CN117321977A - 数据交换方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供的数据交换方法和系统，涉及通信技术领域，能够降低数据交换系统中长包交换过程的延时。该系统包括：上行单元、交叉单元和下行单元，所述上行单元包括多个源端口，上行控制模块和数据选择器；所述上行控制模块用于接收切片，有选择地通过第一通道和第二通道将所述切片发送至所述数据选择器，其中，所述第一通道上设置有组包模块和虚拟输出队列，所述第二通道旁路所述组包模块和所述虚拟输出队列；所述数据选择器用于将所述切片发送至所述交叉单元；所述交叉单元用于将所述切片发送至所述下行单元。

Description

数据交换方法和系统 技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及数据交换方法和系统。

背景技术

在进行网络通信时，数据交换系统可以将一个网络节点输入到该数据交换系统中的数据包输出给其他网络节点。

长包的切片在通过分布式数据交换系统交换过程中，输入分布式数据交换系统的长包的切片需经过2次组包和2次解包才能从数据交换系统输出，由于组包和解包过程需要耗费一定的时间，所以采用分布式数据交换系统交换长包的切片的延时较高。

发明内容

本申请提供数据交换方法和系统，能够降低采用分布式数据交换系统交换长包切片的延时。

第一方面，本申请提供了数据交换系统，该系统包括：上行单元、交叉单元和下行单元，所述上行单元包括多个源端口，上行控制模块和数据选择器；所述上行控制模块用于接收切片，有选择地通过第一通道和第二通道将所述切片发送至所述数据选择器，其中，所述第一通道上设置有组包模块和虚拟输出队列，所述第二通道旁路所述组包模块和所述虚拟输出队列；所述数据选择器用于将所述切片发送至所述交叉单元；所述交叉单元用于将所述切片发送至所述下行单元。

现有技术中，数据交换系统的上行单元在传输长包的切片时，切片需要通过组包模块组包和虚拟输出队列解包，而本申请提供的数据交换系统的上行单元在传输长包的切片时，切片可以直接通过第二通道传输，由于第二通道旁路组包模块和虚拟输出队列，因此切片通过第二通道传输不需要解包和组包，由此省去了切片在上行单元中解包和组包所需的时间，降低了采用分布式数据交换系统交换长包切片的延时。

在一种可能的实现方式中，若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。

在另一种可能的实现方式中，所述上行控制模块还用于：确认所述切片的源端口和目的端口是否已经建立映射关系；若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。

这样可以在切片的源端口和目的端口已经建立映射关系时，通过第二通道将该切片发送至所述数据选择器，从而省去了切片在上行单元中解包和组包所需的时间。

在一种可能的实现方式中，所述上行控制模块还用于：若所述切片的源端口和目的端口未建立映射关系，则确定所述切片的目的端口是否与其他源端口已经建立映射关系；若所述切片的目的端口未与其他源端口已经建立映射关系，则向所述交叉单元发送第一请求 并从所述交叉单元接收第一信息，以及若所述第一信息指示建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系，则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器，所述第一请求用于请求建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系，所述第一信息用于指示是否建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系；所述交叉单元还用于将所述第一请求发送至所述下行单元，以及接收所述下行单元发送的所述第一信息。

这样可以在切片的源端口和目的端口未建立映射关系且该目的端口与其他源端口未建立映射关系时，发送用于请求建立源端口和目的端口的映射关系的第一请求并在第一信息指示建立切片的源端口和目的端口的映射关系时，通过第二通道将该切片发送至所述数据选择器，从而省去了切片在上行单元中解包和组包所需的时间。

在一种可能的实现方式中，所述上行控制模块还用于：若所述切片的目的端口与其他源端口已经建立映射关系或所述第一信息未指示建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系，则通过所述第一通道将所述切片发送至所述数据选择器。

第一信息未指示建立切片的源端口和目的端口的映射关系，说明切片的目的端口与其他源端口已经建立映射关系，由于一个目的端口仅能同时与一个源端口建立映射关系，因此此时该切片的源端口和目的端口无法建立映射关系，故无法通过第二通道传输该切片。

在一种可能的实现方式中，所述下行单元包括下行控制模块和数据选择器；所述下行控制模块用于接收所述切片，有选择地通过第一输出通道和第二输出通道将所述切片发送至所述下行单元的数据选择器，所述第一输出通道设置有组包模块和输出队列，所述第二输出通道设置有直通队列且旁路所述组包模块和所述输出队列。

现有技术中，数据交换系统的下行单元在传输长包的切片时，切片需要通过组包模块组包和输出队列解包，而本申请提供的数据交换系统的下行单元在传输长包的切片时，切片可以直接通过第二输出通道传输，由于第二输出通道旁路组包模块和输出队列，因此切片通过第二输出通道传输不需要解包和组包，由此省去了切片在下行单元中解包和组包所需的时间，进一步降低了采用分布式数据交换系统交换长包切片的延时。

