CN113542941A - 基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法，该方法将每一个光纤通道控制器和每一个以太网控制器均通过对应的网络接口与对应的片上网络路由器连接，所有片上网络路由器通过预设网络拓扑结构相互连接形成混合网络，通过该混合网络进行报文传输，其中，将单个光纤通道控制器和其对应的网络接口以及对应的片上网络路由器作为一个节点，将单个以太网控制器和其对应的网络接口以及对应的片上网络路由器作为一个节点，并为混合网络中所有节点分配地址并构建地址映射表，实现了真正意义上的光纤通道和以太网的混合网络，混合网络中的各个节点都可以通过软件进行配置，提供了灵活的以太网与光纤通道之间的跨协议通信。

Description

基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法
技术领域
本发明属于网络组网技术领域，具体涉及一种基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法。
背景技术
随着电子通信技术的迅速发展，电子系统的规模逐渐扩大，朝着网络化、综合化的方向发展，大型的综合电子系统中往往包含有使用不同通信协议的设备，这些设备间的通信网络构成了一个包含多种网络协议的异构系统，在大型设备的网络通信场景中，以太网TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议)和光纤通道协议是应用最广的两种协议，光纤通道协议具备实时性优，可靠性高等优点，广泛地应用于对数据传输要求较高的领域，而以太网和TCP/IP协议则在计算机网络通信领域扮演着难以替代的角色。
目前现有技术已提出针对光纤通道与以太网借口的IP网络融合通信的方案，主要是通过设计网关来实现以太网和光纤通道之间的跨协议通信，但其缺乏可扩展性和灵活性，不适用大规模多节点的异构网络通信。
因此，如何在大规模多节点的异构网络中实现以太网和光纤通道之间的跨协议通信，是本领域技术人员有待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术无法在大规模多节点的异构网络中实现以太网和光纤通道之间的跨协议通信，提出了一种基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法。
本发明的技术方案为：基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法，包括以下步骤：
S1、将每一个光纤通道控制器和每一个以太网控制器均通过对应的网络接口与对应的片上网络路由器连接，其中，所有所述片上网络路由器通过预设网络拓扑结构相互连接形成混合网络；
S2、通过所述混合网络进行报文传输。
进一步地，所述步骤S1中还对所述混合网络进行了地址分配处理，其具体步骤为：
A1、将单个所述光纤通道控制器和其对应的网络接口以及对应的片上网络路由器作为一个节点，将单个所述以太网控制器和其对应的网络接口以及对应的片上网络路由器作为一个节点；
A2、为所述混合网络中所有节点分配地址并构建地址映射表。
进一步地，所述步骤S2具体包括以下分步骤：
S21、通过发送节点将报文进行打包得到片上网络数据包；
S22、通过发送节点中的片上网络路由器将所述片上网络数据包传输至目的节点；
S23、通过所述目的节点将所述片上网络数据包进行解析重组完成报文传输。
进一步地，所述步骤S21具体包括以下分步骤：
S211、根据所述发送节点的报文和所述地址映射表确定出发送节点地址和目的节点地址；
S212、将所述发送节点地址和所述目的节点地址作为路由信息添加到所述片上网络数据包的头微片中；
S213、将传输类型标志位添加到所述头微片中；
S214、将所述报文的全部内容进行打包并添加微片头得到多个体微片；
S215、将微片头和纠错码组合为尾微片；
S216、将所述头微片、多个体微片和尾微片组合为所述片上网络数据包。
进一步地，所述步骤S23具体包括以下分步骤：
S231、通过所述目的节点判断所述片上网络数据包是否为跨协议传输，若是，则执行S232，若否，则执行S233；
S232、通过所述目的节点中的网络接口提取所述片上网络数据包中的数据载荷，并根据发送节点地址和目的节点地址的地址映射关系将所述数据载荷进行重组，完成报文传输；
S233、通过所述目的节点中的网络接口将所述片上网络数据包进行解析还原成原始报文，并将所述原始报文输入至所述目的节点中的以太网控制器或光纤通道控制器中，完成报文传输。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
