CN113038299A - 一种交换机、配置方法、控制方法以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种交换机，包括：一个以上的板卡，用于执行所接入的网络设备之间的数据交换，以及对包括板卡在内的交换机硬件进行监控管理；其中，任意两个板卡之间均直接连接；与各板卡分别连接的控制芯片，用于设置板卡之间的主备节点关系，以由各板卡中处于主节点模式的第一目标板卡对交换机硬件进行监控管理，并当第一目标板卡处于故障状态时，由各板卡中处于备用节点模式的第二目标板卡对交换机硬件进行监控管理。本申请公开的交换机能够相对确保板卡的运算资源得到有效利用，降低板卡的性能浪费，进而降低了交换机达到单位性能的成本开销，并且控制芯片设置板卡之间的主备节点关系相较于板卡之间协商得到主备节点关系而言，具有更高的效率。

Description

一种交换机、配置方法、控制方法以及存储介质

技术领域

本申请涉及网络通信领域，特别是涉及一种交换机、配置方法、控制方法以及存储介质。

背景技术

随着互联网业务的高速发展，对构建互联网基础架构的网络设备提出了更高要求，例如容量、性能、扩展性以及QoS(Quality of Service，服务质量)等诸多关键特性，而这往往是由其所采用的硬件架构决定的。

为了满足当前较高的网络通信需求，当前的核心交换机通常采用fullmesh(全网状)交换架构，并基于内置的板卡实现运行管理以及与网络设备的数据交换。如图1所示，是当前常见的5槽位交换机的模块结构示意图，该交换机中的板卡预先划分为管理板以及业务板，包含2张管理板，管理板之间实现主从备份，并对包括业务板在内的交换机的硬件进行监控管理；包含3张业务板，业务板之间构成fullmesh结构，并通过与网络设备连接的方式进行数据交换；包含4个电源，具有1+1冗余，由2个电源同时为整机实现供电。而当前的交换机在运行的过程中，管理板以及业务板均会空闲较多的运算资源，产生性能浪费，导致交换机单位性能的成本开销较大。

由此可见，提供一种交换机，以相对降低板卡的性能浪费，进而降低交换机达到单位性能的成本开销，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种交换机，以相对降低板卡的性能浪费，进而降低交换机达到单位性能的成本开销。

为解决上述技术问题，本申请提供一种交换机，包括：

一个以上的板卡，用于执行所接入的网络设备之间的数据交换，以及对包括板卡在内的交换机硬件进行监控管理；其中，任意两个板卡之间均直接连接；

与各板卡分别连接的控制芯片，用于设置板卡之间的主备节点关系，以由各板卡中处于主节点模式的第一目标板卡对交换机硬件进行监控管理，并当第一目标板卡处于故障状态时，由各板卡中处于备用节点模式的第二目标板卡对交换机硬件进行监控管理。

优选地，板卡包括：

与控制芯片连接的处理器，用于接收控制芯片的主备标识信号；

与处理器连接的监控管理电路，用于响应处理器的控制，以对包括板卡在内的交换机硬件进行监控管理；

与处理器连接的数据交换芯片，用于响应处理器的控制，以执行所接入的网络设备之间的数据交换。

优选地，控制芯片设置于机箱背板或独立板卡。

此外，本申请还提供一种配置方法，应用于上述交换机中的板卡，包括：

获取板卡身份标识；

查找板卡身份标识对应的模式配置参数；其中，模式配置参数至少包括主节点模式的配置参数以及备用节点模式的配置参数；

基于模式配置参数进行板卡模式配置，以由各板卡中处于主节点模式的第一目标板卡对交换机硬件进行监控管理，并当第一目标板卡处于故障状态时，由各板卡中处于备用节点模式的第二目标板卡对交换机硬件进行监控管理。