在一种可能的实现方式中，若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。

这样可以在切片的源端口和目的端口已经建立映射关系时，通过第二通道将切片发送至数据选择器，从而省去了切片在下行单元中解包和组包所需的时间。

在一种可能的实现方式中，若所述切片的源端口和目的端口未建立映射关系，所述下行控制模块则通过所述第一输出通道将所述切片发送至所述下行单元的数据选择器。

第二方面，本申请提供了数据交换方法，应用于第一方面所述的数据交换系统，该方法包括：上行控制模块接收切片并有选择地通过第一通道和第二通道将所述切片发送至数据选择器，其中，所述第一通道上设置有组包模块和虚拟输出队列，所述第二通道旁路所述组包模块和所述虚拟输出队列；所述数据选择器将所述切片发送至交叉单元；所述交叉单元将所述切片发送至下行单元。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：所述上行控制模块确认所述切片的源端口和目的端口是否已经建立映射关系；若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，所述上行控制模块则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。

在另一种可能的实现方式中，该方法还包括：若所述切片的源端口和目的端口已经建 立映射关系，所述上行控制模块则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：若所述切片的目的端口未与其他源端口已经建立映射关系，所述上行控制模块则确定所述切片的目的端口是否与其他源端口已经建立映射关系；若所述切片的目的端口未与其他源端口已经建立映射关系，所述上行控制模块则向所述交叉单元发送第一请求，所述第一请求用于请求建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系；所述交叉单元将所述第一请求发送至所述下行单元；所述交叉单元接收所述下行单元发送的所述第一信息，所述第一信息用于指示是否建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系；所述上行控制模块接收所述交叉单元发送的所述第一信息；若所述第一信息指示建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系，所述上行控制模块则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：若所述切片的目的端口与其他源端口已经建立映射关系或所述第一信息未指示建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系，所述上行控制模块则通过所述第一通道将所述切片发送至所述数据选择器。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：下行控制模块接收所述切片，有选择地通过第一输出通道和第二输出通道将所述切片发送至所述下行单元的数据选择器，所述第一输出通道设置有组包模块和输出队列，所述第二输出通道设置有直通队列且旁路所述组包模块和所述输出队列。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：下行控制模块确认所述切片的源端口和目的端口是否已经建立映射关系；若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，所述下行控制模块则通过所述第二输出通道将所述切片发送至所述下行单元的数据选择器。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：若所述切片的源端口和目的端口未建立映射关系，所述下行控制模块则通过所述第一输出通道将所述切片发送至所述下行单元的数据选择器。

第三方面，本申请实施例还提供一种数据交换装置，该装置包括第一方面所述的数据交换系统。

第四方面，本申请实施例还提供一种数据交换装置，用于执行上述各方面或其任意可能的实现方式中所述的方法。具体地，数据交换装置可以包括用于执行上述各方面或其任意可能的实现方式中所述的方法的单元。

第五方面，本申请实施例还提供一种数据交换装置，该装置包括：存储器、至少一个处理器、收发器及存储在该存储器上并可在该处理器上运行的指令。进一步，该存储器、该处理器以及该通信接口之间通过内部连接通路互相通信。该至少一个处理器执行该指令使得该数据交换装置实现上述各方面或其任意可能的实现方式中所述的方法。

第六方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，该计算机程序包括用于实现上述各方面或其任意可能的实现方式中所述的方法。

第七方面，本申请实施例还提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机实现上述各个方面或其任意可能的实现方式中所述的方法。

本实施例提供的数据交换系统、数据交换装置、计算机存储介质和计算机程序产品均用于执行上文所提供的数据交换方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的数据交换方法中的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为现有数据交换系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的数据交换系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的数据交换方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种数据交换装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种数据交换装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的芯片的结构示意图。

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，都属于本申请保护的范围。

本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。

此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

需要说明的是，本申请实施例的描述中，“示例性地”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性地”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性地”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。

数据交换系统可以实现网络节点间的数据交换。数据交换系统包括源端口(source port，SP)和目的端口(target port，TP)，源端口用于从网络节点接收数据，目的端口用于向网络节点发送数据。以网络节点1需要向网络节点2发送数据包，但网络节点1与网络节点2之间不存在通信链路的场景为例。网络节点1可以将数据包发送给数据交换系统中网络节点1对应的源端口，数据交换系统在接收到网络节点1发送的数据包后，将其通过网络节点2对应的目的端口输出给网络节点2，由此实现了网络节点1和网络节点2之间的数据交换。其中，数据包输入数据交换系统可称为上行，数据包输出交换系统可称为下行。

图1为现有数据交换系统的结构示意图，如图1所示，该数据交换系统可以包括至少一个上行单元101、至少一个交叉单元(switch element，SE)102和至少一个下行单元103。其中，上行单元101、交叉单元102和下行单元103的数量可以相同，也可以不同。图1 示例性地示出了n个上行单元、n个交叉单元和n个下行单元。

