CN1182680C - 在数据交换环境中路由选择信息的定步同步方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种使交换数据库中保存的信息与数据网络节点标识符记录相同步的方法，其中所述的交换数据库与数据交换节点的交换功能相关联，所述的网络节点标识符记录与启动其管理模式的管理处理器相关联。修改交换数据库中的一个项。将对应于已修改的项的状态说明符设置为表示该修改。在可调节定时器期满时，启动交换数据库的检查，并且将已修改的交换数据库中的项所保存的信息与数据网络节点标识符记录相同步。所述的交换数据库中保存的信息的同步方法延迟了对突发变化的同步。本发明的优点在于：在提供相同或更高水平的数据交换节点服务的同时，使用了更经济的管理处理器。

Description

在数据交换环境中路由选择信息的定步同步方法和设备
技术领域
本发明涉及数据交换，尤其是涉及一种使得交换数据库与数据网络节点标识符记录之间的路由选择信息同步的方法和设备，该交换数据库与数据交换节点的交换功能相关联，该网络节点标识符记录与启动管理模式操作的管理处理器相关联。
发明背景
在数据交换领域中，路由选择信息的存储对于启动加入数据传送网络中的数据交换节点的快速数据交换功能性(性能)是必需的。数据交换节点均为多端口数据网络节点，这些节点将由始发数据网络节点生成并且经数据传送网络传送的协议数据单位(PDUs)(也被称作有效负荷数据单位)向目的地数据网络节点传输。每个数据网络节点具有与之关联的一个关联数据网络节点标识符。
图1是表示实现数据交换节点100的一般功能的元件的示意图。
数据交换节点100对经由多个物理端口106接收104的PDUs实现交换功能102。
接收的PDUs(104)通常被存储在处理队列中，该处理队列在图1中被集中显示为PDU处理缓存器108。本发明不限于具有PDU处理队列的数据交换节点的实施。也存在不缓存PDUs的数据交换节点的实施。
每个PDU包括标题和有效负荷。PDU标题指定由交换功能102使用的路由选择信息，以确定向预期目的地数据网络节点传送110每个PDU的输出端口106。PDU标题包括路由选择信息，比如对应于产生PDU的始发数据网络节点和用于PDU的目的地数据网络节点的数据网络节点标识符。数据网络节点标识符的一个例子包括一个媒体存取控制ADDRess(MAC ADDR)，它是数据传送网络接口部件的类型的唯一表示。本发明不限于MAC ADDR型数据网络节点标识符。
在执行交换功能102中，数据交换节点100确定传送每个PDU的相应输出端口104。对于交换功能102，具有可用信息是必需的，该信息表示经由特定物理端口106可到达哪个数据网络节点。为此，所接收的PDUs(104)由数据交换节点100的数据网络节点标识符发现功能进行检查，所述的数据网络节点标识符发现功能在图1中被显示为MAC ADDR发现功能120。
对于经由特定输入物理端口106接收的每个PDU，MAC ADDR发现功能120从PDUs标题中提取始发数据网络节点标识符，并且向交换数据库报告122以下一对情况：接收PDU的物理端口名称(输入端口名称)和生成PDU的数据网络节点的始发数据网络节点标识符。交换数据库在图1中被示为MAC ADDR数据库124。数据库的列表表示包含包括说明符的行项，拥有：一个数据网络节点标识符和一个端口名称。
在处理和传送PDUs时，交换功能102使用交换数据库124确定传送PDUs的输出端口106。交换功能102使用从每个被处理的PDU的标题中提取的目的地数据网络节点标识符作为关键字来请求进行交换数据库124的搜索126。
如果与目的地数据网络节点标识符相对应的一个项存在于交换数据库124中，则搜索126提供传送110被处理的PDU的对应输出端口106。
如果与目的地数据网络节点标识符对应的项未在交换数据库124中发现，则被处理的PDU涌向数据交换节点100的所有输出端口106上。