优选地，获取板卡身份标识，包括：

接收控制芯片传入的板卡身份标识。

优选地，在接收控制芯片传入的板卡身份标识之前，方法还包括：

向控制芯片发送运行参数信息；其中，运行参数信息至少包括运行状态信息以及当前身份模式；

接收控制芯片传入的板卡身份标识，包括：

接收控制芯片根据运行参数信息传入的板卡身份标识。

优选地，获取板卡身份标识，包括：

基于预设竞选逻辑与交换机中的其它板卡执行主从竞选操作，得到相应的板卡身份标识；

相应的，基于模式配置参数进行板卡模式配置之后，方法还包括：

向控制芯片发送当前身份模式。

此外，本申请还提供一种控制方法，应用于上述交换机中的控制芯片，包括：

获取各板卡的槽位状态；

向各槽位状态为在位状态的在位板卡发送相应的板卡身份标识，以对在位板卡进行对交换机监控管理的主备节点关系的设置。

优选地，向各槽位状态为在位状态的在位板卡发送相应的板卡身份标识，包括：

向在位板卡中槽位号最小的第一在位板卡发送主节点模式对应的板卡身份标识；

向在位板卡中除第一在位板卡以外的第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识。

优选地，向在位板卡中除第一在位板卡以外的第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识，包括：

向在位板卡中除第一在位板卡以外的一个第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识。

优选地，当在位板卡的数量大于2时，方法还包括：

向在位板卡中除第一在位板卡以及第二在位板卡的第三在位板卡发送休眠状态标识，以控制第三在位板卡处于休眠状态。

此外，本申请还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的配置方法的步骤和/或实现如上述的控制方法的步骤。

本申请所提供的交换机，包括一个以上的板卡，任意两个板卡之间均直接连接，用于执行所接入的网络设备之间的数据交换，以及对包括板卡在内的交换机硬件进行监控管理；进一步包括与各板卡分别连接的控制芯片，用于设置板卡之间的主备节点关系，以由各板卡中处于主节点模式的第一目标板卡对交换机硬件进行监控管理，并当第一目标板卡处于故障状态时，由各板卡中处于备用节点模式的第二目标板卡对交换机硬件进行监控管理。由于交换机中包含的多个板卡之间均直接连接，因此板卡之间构成fullmesh结构，在此基础上，板卡具有同时执行对所接入的网络设备之间的数据交换，以及响应控制芯片控制对包括板卡在内的交换机硬件进行监控管理的功能，因此能够相对确保板卡的运算资源得到有效利用，降低板卡的性能浪费，进而降低了交换机达到单位性能的成本开销，并且控制芯片设置板卡之间的主备节点关系相较于板卡之间协商得到主备节点关系而言，具有更高的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为相关技术的5槽位交换机的模块结构示意图；

图2为本申请实施例公开的一种交换机的结构示意图；

图3为本申请实施例公开的一种交换机中板卡的结构示意图；

图4为本申请实施例公开的一种配置方法的流程图；

图5为本申请实施例公开的一种控制方法的流程图；

图6为本申请场景实施例公开的一种交换机中板卡结构示意图；

图7为本申请场景实施例公开的一种交换机中CPLD与板卡之间的连接示意图；

图8为本申请场景实施例公开的一种交换机的槽位状态切换示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

为了满足当前较高的网络通信需求，当前的核心交换机通常采用fullmesh(全网状)交换架构，并基于内置的板卡实现运行管理以及与网络设备的数据交换。交换机中的板卡预先划分为管理板以及业务板，其中，管理板的数量大于1张，并且管理板之间存在主从备份关系，用于对包括业务板在内的交换机的硬件进行监控管理；业务板之间构成fullmesh结构，并通过与网络设备连接的方式进行数据交换。业务板实现数据平面控制模块、管理平面模块和业务配置模块，在配置完数据处理单元之后，无需重复执行配置任务，因此运行数据平面控制模块和管理平面模块性能绰绰有余，这样就造成性能的浪费，此外，管理板也往往会空闲较多的运算资源，产生性能浪费，导致交换机单位性能的成本开销较大。

为此，本申请的核心是提供一种交换机，以相对降低板卡的性能浪费，进而降低交换机达到单位性能的成本开销。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

如图2所示的，本申请实施例公开了一种交换机，包括：

一个以上的板卡10，用于执行所接入的网络设备之间的数据交换，以及对包括板卡10在内的交换机硬件进行监控管理；其中，任意两个板卡10之间均直接连接；

与各板卡10分别连接的控制芯片20，用于设置板卡10之间的主备节点关系，以由各板卡10中处于主节点模式的第一目标板卡10对交换机硬件进行监控管理，并当第一目标板卡10处于故障状态时，由各板卡10中处于备用节点模式的第二目标板卡10对交换机硬件进行监控管理。