如图1所示，现有数据交换系统包括多个上行单元101、多个交叉单元102、多个下行单元103，图1示例性地示出了2个上行单元101、2个交叉单元102和2个下行单元103。其中，每个上行单元101包括组包模块1011、虚拟输出队列(virtual output queue，VOQ)1012和存储器1013，每个上行单元101包括多个源端口1014(图1示例性地示出了2个源端口1014)。每个下行单元103包括组包模块1031和输出队列(output queue，OQ)1032，每个下行单元103包括多个目的端口1034(图1示例性地示出了2个目的端口1034)，每个下行单元103都对应一个交叉单元102。通常各网络节点之间传输的数据包为长包，长包(long packet)是指数据量大于数据交换系统的数据总线带宽的数据包。由于长包的数据量大于数据交换系统的数据总线带宽，所以长包在进入数据交换系统时需要分割为多个数据量小于或等于数据交换系统的数据总线带宽的切片(也可以称为数据切片)，并按照包首(start of packet，SOP)切片、包中间(end of packet，EOP)切片、包尾(end of packe，EOP)切片的顺序输入到数据交换系统中。其中，1个长包的多个切片包括1个包首切片、1个包尾切片和多个包中间切片。

现有技术中，数据交换系统中每个上行单元101都包括多个源端口，并且上行单元101的每个源端口都能接收输入该端口的长包的多个切片，相应的上行单元101的每个源端口都能将收到的多个切片发送给该上行单元101的虚拟输出队列。因此，存在多个上行单元101的多个源端口同时向虚拟输出队列发送切片的情况，相应地，虚拟输出队列会同时收到多个长包的切片，这种情况下某个长包的两个切片之间可能会夹杂着其他长包的切片。由于虚拟输出队列一次只能发送目的端口相同的一个或多个切片到该目的端口对应的交叉单元，某个长包的两个切片之间如果杂着其他长包的切片，虚拟输出队列就无法一次将该长包的所有切片发送到该长包的目的端口对应的交叉单元中，而是需要多次才能将该长包的所有切片发送到目的端口对应的交叉单元中，会造成输出虚拟队列的传输效率低下。为此，源端口在收到一个长包的多个切片后，需要先将其输入到组包模块中，组包模块先根据这多个切片生成该长包的描述符并将该长包的描述符发送给虚拟输出队列，然后组包模块通过组包将这多个切片串链在一起并送入存储器中，虚拟输出队列根据该长包的描述符从存储器中读取串链后的多个切片，然后通过解包将串链后的多个切片解链，上述过程可以确保该长包的两个切片中间不会夹杂其他长包的切片，使输出队列可以一次将该长包的所有切片发送到该长包的目的端口对应的交叉单元中，以提高输出虚拟队列的传输效率。其中，长包的描述符可以用于指示该长包有哪些切片、这些切片的传输顺序和这些切片在存储器中的地址。

同样，数据交换系统中每个下行单元103有多个目的端口。下行单元103的每个目的端口都能接收输入该端口的长包的多个切片，相应的下行单元103的每个目的端口都能将收到的多个切片发送给该下行单元103的输出队列。相应地输出队列会同时收到多个长包的切片。为保证长包的两个切片之间不会杂着其他长包的切片，目的端口在收到某个长包的多个切片后，也需要先将其输入到组包模块中，组包模块先根据这多个切片生成该长包的描述符并将该长包的描述符发送给输出队列，然后组包模块通过组包将这多个切片串链在一起并送入存储器中，输出队列根据该长包的描述符从存储器中读取串链后的多个切片，然后通过解包将串链后的多个切片解链。

由上可以看出，在采用现有数据交换系统进行长包交换的过程中，进入数据交换系统的长包需经过2次组包和2次解包才能从数据交换系统输出，由于组包和解包过程需要耗费一定的时间，所以采用数据交换系统进行长包交换的延时较高。

为此，本申请实施例提供了数据交换方法，可以降低数据交换系统中长包交换过程的延时。该数据交换方法可适用于本申请提供的数据交换系统，图2示出了本申请实施例提供的数据交换系统的一种结构示意图。如图2所示，该数据交换系统可以包括至少一个上行单元201、至少一个交叉单元202和至少一个下行单元203。其中，上行单元201、交叉单元202和下行单元203的数量可以相同，也可以不同。图2示例性地示出了2个上行单元201、2个交叉单元202和2个下行单元203。

如图2所示，本申请实施例提供的数据交换系统中每个上行单元201包括组包模块2011、虚拟输出队列2012、存储器2013、上行控制模块2014和数据选择器(multiplexer，MUX)2015，每个上行单元201有多个源端口2016(图2示例性地示出了2个源端口2016)。每个源端口2016对应一个上行控制模块2014。

上行控制模块2014和数据选择器之间存在第一通道和第二通道。其中，上述第一通道上设置有组包模块2011和虚拟输出队列2012，上述第二通道旁路上述组包模块2011和上述虚拟输出队列2012。上述第二通道可以为图2中上行单元201的直通转发通道。

需要说明的是，上述第一通道上设置有组包模块2011和虚拟输出队列2012并不是说第一通道上只有组包模块2011和虚拟输出队列2012，第一通道上也设置可以有其他模块，