数据交换节点100的有效操作，特别是交换功能102的有效操作取决于对交换数据库124的有效存取。为此，交换数据库的实施包括硬件实施。
交换数据库124的硬件实施尽管是必需的，但成本很高。其成本包括开发、优化和制造。在数据交换设备的设计阶段需要在交换数据库124的大小与数据交换节点100的执行能力之间找到一个平衡。有了一个受限制的存储容量，交换数据库124的存储空间将不会被浪费。不再使用的交换数据库中的项必须丢弃，以能在端口与数据网络节点标识符之间建立新关联。
项时效功能128用来管辖130交换数据库124的存储空间的使用。项时效功能128使用与交换数据库124中的每个项相关联的时间标记说明符字段。该时间标记说明符字段拥有一个或者项建立时或者项最后存取时的时间值。
在建立122数据网络节点标识符与端口106之间的一个新关联时，时间标记说明符被赋为与建立该关联的时间对应的时间值。在接收到在始发数据网络节点标识符与端口间具有同样关联的后续PDUs时，与该项对应的时间标记说明符被刷新(122)。在为特定的项搜索126交换数据库124中，该项的时间标记值被刷新。
当识别一个长时间未使用的陈旧的交换数据库项时，项时效功能128检查130交换数据库124中的每个项，以识别在检查130时间期满的一个预定时间周期内既没有建立也没有存取的项。在识别交换数据库124中的陈旧项之后，项时效功能128可使分配给陈旧项的存储器存储空间用于进一步产生的关联。
数据交换节点100的操作通常包括一个操作的管理模式，在该管理模式中，管理处理器150用来检查数据交换节点100上的可用服务的功能和/或增加数据交换节点100上的可用服务。在执行其预定功能时，管理处理器150维持数据网络节点标识符与对应端口106间的关联的一个(MAC ADDR)记录152。这样，管理处理器随着交换数据库124的变化而被更新。
交换数据库124与MAC ADDR记录152之间的更新功能的典型实施包括具有一个长度的消息队列154。消息队列154存储有限数量的待处理的详细交换数据库变化的消息。消息队列154的长度限制了可以存储的消息的数量。交换数据库变化消息由被示意性显示在156处的MAC ADDR发现功能120和/或被示意性显示在158处的项时效功能128发出。
交换数据库变化消息156和158的发出以及MAC ADDR记录152的更新由于消息队列154的使用而分离。管理处理器150，在实施其功能服务160时，消息队列154通过处理待处理消息而被存储。
当优化数据交换节点100的性能时，交换功能102的设计要求需要使用最高的处理能力。用于实施数据交换功能的部件和方法取决于开发时可用的技术的状况。
为了平衡成本，管理处理器150的处理能力要求降低，只要足够执行数据交换节点100的管理和提供增加的业务即可。关于同步交换数据库124与MAC ADDR记录152的成本/性能平衡的变量是消息队列154的长度。通常选择消息队列154的长度，在数据交换节点100的时间平均性能基础上，可存储在一个预定时间范围内期望在消息队列154中等待处理的消息的平均数量。
在目前的情况下，会出现以下许多情形，但不局限于此：数据网络启动，网络故障恢复，过多的请求建立环球网浏览连接，新数据业务的密集突发等，其中，建立了大量的数据连接以及改变了对应数量的交换数据库124的项。在这种情形下，超出了消息队列154的消息存储容量。
在一个网络故障之后，项时效功能128丢弃交换数据库中大量的项，这些项产生大量交换数据库变化消息158。
综合这些形势，管理处理器150通常不能足够快地服务于队列154，于是消息队列154被填满。
目前，诸如数据网络节点100的数据交换设备的操作管理模式的实施阻止了在新近发现的数据网络节点标识符与对应的端口之间成功地建立关联，且没有成功地排队在消息队列154中的消息。MAC ADDR发现功能120被暂停，以避免交换数据库124与MAC ADDR记录152之间的信息同步的潜在损失，这包括由于数据交换设备的上述行为导致的问题，在这种情况下，不知传送到哪个输出端口106的PDUs涌到数据交换节点100的所有输出端口106。
