具体地，当判定源坐标与目的坐标中的第一坐标和第二坐标均不相同时，如图2(a)所示，对路由容错模块30中的多个路由单元301进行编号，将其编号对应为源数据中的坐标信息。将接收到源数据的路由单元301记作源路由，因此，对应的源坐标为(1，1)，发送源数据的路由单元301记作目的路由，对应的目的坐标为(3，3)。

按照路由最短原则，先以x方向建立第一传输路径A，包含的路由单元的坐标依次为(1，1)、(1，2)、(1，3)、(2，3)、(3，3)，再以y方向建立第一传输路径B，包含的路由单元的坐标依次为(1，1)、(2，1)、(3，1)、(3，2)、(3，3)。

当判定源坐标与目的坐标中的第一坐标或第二坐标相同时，以第一坐标相同为例，设定源路由的源坐标为(1，1)，目的路由的目的坐标为(1，4)，优先级顺序为顺时针，如图2(b)所示，先以x方向建立第一传输路径A，包含的路由单元的坐标依次为(1，1)、(1，2)、(1，3)、(1，4)。

由于路由单元在x方向的第一坐标相同，判断以与源路由相邻的、且不在第一传输路径A上的其余路由单元构建的传输路径是否符合路由最短原则，当判定有两条或两条以上路径符合路由最短原则时，按照顺时针的预设优先级顺序，在本实施例中，设定坐标为(2，1)的路由单元为中转路由单元，建立第二传输路径B，包含的路由单元的坐标依次为(1，1)、(2，1)、(2，2)、(2，3)、(2，4)和(1，4)。

在本实施例中，路由单元301设置有本地端口以及数据传输端口，当路由单元301位于第一传输路径或第二传输路径的起点时，本地端口用于获取源数据，并将源数据中的路由规则标志位进行置位，将置位后的源数据记作传输数据，当路由单元301位于第一传输路径或第二传输路径的终点时，本地端口还用于发送传输数据，数据传输端口用于建立第一传输路径和第二传输路径。

具体地，接收路由单元中的本地端口从数据接收模块20中获取源数据后，由接收路由单元中的数据传输端口，将源数据传输至传输路径中的中转路由单元的数据传输端口，再由中转路由单元的数据传输端口将源数据传输至发送路由单元的数据传输端口，最后由发送路由单元的本地端口将源数据上传至服务器，完成路由容错模块30对源数据的路由。

进一步地，本地端口用于获取源数据，并将源数据中的路由规则标志位进行置位，将置位后的源数据记作传输数据，具体包括：当第一本地端口获取源数据时，将源数据中的路由标志位进行第一置位，将第一置位后的源数据记作第一传输数据；当第二本地端口获取源数据时，将源数据中的路由标志位进行第二置位，将第二置位后的源数据记作第二传输数据，其中，第一传输数据由第一传输路径传输，第二传输数据由第二传输路径传输。

具体地，在路由单元301中设置第一本地端口0和第二本地端口1，用于接收数据接收模块20中存储的源数据。路由单元的数据传输过程可以分为三个过程：链路建立过程、数据传输过程和链路撤销过程，对于任一个路由单元301而言，本地端口接收到源数据后，对源数据中的路由标志位进行置位。由第一本地端口0接收的源数据，将路由标志位置为0，记作第一传输数据，由第二本地端口1接收的源数据，将路由标志位置为1，记作第二传输数据，以便于利用不同的传输路径进行数据传输。

路由单元(1，1)的两个本地端口接收到源数据后，将第一本地端口0接收到的源数据中的路由标志位置为0，经过第一传输路径A传输至路由单元(3，3)的第一本地端口0，再由路由单元(3，3)的第一本地端口0进行数据发送。同理，将第二本地端口1接收到的源数据中的路由标志位置为1，经过第二传输路径B传输至路由单元(3，3)的第二本地端口1，再由路由单元(3，3)的第二本地端口1进行数据发送。

