CN1731767A - 一种交换设备、实现交换设备的方法和交换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种交换装置，所述交换装置具有多个逻辑交换平面，每一逻辑交换平面包括多个物理端口，每一逻辑交换平面具有与其相应的转发表和数据缓冲存储区。每一平面的物理端口数目大于等于线卡槽位数。本发明还提供了一种实现上述的交换装置的方法，包括：将交换装置的物理端口划分为多个部分物理端口；所述的每一部分物理端口组成一个逻辑交换平面，每一逻辑交换平面设置有转发表和数据缓冲存储区。此外，本发明还提供了一种交换方法。根据本发明，通过将交换芯片划分为多个逻辑交换芯片，可针对不同业务进行不同的交换处理，因此，本发明的技术可更好地满足市场的不同需求。

Description

一种交换设备、实现交换设备的方法和交换方法
技术领域
本发明涉及一种通信技术，尤其涉及一种交换设备、实现交换设备的方法和交换方法。
背景技术
为了满足人们对信息需求的逐渐扩大，可采取更高的带宽。因此，各运营商将宽带业务作为拓展业务、增加收入、增强竞争力的手段，这就要求设备制造商制造适合宽带业务的通信设备，其中，适应宽带业务的交换机和路由器等交换设备及其相应的交换方法也应运而生，在网络应用中占据越来越重要的位置。
在现有技术中，从交换设备的发展来分，共出现了5种交换技术：总线交换、环形交换、Crossbar(交叉点)交换、共享缓存交换和二层转发技术。现在最常用到的是后面的3种技术，下面对其进行简要介绍。
1、Crossbar交换网技术
Crossbar(即CrossPoint)被称为交叉开关矩阵或纵横式交换矩阵，它是目前常用的构建大容量系统的交换网络技术。如图1所示，这种交换网结构的原理是线路卡到交换结构的连接为点到点连接，在Crossbar芯片内部实现无阻塞交换。Crossbar内部从每一个输入到每一个输出都有交叉节点，只要选通相应的交叉节点，相应的输入端口与输出端口之间就可以进行数据交换。多个输入输出端口对之间可以同时进行数据交换。
2、共享缓存交换网技术
共享缓存交换网技术也是一种常见的交换网技术。如图2所示，其基本原理是所有输入端口的业务进到交换网以后，都被存储在一个共享缓冲区中，然后根据各个业务的目的地址情况，被交换到相应的输出端口。
3、二层转发技术
二层转发技术的基本原理是学习和转发。下面以以太网为例来说明二层转发技术。如下表所示，在以太网中数据帧的帧头格式是目的MAC(介质访问控制)地址+源MAC地址+VLAN(虚拟局域网)信息。
  目的MAC   源MAC     VLAN     静荷     CRC
二层交换机在一个端口上收到一个数据帧后，首先进行对源MAC地址的学习，并且将学习的结果写入下面的转发表中。
    物理端口   MAC地址     VLAN
    1   00-10-5C-FE-DA-69     100
    2   01-56-7A-D2-E3-F5     101
    3   20-54-76-8A-D5-E9     102
这样当其它端口接收到一个目的MAC地址为该源MAC地址的数据帧时，可将该数据帧从该源MAC地址所对应的端口发出。
然而，由于在现实的交换业务中，存在各种不同的业务，如单播业务、多播业务、视频业务和语音业务，由于这些业务的特性不同，如部分业务的交换有调度，部分业务的交换没有调度，这样利用上述的现有交换技术无法对不同的业务进行分别处理。因此，使得各种业务相互之间必然存在影响。这了解决这一问题，需要将现有技术的交换设备分为多个交换平面，以便对不同的业务进行不同的交换处理。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种交换设备、实现交换设备的方法和交换方法，可实现多逻辑平面。