需要说明的是，在本实施例的交换机中包括一个以上的板卡10，并且任意两个板卡10之间均直接连接，此处的直接连接指的是板卡10之间存在直接连接的链路，进而任意两个板卡10之间均能够在无需中间板卡转发的前提下实现数据传输，因此本实施例中的板卡10之间构成有fullmesh结构，板卡10之间能够进行高效的数据交换，进而本实施例提供的交换机本质上为fullmesh架构的交换机；在具有对接入的网络设备之间的数据交换的同时，能够执行对包括板卡10在内的交换机硬件进行监控管理。

本实施例中的板卡10是在相关技术中的业务板卡的功能基础上，进一步集成有相关技术中管理板的功能，每一个板卡10均集成有执行网络设备之间的数据交换以及包括板卡10在内的交换机硬件进行监控管理的功能。

另外，本实施例的交换机中进一步包含有与每一个板卡10分别连接的控制芯片20。

控制芯片20的作用是设置板卡10之间的主备节点关系，需要强调的是，本实施例中的主备节点关系指的是板卡10在执行监控管理功能时的主备关系，也就是相当于相关技术中管理板之间的主备关系，即备用节点作为主节点的冗余节点，当主节点异常时，备用节点取代主节点继续执行监控管理功能。

控制芯片20并不执行对于交换机硬件的监控管理，因此并不等同与相关技术中的管理板。控制芯片20通过设置板卡10之间的主备节点关系，控制各板卡10中处于主节点模式的第一目标板卡10对交换机硬件进行监控管理，并当第一目标板卡10处于故障状态时，由各板卡10中处于备用节点模式的第二目标板卡10对交换机硬件进行监控管理。另外，需要说明的是，板卡10之间的主备节点关系仅限于监控管理功能，在执行数据交换时，板卡10之间不存在主备节点关系，即板卡10之间能够同时执行数据交换功能。

另外，为了确保交换机中板卡10的正常运行，本申请实施例中的交换机应默认包含与各板卡10分别连接的电源30，用于向各板卡10供电。

本申请所提供的交换机，包括一个以上的板卡，任意两个板卡之间均直接连接，用于执行所接入的网络设备之间的数据交换，以及对包括板卡在内的交换机硬件进行监控管理；进一步包括与各板卡分别连接的控制芯片，用于设置板卡之间的主备节点关系，以由各板卡中处于主节点模式的第一目标板卡对交换机硬件进行监控管理，并当第一目标板卡处于故障状态时，由各板卡中处于备用节点模式的第二目标板卡对交换机硬件进行监控管理。由于交换机中包含的多个板卡之间均直接连接，因此板卡之间构成fullmesh结构，在此基础上，板卡具有同时执行对所接入的网络设备之间的数据交换，以及响应控制芯片控制对包括板卡在内的交换机硬件进行监控管理的功能，因此能够相对确保板卡的运算资源得到有效利用，降低板卡的性能浪费，进而降低了交换机达到单位性能的成本开销，并且控制芯片设置板卡之间的主备节点关系相较于板卡之间协商得到主备节点关系而言，具有更高的效率。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，控制芯片设置于机箱背板或独立板卡。

需要说明的是，本实施方式的重点在于将控制芯片设置于机箱背板或独立板卡。

机箱背板指的是机箱中集成有各个板卡的总板卡，因此机箱背板中电路的整体稳定性较高，本实施方式将控制芯片设置于机箱背板，能够相对确保控制芯片运行的可靠性，并且确保设置控制芯片的灵活性。

将控制芯片设置于独立板卡指的是，将控制芯片放置于单独的板卡中，以使该板卡集成有该控制芯片的功能，由于单独的板卡能够针对控制芯片进行电路设计，因此能够相对确保控制芯片基于单独板卡运行的可靠性。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，如图3所示的，板卡10包括：

与控制芯片20连接的处理器11，用于接收控制芯片20的主备标识信号；

与处理器11连接的监控管理电路12，用于响应处理器11的控制，以对包括板卡10在内的交换机硬件进行监控管理；

与处理器11连接的数据交换芯片13，用于响应处理器11的控制，以执行所接入的网络设备之间的数据交换。

需要说明的是，在本实施例中，板卡10中进一步包含有处理器11、监控管理电路12以及交换芯片13，处理器11分别与控制芯片20、监控管理电路12以及数据交换芯片13连接，目的是由处理器11响应控制芯片20传入的主备标识信号，并根据主备控制信号对监控管理电路12进行控制，以此得到监控管理电路12的监控管理数据；以及由处理器11对数据交换芯片13进行控制，以执行所接入的网络设备之间的数据交换。本实施例中，板卡10中的处理器11能够分别对监控管理电路12以及数据交换芯片13进行控制，进一步确保了板卡10执行数据交换以监控管理的可靠性。

