CN1312849C - 路由器冗余系统及方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个或更多实施例提供了一种路由装置。在一个实施例中，第一单元的路由信息被实时地镜像到第二单元，其中至少第一单元和第二单元之一包括至少一个切换单元，用于把路由信息从第一单元传输到第二单元，使得不必使用PCI-to-PCI板来完成路由信息的传输。当路由信息储存在第一切换单元的第一存储器中时，第一切换单元把信息传输给第二单元。第二切换单元接收来自第一切换单元的路由信息并且将该路由信息储存在第二单元的第二存储器中。

Description

路由器冗余系统及方法
技术领域
本发明涉及路由系统，特别涉及路由冗余系统及方法。
背景技术
路由器是检查通过网络传输的包的目标地址并通过最适合的通信路径传输包的一种设备。通常，为了用于活动板(active board)(即第一单元)的双工(即提供数据冗余备份)，路由器包括一个备用板(standby board)(即第二单元)以防活动板失效。下文中，分别用术语活动板和备用板来代替第一单元或第二单元。
根据一个或更多的实施例，本发明被公开适用于活动板和备用板。但是，这个应用只是举例。因此，本发明不应该被理解为局限于路由系统中的活动板和备用板。在其它的实施例中，这里公开的方法和实现可适用于其它可受益于数据冗余特点的系统元件和单元。
路由器把储存在活动板存储器中的数据周期性地复制/镜像到备用板的存储器中。也就是说，为了避免由于设备失败造成的数据丢失，提供了镜像或者冗余的装置来在两个或更多单元中储存相同的数据。图1说明了根据常规技术的路由器双工装置的结构，示出了把活动板的NV RAM数据镜像到备用板上的路径。
存储器单元10A和10B储存日志信息和配置信息(例如每个路由接口的IP地址，子网掩码，访问列表)。存储器单元通常包括非易失性的随机访问存储器(NV RAM)。NV RAM是一种即使电源由于外部原因被切断也可以保存存储数据的存储器件。
如图1所示，活动板的北桥40A读取储存在存储器单元10A中的数据(下文中称为“存储数据”)，并且把数据传输到PCI-to-PCI桥50A(或者以太网控制器)。之后，PCI-to-PCI桥50A把存储数据输出到备用板。从活动板输出的存储数据由备用板通过PCI-to-PCI桥50B接收，并且北桥40B读取PCI-to-PCI桥50B接收的存储数据并且把它储存在备用存储器10B中。
由于PCI-to-PCI桥50A的特性，当存储数据从活动板传输到备用板时将发生一定的时延。因此，如上所述，常规双工装置具有以下的问题。
例如，周期镜像操作需要时间，当进行镜像操作时，其它单元的存储器访问是被限制的。此外，当更新活动板的存储器时，优选地，同时更新备用板的存储器。但是在常规技术中，因为活动板与备用板之间的通信是通过PCI-to-PCI桥50A和50B(或者以太网控制器)完成的，因此不可能实现实时镜像。
因此，需要克服现有技术系统缺点的方法和系统。
发明概要
本发明提供了根据本发明的一个或更多实施例的一种路由装置。在一个实施例中，活动板的路由信息被实时地镜像到备用板，其中至少活动板和备用板之一包括至少一个切换单元，用于把路由信息从活动板传输到备用板，使得不必使用PCI-to-PCI板来完成路由信息的传输。
当路由信息储存在第一切换单元的第一存储器中时，第一切换单元把信息传输给备用板。第二切换单元接收来自第一切换单元的路由信息并且将该路由信息储存在备用板的第二存储器中。
在某些实施例中，第二切换单元阻止从备用板到第二存储器的信号传送。当加载了第一存储器时，第一切换单元传输从活动板传输到备用板的任意信号。第二切换单元阻止数据从第二存储器中加载。
在一些实施例中，活动板包括一个第一可编程切换器，备用板包括一个第二可编程切换器。第一和第二切换单元可以在结构上等同。或者，第一和第二切换单元也可以功能相同。
根据另一个实施例，一种路由冗余装置包括一个活动板，用于在第一存储器中储存路由信息，同时通过使用第一切换单元传输路由信息到备用板；以及一个备用板，用于通过第二切换单元接收路由信息并将其储存在第二存储器中。
