CN113312089B - 低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统及方法，包括：CPLD逻辑模块，依据主备信号对盘间通信物理通道进行倒换，并通过中断线产生中断信号至CPU，进而控制网口开关模块；phy芯片，用于与主备主控板进行连接，提供底层物理通信通道；LBC通道模块，用于软件访问CPLD内部寄存器，并通知CPLD进行通道选择，及网口复位模块，对网口MAC层down/up及复位和配置。本发明将主备倒换决策权放在业务板，并且通过在业务板CPLD逻辑中增加主备逻辑判断功能，完全由业务板CPLD模块根据主备主控输出的主备状态信号，可以有效降低硬件成本，也能够提升盘间通信通道的倒换效率和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统及方法。
背景技术
通讯设备要求必须高稳定和高可靠性，所有重要节点的通信设备必须采用主备冗余机制，即当主用设备或通道出现故障时，能以最快速度切换至备用设备或通道。在大型机架式通信设备中，当主控盘发生主备倒换后，业务通道及盘间通信通道也必须紧跟着进行主备切换，以便快速恢复设备至正常状态。所以，通信设备的某一块主用主控盘发生故障后，通信设备需要在50ms的时间内完成主备设备间的切换，在保证业务不中断的情况下，网管服务器还可以以最快速度能管理设备内所有单板，可见盘间通信物理通道的倒换系统相当重要。
目前部分厂商业务板中采用一个交换芯片与主用主控和备用主控相连，去掉一个Phy芯片，由主控板替代业务板去做主备逻辑判断和盘间通信的通道切换。该方案虽然省去一个phy芯片，并且简化了CPLD逻辑模块的逻辑设计复杂度，但是CPLD逻辑模块并不能省掉，因为其还得完成其它的逻辑工作。所以增加一个交换芯片无疑会导致硬件设计成本增加。
还有部分厂商通过在业务板上使用一个phy芯片，phy芯片再通过一个一分二的物理开关，分二路分别接主用主控和备用主控。但是这种开关很难找并且价格并不比phy芯片低，并且物理开关的硬切换会给主控侧的通道稳定性产生负面影响，导致主控侧的通道在切换后，MAC层会偶现收包异常现象，必须进行相应的软或硬复位操作才行，增加了主控板负担，反而会降低倒换后通道的稳定性。
还有部分厂商将主备中断信号直接接CPU模块的GPIO上，由软件判断主备状态变化再进行通道切换，这无疑降低了处理效率。
因此，现有技术中，普遍存在低成本和高效率之间的矛盾冲突，随着通信架式设备功能增强，单板数量也会越来越多，但是从主备倒换层面上来说，无论硬件软件设计上都差不多，如果在某一个单板上增加一点成本将会对整个设备成本带来更大的经济成本；如果在某一个单板上，倒换效率低一点将会对整个设备倒换效率产生更大的影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统及方法，用于解决现有系统存在的硬件成本且倒换效率之间的矛盾问题。通过软硬件配合工作，以较小硬件成本较，完成高效可靠的盘间通信通道的倒换控制。
本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明公开了一种低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统，包括：
CPLD逻辑模块，依据主备信号对盘间通信物理通道进行倒换，并通过中断线产生中断信号至CPU，进而控制网口开关模块；
phy芯片，用于与主备主控板进行连接，提供底层物理通信通道；
LBC通道模块，用于软件访问CPLD内部寄存器，并通知CPLD进行通道选择，及
网口复位模块，对网口MAC层down/up及复位和配置。
更进一步的，所述主备信号为主控板主备状态输入信号，用于将主备主控板之间协商后的主备状态通知业务板。
更进一步的，所述的主控板主备状态输入信号包括主用主控输出主备状态输入信号1和备用主控输出主备状态输入信号2，信号为高低电平有效。
更进一步的，所述中断信号为主备倒换中断信号，用于产生中断第一时间通知网口开关模块进行网口关或开。
更进一步的，所述CPU的MAC与所述CPLD逻辑模块通过MII模式相连。
更进一步的，所述网口复位软件模块在收到中断后，先down掉网口和复位配置MAC，再通知CPLD进行PHY芯片切换，最后打开网口。
更进一步的，所述网口复位软件模块用于完成主备中断处理程序的下半部工作，在收到中断后，通过mdc/mdio通道对phy芯片进行配置及对MAC进行复位和配置。
第二方面，本发明公开了一种低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制方法，所述方法被执行时，使用如权利要求1-7任一项所述的低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统，所述方法包括以下步骤：