上述上行控制模块2014，用于接收切片，以及有选择地通过第一通道和第二通道将上述切片发送至上述数据选择器2015。

上述上行控制模块2014，还用于若上述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，则通过上述第二通道将上述切片发送至上述数据选择器2015。

本申请实施例提供的数据交换系统中每个交叉单元202包括调度模块2021。

本申请实施例提供的数据交换系统中每个下行单元203包括组包模块2031、输出队列2032、存储器2033、下行控制模块2034、直通队列2035(cut through queue，CTQ)和数据选择器2036，每个下行单元203包括多个目的端口2037，每个下行单元203对应一个交叉单元202。在其他可能的实现方式中，多个下行单元203可以对应一个交叉单元202。

下行控制模块2034和数据选择器2036之间存在第一输出通道和第二输出通道。上述第一输出通道设置有组包模块2031和输出队列2032，上述第二输出通道设置有直通队列2035且旁路上述组包模块2031和上述输出队列2032。

需要说明的是，上述第一输出通道上设置有组包模块2031和虚拟输出队列2032并不是说第一输出通道上只有组包模块2031和虚拟输出队列2032，第一输出通道上也设置可以有其他模块。上述第二输出通道设置有直通队列2035并不是说第二输出通道上只有直通队列2035，第二输出通道上也设置可以有其他模块。

上述下行单元203，用于接收上述切片，以及有选择地通过第一输出通道和第二输出通道将上述切片发送至上述下行单元的数据选择器2036，

图3示出了本申请实施例提供的数据交换方法的示意性流程图，该方法可以应用于如图2所示数据交换系统。该方法包括：

S301、第一上行单元的第一上行控制模块接收第一长包的多个切片。

其中，上述第一长包的源端口信息为第一源端口，上述第一长包的目的端口信息为第一目的端口。第一长包的包首切片携带有该第一长包的源端口信息和目的端口信息。上述第一上行单元可以为如图2所示的多个上行单元中的任意一个上行单元。

在本申请实施例中，第一上行单元的第一上行控制模块可以通过第一上行单元的第一源端口接收第一长包的多个切片。

S302、该第一上行单元的第一上行控制模块确定上述第一源端口与上述第一目的端口之间是否已经建立映射关系。若是，则执行S303，若否，则执行S304。

在本申请实施例中，第一上行单元的上行控制模块可以通过目标映射表确定上述第一源端口与上述第一目的端口之间是否已经建立映射关系。其中，上述目标映射表中保存有数据交换系统中已经建立的所有映射关系。

需要说明的是，若上述目标映射表中存在上述第一源端口与上述第一目的端口的映射关系，则说明上述第一源端口与上述第一目的端口之间已经建立映射关系。反之，若目标映射表中不存在上述第一源端口与上述第一目的端口的映射关系，则说明上述第一源端口与上述第一目的端口之间未建立映射关系。

S303、该第一上行单元的第一上行控制模块通过第二通道将该第一长包的多个切片发送至数据选择器。

相应地，数据选择器在收到该第一长包的多个切片后，将该第一长包的多个切片发送至第一交叉单元。上述第一交叉单元将收到的该第一长包的多个切片发送给第一下行单元，上述第一下行单元接收该第一长包的多个切片并向上述数据交换系统外部输出第一长包的多个切片。其中，上述第一交叉单元为第一下行单元对应的交叉单元，上述第一下行单元的目的端口包括上述第一目的端口。

可选地，上述第一下行单元的下行控制模块可以通过第一目的端口接收该第一长包的多个切片。

在本申请实施例提供的数据交换方法中，若上述第一源端口与上述第一目的端口已经建立映射关系，则第一长包的多个切片可以直接通过图2所示的上行单元201的直通转发通道传输至数据选择器中，再由数据选择器发送到第一交叉单元中，由于上行单元201的直通转发通道旁路上行单元201的组包模块2011和虚拟输出队列2012，因此第一长包的多个切片不用进入如图2所示的上行单元201的组包模块2011进行组包，也不用进入虚拟输出队列2012进行解包，省去了组包和解包所需的时间，降低数据交换系统中长包交换过程的延时。

可选地，当该第一上行单元的第一上行控制模块通过第二通道向上述数据选择器发送长包的多个切片时，第一上行控制模块可以给长包的多个切片添加直通(cut-through)标记，上述直通标记用于指示携带上述直通标记的切片是通过直通转发通道(第二通道)传输的。

在本申请实施例中，携带有上述直通标记的切片和未携带有上述直通标记的切片可以对应不同的调度输出优先级，且携带有上述直通标记的切片的调度优先级可以高于未携带有上述直通标记的切片的调度优先级。即若上述第一交叉单元或收到的切片中携带有上述直通标记，则上述第一交叉单元的调度模块可以优先调度输出携带有上述直通标记的切片。