本发明是通过下述技术方案实现的，本发明提供了一种交换装置，所述交换装置具有多个逻辑交换平面，每一逻辑交换平面包括多个物理端口，所述交换装置还具有转发表，该转发表项包括至少逻辑平面编号和地址编号。
每一平面的物理端口数目大于等于线卡槽位数。
每一逻辑交换平面具有与其相应的数据缓冲存储区。
本发明还提供了一种交换方法，包括：
A、根据数据帧的入物理端口号获得逻辑交换平面号；
B、将数据帧存储在与逻辑平面号相对应的数据缓冲存储区中；
C、根据与逻辑交换平面号相对应的转发表和数据帧的目的介质访问控制地址对数据缓冲存储区的数据帧进行转发。
所述的步骤C进一步包括：
C1、根据逻辑交换平面号和数据帧的目的介质访问控制地址查找转发表，以获得出端口号；
C2、将数据缓冲存储区中的数据帧从获得的出端口号发出。
所述的步骤A还包括：根据入物理端口获得虚拟局域网信息。
所述的步骤C还包括：根据所述的与逻辑交换平面号相对应的转发表、目的介质访问控制地址、虚拟局域网信息对数据缓冲存储区的数据进行转发。
所述的交换方法还包括：地址学习过程。
所述的地址学习过程包括：
根据数据帧的入物理端口获得逻辑平面号；
根据数据帧的内容获得数据帧的源介质访问控制地址；
在与逻辑交换平面相对应的转发表中依次查找是否有与源介质访问控制地址相对应的记录，如果有，结束本次学习过程，否则，将源介质访问控制地址、逻辑平面号、数据帧的入物理端口号作为一条记录写入转发表中。
本发明还提供了一种交换装置的多交换平面实现方法，包括以下步骤：将交换装置按照端口划分为至少两个交换平面，每一交换平面至少包括两个端口。
所述的实现方法还包括以下步骤：设置转发表，该转发表项包括逻辑平面编号、地址编号和端口号；根据转发表的端口号获得逻辑平面编号、地址编号；根据获得的逻辑平面编号、地址编号进行转发。
根据本发明，通过将交换芯片划分为多个逻辑交换芯片，可针对不同业务进行不同的交换处理，因此，本发明的技术可更好地满足市场的不同需求。
附图说明
图1示出了现有技术的Crossbar交换网的结构示意图；
图2示出了现有技术的共享缓存交换网的结构示意图；
图3示出了本发明的交换方法的流程图。
具体实施方式
为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。
本发明的基本思想是：将二层转发芯片根据物理端口划分为多个逻辑二层转发芯片，所述的逻辑二层转发芯片称为交换平面。
根据本发明的基本思想，本发明提供了一种交换装置，所述交换装置包括多个部分物理端口，其中所述的部分物理端口组成一个交换平面。也就是说，本发明的交换装置包括多个交换平面。
每一逻辑交换平面具有与其相应的转发表和数据缓冲存储区。交换设备可利用每个交换平面的转发表和数据缓冲存储区对数据帧进行转发。转发表的结构将在下面详细描述。
本发明还提供了一种实现上述的交换装置的方法，包括：将二层交换芯片的多个物理端口划分为多个部分物理端口；所述的每一部分物理端口组成一个交换平面；为每个交换平面设置有转发表和数据缓冲存储区。
因为交换设备的线卡槽位数目一般较少，如3/6/8/12等，而交换网片的物理端口数目比较多，如64/80等。根据本发明，物理端口的数目除以槽位数就是交换网芯片能够支持的逻辑交换平面数目，如对6槽位系统来说，一个单片双向160G的交换网片原则上可以提供64/6＝16个交换网平面。
优选地，每一交换平面的物理端口数据与线卡槽位数相等。当然，每一交换平面的物理端口数也可以大于槽位数，但不能小于需要交换的槽位数。
为了保证不同交换网平面的独立性和畅通，对不同的交换网平面要保证资源的独占性，比如说每个交换网平面有各自的二层转发表、交换网业务缓冲存储空间、交换网业务队列、调度器等。所述转发表包括VLAN信息、MAC地址和与MAC地址对应的端口号。现假设交换芯片有8个端口，交换设备有4个槽位，根据本发明，可将交换芯片分为2个逻辑平面，表1示出了本发明的转发表。