优选地，路由容错模块30还包括：校验单元306；校验单元306用于当接收到第一传输数据时，校验第一传输数据的奇偶校验位，当判定第一传输数据的奇偶校验位与预设值相等时，传输第一传输数据，并丢弃第二传输数据，否则，判断第二传输数据的奇偶校验位与预设值是否相等，若是，传输第二传输数据，若否，生成并发送数据传输异常信息。

具体地，当源数据分别通过第一传输路径和第二传输路径到达校验单元306后，校验单元306对通过两个路径到达的源数据进行校验，当第一传输路径传输的源数据奇偶校验位正确时，丢弃第二传输路径传输的源数据，当第一传输路径传输的源数据出现瞬时错误时，校验第二传输路径传输的源数据，若正确，则选用第二传输路径传输的源数据作为最终的数据输出，若错误，则生成并发送数据传输异常信息，进行数据错误报警。

进一步地，路由容错模块30还包括：锁定单元305；锁定单元305用于当判定数据传输端口中的任意两个端口被记作路径端口时，将路由单元301锁定为占用状态。

进一步地，数据传输端口包括第一数据端口、第二数据端口、第三数据端口以及第四数据端口，路由容错模块30还包括：仲裁单元303以及交叉开关单元304；仲裁单元303用于判断路由单元301是否处于占用状态；交叉开关单元304用于当判定路由单元301不处于占用状态时，根据坐标信息，选通路由单元301中的第一数据端口、第二数据端口、第三数据端口以及第四数据端口中的两个端口，记作路径端口，交叉开关单元304还用于当路由单元301的本地端口位于起点或终点时，选通该路由单元301中的第一数据端口、第二数据端口、第三数据端口以及第四数据端口中的两个端口，记作路径端口，其中，路径端口用于建立第一传输路径和第二传输路径。

具体地，在生成第一传输路径和第二传输路径时，由于路由容错模块30需要同时处理大量的数据，每一个路由单元301包括本地端口和数据传输端口，即路由单元301可以作为源数据的源路由，也可以作为源数据的中间路由(传输路径上处起点和终点外的其他路由单元)，并且当路由单元301作为源路由时，也需要自身的数据传输端口进行源数据的传输。

为了避免同一时刻路由单元301被两条或两条以上的传输路径复用，影响数据传输效率，在路由容错模块30中设定仲裁单元303，以判断路由单元301当前时刻是否处于被占用状态，即当前时刻该路由单元301是否处于传输路径上。当路由单元301不处于传输路径上，即路由单元301没被占用时，交叉开关单元304根据源数据中包含的源坐标和目的坐标，以路由最短原则，选取对应的数据传输端口进行传输路径的建立。

以图2(b)中建立第二传输路径B的路由单元(2，2)为例，路由单元(2，2)作为第二传输路径B上的中间路由，其第一数据端口、第二数据端口、第三数据端口以及第四数据端口依次连接于路由单元(2，3)、路由单元(3，2)、路由单元(2，1)以及路由单元(1，2)，其中路由单元(1，2)和路由单元(2，1)处于被占用的状态，而对应的目的坐标为(1，4)，因此，交叉开关单元304根据路由最短原则，选取其第一数据端口用于路径生成单元302建立第二传输路径B。

优选地，路由容错模块30中还包括：优先级处理模块；优先级处理模块用于识别源数据中包含的优先级顺序，并将优先级高的源数据发送至路由单元。

优选地，路由容错模块30中还包括：复位单元；复位单元用于当判定源数据由路由单元301的本地端口输出时，生成路由单元复位信号，路由单元复位信号用于将第一传输路径和第二传输路径上的路由单元301的占用状态复位为未占用状态。