在一种可能的实现方式中，上述第一下行单元的下行控制模块在接收该第一长包的多个切片后，可以通过第二输出通道将该第一长包的多个切片发送至上述第一下行单元的数据选择器，之后由下行单元的数据选择器向上述数据交换系统外部输出第一长包的多个切片。即上述第一下行单元的下行控制模块在接收该第一长包的多个切片后，可以将该第一长包的多个切片发送至下行单元的直通队列，然后由直通队列向下行单元的数据选择器发送该第一长包的多个切片后，之后由下行单元的数据选择器向上述数据交换系统外部输出第一长包的多个切片。

在本申请实施例中，一个目的端口可以对应一个直通队列，一个目的端口也可以对应多个直通队列，本申请实施例对此不做限定。例如，下行单元存在16个目的端口，则可以为下行单元的每个目的端口设置一个直通队列，也即设置16个直通队列。又例如，下行单元存在16个目的端口，其中8个目的端口已建立映射关系，则可以为这8个目的端口中的每个目的端口设置一个直通队列，即设置8个直通队列。又例如，可以为每个目的端口设置多个直通队列，这多个直通队列可以对应不同的优先级。

在一种可能的实现方式中，可以为每个已建立映射关系的目的端口设置一个直通队列，这种实现方式中下行控制模块可以确认切片的源端口和目的端口是否已经建立映射关系，若该切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，下行控制模块则通过第二输出通道将该切片发送至上述下行单元的数据选择器。反之，若该切片的源端口和目的端口未建立映射关系，上述下行控制模块则通过第一输出通道将该切片发送至上述下行单元的数据选择器。

需要说明的是，下行单元203第二输出通道旁路下行单元203的组包模块2031和输出队列2032，因此切片通过第二输出通道传输不需要解包和组包，由此省去了切片在下行单元203中解包和组包所需的时间，进一步降低了采用分布式数据交换系统交换长包切片的延时。

本申请实施例中，直通队列的输出优先级可以高于输出队列，即第一下行单元可以优先输出直通队列中的切片，以保证直通队列不拥塞。

本申请实施例提供了多种切片的传输方式，由于不同的第一长包可能采用不同的传输方式，因此会存在一个第一长包的多个切片存储在第一下行单元的输出队列中、另一个第一长包的多个切片存储在直通队列中的情况(如先输入的第一长包1的多个切片通过第一通道传输，后输入第一长包2的多个切片通过第二通道传输)。这种情况下需要做保序处理以确保不同第一长包的多个切片按照输入上述数据交换系统的顺序输出，即数据交换系统先输出第一长包1的多个切片，后输出第一长包2的多个切片。保序处理的具体实施方式可以参照相关技术，本申请实施例对此不做限定。

S304、该第一上行单元的第一上行控制模块确定上述第一目的端口与除第一源端口外的其他源端口之间是否已经建立映射关系。若是，则执行S305，若否则执行S306。

在本申请实施例中，该第一上行单元的第一上行控制模块可以通过上述目标映射表确定上述第一目的端口与除第一源端口外的其他源端口之间是否已经建立映射关系。

需要说明的是，由于上述目标映射表中保存有数据交换系统中已经建立的所有映射关系，若上述目标映射表中存在上述第一源端口与上述第一源端口外的其他源端口的映射关系，则说明上述第一目的端口与除第一源端口外的其他源端口之间已经建立映射关系。若 上述目标映射表中不存在与上述第一目的端口相关的映射关系，则说明上述第一目的端口与除第一源端口外的其他源端口未建立映射关系。

S305、该第一上行单元的第一上行控制模块通过第一通道将该第一长包的多个切片发送至数据选择器。

具体地，该第一上行单元的第一上行控制模块将上述第一长包的多个切片发送到该第一上行单元的组包模块中，然后组包模块将其发送至虚拟输出队列，虚拟输出队列将其发送至数据选择器。

S306、该第一上行单元的第一上行控制模块向第一交叉单元发送第一请求。

其中，第一请求用于请求建立上述第一源端口与上述第一目的端口之间的映射关系

在一种可能的实现方式中，当第一上行单元的虚拟输出队列中第一目标切片的数量小于第一阈值时，该第一上行单元向第一上行控制模块向第一交叉单元发送第一请求。其中，第一目标切片的目的端口信息为第一目的端口。

需要说明的是，可以通过第一上行单元的虚拟输出队列中第一目标切片的数量和第一阈值大小关系确定此时第一上行单元的虚拟输出队列是否拥塞。在第一上行单元的虚拟输出队列不拥塞的情况下(即第一上行单元的虚拟输出队列中第一目标切片的数量小于第一阈值时)，发送第一请求以建立映射关系。

可选地，上述第一阈值可以为1，也可以为其他数值，本申请实施例对此不作限定。

可以理解的是，若上述第一阈值为1，当上述第一上行单元的虚拟输出队列中不存在上述第一目标切片时，该第一上行单元才会向第一上行控制模块向第一交叉单元发送第一请求。

相应地，第一下行单元的下行控制模块接收上述第一交叉单元发送的上述第一请求并向上述第一交叉单元发送第一信息，上述第一交叉单元向数据交换系统中所有上行单元广播上述第一信息。

