CN111030950B - 一种堆叠交换机拓扑构造方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种堆叠交换机拓扑构造方法与装置包括：初始化多个主板，其中每个主板包括支撑模块和交换模块；初始化一个包括控制模块和高速信号交换芯片的控制板，并将控制板的控制模块通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块以复合形成主交换机；初始化多个连接板，其中每个连接板包括高速信号连接器，并将每个连接板的高速信号连接器分别通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块以复合形成多个从交换机；将主交换机的高速信号交换芯片分别连接到每个从交换机的高速信号连接器以复合形成堆叠交换机拓扑。本发明能够消除性能冗余，并大幅度降低硬件成本，提高资源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及交换机领域，更具体地，特别是指一种堆叠交换机拓扑构造方法与装置。
背景技术
交换机是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。随着信息技术的不断发展，网络的规模不断扩大，节点个数不断增多，固定端口交换机的可扩展性受到极大挑战。堆叠交换机是指一种拥有堆叠功能的交换机。堆叠功能是指一台以上的交换机通过专用的堆叠线缆组成一个堆叠系统，对外提供统一管理接口，硬件资源却是整个堆叠系统内多台交换机接口和硬件资源的总和。一个堆叠系统可由多台堆叠交换机组成，其中每一台交换机都是堆叠系统的成员，成员交换机按照选举的角色又可分为主交换机和从交换机。每台堆叠交换机拥有相同的数据库，且由于接口数量扩展，可以做到多个接口连接到上下行链路，实现扩展带宽及链路备份，提高了网络的可靠性，同时端口密度和端口性能也得到拓展。由于堆叠交换机的可扩展性、网管统一性、以及良好的可靠性，在网络部署中的需求越来越多。一个交换机堆叠系统可看作一台设备，从交换机可以继承主交换机的功能和特点，因此主交换机的性能显得更加重要。而现有技术的堆叠交换机拓扑中主交换机和从交换机结构一致，导致从交换机中存在很大的资源和性能冗余，造成了资源浪费和成本增加。
针对现有技术中堆叠交换机拓扑的资源和性能冗余的问题，目前尚无有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种堆叠交换机拓扑构造方法与装置，能够消除性能冗余，并大幅度降低硬件成本，提高资源利用率。
基于上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种堆叠交换机拓扑构造方法，包括执行以下步骤：
初始化多个主板，其中每个所述主板包括支撑模块和交换模块；
初始化一个包括控制模块和高速信号交换芯片的控制板，并将控制板的控制模块通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得控制板和主板复合形成主交换机；
初始化多个连接板，其中每个连接板包括高速信号连接器，并将每个连接板的高速信号连接器分别通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得多个连接板和多个主板一一对应地复合形成多个从交换机；
将主交换机的高速信号交换芯片分别连接到每个从交换机的高速信号连接器，使得主交换机与多个从交换机复合形成堆叠交换机拓扑。
在一些实施方式中，每个主板的交换模块包括配置用于交换和转发数据的对外交换芯片；每个主板的支撑模块包括以下至少之一：光模块、风扇、电源、温度监控；每个主板的支撑模块直接集成在主板上、或作为独立板卡通过接口连接到主板。
在一些实施方式中，控制板的控制模块包括配置用于控制主交换机和多个从交换机的所有功能的中央处理器芯片；控制板的高速信号交换芯片包括配置用于通过堆叠线缆在主交换机和多个从交换机之间传输中央处理器芯片的控制信号的PCIE交换芯片。
在一些实施方式中，每个连接板的高速信号连接器包括配置用于接收控制信号并转发到相应的交换模块和支撑模块的PCIE连接器，并且不包括任何与中央处理器芯片相同或相似的控制器。
在一些实施方式中，控制板的控制模块和每个连接板的高速信号连接器使用相同制式的接口连接到主板的支撑模块和交换模块。
本发明实施例的第二方面提供了一种堆叠交换机拓扑构造装置，包括：
处理器；和
存储器，存储有处理器可运行的程序代码，程序代码在被运行时分别执行以下步骤：
初始化多个主板，其中每个主板包括支撑模块和交换模块；
初始化一个包括控制模块和高速信号交换芯片的控制板，并将控制板的控制模块通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得控制板和主板复合形成主交换机；
初始化多个连接板，其中每个连接板包括高速信号连接器，并将每个连接板的高速信号连接器分别通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得多个连接板和多个主板一一对应地复合形成多个从交换机；
将主交换机的高速信号交换芯片分别连接到每个从交换机的高速信号连接器，使得主交换机与多个从交换机复合形成堆叠交换机拓扑。