经过数据传送网络传递PDUs的一般方法包括：把大PDUs(它们本身是PDUs序列的一部分)分解成较小长度的PDUs子序列(根据基于中间数据传送设备的带宽有效性的数据传送协议)。在消息队列154被充满期间，所有子序列PDUs涌到所有端口106，从而严重地影响了数据交换节点100的数据通过量。
因此，需要在数据交换节点的操作管理模式期间对交换数据库中保存的信息的突发变化的同步进行消除处理。
发明概述
根据本发明的一个方面，这里提供了一种使交换数据库中保存的信息与数据网络节点标识符记录相同步的方法，其中所述的交换数据库与数据交换节点的交换功能相关联，所述的网络节点标识符记录与启动数据交换节点的操作管理模式的管理处理器相关联。该方法包括一系列步骤。修改交换数据库中的多个项的一项，每一项包括一状态说明符；将已修改的项的状态说明符设置为表示已修改；在可调定时器期满时，启动交换数据库的检查，并且将已修改的交换数据库项中保存的信息与数据网络节点标识符记录相同步。该交换数据库中保存的信息的同步方法延迟了突发变化的同步时间。
根据本发明的另一个方面，提供了一种数据交换节点。该数据交换节点包括使数据交换节点的信息交换在内部进行的部件。交换数据库拥有表示数据网络节点标识符与数据交换节点的至少一个端口之间的关联的项，以便能传送PDUs。监视数据交换节点操作和/或增加可用服务的管理处理器维持数据网络节点标识符记录。信息同步部件用于将存储在交换数据库中的信息与数据网络节点标识符记录同步。可调定时器用来触发信息同步部件在定时器期满时开始工作。该设计通过延迟信息同步的时间来消除交换数据库中保存的信息的突发变化的影响。
本发明的优点在于：在提供相同或更高等级的数据交换节点服务的同时，使用更经济的管理处理器，并减少交换数据库变化消息队列的存储需求。
附图的简要说明
本发明的特点和优点将通过下面的结合附图对优选实施例的详细说明而变得更加清楚。
图1是表示实施数据交换节点一般功能的诸多元件的示意图；
图2是表示实施本发明一个示范性实施例的数据交换节点的诸多元件的示意图；
图3是表示本发明一个示范性实施例的在表示数据库中的项的状态时使用的状态和状态变换的状态图。
需要注意的是，在附图中同样的特征具有相同的标记。
实施例的详细说明
根据一示例性实施例：消息队列154的功能被信息同步功能240增强，并且增加了交换数据库中具有状态说明符234的项。
图2是表示实施本发明示范性实施例的数据交换节点200的元件的示意图。图3是表示本发明一个示范性实施例的在表示数据库中的项的状态时使用的状态和状态变换的状态图。
与交换数据库224中的每个项关联的状态说明符234表示项是否处于以下状态，但不限于此：“无效”状态，“已修改”状态或“有效”状态。启动时，所有状态说明符234如302所示，被复位到“无效”状态304。
在操作时，MAC ADDR发现功能220检查经由一个输入端口106接收(104)的PDUs的每个PDU标题，并且提取其中表示的始发数据网络节点标识符。具有始发数据网络节点标识符以及接收PDUs的输入端口106，MAC ADDR发现功能220更新222交换数据库224。
在更新222交换数据库224中，使用始发数据网络节点标识符作为关键字执行交换数据库224的搜索。如果未发现对应于始发数据网络节点标识符的项，则使用具有“无效”状态的项来建立始发数据网络节点与输入端口之间的关联。在提供数据网络节点说明符字段和端口说明符字段之后，时间标记说明符就赋为当前系统时间，因此，通过赋值状态说明符把该项说成是处于“已修改”状态306。对于已修改状态306的项对传送子序列PDUs是有用的，并且可以在具有相同关联的新PDUs到达时被更新，如图3所示。
信息同步功能240可以被实施为包括(但不限于)以下元件的信息同步部件：一个特殊功能处理器，一个存储器存取装置(比如一个直接存储器存取(DMA)装置)，一个由管理处理器150执行的处理。