其中，上述第一信息用于指示是否建立上述第一源端口与上述第一目的端口之间的映射关系。上述第一信息也用于指示建立第二源端口与上述第一目的端口之间的映射关系，上述第一信息中包括上述第一目的端口的端口号和上述第二源端口的端口号。

需要说明的是，可能存在多个源端口想要和第一目的端口建立映射关系的情况，这种情况下第一下行单元会收到多条请求。但由于1个目的端口同时仅能与1个源端口建立映射关系，第一下行单元仅会选择上述多个源端口中的1个源端口(即上述第二源端口)与第一目的端口建立映射关系。其中，本申请实施例对第一下行单元选择第二源端口的具体选择方式不作限定。例如，第一下行单元可以选择最先收到的请求所对应的源端口为第二源端口。另外，第一下行单元可以存储已建立映射关系的目的端口的信息，若第一下行单元后续收到请求与这些目的端口建立映射关系的消息时，可不做响应。

本申请实施例中，第一请求也可称为直通请求(cut through request，CT_REQ)，第一信息也可称为直通确认(cut through acknowledge，CT_ACK)，第一下行单元的第一上行控制模块在没有收到与CT_ACK之前，第一上行控制模块只能发送一个CT_REQ。

S307、该第一上行单元的第一上行控制模块接收第一信息。

S308、该第一上行单元的第一上行控制模块确定第一信息是否指示建立上述第一源端口与上述第一目的端口之间的映射关系。若是，则执行S309；若否，则执行S305。

在一种可能的实现方式中，该第一上行单元的第一上行控制模块可以通过判断上述第一信息中的第二源端口是否为第一源端口，确定第一信息是否指示建立上述第一源端口与上述第一目的端口之间的映射关系。

需要说明的是，上述第一信息中的第二源端口是第一源端口说明第一信息指示建立上述第一源端口与上述第一目的端口之间的映射关系。反之，上述第一信息中的第二源端口不是第一源端口，则说明上述第一下行单元中的第一目的端口与其他源端口之间建立映射关系，由于1个目的端口同时仅能与1个源端口建立映射关系，则上述第一目的端口此时不能再与第一源端口建立映射关系，上述第一上行单元也无法通过第二通道发送该第一长包的多个切片，因此只能通过第一通道传输该第一长包的多个切片。

S309、该第一上行单元的第一上行控制模块建立上述第一源端口与上述第一目的端口之间的映射关系，之后执行S303。

本申请实施例中，上行单元在收到上述第一信息后，可以将上述第一信息中的上述第一目的端口和上述第二源端口的映射关系存入上述目标映射表中。这样上行单元之后再收到目的端口为上述第一目的端口的长包时，可以根据上述目标映射表确定上述第一目的端口与其他源端口是否已建立映射关系。

本申请实施例还提供了以下多种映射关系的解除方式。

在一种可能的实现方式中，若第二下行单元中的第二目标切片的数量大于第二阈值，则上述第二下行单元的向上述第一交叉单元发送解除指示，上述第一交叉单元向上述数据交换系统中的所有上行单元广播上述解除指示，第二上行单元在接收到上述解除指示后，解除第三源端口与第二目的端口之间已建立映射关系。

其中，上述第二下行单元可以为如图2所示的多个下行单元中的任意一个下行单元，上述第二目标切片为目的端口信息为第二目的端口的切片，上述第二目的端口为上述第二下行单元中任意一个已建立映射关系的目的端口，上述第三源端口为与上述第二目的端口建立映射关系的源端口，上述第一指示信息用于指示解除上述第三源端口与上述第二目的端口之间的映射关系，上述第二上行单元的源端口包括上述第三源端口。上述第二下行单元中的第二目标切片包括上述第二下行单元的输出队列中的第二目标切片和/或上述第二下行单元的直通队列中的第二目标切片。

需要说明的是，第二下行单元中的第二目标切片的数量大于第二阈值说明第二下行单元拥塞或上述第二目的端口被反压，后续由第三源端口发往第二目的端口的切片没必要再通过第二通道传输，因此需要解除第二目的端口对应的映射关系。

本申请实施例中，上述数据交换系统中的所有上行单元在收到上述解除指示信息后，可以从上述目标映射表删除上述第三源端口和上述第二目的端口的映射关系，上述解除指示也可称为直通释放(cut through release，CT_RLS)。

在另一种可能的实现方式中，若第三上行单元的虚拟输出队列中第三目标切片的数量大于第三阈值，则上述第三上行单元解除第四源端口和第三目的端口之间映射关系。

其中，上述第三上行单元可以为如图2所示的多个上行单元中的任意一个上行单元，上述第三目标切片为目的端口信息为第三目的端口的切片，上述第四源端口为上述第三上行单元中任意一个已建立映射关系的目的端口，上述第三目的端口为与上述第四源端口建立映射关系的目的端口。

需要说明的是，第三上行单元的虚拟输出队列中第三目标切片的数量大于第三阈值说明第三目的端口对应的虚拟输出队列已拥塞，后续由第四源端口发往第三目的端口的切片没必要再通过第二通道传输，因此需要解除第三目的端口对应的映射关系。