当路由信息储存在第二存储器中时，第二切换单元阻止向第二存储器进行信号传送，而当加载了第一存储器时，第一切换单元阻止从活动板到备用板的信号传送。在一些实施例中，备用板的第二切换单元阻止第二存储器被加载。
根据另一个实施例，一种数据冗余系统包括第一切换单元；第二切换单元；活动板，其中包括用于储存路由信息的第一存储器；和备用板，其中包括用于储存从活动板传输来的路由信息的第二存储器。在某些实施例中，活动板进一步包括第一切换单元，而备用板进一步包括第二切换单元。路由信息通过第一和第二切换单元从活动板传输到备用板。因此，第一切换单元使得储存在第一存储器中的路由信息通过第二切换单元传输到第二存储器。
在一个或更多的实施例中，第一切换单元包括至少一个多路复用器；和与至少一个多路复用器通信的至少一个三态输出缓存；其中，根据控制信息，配置第一切换器，连接到多个外部设备以把从第一设备输入的信号路由到第二设备。例如，多路复用器可以是一个2∶1的多路复用器，包括两个输入端；一个输出端；和一个响应选择信号的控制端。
当选择信号处于第一状态时，至少一个多路复用器输出一个第一信号，而当选择信号处于第二状态时，至少一个多路复用器输出一个第二信号。在一个实施例中，至少一个三态输出缓存被连接到至少一个多路复用器的输出端，其中当选择信号与第一值相等时，三态输出缓存处于允许输出状态，而当选择信号与第二值相等时，三态输出缓存处于禁止输出状态。
根据一个实施例，在具有第一切换单元，第二切换单元，包含第一存储器的活动板，和包含第二存储器的备用板的路由系统中提供一种数据冗余的方法，包括用活动板接收的路由信息加载第一存储器；通过与第二切换单元通信的第一切换单元将所述路由信息从第一板传输到备用板；以及用所述路由信息加载第二存储器。在一些实施例中，当选择信号处于第一状态时，至少一个多路复用器输出第一信号，而当选择信号处于第二状态时，至少一个多路复用器输出第二信号。
对于本技术领域的技术人员，通过具有参考附图的下面的实施例的详细说明，本发明的这些和其它实施例将变得很容易理解，本发明并不局限于任何公开的特定实施例。
附图简要说明
附图提供了对本发明的进一步的理解，构成了本说明书的一部分，说明了本发明的实施例并与说明文字一起用于解释本发明的原理。
图1说明了相关技术的路由双工装置；
图2说明了根据本发明的一个实施例的路由双工装置；
图3说明了根据一个实施例的通用设备切换器(GDX)的结构；
图4示出了根据一个实施例中写命令的路由信息传送路径；和
图5示出了根据读命令的路由信息传送路径。
根据本系统的一个或者更多实施例，在不同的图中以相同的数字表示的本发明的特点，要素和方面，表示相同，相等，或近似的特点，要素，或方面。
优选实施例详述
根据本发明的一个或更多实施例这里提供了数据切换和冗余信息管理的系统及相关方法。在数据切换方法和系统中，路由器以备用板的存储器为基础设置了通信路径，并通过此路径传输数据。在本发明中，在存储器中进行实时镜像操作，以使路由器设置最合适的通信路径。
本发明的路由器双工装置特点在于活动板的路由信息通过使用多个切换单元被实时地镜像到备用板。切换单元分别在活动板和备用板中被提供。
参考图2，在一个或更多的实施例中，本发明的路由器双工装置包括切换单元170A和170B。路由器双工装置包括一个活动板，用于在其存储器110A中储存路由信息并且通过使用通用设备切换器GDX170A把信息传输到备用板，和一个备用板，用于通过使用GDX 170B接收路由信息并把它储存在其存储器110B中。
GDX 170A和170B是用于不同电路或者通信设备的可编程切换器。例如在一个实施例中，上述可编程切换器包括5个多路复用器(m1～m5)和三态输出缓存(b1～b5)。GDX的四个面连接到外部设备，这样可以根据用户的要求自由地路由来自于每个设备的信号。
参考图3，例如，GDX中提供的多路复用器(m1～m5)是2∶1的多路复用器，其每个都具有两个输入端m0和m1，一个输出端和一个控制端(选择端)。当选择信号为“1”，多路复用器m1～m5输出信号m0，而当选择信号为“0”，则多路复用器m1～m5输出信号m1。