以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种包含片上网络容错路由的数据处理系统，该数据处理系统包括：数据接收模块以及路由容错模块；数据接收模块用于获取外接发送设备上传的待处理数据，并将待处理数据记作源数据，发送源数据至路由容错模块；路由容错模块用于根据预设路由规则，建立第一传输路径和第二传输路径后，根据第一传输路径和第二传输路径同时传输源数据至外接处理设备。通过本申请中的技术方案，减少了数据路由过程中的传输时延和传输开销，提高了数据路由过程中的容错性，有利于实现数据的高可靠性传输。

本申请中的步骤可根据实际需求进行顺序调整、合并和删减。

本申请装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。

尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (4)

1.一种包含片上网络容错路由的数据处理系统，其特征在于，该数据处理系统包括：数据接收模块以及路由容错模块；

所述数据接收模块用于获取外接发送设备上传的待处理数据，并将所述待处理数据记作源数据，发送所述源数据至所述路由容错模块；

所述路由容错模块用于根据预设路由规则，建立第一传输路径和第二传输路径后，根据所述第一传输路径和所述第二传输路径同时传输所述源数据至外接处理设备，

其中，所述路由容错模块包括：多个路由单元和一个路径生成单元；

所述路径生成单元用于根据所述源数据中包含的坐标信息，控制所述路由单元建立第一传输路径和第二传输路径，其中，所述第一传输路径和所述第二传输路径用于转发传输数据；

所述路由单元设置有本地端口以及数据传输端口，当所述路由单元位于所述第一传输路径或所述第二传输路径的起点时，所述本地端口用于获取所述源数据，并将所述源数据中的路由规则标志位进行置位，将置位后的所述源数据记作所述传输数据，

当所述路由单元位于所述第一传输路径或所述第二传输路径的终点时，所述本地端口还用于发送所述传输数据，

所述数据传输端口用于建立所述第一传输路径和所述第二传输路径；

所述本地端口用于获取所述源数据，并将所述源数据中的路由规则标志位进行置位，将置位后的所述源数据记作传输数据，具体包括：

当第一本地端口获取所述源数据时，将所述源数据中的所述路由标志位进行第一置位，将第一置位后的所述源数据记作第一传输数据；

当第二本地端口获取所述源数据时，将所述源数据中的所述路由标志位进行第二置位，将第二置位后的所述源数据记作第二传输数据，

其中，所述第一传输数据由所述第一传输路径传输，所述第二传输数据由所述第二传输路径传输。

2.如权利要求1所述的包含片上网络容错路由的数据处理系统，其特征在于，所述数据传输端口包括第一数据端口、第二数据端口、第三数据端口以及第四数据端口，所述路由容错模块还包括：仲裁单元以及交叉开关单元；

所述仲裁单元用于判断所述路由单元是否处于占用状态；

所述交叉开关单元用于当判定所述路由单元不处于占用状态时，根据所述坐标信息，选通所述路由单元中的所述第一数据端口、所述第二数据端口、所述第三数据端口以及所述第四数据端口中的两个端口，记作路径端口，

所述交叉开关单元还用于当所述路由单元的所述本地端口位于所述起点或所述终点时，选通该路由单元中的所述第一数据端口、所述第二数据端口、所述第三数据端口以及所述第四数据端口中的两个端口，记作所述路径端口，其中，所述路径端口用于建立所述第一传输路径和所述第二传输路径。

3.如权利要求2所述的包含片上网络容错路由的数据处理系统，其特征在于，所述路由容错模块还包括：锁定单元；

所述锁定单元用于当判定所述数据传输端口中的任意两个端口被记作所述路径端口时，将所述路由单元锁定为占用状态。

4.如权利要求1所述的包含片上网络容错路由的数据处理系统，其特征在于，所述路由容错模块还包括：校验单元；

所述校验单元用于当接收到所述第一传输数据时，校验所述第一传输数据的奇偶校验位，当判定所述第一传输数据的奇偶校验位与预设值相等时，传输所述第一传输数据，并丢弃所述第二传输数据，

否则，判断所述第二传输数据的奇偶校验位与所述预设值是否相等，若是，传输所述第二传输数据，若否，生成并发送数据传输异常信息。

Images