在又一种可能的实现方式中，若上述第三上行单元在预设时长内未收到上述第三目标切片，则上述第三上行单元解除上述第四源端口和上述第三目的端口之间的转发通道。

需要说明的是，在预设时长内未收到上述第三目标切片，说明上述第四源端口和上述第三目的端口之间长时间未传输切片，因此需要解除第三目的端口和第四源端口的映射关系，以使得其他源端口可以与上述第三目的端口建立映射关系。

结合图3介绍了本申请实施例提供的数据交换方法，下面将结合图4和图5介绍用于执行上述数据交换方法的数据交换装置。

需要说明的是，该数据交换装置可以为上述方法实施例中的上行控制模块能够执行上述方法中由上行控制模块所执行的方法。该数据交换装置也可以为上述方法实施例中的下行控制模块能够执行上述方法中由下行控制模块所执行的方法。该数据交换装置还可以为上述方法实施例中的交叉单元，能够执行上述方法中由交叉单元所执行的方法。

可以理解的是，数据交换装置为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件和/或软件模块。结合本文中所公开的实施例描述的各示例的算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以结合实施例对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本申请实施例可以根据上述方法示例对数据交换装置进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块可以采用硬件的形式实现。需要说明的是，本实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图4示出了上述实施例中涉及的数据交换装置的一种可能的组成示意图，如图4所示，该装置400可以包括：获取单元401和处理单元402，该获取单元401用于获取上述方法实施例中的第一长包的多个切片，该处理单元402可以实现上述方法实施例中由数据交换装置所执行的方法，和/或用于本文所描述的技术的其他过程。

需要说明的是，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

在采用集成的单元的情况下，装置400可以包括处理单元、存储单元和通信单元。其中，处理单元可以用于对装置400的动作进行控制管理，例如，可以用于支持装置400执行上述各个单元执行的步骤。存储单元可以用于支持装置400执行存储程序代码、和/或数据等。通信单元可以用于支持装置400与其他设备的通信。

其中，处理单元可以是处理器或控制器。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性地逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，数字信号处理(digital signal processing，DSP)和微处理器的组合等等。存储单元可以是存储器。通信单元具体可以为射频电路、蓝牙芯片、Wi-Fi 芯片等与其他电子设备交互的设备。

在一种可能的实现方式中，本申请实施例所涉及的数据交换装置可以为具有图5所示结构的装置500，该装置500包括处理器501。图4中的获取单元401和处理单元402所实现的相关功能可以由处理器501来实现。

可选地，该装置500还可以包括存储器502，该处理器501和该存储器502通过内部连接通路互相通信。图4中的存储单元所实现的相关功能可以由存储器502来实现。

本申请实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有计算机指令，当该计算机指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述相关方法步骤实现上述实施例中的数据交换方法。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述相关步骤，以实现上述实施例中的数据交换方法。

本申请实施例还提供一种数据交换装置，这个装置具体可以是芯片、集成电路、组件或模块。具体的，该装置可包括相连的处理器和用于存储指令的存储器，或者该装置包括至少一个处理器，用于从外部存储器获取指令。当装置运行时，处理器可执行指令，以使芯片执行上述各方法实施例中的数据交换方法。

图6示出了一种芯片600的结构示意图。芯片600包括一个或多个处理器601以及接口电路602。可选的，所述芯片600还可以包含总线603。

处理器601可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述数据交换方法的各步骤可以通过处理器601中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

可选地，上述的处理器601可以是通用处理器、数字信号处理(digital signal processing，DSP)器、集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

接口电路602可以用于数据、指令或者信息的发送或者接收，处理器601可以利用接口电路602接收的数据、指令或者其它信息，进行加工，可以将加工完成信息通过接口电路602发送出去。

可选的，芯片还包括存储器，存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供操作指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatile random access memory，NVRAM)。

可选的，存储器存储了可执行软件模块或者数据结构，处理器可以通过调用存储器存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中)，执行相应的操作。

可选的，芯片可以使用在本申请实施例涉及的数据交换装置、上行控制模块、下行控制模块或交叉单元中。可选的，接口电路602可用于输出处理器601的执行结果。关于本申请的一个或多个实施例提供的数据交换方法可参考前述各个实施例，这里不再赘述。

需要说明的，处理器601、接口电路602各自对应的功能既可以通过硬件设计实现，也可以通过软件设计来实现，还可以通过软硬件结合的方式来实现，这里不作限制。

其中，本实施例提供的数据交换装置、计算机存储介质、计算机程序产品或芯片均用 于执行上文所提供的对应的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果，此处不再赘述。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本申请中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1. 一种数据交换系统，其特征在于，包括：

   上行单元、交叉单元和下行单元，所述上行单元包括多个源端口，上行控制模块和数据选择器；

   所述上行控制模块用于接收切片，有选择地通过第一通道和第二通道将所述切片发送至所述数据选择器，其中，所述第一通道上设置有组包模块和虚拟输出队列，所述第二通道旁路所述组包模块和所述虚拟输出队列；