(1)本发明通过将每一个光纤通道控制器和每一个以太网控制器均通过对应的网络接口与对应的片上网络路由器连接，所有片上网络路由器通过预设网络拓扑结构相互连接形成混合网络，通过该混合网络进行报文传输，其中，将单个光纤通道控制器和其对应的网络接口以及对应的片上网络路由器作为一个节点，将单个以太网控制器和其对应的网络接口以及对应的片上网络路由器作为一个节点，并为混合网络中所有节点分配地址并构建地址映射表，实现了真正意义上的光纤通道和以太网的混合网络，混合网络中的各个节点都可以通过软件进行配置，提供了灵活的以太网与光纤通道之间的跨协议通信。
(2)本发明中的混合网络结合了片上网络技术，具备良好的可扩展性和灵活性，可以实现不同的网络拓扑和路由交换方法，能承载大规模多节点的网络通信，还具备有融合更多网络协议的潜力。
附图说明
图1所示为本发明实施例提供的基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法的流程示意图；
图2所示为本发明实施例中混合网络的结构示意图；
图3所示为本发明实施例中片上网络数据包的格式示意图。
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，而不是全部的实施例。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，都属于本申请保护的范围。
如背景技术中所述，现有技术无法在大规模多节点的异构网络中实现以太网和光纤通道之间的跨协议通信。
因此，本申请提出了一种基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法，如图1所示为本申请实施例提出的一种基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤S1、将每一个光纤通道控制器和每一个以太网控制器均通过对应的网络接口与对应的片上网络路由器连接，其中，所有所述片上网络路由器通过预设网络拓扑结构相互连接形成混合网络。
在本申请实施例中，所述步骤S1中还对所述混合网络进行了地址分配处理，其具体步骤为：
A1、将单个所述光纤通道控制器和其对应的网络接口以及对应的片上网络路由器作为一个节点，将单个所述以太网控制器和其对应的网络接口以及对应的片上网络路由器作为一个节点；
A2、为所述混合网络中所有节点分配地址并构建地址映射表。
具体的，网络接口是一种对等式的网络接口，其含有协议转换模块，每个节点中都含有一个片上网络路由器和一个网络接口，以及还包含一个光纤通道控制器或以太网控制器，具体是光纤通道控制器还是以太网控制器则取决于所在节点使用的是何种通信协议，所述混合网络的结构示意图如图2所示，其中FC控制器即为光纤通道控制器。
另外，在对所有节点进行分配地址时，会对所有节点分配一个FCID也即光纤通道地址和一个IP(Internet Protocol，网际互连协议)地址，也就是说，所有节点都会有两个地址，但使用光纤通道协议的节点其对应的IP地址为虚拟地址，使用以太网协议的节点其对应的光纤通道地址是一个虚拟的光纤通道地址，从而构成混合网络的地址映射表，实现同协议或跨协议的寻址。
步骤S2、通过所述混合网络进行报文传输。
在本申请实施例中，所述步骤S2具体包括以下分步骤：
S21、通过发送节点将报文进行打包得到片上网络数据包；
S22、通过发送节点中的片上网络路由器将所述片上网络数据包传输至目的节点；
S23、通过所述目的节点将所述片上网络数据包进行解析重组完成报文传输。
在本申请实施例中，所述步骤S21具体包括以下分步骤：
S211、根据所述发送节点的报文和所述地址映射表确定出发送节点地址和目的节点地址；
S212、将所述发送节点地址和所述目的节点地址作为路由信息添加到所述片上网络数据包的头微片中；
S213、将传输类型标志位添加到所述头微片中；
S214、将所述报文的全部内容进行打包并添加微片头得到多个体微片；
S215、将微片头和纠错码组合为尾微片；
S216、将所述头微片、多个体微片和尾微片组合为所述片上网络数据包。
具体的，发送节点在发送报文时，会先将报文解析然后根据地址映射表中的地址映射关系确定出发送节点地址和目的节点地址，然后将报文打包成片上网络数据包在混合网络中进行传输。
在将报文进行打包时，头微片中的传输类型标志位为1比特，该标志位是0时表示为跨协议传输，该标志位为1时表示为同协议传输，其主要目的是为了目的节点在接收到片上网络数据包时能够更准确快速地确定本次传输是跨协议传输还是同协议传输，确定标志位数字时，可以在确定出发送节点地址和目的节点时，根据地址映射表判断发送节点和目的节点是否使用同一种协议，若是，则将传输类型标志位记为1，若否，则将传输类型标志位记为0。
另外，在进行数据打包时，也可不使用全部的报文数据，而仅采用报文中的数据载荷进行打包，将发送节点地址和目的节点地址作为路由信息添加到片上网络数据包的头微片中，然后在数据载荷的基础上添加微片头形成多个体微片，尾微片有微片头和纠错码构成，在目的节点接收到片上网络数据包时对其解析，具体是将头微片中的发送节点地址和目的节点地址保存下来，根据地址映射关系和目的节点的网络协议类型生成报文的首部，然后将片上网络数据包中数据载荷和首部重组为结果报文，最后将该结果报文输出到目的节点中的光纤通道控制器或以太网控制器中，减小了数据包大小，从而降低了传输延迟，并且，在此种情形下，不需要在构建头微片时设立传输类型标志位。