更进一步的，作为一种优选的实施方式，处理器11可以包括CPU(centralprocessing unit，中央处理器)，控制芯片20可以包括CPLD(Complex Programming logicdevice，复杂可编程逻辑器件)芯片，能够相对确保处理器11对于控制芯片20的响应效率以及控制芯片20的控制处理器11过程的灵活性。

更进一步的，作为一种优选的实施方式，控制芯片20与各板卡10之间分别基于I2C(Inter－Integrated Circuit，两线式串行总线)或CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)总线连接，能够相对确保控制芯片20与各板卡10之间通信的可靠性以及效率。

更进一步的，作为一种优选的实施方式，任意两个板卡10之间均基于1000base-X(光纤吉比特以太网)串行总线直接连接，能够相对确保板卡10之间数据交换的稳定性以及效率。

在上述一系列实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，交换机还包括：

与各板卡10分别连接的风扇，用于对板卡进行降温。

本实施方式中的交换机进一步包括与各个板卡10连接的风扇，目的是对板卡10进行降温，确保板卡10运行的稳定性，进而保证了交换机的运行稳定性。

如图4所示的，本申请实施例公开了一种配置方法，应用于上述实施例的交换机中的板卡，包括：

步骤S10：获取板卡身份标识。

交换机中的板卡首先获取板卡身份标识，板卡身份标识用于表征板卡在执行监控管理功能时的主备身份。板卡身份标识可以由各板卡之间协商获得，也可以由控制芯片根据各板卡的属性参数统一生成，并分发至相应各板卡。

步骤S11：查找板卡身份标识对应的模式配置参数。

其中，模式配置参数至少包括主节点模式的配置参数以及备用节点模式的配置参数。

在获取到板卡身份标识之后，板卡进一步查找板卡身份标识对应的模式配置参数，模式配置参数至少包括主节点模式的配置参数以及备用节点模式的配置参数，目的是在后续步骤中进一步根据自身板卡身份标识对应的模式配置参数进行板卡模式配置。

步骤S12：基于模式配置参数进行板卡模式配置，以由各板卡中处于主节点模式的第一目标板卡对交换机硬件进行监控管理，并当第一目标板卡处于故障状态时，由各板卡中处于备用节点模式的第二目标板卡对交换机硬件进行监控管理。

在查找板卡身份标识对应的模式配置参数之后，板卡进一步基于模式配置参数进行板卡模式配置，以此实现由各板卡中处于主节点模式的第一目标板卡对交换机硬件进行监控管理，并当第一目标板卡处于故障状态时，由各板卡中处于备用节点模式的第二目标板卡对交换机硬件进行监控管理。

本实施例的交换机中的板卡实现了根据板卡身份标识进行自身的板卡模式的配置，进而使交换机中的板卡之间在执行监控管理时，存在主备节点的冗余关系，以此确保了交换机中板卡之间运行的稳定性。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，获取板卡身份标识，包括：

接收控制芯片传入的板卡身份标识。

在本实施方式中，板卡获取的板卡身份标识是由控制芯片生成并下发的，控制芯片通过统一向板卡下发板卡身份标识的方式设置各板卡之间的主备节点关系，能够相对确保对于板卡控制的灵活性以及可靠性。

更进一步的，作为一种优选的实施方式，在接收控制芯片传入的板卡身份标识之前，方法还包括：

向控制芯片发送运行参数信息；其中，运行参数信息至少包括运行状态信息以及当前身份模式；

接收控制芯片传入的板卡身份标识，包括：

接收控制芯片根据运行参数信息传入的板卡身份标识。

需要说明的是，本实施方式在接收控制芯片传入的板卡身份标识之前，板卡首先向控制芯片发送运行参数信息，运行参数信息至少包括运行状态信息以及当前身份模式，目的是使控制芯片根据板卡的运行状态信息以及当前身份模式综合生成该板卡的板卡身份标识，进而接收控制芯片根据运行参数信息传入的板卡身份标识。本实施方式中的板卡身份标识，是由控制芯片根据板卡的至少包括运行状态信息以及当前身份模式的运行参数信息生成的，相对确保了板卡身份信息的可靠性。