   所述数据选择器用于将所述切片发送至所述交叉单元；

   所述交叉单元用于将所述切片发送至所述下行单元。
2. 根据权利要求1所述的数据交换系统，其特征在于，所述上行控制模块还用于：

   确认所述切片的源端口和目的端口是否已经建立映射关系；

   若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。
3. 根据权利要求1所述的数据交换系统，其特征在于，所述上行控制模块还用于：

   若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。
4. 根据权利要求2所述的数据交换系统，其特征在于，所述上行控制模块还用于：

   若所述切片的源端口和目的端口未建立映射关系，则确定所述切片的目的端口是否与其他源端口已经建立映射关系；

   若所述切片的目的端口未与其他源端口已经建立映射关系，则向所述交叉单元发送第一请求并从所述交叉单元接收第一信息，以及若所述第一信息指示建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系，则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器，所述第一请求用于请求建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系，所述第一信息用于指示是否建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系；

   所述交叉单元还用于将所述第一请求发送至所述下行单元，以及接收所述下行单元发送的所述第一信息。
5. 根据权利要求4所述的数据交换系统，其特征在于，所述上行控制模块还用于：

   若所述切片的目的端口与其他源端口已经建立映射关系或所述第一信息未指示建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系，则通过所述第一通道将所述切片发送至所述数据选择器。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的数据交换系统，其特征在于，所述下行单元包括下行控制模块和数据选择器；

   所述下行控制模块用于接收所述切片，有选择地通过第一输出通道和第二输出通道将所述切片发送至所述下行单元的数据选择器，所述第一输出通道设置有组包模块和输出队列，所述第二输出通道设置有直通队列且旁路所述组包模块和所述输出队列。
7. 根据权利要求6所述的数据交换系统，其特征在于，所述下行控制模块还用于：

   确认所述切片的源端口和目的端口是否已经建立映射关系；

   若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，则通过所述第二输出通道将所述 切片发送至所述下行单元的数据选择器。
8. 根据权利要求7所述的数据交换系统，其特征在于，所述下行控制模块还用于：

   若所述切片的源端口和目的端口未建立映射关系，则通过所述第一输出通道将所述切片发送至所述下行单元的数据选择器。
9. 一种数据交换方法，其特征在于，包括：

   上行控制模块接收切片并有选择地通过第一通道和第二通道将所述切片发送至数据选择器，其中，所述第一通道上设置有组包模块和虚拟输出队列，所述第二通道旁路所述组包模块和所述虚拟输出队列；

   所述数据选择器将所述切片发送至交叉单元；

   所述交叉单元将所述切片发送至下行单元。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

    所述上行控制模块确认所述切片的源端口和目的端口是否已经建立映射关系；

    若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，所述上行控制模块则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。
11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

    若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，所述上行控制模块则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。
12. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

    若所述切片的目的端口未与其他源端口已经建立映射关系，所述上行控制模块则确定所述切片的目的端口是否与其他源端口已经建立映射关系；

    若所述切片的目的端口未与其他源端口已经建立映射关系，所述上行控制模块则向所述交叉单元发送第一请求，所述第一请求用于请求建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系；

    所述交叉单元将所述第一请求发送至所述下行单元；

    所述交叉单元接收所述下行单元发送的所述第一信息，所述第一信息用于指示是否建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系；

    所述上行控制模块接收所述交叉单元发送的所述第一信息；

    若所述第一信息指示建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系，所述上行控制模块则通过所述第二通道将所述切片发送至所述数据选择器。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

    若所述切片的目的端口与其他源端口已经建立映射关系或所述第一信息未指示建立所述切片的源端口和目的端口的映射关系，所述上行控制模块则通过所述第一通道将所述切片发送至所述数据选择器。
14. 根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

    下行控制模块接收所述切片，有选择地通过第一输出通道和第二输出通道将所述切片发送至所述下行单元的数据选择器，所述第一输出通道设置有组包模块和输出队列，所述第二输出通道设置有直通队列且旁路所述组包模块和所述输出队列。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

    下行控制模块确认所述切片的源端口和目的端口是否已经建立映射关系；

    若所述切片的源端口和目的端口已经建立映射关系，所述下行控制模块则通过所述第二输出通道将所述切片发送至所述下行单元的数据选择器。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

    若所述切片的源端口和目的端口未建立映射关系，所述下行控制模块则通过所述第一输出通道将所述切片发送至所述下行单元的数据选择器。
17. 一种数据交换装置，其特征在于，所述装置包括如权利要求1至8中任一项所述的数据交换系统。
18. 一种数据交换装置，包括至少一个处理器和接口电路，所述至少一个处理器和所述接口电路耦合，其特征在于，所述至少一个处理器执行存储在存储器中的程序或指令，以使得所述数据交换装置实现权利要求9至16中任一项所述的方法。
19. 一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序包括用于实现上述权利要9至16中任一项所述的方法的指令。
20. 一种计算机程序产品，所述计算机程序产品中包含指令，其特征在于，当所述指令在计算机或处理器上运行时，使得所述计算机或所述处理器实现上述权利要求9至16中任一项所述的方法。