S1主控板主备状态输入信号，将主用主控和备用主控决策后的主备状态信号输出给所有业务单板的CPLD逻辑模块；
S2通过CPLD逻辑模块分析主备状态输入信号的组合值及变化之间的组合值，产生主备倒换中断信号，并通知CPU模块；
S3网口复位软件模块收到主备倒换中断信号后，调用网口复位软件模块将先down掉网口，接着对MAC进行复位和配置；
S4通过LBC通道模块通知CPLD逻辑模块对PHY芯片进行切换和复位操作，然后up网口；
S5网口复位软件模块通过LBC通道模块通知CPLD模块MAC所有操作完成，且上层应用通过LBC通道模块获取目前的主备状态。
更进一步的，所述S1中，在主备状态无变化时，主控板主备状态输入信号保持电平不变；一旦主备发生变化，主控板主备状态输入信号随之变化。
更进一步的，所述主控板主备状态输入信号中包括主用槽位为主的信号和备用槽位为主的信号。
本发明的有益效果为：
本发明将主备倒换决策权放在业务板，并且通过在业务板CPLD逻辑中增加主备逻辑判断功能，完全由业务板CPLD模块根据主备主控输出的主备状态信号，主自决定如何倒换，并通过中断方式第一时间通知上层应用，进行软硬件相互协调工作，可以有效降低硬件成本，也能够提升盘间通信通道的倒换效率和稳定性。
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是一种低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统的电路原理示意图；
图2是一种低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制方法的步骤图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例提供如图1所示的一种低成本高效率的盘间通信通道倒换控制系统，包括主控板主备状态输入信号00、CPLD逻辑模块10、两个phy芯片20、主备倒换中断信号30、CPU模块40、网口复位软件模块50、LBC通道模块60。
本实施例主控板主备状态输入信号00，负责将主用主控和备用主控决策后的主备状态信号输出给所有业务单板的CPLD模块，在主备状态无变化时，该组信号保持电平不变；一旦主备发生变化，则该组信号随之变化；01表示主用槽位为主；10表示备用槽位为主。
本实施例CPLD逻辑模块10,通过分析主备状态输入信号00的组合值及变化之间的组合值，迅速作出主备判断并产生主备倒换中断信号30，通知CPU模块40。其并急于对phy芯片20采取切换，切换工作由网口复位软件模块50来决定。
本实施例网口复位软件模块50,其在收到主备倒换中断信号30信号后，调用网口复位软件模块50将先down掉网口，接着对MAC进行复位和配置，再通过LBC通道模块60通知CPLD模块，由CPLD再对PHY芯片进行切换和复位操作。然后马上up网口。
本实施例LBC通道模块60，网口复位软件模块50通过该通道通知CPLD模块MAC所有操作完成，且上层应用可以通过该模块获取目前的主备状态。
本实施例网口复位软件模块在收到中断后，先down掉网口和复位配置MAC，再通知CPLD进行PHY芯片切换最后打开网口，这样可使整个系统就会按照先down掉MAC再切换PHY芯片最后up MAC的顺序进行操作，从而从流程上确保通道初始化顺序的正确性。
本实施例业务板CPLD逻辑在决策主备后，采用中断方式第一时间通知网口复位软件模块，而且只需要通知一次即可实现软硬之间协调配合工作。因为网口复位软件模块down掉网口并通知CPLD对PHY芯片进行倒换后，并没有等待CPLD返回倒换结果，就将网口up起来了。
本实施例基于LBC通道模块的可靠性及CPLD逻辑的切换的快速性考虑，并且网口up操作本身是需要初始化很多内容的，本身是需要花费很长时间的，所以并不会出现网口已经up完成，而PHY芯片还没有切换完成的情况发生。
本实施例将盘间通信物理通道的切换自主权放在了业务板而非主控板上。如果放在主控板上，那么通道切换采用硬件方式或软件方式，如果采用软件方式，可靠性很差，而且肯定会增加主控板的CPU负担；如果采用硬件方式，随着单板数量的增加，主控上的盘间通道信号线会越来越多，控制逻辑和PCB布线会越来越复杂。看似集中倒换带来方便，其实不然。因此本实施例具有很强的创造性。
本实施例通过在业务板CPLD逻辑模块中增加了主备裁决逻辑，并且通过主备中断线通知网口软件复位模块，网口软件复位模块负责down/up网口及复位和配置MAC，而CPLD逻辑模块负责切换和复位PHY芯片，硬件和软件之间通知一次中断就可以相互协同完成盘间通信通道的倒换操作。
实施例2