如图3所示为本申请片上网络数据包的格式示意图，仅作示例使用，本领域技术人员可根据实际情况进行调整，这并不影响本申请的保护范围。
片上网络数据包是片上网络在节点之间进行数据交换的最小单位，一个片上网络数据包通常由若干个微片组成，微片可分为三个类型：头微片、体微片和尾微片，体微片可以为多个，如图3所示，图中标出的“头”“体”“尾”分别是对应微片的微片头，微片头的编码决定了微片的类型，图中每一行表示一个微片，头微片代表片上网络数据包的开始，一般包含数据包的源地址也即发送节点地址、目的地址也即目的节点地址等路由信息和一些如包长度、标志位等可选信息，体微片用于存放负载数据，而负载数据则是需要打包的报文内容，可以是报文全部内容，也可是报文中的数据载荷，尾微片代表数据包的结束，也可存放负载数据，在对可靠性有较高要求的场合存放纠错码，也即图中的检错纠错编码。
在本申请实施例中，所述步骤S23具体包括以下分步骤：
S231、通过所述目的节点判断所述片上网络数据包是否为跨协议传输，若是，则执行S232，若否，则执行S233；
S232、通过所述目的节点中的网络接口提取所述片上网络数据包中的数据载荷，并根据发送节点地址和目的节点地址的地址映射关系将所述数据载荷进行重组，完成报文传输；
S233、通过所述目的节点中的网络接口将所述片上网络数据包进行解析还原成原始报文，并将所述原始报文输入至所述目的节点中的以太网控制器或光纤通道控制器中，完成报文传输。
具体的，目的节点收到片上网络数据包时，首先会判断该片上网络数据包是否为跨协议传输，具体是通过片上网络数据包的头微片中的传输类型标志位来进行判断，判断出是跨协议传输后，由目的节点中的网络接口来提取片上网络数据包中的数据载荷，并根据发送节点地址和目的节点地址之间的映射关系将数据载荷进行重组为目的节点所能读取使用的报文，并将该报文输入至目的节点中的光纤通道控制器或以太网控制器中，具体则看该目的节点是使用何种网络协议。
若判断的结果不是跨协议传输，则直接由目的节点中的网络接口将片上网络数据包进行解析还原成原始报文，然后直接将该原始报文输入至目的节点中以太网控制器或光纤通道控制器中。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将每一个光纤通道控制器和每一个以太网控制器均通过对应的网络接口与对应的片上网络路由器连接，其中，所有所述片上网络路由器通过预设网络拓扑结构相互连接形成混合网络；
S2、通过所述混合网络进行报文传输。
2.如权利要求1所述的基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法，其特征在于，所述步骤S1中还对所述混合网络进行了地址分配处理，其具体步骤为：
A1、将单个所述光纤通道控制器和其对应的网络接口以及对应的片上网络路由器作为一个节点，将单个所述以太网控制器和其对应的网络接口以及对应的片上网络路由器作为一个节点；
A2、为所述混合网络中所有节点分配地址并构建地址映射表。
3.如权利要求2所述的基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下分步骤：
S21、通过发送节点将报文进行打包得到片上网络数据包；
S22、通过发送节点中的片上网络路由器将所述片上网络数据包传输至目的节点；
S23、通过所述目的节点将所述片上网络数据包进行解析重组完成报文传输。
4.如权利要求3所述的基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法，其特征在于，所述步骤S21具体包括以下分步骤：
S211、根据所述发送节点的报文和所述地址映射表确定出发送节点地址和目的节点地址；
S212、将所述发送节点地址和所述目的节点地址作为路由信息添加到所述片上网络数据包的头微片中；
S213、将传输类型标志位添加到所述头微片中；
S214、将所述报文的全部内容进行打包并添加微片头得到多个体微片；
S215、将微片头和纠错码组合为尾微片；
S216、将所述头微片、多个体微片和尾微片组合为所述片上网络数据包。
5.如权利要求3所述的基于片上网络的光纤通道和以太网组网方法，其特征在于，所述步骤S23具体包括以下分步骤：
S231、通过所述目的节点判断所述片上网络数据包是否为跨协议传输，若是，则执行S232，若否，则执行S233；
S232、通过所述目的节点中的网络接口提取所述片上网络数据包中的数据载荷，并根据发送节点地址和目的节点地址的地址映射关系将所述数据载荷进行重组，完成报文传输；
S233、通过所述目的节点中的网络接口将所述片上网络数据包进行解析还原成原始报文，并将所述原始报文输入至所述目的节点中的以太网控制器或光纤通道控制器中，完成报文传输。
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