在上述实施例的基础上，作为另一种优选的实施方式，获取板卡身份标识，包括：

基于预设竞选逻辑与交换机中的其它板卡执行主从竞选操作，得到相应的板卡身份标识；

相应的，基于模式配置参数进行板卡模式配置之后，方法还包括：

向控制芯片发送当前身份模式。

本实施方式中，板卡身份标识由交换机中各板卡之间基于执行预设竞选逻辑执行主从竞选操作得到，在此基础上，为了确保控制芯片能够对各板卡之间的主备节点关系进行有针对性的控制，在板卡基于模式配置参数进行板卡模式配置之后，进一步向控制芯片发送当前身份模式。本实施方式进一步确保了交换机中的各板卡获取板卡身份标识的可靠性。

如图5所示的，本申请实施例公开了一种控制方法，应用于上述实施例的交换机中的控制芯片，包括：

步骤S20：获取各板卡的槽位状态。

步骤S21：向各槽位状态为在位状态的在位板卡发送相应的板卡身份标识，以对在位板卡进行对交换机监控管理的主备节点关系的设置。

在实施例中，交换机中的控制芯片首先获取各板卡的槽位状态，进而根据板卡的槽位状态筛选槽位状态为在位状态的在位板卡，并向在位板卡发送相应的板卡身份标识，以对在位板卡进行对交换机监控管理的主备节点关系的设置。本实施方式通过获取各板卡的槽位状态，进而对在位板卡发送相应的板卡身份标识，相对确保了设置交换机监控管理的主备节点关系过程的可靠性。

更进一步的，作为一种优选的实施方式，向各槽位状态为在位状态的在位板卡发送相应的板卡身份标识，包括：

向在位板卡中槽位号最小的第一在位板卡发送主节点模式对应的板卡身份标识；

向在位板卡中除第一在位板卡以外的第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识。

需要说明的是，本实施方式的重点在于将在位板卡中槽位号最小的第一在位板卡发送主节点模式对应的板卡身份标识，以此将第一在位板卡的板卡模式设置为主节点模式。在此基础上，向在位板卡中除第一在位板卡以外的第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识，以此将第二在位板卡的板卡模式设置为备用节点模式。本实施方式中，仅设置有一个执行监控管理功能的板卡，即一个处于主节点模式的板卡，确保了交换机监控管理功能的可靠性。

更进一步的，作为一种优选的实施方式，向在位板卡中除第一在位板卡以外的第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识，包括：

向在位板卡中除第一在位板卡以外的一个第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识。

本实施方式通过向在位板卡中除第一在位板卡以外的一个第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识，确保了主节点模式的板卡与备用节点模式的板卡均为1个，实现了板卡之间的1+1冗余。

更进一步的，作为一种优选的实施方式，当在位板卡的数量大于2时，方法还包括：

向在位板卡中除第一在位板卡以及第二在位板卡的第三在位板卡发送休眠状态标识，以控制第三在位板卡处于休眠状态。

本实施方式在当在位板卡的数量大于2时，进一步向在位板卡中除第一在位板卡以及第二在位板卡的第三在位板卡发送休眠状态标识，以控制第三在位板卡处于休眠状态，在实现了板卡之间的1+1冗余的基础上，进一步降低了除第一在位板卡以及第二在位板卡以外的其它板卡的整体功耗。

此外，本申请还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的配置方法的步骤和/或实现如上述的控制方法的步骤。

本申请提供的计算机可读存储介质实现了根据板卡身份标识进行自身的板卡模式的配置，进而使交换机中的板卡之间在执行监控管理时，存在主备节点的冗余关系，以此确保了交换机中板卡之间运行的稳定性。

为了加深对于本申请上述实施例的理解，本申请还提供一种具体应用场景下的场景实施例做进一步说明。

本申请的主要目的，在于提出一种新的fullmesh架构的交换机，架构减少了两张管理板，大大降低了硬件成本，提高线卡CPU的利用率的同时，还增加了主控节点冗余数量。同时业务的硬件架构也能兼容其他crossbar(交叉开关矩阵或纵横式交换矩阵)或者CLOS(多级电路交换网络)硬件架构的交换机。