在一些实施方式中，每个主板的交换模块包括配置用于交换和转发数据的对外交换芯片；每个主板的支撑模块包括以下至少之一：光模块、风扇、电源、温度监控；每个主板的支撑模块直接集成在主板上、或作为独立板卡通过接口连接到主板。
在一些实施方式中，控制板的控制模块包括配置用于控制主交换机和多个从交换机的所有功能的中央处理器芯片；控制板的高速信号交换芯片包括配置用于通过堆叠线缆在主交换机和多个从交换机之间传输中央处理器芯片的控制信号的PCIE交换芯片。
在一些实施方式中，每个连接板的高速信号连接器包括配置用于接收控制信号并转发到相应的交换模块和支撑模块的PCIE连接器，并且不包括任何与中央处理器芯片相同或相似的控制器。
在一些实施方式中，控制板的控制模块和每个连接板的高速信号连接器使用相同制式的接口连接到主板的支撑模块和交换模块。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的堆叠交换机拓扑构造方法与装置，通过初始化多个主板，其中每个主板包括支撑模块和交换模块；初始化一个包括控制模块和高速信号交换芯片的控制板，并将控制板的控制模块通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得控制板和主板复合形成主交换机；初始化多个连接板，其中每个连接板包括高速信号连接器，并将每个连接板的高速信号连接器分别通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得多个连接板和多个主板一一对应地复合形成多个从交换机；将主交换机的高速信号交换芯片分别连接到每个从交换机的高速信号连接器，使得主交换机与多个从交换机复合形成堆叠交换机拓扑的技术方案，能够消除性能冗余，并大幅度降低硬件成本，提高资源利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的堆叠交换机拓扑构造方法的流程示意图；
图2为本发明提供的堆叠交换机拓扑构造方法的实施例的拓扑结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种能够消除性能冗余的堆叠交换机拓扑构造方法一个实施例。图1示出的是本发明提供的堆叠交换机拓扑构造方法的流程示意图。
所述堆叠交换机拓扑构造方法，如图1所示，包括执行以下步骤：
步骤S101：初始化多个主板，其中每个主板包括支撑模块和交换模块；
步骤S103：初始化一个包括控制模块和高速信号交换芯片的控制板，并将控制板的控制模块通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得控制板和主板复合形成主交换机；
步骤S105：初始化多个连接板，其中每个连接板包括高速信号连接器，并将每个连接板的高速信号连接器分别通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得多个连接板和多个主板一一对应地复合形成多个从交换机；
步骤S107：将主交换机的高速信号交换芯片分别连接到每个从交换机的高速信号连接器，使得主交换机与多个从交换机复合形成堆叠交换机拓扑。
本发明提出的可堆叠交换机包括主交换机和从交换机，且主从交换机均分为两部分，主交换机由主板和控制板构成，从交换机由主板和连接板构成。主从交换机的主板完全相同，既可以和控制板组成主交换机，也可和连接板组成从交换机。
主板主要但不仅仅包含交换芯片、支撑模块相关控制芯片等，可以实现对光模块、风扇、电源、温度监控等支撑模块的控制，这些支撑模块可以集成在主板上也可以分别做成单独小板通过接口与主板相连，其设计标准是兼容控制板与连接板，且包含除控制板功能外的交换机所需要的功能。
所述控制板集成了现有交换机中控制模块的功能，并在此基础上添加了高速信号交换芯片等用于实现与从交换机通信的模块。所述连接板连接主板的接口与控制板保持一致，精简掉控制板上所有不必要功能，只保留接通主交换机控制板与从交换机主板所必须的功能。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。所述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
在一些实施方式中，每个主板的交换模块包括配置用于交换和转发数据的对外交换芯片；每个主板的支撑模块包括以下至少之一：光模块、风扇、电源、温度监控；每个主板的支撑模块直接集成在主板上、或作为独立板卡通过接口连接到主板。
在一些实施方式中，控制板的控制模块包括配置用于控制主交换机和多个从交换机的所有功能的中央处理器芯片；控制板的高速信号交换芯片包括配置用于通过堆叠线缆在主交换机和多个从交换机之间传输中央处理器芯片的控制信号的PCIE交换芯片。
在一些实施方式中，每个连接板的高速信号连接器包括配置用于接收控制信号并转发到相应的交换模块和支撑模块的PCIE连接器，并且不包括任何与中央处理器芯片相同或相似的控制器。
在一些实施方式中，控制板的控制模块和每个连接板的高速信号连接器使用相同制式的接口连接到主板的支撑模块和交换模块。
根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU(中央处理器)执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