在GDX中，五个三态输出缓存b1～b5分别位于多路复用器m1～m5的输出端，并分别具有一个输入端，一个输出端和一个控制端(oe)。例如，当信号oe为“1”，三态输出缓存b1～b5处于允许输出状态，而当信号oe为“0”，则三态输出缓存b1～b5处于禁止输出状态。
GDX 170A包括多路复用器m1，用来根据信号sel1有选择地输出北桥140A的输出信号(nb_(address，oe，we，cs))或者GDX 170B的输出信号(mr_(address，oe，we，cs))；缓存b1，用于根据信号oe1确定是否输出多路复用器m1的输出信号到存储器110A；多路复用器m2，用于接收北桥140A的输出信号(nb_(address，oe，we，cs))；缓存b2，用于根据信号oe2确定是否输出多路复用器m2的输出信号到GDX170B；多路复用器m3，用于接收存储器110A的数据信号(nv_data)；缓存b3，用于根据信号oe3确定是否输出多路复用器m3的输出信号到北桥140A；多路复用器m4，用来根据信号sel2有选择地输出北桥140A的输出信号(nb_data)和GDX 170B的输出信号(mr_data)；缓存b4，用于根据信号oe4确定是否输出多路复用器m4的输出信号到存储器110A；多路复用器m5，用于接收北桥140A的输出信号(nb_data)；和缓存b5，用于根据信号oe5确定是否输出多路复用器m5的输出信号到GDX 170B。
例如，在一个实施例中，GDX 170B具有与GDX 170A相同的结构和操作。现在将详细说明根据本发明的路由器双工装置。首先，每个可编程逻辑器件(PLD)160A和160B检查自己所属于的板的状态，并且根据检查结果设置一个主板作为活动板，另一个作为备用板。如果PLD 160A所属于的板被确定为活动板，PLD 160A将从北桥140A和同步动态随机访问存储器(SDRAM)130A之间的存储总线中提取存储器110A的控制信号(cs/，oe/和we/)。
如果提取的控制信号(cs/，oe/和we/)是一个写命令信号的话，PLD160A和160B将控制GDX 170A和170B以对多路复用器m1～m5和三态输出缓存b1～b5设置控制信号oe1～oe5和sel1～sel2，如下表1所示。
[表1]
       GDX(170A)        GDX(170B)
   oe1        1        1
   oe2        1        0
   oe3        0        0
   oe4        1        1
   oe5        1        0
   sel1        0        1
   sel2        0        1
   oe/        H        H
   we/        L        L
   cs/        L        L
图4示出了根据一个写命令的路由信息传送路径。如果从存储总线中提取的控制信号(cs/，oe/和we/)表示一个写命令信号的话，信号传送路径将在GDX 170A中被设置，如图4所示，通过这个路径，北桥140A的路由信息(nb_(address，oe，we，cs)&nb_data)将被同时传输到存储器110A和备用板。
例如，传输到备用板的路由信息(nb_(address，oe，we，cs)&nb_data)通过GDX 170B被储存在存储器110B中。此时如有从北桥140B传输到存储器110B的信号，GDX 170B将中断该信号。与此同时，确定了活动板和备用板之后，从存储总线中提取的控制信号(cs/，oe/和we/)是读命令信号，PLD 160A和160B控制GDX 170A和170B以对多路复用器m1～m5和三态输出缓存b1～b5设置控制信号(oe1～oe5，sel1～sel2)。
[表2]
