CN111092739B - 一种交换机功耗动态调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种交换机功耗动态调整方法，交换机包括依次连接的CPU、交换芯片、PHY和对外端口，方法包括：判断对外端口的使用状态；将对外端口的使用状态反馈至CPU；CPU根据所述对外端口的使用状态控制对外端口相应的电源通断。本发明通过检测对外端口的连接状态，控制交换芯片上对应的Serdes端口，一旦对外端口没有任何连接，则关闭和该路对外端口相关的交换芯片端口对应的电源，使交换芯片对应的功能模块处于完全关闭状态，当检测到对外端口有光纤或网线接入时，则打开和该路对外端口相关的交换芯片对应端口的电源，从而实现动态加载交换芯片Serdes端口，实现节能的目的。

Description

一种交换机功耗动态调整方法
技术领域
本发明涉及网络通信类设备的节能技术领域，特别涉及一种交换机功耗动态调整方法。
背景技术
随着通信行业的快速发展，企业对网络、对通信设备的依赖越来越强，交换机的使用越来越广泛，小到办公室，大到企业机房、运营商机房到处都有交换机的身影。交换机的大量使用后，设备功耗也引起了广泛关注，但交换机因使用场景的变化，端口的使用率存在变数，不使用的端口也消耗着功率，势必造成电能的浪费。
面对以上问题，已有专利提出过解决办法，一种是实时检查交换机的网络流量，一旦检测不到流量，则关闭整个交换机的电源。另一种是对交换机端口进行轮询，一旦检测到端口状态是down的状态，则关闭对应端口的收发功能，达到节能的目的。
以上两种方式都存在一定的弊端，第一种方式，没有网络流量后关闭整个交换机电源，是需要检测所有端口状态，当有端口使用的时候无法启动节能的目的。第二种方式，轮询到端口状态异常时，关闭的是对应端口的收发功能，端口还存在电平信号，还需要消耗能量。
发明内容
为了解决上述现有技术的缺陷，本发明提供一种适用于交换机的功耗动态调整方法，适用于具备高端交换芯片的交换机。通过检测对外端口的连接状态，控制交换芯片上对应的Serdes端口，一旦对外端口没有任何连接，则关闭和该路对外端口相关的交换芯片端口对应的电源，使交换芯片对应的功能模块处于完全关闭状态，当检测到对外端口有光纤或网线接入时，则打开和该路对外接口相关的交换芯片对应端口的电源，从而实现动态加载交换芯片Serdes端口，实现节能的目的。
本发明提供的技术方案如下：一种交换机功耗动态调整方法，所述交换机包括依次连接的CPU、交换芯片、PHY(物理层端口)和对外端口，所述方法包括以下步骤：
判断所述对外端口的使用状态；
将所述对外端口的使用状态反馈至CPU；
CPU根据所述对外端口的使用状态控制对外端口相应的电源通断。
优选的，所述交换芯片为万兆以太网交换芯片。
优选的，所述对外端口包括SFP/SFP+(SmallForm-factorPluggable，小型可插拔)光模块接口和RJ45以太网接口。
优选的，所述判断所述对外端口的使用状态具体是：所述SFP/SFP+光模块接口通过LOS(Loss of Signal，信号丢失)引脚反映光信号的状态，输出低电平表示端口正在使用，输出高电平表示端口未使用；所述RJ45以太网接口的状态由与其相连的PHY芯片中的寄存器反映，当所述寄存器中的Link Status处于link up状态时表示端口正在使用，否则表示端口未使用。
优选的，所述CPU根据所述对外端口的使用状态控制对外端口相应的电源通断具体为：CPU输出所述交换芯片对应端口的WarpCore电源控制信号，控制对应WarpCore的电源状态，当对外端口正常使用时，对应WarpCore电源供电正常，当对外端口不使用时，对应WarpCore电源关断。
优选的，CPU通过MOS管控制对应WarpCore电源的通断，所述MOS管的G极由CPU控制，S极和D极分别连接供电电源和所述交换芯片电源输入管脚。
本发明通过检测对外端口的连接状态，控制交换芯片上对应的Serdes端口，一旦对外端口没有任何连接，则关闭和该路对外端口相关的交换芯片端口对应的电源，使交换芯片对应的功能模块处于完全关闭状态，当检测到对外端口有光纤或网线接入时，则打开和该路对外端口相关的交换芯片对应端口的电源，从而实现动态加载交换芯片Serdes端口，实现节能的目的。
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为本发明交换机功耗动态调整方法所适用的交换机的组成示意图；
图2为本发明一实施例交换机功耗动态调整方法的流程图；
图3为在图2实施例中的Warpcore电源加入Mos管的电路连接图；
图4为使用本发明的交换机功耗动态调整方法后WarpCore对应的每路SerDes收发和PLL时钟的功耗示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例一种交换机功耗动态调整方法，适用于交换机上具备交换芯片，尤其是高端交换芯片，例如Broadcom的BCM56842，以及具有多个BANK的高速Serdes接口的FPGA芯片，如Xilinx的Vritex-7系列芯片。本发明实施例所涉及的交换机的结构如图1所示，依次包括CPU、交换芯片、PHY和对外端口，其中CPU用于控制和管理板载芯片初始化以及读取对外端口的使用状态，根据读取结果控制交换芯片对应端口；交换芯片用于高速信号转发，通过与对外端口通信进行交换机收发；PHY用于直接与对外端口连接，并检测对外端口状态；对外端口主要包括SFP/SFP+和/或万兆以太网RJ45接口，其中SFP/SFP+对外接口模块用于通过光纤收发信号，RJ45对外以太网接口用于通过网线收发信号。
本实施例以Broadcom BCM56842交换芯片为例，通过对交换芯片上WarpCore相应的Serdes及电源、时钟端口进行断开处理，做到在与之对应的对外端口不使用时降低功耗。同时，可以做到自动检测对外端口状态，输出控制交换芯片与之对应的端口上线或下线。本实施例提供的交换机功耗动态调整方法包括以下步骤：
Step1、判断对外端口的使用状态。
对于SFP/SFP+光模块端口，通过LOS(Loss of Signal，信号丢失)反映光信号的状态，插上光纤后，输出低电平信号，表示端口正在使用，反之，输出高电平表示端口未使用。
对于RJ45以太网接口，其通过PHY芯片与交换芯片相连，PHY芯片中的寄存器StatusRegister，用于反映RJ45接口的状态，当所述寄存器中的Link Status处于link up状态时表示RJ45接口正在使用，否则表示未使用。
Step2、对外端口的使用状态反馈至CPU。
Step3、CPU根据所述对外端口的使用状态控制对外端口相应的电源通断。
CPU读取到端口的使用状态，据此输出控制信号，控制交换芯片对应端口的电源。具体为，CPU输出交换芯片对应接口的WarpCore电源控制信号，控制对应WarpCore的电源状态，当对外端口正常使用时，对应WarpCore电源供电正常，当对外端口不使用时，对应WarpCore电源关断。
每个对外端口的Serdes线和交换芯片的端口是固定连接，本实施例中BCM56842对应的端口可分成XGXS[17:0]共18个WarpCore，每个WarpCore的电源单独控制，包括XGXS[0...17]_PVDD共18个PVDD，该电源是为WarpCore SerDes I/O口PLL供电，XGXS[0...17]_TVDD、XGXS[0...17]_RVDD，分别为WarpCore SerDes I/O口接收端和发送端供电。
在一些实施方式中，为了更好的单独控制交换芯片的WarpCore电源，可以在交换芯片原有电源的基础上增加开关，通过控制开关的通断对WarpCore相应端口功能进行控制，最简单的方式是使用低阻MOS管，通过控制MOS管的G极选通正在使用的对外接口对应的交换芯片上WarpCore电源，MOS管的S极和D极分别连接供电电源和交换芯片电源输入管脚。电路连接如图3所示。
本实施例的具体实施是在对外接口SFP/SFP+或RJ45有信号接入时，相应的光模块或PHY输出状态信号，CPU获取状态信号后，控制与接入的对外接口对应的交换芯片WarpCore电源，当WarpCore对应的对外接口没有信号接入时，CPU断开与之对应的WarpCore电源，从而达到动态调整WarpCore电源的过程，当WarpCore电源断开后，该WarpCore对应的Serdes接口不再工作。
本实施例的实施达到了很好的效果：根据测试结果，交换芯片BCM56842的WarpCore对应的每路SerDes收发和PLL时钟的功耗如图4所示，每路SerDes运行的功耗最大达到900mW，典型值也有670mW，WarpCore有[0...17]共18路SerDes功耗典型值共达到13W左右，在交换机端口使用率不高的情况下，即使WarpCore的端口只使用一半，也能节省5W左右的功率。
对不使用的端口的传统做法，是在电路设计的时候直接将对应的端口接地，但这种做法使得交换机对外端口数量减少，本发明提供的上述方案可以做到对外端口不减少的情况下，使得不使用的端口自动不加载，起到节能的效果。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (6)