根据本发明的一个实施例，MAC地址同步功能240经由一个定时器242触发开始工作。该定时器242用来定步信息同步。
定时器242期满时，信息同步功能240检查交换数据库224，以识别具有“已修改”状态306的项。将交换数据库变化消息244发送给管理处理器150，且该项处于“有效”状态308。
为了与管理处理器150的处理速度或者为维持MAC ADDR记录152而分配的管理处理器150的处理带宽匹配，可以实施不同技术，包括：
-使用定时器242同步处于“已修改”状态306的一个项，
-信息同步部件240的处理速度可以被选择/调整以匹配管理处理器150的处理速度，或者
-在使用“已修改”状态作为关键字对交换数据库224搜索之后，管理处理器150适于直接存取交换数据库224。
根据本发明的另一个实施，所发出的交换数据库变化消息244被存储在消息队列154中，以用于处理160。信息同步的定步能够减少消息队列154的长度要求。
如上所述，在更新222交换数据库224中，使用始发数据网络节点标识符作为关键字执行交换数据库224的搜索。如果发现对应于始发数据网络节点标识符的一个项，并且如果该项具有“有效”状态，则检查端口说明符。
如果端口说明符拥有与MAC ADDR发现功能220确定的端口名称相同的端口名称，则用当前时间更新时间标记说明符。
如果端口说明符不拥有与MAC ADDR发现功能220确定的端口名称相同的端口名称，那么：用新的端口名称更新端口说明符，用当前时间刷新时间标记说明符，以及把状态说明符234变为“已修改”状态。数据网络节点说明符之间的关联的变化表示：对应的数据网络节点是数据传送网络中的刚刚改变了其连接点的移动数据网络节点，或者数据传送网络中出现网络故障，以及PDUs经由与新端口106连接的数据传送设备改换路由。
在“有效”状态308，项被用来确定传送PDUs的输出端口106。当交换数据库224的搜索126成功执行时，用执行搜索126时的时间值刷新时间标记说明符。
项时效功能228检查230交换数据库224中的项，以识别具有比预定时段早的时间标记值的“有效”项。一旦识别，就使陈旧的项可用于进行新关联。在形成被分配给陈旧项的可用于进行进一步关联的存储器空间中，将项的状态说明符234调整为“无效”。在改变每个陈旧项的状态之后，项时效功能228向管理处理器150发出交换数据库变化消息258。数据库变化消息258还可以为消息队列154中的处理进行排队，如果这种实施是必须的话。
项时效功能228可以经由一个关联的定时器触发开始工作。也可以在发现数据网络节点标识符与端口106之间的一个新关联且未能发现一个可用的“无效”项时，触发项时效功能228以识别陈旧项。存在于MAC ADDR发现功能220和项时效功能228中的各种实施均通过单个硬件部件(未示出)执行，只有项时效功能228向管理处理器150发出交换数据库变化消息258。
所介绍的实施例仅仅是示范性的，本领域的熟练技术人员将会很容易在不背离本发明精神的条件下对上述实施例进行各种修改。本发明的范围由附带的权利要求单独确定。

Claims (22)

1、一种使交换数据库中保存的信息与数据网络节点标识符记录相同步的方法，其中所述的交换数据库与数据交换节点的交换功能相关联，所述的网络节点标识符记录与管理处理器相关联，所述方法包括以下步骤：
a.修改交换数据库中的多个项的一项，每一项包括一状态说明符；
b.将已修改的项的状态说明符设置为表示已修改；
c.在可调节的定时器期满时，启动交换数据库的检查；和
d.将已修改的交换数据库项中保存的信息与数据网络节点标识符记录相同步；
由此，交换数据库中保存的信息的突发变化的同步被延迟。
2、根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：调整可调定时器，以使交换数据库中保存的信息的变化平均速率与管理处理器所分配的处理带宽相匹配。