       GDX(170A)        GDX(170B)
   oe1        1        0
   oe2        0        0
   oe3        1        0
   oe4        0        0
   oe5        0        0
   sel1        0        X
   sel2        X        X
   oe/        L        L
   we/        H        H
   cs/        L        L
(X：不关心)
图5示出了根据一个读命令的路由信息传送路径。如果从存储总线中提取的控制信号(cs/，oe/和we/)表示一个读命令信号的话，信号传送路径将在GDX 170A中被设置，如图5所示，并且活动板的路由信息(nb_(address，oe，we，cs)&nb_data)不被传输到备用板。从北桥140B输出的读命令信号也没有被传输到存储器110B。
在一个实施例中，当路由器读取活动板的存储器时，GDX 170A和GDX 170B中的信号路径将被设置，如图5所示。因此，存储器110A和存储器110B并没有同时输出，从而阻止了数据冲突。至此的说明，本发明的路由器双工装置通过用可编程切换器替代常规中使用的PCI桥(或者以太网协议)，提供了以下的优点。
在活动板的路由信息(或存储数据)上实现了真正的实时镜像，并且简化了路由器中的信号传输路径。此外，当发生双工切换时，路由路径以最后的路由信息为基础进行设置，提高了路由器双工装置的可靠性。
上述的实施例应该在所有的方面都被认为仅仅是说明性的，不受任何方式的限制。因此，能够支持本发明不同方面的其它的实施例，系统架构，平台，和实现都可以不背离这里所述的基本特征而被使用。所公开的实施例的这些和其它技术特征的修改和组合都在本发明的范围之中。本发明由权利要求及其等价物的全部范围所限定。

Claims (13)

1.一种路由器装置，其中第一单元的路由信息被实时地镜像到第二单元，至少所述第一单元和第二单元之一包含有至少一个切换单元，该切换单元用于把路由信息从所述的第一单元传输到所述的第二单元，
其中当所述路由信息被储存在第一切换单元的第一存储器中时，所述第一切换单元将把所述信息传输到所述第二单元，
其中第二切换单元从所述第一切换单元接收所述路由信息，并且将该路由信息储存在所述第二单元的第二存储器中。
2.根据权利要求1的装置，其中所述的第二切换单元阻止从所述第二单元到所述第二存储器的信号传送。
3.根据权利要求1的装置，其中当加载了所述第一存储器时，所述的第一切换单元把任意来自于所述第一单元的信号传输到所述第二单元。
4.根据权利要求3的装置，其中所述第二切换单元阻止从所述第二存储器加载数据。
5.根据权利要求1的装置，其中所述第一单元包括第一可编程切换器，所述第二单元包括第二可编程切换器。
6.根据权利要求5的装置，其中所述第一和第二切换单元结构上等价。
7.根据权利要求5的装置，其中所述第一和第二切换单元功能上等价。
8.一种路由冗余装置，包括：
第一单元，用于在第一存储器中储存路由信息，并用于通过使用第一切换器，把所述路由信息传输到第二单元；和
第二单元，用于通过第二切换单元接收所述路由信息，并将该信息储存在第二存储器中。
9.根据权利要求8的装置，其中当所述路由信息被储存在所述第二存储器中时，所述第二切换单元将阻止信号传送到所述第二存储器。
10.根据权利要求8的装置，其中当加载了所述第一存储器时，所述第一切换单元将阻止从所述第一单元到所述第二单元的信号传送。
11.根据权利要求10的装置，其中所述第二单元的第二切换单元将阻止所述第二存储器加载。
12.根据权利要求8的装置，其中所述第一和第二切换单元是可编程切换器。
13.根据权利要求8的装置，其中所述第一和第二切换单元具有相同的结构构造。
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