1.一种交换机功耗动态调整方法，所述交换机包括依次连接的CPU、交换芯片、PHY和对外端口，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
判断所述对外端口的使用状态；
将所述对外端口的使用状态反馈至CPU；
CPU根据实时监测所述对外端口的使用状态来动态控制对外端口相应的电源通断，当对外端口没有任何连接时，关闭和该路对外端口相连的交换芯片对应端口的电源；当对外端口有光纤或网线接入时，则打开和该路对外端口相连的交换芯片对应端口的电源。
2.根据权利要求1所述的交换机功耗动态调整方法，其特征在于，所述交换芯片为万兆以太网交换芯片。
3.根据权利要求1所述的交换机功耗动态调整方法，其特征在于，所述对外端口包括SFP/SFP+光模块接口和RJ45以太网接口。
4.根据权利要求3所述的交换机功耗动态调整方法，其特征在于，所述判断所述对外端口的使用状态具体是：所述SFP/SFP+光模块接口通过LOS引脚反映光信号的状态，输出低电平表示端口正在使用，输出高电平表示端口未使用；所述RJ45以太网接口的状态由与其相连的PHY芯片中的寄存器反映，当所述寄存器中的Link Status处于link up状态时表示端口正在使用，否则表示端口未使用。
5.根据权利要求1或4所述的交换机功耗动态调整方法，其特征在于，所述CPU根据所述对外端口的使用状态控制对外端口相应的电源通断具体为：CPU输出所述交换芯片对应端口的WarpCore电源控制信号，控制对应WarpCore的电源状态，当对外端口正常使用时，对应WarpCore电源供电正常，当对外端口不使用时，对应WarpCore电源关断。
6.根据权利要求5所述的交换机功耗动态调整方法，其特征在于，CPU通过MOS管控制对应WarpCore电源的通断，所述MOS管的G极由CPU控制，S极和D极分别连接供电电源和所述交换芯片电源输入管脚。
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