下面根据如图2所示的具体实施例来进一步阐述本发明的具体实施方式。
图2简单举例了n层堆叠交换机的拓扑，其中A0、B构成主交换机，A1、C1构成第一台从交换机，这样的从交换机可以有n台。A0、A1…An是完全相同的主板，B是功能齐全的主交换机控制板，C1到Cn是只有PCIE(外设部件互联标准扩展)连接功能的连接板。主、从交换机通过线缆相连，线缆可以(但不必须)是Mini SAS(串联连接的小型计算机系统接口迷你型)线缆。
主从交换机的主板完全相同，负责实现数据交换转发功能，主要但不仅仅包含交换芯片、FPGA(现场可编程门阵列)芯片等，交换芯片主要实现数据交换功能，FPGA芯片负责统一管理风扇、电源、温度监控等支撑模块，这些模块可以集成在主板上，也可以分别作为单独小板通过接口与主板相连。交换芯片和FPGA芯片均通过PCIE总线连接到连接器，接收来自控制板的控制信号。
控制板包含CPU芯片、PCIE交换芯片等，它包含但不限于现有交换机中CPU模块的所有功能，可以实现对主交换机以及从交换机的控制。其中包含一路PCIE总线接到PCIE交换芯片，信号经PCIE交换芯片处理后通过Mini SAS线缆接到每台从交换机的连接板中。
连接板除连接主板的接口与控制板保持一致外，精简掉控制板上所有不必要功能，只保留满足与主交换机之间实现通信以及对从交换机主板进行控制做必需的功能。连接板上包含连接器，负责接通主交换机控制板与从交换机主板PCIE信号，实现主、从交换机的数据交互。
主交换机与从交换机之间通信:基于CPU芯片和PCIE交换芯片，使用Mini SAS线缆实现主、从交换机之间通信，达到控制板控制主、从交换机的效果，实现堆叠数据交换效果。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的堆叠交换机拓扑构造方法，通过初始化多个主板，其中每个主板包括支撑模块和交换模块；初始化一个包括控制模块和高速信号交换芯片的控制板，并将控制板的控制模块通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得控制板和主板复合形成主交换机；初始化多个连接板，其中每个连接板包括高速信号连接器，并将每个连接板的高速信号连接器分别通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得多个连接板和多个主板一一对应地复合形成多个从交换机；将主交换机的高速信号交换芯片分别连接到每个从交换机的高速信号连接器，使得主交换机与多个从交换机复合形成堆叠交换机拓扑的技术方案，能够消除性能冗余，并大幅度降低硬件成本，提高资源利用率。
需要特别指出的是，上述堆叠交换机拓扑构造方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于堆叠交换机拓扑构造方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种能够消除性能冗余的堆叠交换机拓扑构造装置的一个实施例。堆叠交换机拓扑构造装置包括：
处理器；和
存储器，存储有处理器可运行的程序代码，程序代码在被运行时分别执行以下步骤：
初始化多个主板，其中每个主板包括支撑模块和交换模块；
初始化一个包括控制模块和高速信号交换芯片的控制板，并将控制板的控制模块通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得控制板和主板复合形成主交换机；
初始化多个连接板，其中每个连接板包括高速信号连接器，并将每个连接板的高速信号连接器分别通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得多个连接板和多个主板一一对应地复合形成多个从交换机；
将主交换机的高速信号交换芯片分别连接到每个从交换机的高速信号连接器，使得主交换机与多个从交换机复合形成堆叠交换机拓扑。
在一些实施方式中，每个主板的交换模块包括配置用于交换和转发数据的对外交换芯片；每个主板的支撑模块包括以下至少之一：光模块、风扇、电源、温度监控；每个主板的支撑模块直接集成在主板上、或作为独立板卡通过接口连接到主板。
在一些实施方式中，控制板的控制模块包括配置用于控制主交换机和多个从交换机的所有功能的中央处理器芯片；控制板的高速信号交换芯片包括配置用于通过堆叠线缆在主交换机和多个从交换机之间传输中央处理器芯片的控制信号的PCIE交换芯片。
在一些实施方式中，每个连接板的高速信号连接器包括配置用于接收控制信号并转发到相应的交换模块和支撑模块的PCIE连接器，并且不包括任何与中央处理器芯片相同或相似的控制器。
在一些实施方式中，控制板的控制模块和每个连接板的高速信号连接器使用相同制式的接口连接到主板的支撑模块和交换模块。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的堆叠交换机拓扑构造装置，通过初始化多个主板，其中每个主板包括支撑模块和交换模块；初始化一个包括控制模块和高速信号交换芯片的控制板，并将控制板的控制模块通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得控制板和主板复合形成主交换机；初始化多个连接板，其中每个连接板包括高速信号连接器，并将每个连接板的高速信号连接器分别通信连接到一个主板的支撑模块和交换模块，使得多个连接板和多个主板一一对应地复合形成多个从交换机；将主交换机的高速信号交换芯片分别连接到每个从交换机的高速信号连接器，使得主交换机与多个从交换机复合形成堆叠交换机拓扑的技术方案，能够消除性能冗余，并大幅度降低硬件成本，提高资源利用率。