其中，交换机中板卡的工作模式包括：

主节点：板卡具有实现主管理板(监控管理)的功能；

从节点：板卡具有实现从管理板(监控管理)的功能；

交换机中的板卡结构示意图如图6所示，板卡描述如下：

CPU作为单板的管理控制单元，与SWITCH(数据交互)芯片通过PCIE总线互联，主要实现业务配置模块以及数据平面的控制模块，通过两个1000base-X串行总线分别于其他两张板卡互联，形成板间管理通道，当作为主节点时，通过此板间管理通道实现管理平面模块功能。

低速总线方面，当板卡作为主节点时，CPU的监控总线作为I2C_master(I2C主模式)通过I2C总线将本板和其他板卡的监控单元互联，其他板卡监控单元为I2C slave(I2C从模式)，当板卡作为从节点时，CPU的监控总线处于standby模式，不影响主节点访问监控总线上的监控单元。

另外，CPLD与板卡之间的连接示意图如图7所示。

板卡中的CPU通过两个GPIO与背板的CPLD互联，实现主从竞选功能，信号分别是lpu_master_out为输出信号，lpu_master_in为输入信号。

其中lpu_master_out信号为0时向CPLD指示本卡为主节点，lpu_master_out信号为1时，向CPLD指示本卡为从节点；

lpu_master_in为0时表示CPLD分配该板卡为主节点，lpu_master_in为1时表示CPLD分配该板卡为从节点。当lpu_master_in为0时，管理单元CPU将自己的角色切换主节点，并将lpu_master_out置为0，表示节点角色切换成功；当lpu_master_in为1时，管理单元CPU将自己的角色切换从节点，并将lpu_master_out置为1，表示节点角色切换成功。

lpu_pre输入给CPLD，告知CPLD本卡在位。

所有的主从竞选都可以通过管理平面模块功能实现，但是软件响应速度慢，出现心跳丢包等原因，一般采用硬件CPLD的方式来传递或者竞选主从节点。

背板上的CPLD描述如下，CPLD主要负责实现板卡的在位检测、各个板卡的主控节点指示以及收集板卡的主从节点状态的快速传递。

lpu_pre_in表示板卡的在位信号，lpu1_pre_in表示板卡1，同理lpu2_pre_in和lpu3_pre_in信号；

lpu_master_in表示CPLD要将对应板卡设为相应的主从节点，例如lpu1_master_in为0时，表示CPLD要将板卡1设置为主节点，lpu1_master_in为1时，表示CPLD要将板卡1设置为从节点，同理lpu2_master_in和lpu3_master_in信号。

CPLD为每个槽位开辟了寄存器，并记录槽位的状态，槽位有4种状态：standby，fault，No present,Normal；

Normal：表示正常状态，可以作为主从节点，并支持节点的角色标识，即有Normal.master和Normal.slave；

Standby：当有3张板卡时，出了主从节点外的第三张卡所在的槽位为standby状态

Fault：CPLD发现某张板卡的状态故障，标记所在的槽位为Fault，可通过插拔板卡进行状态清除

No present:本槽位无卡在位

当槽位为normal时，可进行主从节点切换；

当槽位为standby、fault、No present状态时，无法进行主从节点切换。

另外，槽位状态切换的示意图如图8所示。

条件a可细分为如下几种情况：

1、对应的槽位lpu_master_out＝1变为lpu_master_out＝0；

2、设备的其他槽位卡处于no presetn状态

3、设备的其他槽位卡处于fault状态

4、第一次上电Normal.slave状态的槽位中，slotID最小时

条件b可细分为如下几种情况：

1、对应的lpu_master_out＝0变为lpu_master_out＝1。

板卡有两种状态：Master和Slave；

Master：本板卡为主节点状态

Slave：本板卡为从节点状态；

板卡的软件功能描述如下：

板卡上电启动，Uboot启动完后加载kernel，运行板卡的两个关键进程，分别为业务配置模块和管理平面模块，业务配置模块初始化(对SWITCH芯片初始化)之后，按业务运行数据平面的相关业务。