本实施例公开如图2所示的一种低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制方法，包括以下步骤：
S1主控板主备状态输入信号，将主用主控和备用主控决策后的主备状态信号输出给所有业务单板的CPLD逻辑模块；
S2通过CPLD逻辑模块分析主备状态输入信号的组合值及变化之间的组合值，产生主备倒换中断信号，并通知CPU模块；
S3网口复位软件模块收到主备倒换中断信号后，调用网口复位软件模块将先down掉网口，接着对MAC进行复位和配置；
S4通过LBC通道模块通知CPLD逻辑模块对PHY芯片进行切换和复位操作，然后up网口；
S5网口复位软件模块通过LBC通道模块通知CPLD模块MAC所有操作完成，且上层应用通过LBC通道模块获取目前的主备状态。
本实施例在主备状态无变化时，主控板主备状态输入信号保持电平不变；一旦主备发生变化，主控板主备状态输入信号随之变化。
本实施例主控板主备状态输入信号中包括主用槽位为主的信号和备用槽位为主的信号。
综上所述，本发明通过对比分析其它厂家方案设计的优缺点，采用将主备倒换决策权放在业务板，并且通过在业务板CPLD逻辑中增加主备逻辑判断功能，完全由业务板CPLD模块根据主备主控输出的主备状态信号，主自决定如何倒换，并通过中断方式第一时间通知上层应用，进行软硬件相互协调工作。且本发明可以有效降低硬件成本，也能够提升盘间通信通道的倒换效率和稳定性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统，其特征在于，包括：
CPLD逻辑模块，依据主备信号对盘间通信物理通道进行倒换，并通过中断线产生中断信号至CPU，进而控制网口开关模块；
phy芯片，用于与主备主控板进行连接，提供底层物理通信通道；
LBC通道模块，用于软件访问CPLD内部寄存器，并通知CPLD进行通道选择，及网口复位模块，对网口MAC层down/up及复位和配置；
所述主备信号为主控板主备状态输入信号，用于将主备主控板之间协商后的主备状态通知业务板；
所述网口复位软件模块在收到中断后，先down掉网口和复位配置MAC，再通知CPLD进行PHY芯片切换，最后打开网口；
所述网口复位软件模块用于完成主备中断处理程序的下半部工作，在收到中断后，通过mdc/mdio通道对phy芯片进行配置及对MAC进行复位和配置。
2.根据权利要求1所述的低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统，其特征在于，所述的主控板主备状态输入信号包括主用主控输出主备状态输入信号1和备用主控输出主备状态输入信号2，信号为高低电平有效。
3.根据权利要求1所述的低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统，其特征在于，所述中断信号为主备倒换中断信号，用于产生中断第一时间通知网口开关模块进行网口关或开。
4.根据权利要求1所述的低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统，其特征在于，所述CPU的MAC与所述CPLD逻辑模块通过MII模式相连。
5.一种低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制方法，所述方法被执行时，使用如权利要求1-4任一项所述的低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1主控板主备状态输入信号，将主用主控和备用主控决策后的主备状态信号输出给所有业务单板的CPLD逻辑模块；
S2通过CPLD逻辑模块分析主备状态输入信号的组合值及变化之间的组合值，产生主备倒换中断信号，并通知CPU模块；
S3网口复位软件模块收到主备倒换中断信号后，调用网口复位软件模块将先down掉网口，接着对MAC进行复位和配置；
S4通过LBC通道模块通知CPLD逻辑模块对PHY芯片进行切换和复位操作，然后up网口；
S5网口复位软件模块通过LBC通道模块通知CPLD模块MAC所有操作完成，且上层应用通过LBC通道模块获取目前的主备状态。
6.根据权利要求5所述的低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制方法，其特征在于，所述S1中，在主备状态无变化时，主控板主备状态输入信号保持电平不变；一旦主备发生变化，主控板主备状态输入信号随之变化。
7.根据权利要求6所述的低成本高效率的盘间通信物理通道倒换控制方法，其特征在于，所述主控板主备状态输入信号中包括主用槽位为主的信号和备用槽位为主的信号。
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