需要特别指出的是，上述堆叠交换机拓扑构造装置的实施例采用了所述堆叠交换机拓扑构造方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到所述堆叠交换机拓扑构造方法的其他实施例中。当然，由于所述堆叠交换机拓扑构造方法实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于所述堆叠交换机拓扑构造装置也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种堆叠交换机拓扑构造方法，其特征在于，包括执行以下步骤：
初始化多个主板，其中每个所述主板包括支撑模块和交换模块；
初始化一个包括控制模块和高速信号交换芯片的控制板，并将所述控制板的所述控制模块通信连接到一个所述主板的所述支撑模块和所述交换模块，使得所述控制板和所述主板复合形成主交换机；
初始化多个连接板，其中每个所述连接板包括高速信号连接器，并将每个所述连接板的所述高速信号连接器分别通信连接到一个所述主板的所述支撑模块和所述交换模块，使得多个所述连接板和多个所述主板一一对应地复合形成多个从交换机；
将所述主交换机的所述高速信号交换芯片分别连接到每个所述从交换机的所述高速信号连接器，使得所述主交换机与多个所述从交换机复合形成堆叠交换机拓扑。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述主板的所述交换模块包括配置用于交换和转发数据的对外交换芯片；每个所述主板的所述支撑模块包括以下至少之一：光模块、风扇、电源、温度监控；每个所述主板的所述支撑模块直接集成在所述主板上、或作为独立板卡通过接口连接到所述主板。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制板的所述控制模块包括配置用于控制所述主交换机和多个所述从交换机的所有功能的中央处理器芯片；所述控制板的所述高速信号交换芯片包括配置用于通过堆叠线缆在所述主交换机和多个所述从交换机之间传输所述中央处理器芯片的控制信号的PCIE交换芯片。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每个所述连接板的所述高速信号连接器包括配置用于接收所述控制信号并转发到相应的所述交换模块和所述支撑模块的PCIE连接器，并且不包括任何与所述中央处理器芯片相同或相似的控制器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制板的所述控制模块和每个所述连接板的所述高速信号连接器使用相同制式的接口连接到所述主板的所述支撑模块和所述交换模块。
6.一种堆叠交换机拓扑构造装置，其特征在于，包括：
处理器；和
存储器，存储有处理器可运行的程序代码，所述程序代码在被运行时执行以下步骤：
初始化多个主板，其中每个所述主板包括支撑模块和交换模块；
初始化一个包括控制模块和高速信号交换芯片的控制板，并将所述控制板的所述控制模块通信连接到一个所述主板的所述支撑模块和所述交换模块，使得所述控制板和所述主板复合形成主交换机；
初始化多个连接板，其中每个所述连接板包括高速信号连接器，并将每个所述连接板的所述高速信号连接器分别通信连接到一个所述主板的所述支撑模块和所述交换模块，使得多个所述连接板和多个所述主板一一对应地复合形成多个从交换机；
将所述主交换机的所述高速信号交换芯片分别连接到每个所述从交换机的所述高速信号连接器，使得所述主交换机与多个所述从交换机复合形成堆叠交换机拓扑。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，每个所述主板的所述交换模块包括配置用于交换和转发数据的对外交换芯片；每个所述主板的所述支撑模块包括以下至少之一：光模块、风扇、电源、温度监控；每个所述主板的所述支撑模块直接集成在所述主板上、或作为独立板卡通过接口连接到所述主板。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制板的所述控制模块包括配置用于控制所述主交换机和多个所述从交换机的所有功能的中央处理器芯片；所述控制板的所述高速信号交换芯片包括配置用于通过堆叠线缆在所述主交换机和多个所述从交换机之间传输所述中央处理器芯片的控制信号的PCIE交换芯片。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，每个所述连接板的所述高速信号连接器包括配置用于接收所述控制信号并转发到相应的所述交换模块和所述支撑模块的PCIE连接器，并且不包括任何与所述中央处理器芯片相同或相似的控制器。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制板的所述控制模块和每个所述连接板的所述高速信号连接器使用相同制式的接口连接到所述主板的所述支撑模块和所述交换模块。
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