管理平面启动后，I2C接口默认设置为standby,避免造成总线冲突；

当lpu_master_in为0，说明CPLD最初将本板设置为主节点，此时CPU将lpu_master_out设为0；I2c总线设置为active模式，获得监控总线的控制权；并启动管理平面的功能，尝试与其他节点进行通过，告知互联节点本节点为主，并执行管理平面模块中主节点的功能。在运行的过程中CPU始终检测lpu_master_in是否为0，若为0则说明本节点继续为主，若lpu_master_in为1，则说明节点的主从角色发生变化，管理平面模块重新进行初始化；

当lpu_master_in为1，说明最初将本板卡设置为从节点，进入从节点之后，lpu_master_out为1,同时CPU的I2C总线设置为standby状态，避免主节点访问本板造成冲突；从节点继续初始化，并运行管理平面中从节点的功能，与主节点通讯；同时CPU的CPIO也一直在检测lpu_master_in是否为0,若lpu_master_in为0，说明CPLD发起了角色变更申请，将本板设置为主节点，若lpu_master_in为1，说明节点的角色不变，继续保持为从节点的状态。

下面对CPLD的控制逻辑进行总结。

CPLD启动后，存在如下情况：

1、设备只有一张板卡，将本板设置为主节点

Lpu1_pre＝0；

lpu1_master_in＝0；

Lpu2_pre＝1；

Lpu3_pre＝1；

2、设备只有两张板卡，将槽位号低的板卡设置为主节点

主从节点角色切换：

整机第一次上电启动后，CPLD根据板卡在位数量和槽位号，第一次进行进行主从节点的角色分配，谁的槽位号低，谁就是主节点；

例如：lpu1_pre＝0；lpu2_pre＝0；lpu3_pre＝1；

lpu1_master_in＝0；

lpu2_master_in＝1；

lpu3_master_in＝1；

并且主从节点的切换，只会发生在板卡1和板卡2；

3、设备三张板卡，将槽位号最低的板卡设置为主节点，其他两个板卡设置为从节点，CLPD再根据从节点的槽位号，一般可根据槽位号来定，谁的槽位号低，谁就是从节点，谁的槽位高，谁就是standby节点；

主从节点切换发生在主节点和从节点之间，

只有当主从节点切换失败，会将切换失败的节点设置为故障节点，此时standby节点转换为主节点；

例如，三张板卡在位，第一次上电启动后，

lpu1_master_in＝0；

lpu2_master_in＝1；

lpu3_master_in＝1；

正常情况下，

三张板卡在位，设备第一次启动

在特定较长的时间(45S—根据设备启动时间)内CPLD如果没有接收到lpu1_master_out为0，板卡1故障或者其他原因无法完设定自己为主节点；此时CPLD根据所在位的板卡，将lpu2_master_in设置为0，并在特定较长的时间(45S—根据设备启动时间)检测lpu2_master_out是否为0，若为0，说明板卡2顺利启动为主节点，其他板卡1和板卡3位从节点。

主从节点角色切换：

整机第一次上电启动后，CPLD根据板卡在位数量和槽位号，第一次进行进行主从节点的角色分配，例如：lpu1_pre＝0；lpu2_pre＝0；lpu3_pre＝0；

lpu1_master_in＝0；

lpu2_master_in＝1；

lpu3_master_in＝1；

当启动后，CPLD配合主节点进行主从切换，描述如下：

例如，三张板卡在位，lpu1_pre＝0；lpu2_pre＝0；lpu3_pre＝0；

并且主从状态为：板卡1为从节点，板卡2为主节点，板卡3位从节点，

lpu1_master_in＝1；

lpu2_master_in＝0；

lpu3_master_in＝1；

板卡2发起主从角色切换，向CPLD发起申请，将lpu2_master_out设置为1；此时CPLD在短时间(2ms)内将lpu2_master_in置1，并将lpu1_master_in设置为0，并启动CPLD内部的计时器，并在50ms内判断lpu1_master_out是的为0，若为0，则说明板卡1顺利进行节点角色转换，转换为主节点，若在50ms内没有收到lpu1_master_out为0，说明板卡1节点角色转换失败，失败的原因可能是因为管理模块运行失败，或者本板硬件故障；

特定50ms时间内lpu1_master_out没有从1置为0，CPLD内部寄存器进行状态为标识，记录业务1的状态为故障，下次主从切换将跳过本板卡，直到其他卡也无法完成主从节点切换，并被标记故障状态；