3、根据权利要求2所述的方法，其中，调整可调定时器的步骤还包括：调整可调定时器，以使交换数据库中保存的信息的变化平均速率与管理处理器的处理速度相匹配。
4、根据权利要求1所述的方法，其中修改交换数据库中的项，所述方法还包括：在建立一个新关联时，将数据网络节点标识符与数据交换节点的多个端口之一相关联。
5、根据权利要求4所述的方法，其中，将数据网络标识符与端口相关联，所述方法还包括：在建立一个新关联时，将数据网络节点标识符与数据交换节点的输入端口和输出端口之一相关联。
6、根据权利要求4所述的方法，其中，将数据网络标识符与端口相关联，所述方法还包括：在建立一个新关联时，将目的地数据网络节点标识符和始发数据网络节点标识符之一与数据交换节点的端口相关联。
7、根据权利要求4所述的方法，其中，修改交换数据库中的项，所述方法还包括：修改项的时间标记说明符，以反映数据网络节点标识符与端口之间建立新关联时的时间。
8、根据权利要求4所述的方法，其中，设置对应于修改的项的状态说明符，所述方法还包括把状态说明符设置为“已修改”。
9、根据权利要求4所述的方法，其中，修改交换数据库中的项，所述方法还包括：在消除关联时，使数据网络节点标识符与数据交换节点的多个端口的一个端口之间的现有关联失效。
10、根据权利要求9所述的方法，其中，设置对应于修改的项的状态说明符，所述方法还包括：把状态说明符设置为“无效”。
11、根据权利要求10所述的方法，其中，在把状态说明符设置为“无效”之后，所述方法还包括：使已修改的项保存的信息与数据网络节点记录相同步。
12、根据权利要求1所述的方法，其中，在启动检查步骤之后，所述方法还包括：识别已修改的项。
13、根据权利要求12所述的方法，其中，识别已修改的项，所述方法还包括：检查所有项的状态说明符。
14、根据权利要求1所述的方法，其中，在同步信息步骤之后，所述方法还包括把状态说明符设置为“有效”。
15、根据权利要求1所述的方法，其中，在修改项步骤之前，所述方法还包括：对于交换数据库中的所有项，使每个状态说明符初始化为“无效”。
16、一种数据交换节点，包括：
a.一个交换数据库，保存有说明数据网络节点标识符与数据交换节点多个端口的至少一个端口之间的关联的项；
b.一个管理处理器，用于维持数据网络节点标识符记录；
c.一个信息同步部件，使交换数据库的项中保存的信息与数据网络节点标识符记录相同步；
d.一个可调节定时器，在定时期满时触发信息同步部件开始工作；
由此，交换数据库中保存的信息的突发变化引起的影响通过延迟信息同步而得以消除。
17、根据权利要求16所述的数据交换节点，其中交换数据库中保存的每个项还包括：一个用于说明项的或“无效”、或“已修改”或“有效”的状态的状态说明符，信息同步部件仅同步状态为“已修改”的项。
18、根据权利要求17所述的数据网络节点，还包括一个数据网络节点标识符发现部件，该部件用于在交换数据库中建立数据网络节点标识符与对应的端口之间的关联，该关联的建立将对应的项的状态设置为“已修改”。
19、根据权利要求17所述的数据交换节点，还包括一个交换数据库项时效部件，该部件用于识别交换数据库中在预定时间长度未存取的项，至少一个项的识别将触发状态并使状态变化为“无效”，状态的变化将触发该项中保存的信息与数据网络标识符记录相同步。
20、根据权利要求16所述的数据网络节点，其中交换数据库中保存的每个项包括一个表示项被最后存取的时间的时间标记说明符。
21、根据权利要求20所述的数据交换节点，还包括一个数据网络节点标识符发现部件，该部件用于更新交换数据库中的项，从而刷新数据网络节点标识符与对应端口间的关联，并刷新时间标记值。
22、根据权利要求20所述的数据网络节点，还包括一个交换部件，该部件用于存取交换数据库中的项，以确定数据网络节点标识符与对应端口间的关联，时间标记值的每个存取刷新保存在已存取的项中。
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