板卡1故障后，CPLD将lpu1_master_in置位1，同时将lpu3_master_in设置为0，并检测在特定时间内lpu3_master_out是否为0，判断是否顺利进行主从节点的切换。

当CPLD检测到lpu3_mater_out为0，说明板卡3顺利转为主节点角色；

当下次板卡3发起主从角色切换的时候，由于在CPLD中记录板卡1为故障，所以CPLD将板卡2设置为主，步骤同正常板卡模式切换一样。

以上对本申请所提供的一种交换机、配置方法、控制方法以及存储介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (12)

1.一种交换机，其特征在于，包括：

一个以上的板卡，用于执行所接入的网络设备之间的数据交换，以及对包括所述板卡在内的交换机硬件进行监控管理；其中，任意两个所述板卡之间均直接连接；

与各所述板卡分别连接的控制芯片，用于设置所述板卡之间的主备节点关系，以由各所述板卡中处于主节点模式的第一目标板卡对所述交换机硬件进行监控管理，并当所述第一目标板卡处于故障状态时，由各所述板卡中处于备用节点模式的第二目标板卡对所述交换机硬件进行监控管理。

2.根据权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述板卡包括：

与所述控制芯片连接的处理器，用于接收所述控制芯片的主备标识信号；

与所述处理器连接的监控管理电路，用于响应所述处理器的控制，以对包括所述板卡在内的交换机硬件进行监控管理；

与所述处理器连接的数据交换芯片，用于响应所述处理器的控制，以执行所接入的网络设备之间的数据交换。

3.根据权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述控制芯片设置于机箱背板或独立板卡。

4.一种配置方法，其特征在于，应用于权利要求1至3中任意一项所述交换机中的板卡，包括：

获取板卡身份标识；

查找所述板卡身份标识对应的模式配置参数；其中，所述模式配置参数至少包括主节点模式的配置参数以及备用节点模式的配置参数；

基于所述模式配置参数进行板卡模式配置，以由各所述板卡中处于主节点模式的第一目标板卡对所述交换机硬件进行监控管理，并当所述第一目标板卡处于故障状态时，由各所述板卡中处于备用节点模式的第二目标板卡对所述交换机硬件进行监控管理。

5.根据权利要求6所述的配置方法，其特征在于，所述获取板卡身份标识，包括：

接收所述控制芯片传入的板卡身份标识。

6.根据权利要求5所述的配置方法，其特征在于，在所述接收所述控制芯片传入的板卡身份标识之前，所述方法还包括：

向所述控制芯片发送运行参数信息；其中，所述运行参数信息至少包括运行状态信息以及当前身份模式；

所述接收所述控制芯片传入的板卡身份标识，包括：

接收所述控制芯片根据所述运行参数信息传入的所述板卡身份标识。

7.根据权利要求4所述的配置方法，其特征在于，所述获取板卡身份标识，包括：

基于预设竞选逻辑与所述交换机中的其它板卡执行主从竞选操作，得到相应的板卡身份标识；

相应的，所述基于所述模式配置参数进行板卡模式配置之后，所述方法还包括：

向所述控制芯片发送当前身份模式。

8.一种控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至3中任意一项所述交换机中的控制芯片，包括：

获取各所述板卡的槽位状态；

向各所述槽位状态为在位状态的在位板卡发送相应的板卡身份标识，以对所述在位板卡进行对交换机监控管理的主备节点关系的设置。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述向各所述槽位状态为在位状态的在位板卡发送相应的板卡身份标识，包括：

向所述在位板卡中槽位号最小的第一在位板卡发送主节点模式对应的板卡身份标识；

向所述在位板卡中除所述第一在位板卡以外的第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述向所述在位板卡中除所述第一在位板卡以外的第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识，包括：

向所述在位板卡中除所述第一在位板卡以外的一个第二在位板卡发送备用节点模式对应的板卡身份标识。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，当所述在位板卡的数量大于2时，所述方法还包括：

向所述在位板卡中除所述第一在位板卡以及第二在位板卡的第三在位板卡发送休眠状态标识，以控制所述第三在位板卡处于休眠状态。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4至7任意一项所述的配置方法的步骤和/或实现如权利要求8至11任意一项所述的控制方法的步骤。

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