表1转发表
  逻辑交换平面号   端口号   VLAN信息   MAC地址
  1   1   1   00-10-5C-FE-DA-69
  1   2   1   01-10-5C-FE-DA-69
  1   3   2   02-10-5C-FE-DA-69
  1   4   2   03-10-5C-FE-DA-69
  2   5   1   04-10-5C-FE-DA-69
  2   6   1   05-10-5C-FE-DA-69
  2   7   2   06-10-5C-FE-DA-69
  2   8   2   07-10-5C-FE-DA-69
从上表可以看出，由于交换平面是根据物理端口来划分的，所以物理端口与交换平面之间的关系是特定的，即每一交换平面包括特定的物理端口，对于给定的物理端口，也可以得到其所归属的交换平面。因此，根据数据帧的入物理端口可以得到两个信息，一个是端口的VLAN信息(该信息是预先配置的)，一个是端口的逻辑平面号信息。
VLAN信息与交换平面信息是两个不同的信息。如表1所示，假设将一个8个10GE口的二层转发芯片划分为两个逻辑平面，端口1～4为逻辑平面1，端口5～8为逻辑平面2，那么逻辑平面1与逻辑平面2之间的物理端口不能互通。而在同属于一个逻辑平面之内的4个物理端口之间，仍然可以按照入物理端口划分为不同的VLAN端口，从而隔离不同VLAN之间的业务。即两个物理端口之间需要互通的话，那么必须逻辑平面号和VLAN ID号均相同。从这个例子可以看出，根据二层数据帧的入物理端口得到的逻辑平面号和VLAN ID号是两个完全不同的信息，两者可以同时存在。
本发明还提供了一种交换方法，如图3所示，下面详细描述本发明的交换方法。
在步骤1中，根据数据帧的入物理端口获得逻辑平面号和VLAN信息。
在步骤2中，首先根据获得的逻辑平面号获得与其相应的MAC转发表和与其相对应的数据缓冲存储区。
在步骤3中，将数据帧放入与所获得的逻辑交换平面相对应的数据缓冲存储区中。
在步骤4中，根据目的MAC地址在与所获得的逻辑平面相对应的转发表中获得出物理端口。或者根据数据帧的目的MAC地址、VLAN ID信息和所获得的逻辑平面号通过查找与该逻辑平面号相对应的转发表以获得出物理端口。
在步骤5中，将数据缓冲存储区中的数据帧从所获得的出物理端口发出。
本发明的交换方法还包括地址学习过程，在地址学习过程中，需要根据逻辑平面号加上源MAC地址进行学习，或者是根据逻辑平面号、源MAC地址和VLAN信息进行学习。
在学习过程中，对接收到的数据帧，根据数据帧的入物理端口获得逻辑平面号，根据数据帧的内容获得数据帧的源MAC地址和VLAN信息，在与逻辑交换平面相对应的转发表中依次查找是否有与源MAC地址和VLAN信息相对应的记录，如果在该地址表中找到了对应的记录，结束本次学习过程，否则，则在MAC转发表中添加一条记录，该记录内容包括源MAC地址、逻辑平面号、VLAN信息和物理端口号。
本发明还提供了一种交换装置的多交换平面实现方法，首先将交换装置按照端口划分为至少两个交换平面，每一交换平面至少包括两个端口；然后建立基于交换平面加地址的转发查询规则，以便对数据帧进行转发。为了建立转发查询规则，可设置转发表，该转发表项包括逻辑平面编号、地址编号和端口号，然后根据转发表的端口号获得逻辑平面编号、地址编号，最后可根据获得的逻辑平面编号、地址编号对数据进行转发。
因此，根据本发明，可以保证在两个逻辑平面上的即使两个完全一样的数据帧，仍然可以有不同的转发目的端口。
应该注意到，上面仅以MAC地址为例对本发明进行了描述，当然也可以适用于IP地址的情况。也就是说，本发明不仅适用于交换机，而且也适用于路由器等网络设备。
应该注意到，可分别将每一逻辑交换平面的数据缓冲存储区和转发表合成一个数据缓冲存储区和一个转发表，这时需要将该数据缓冲存储区划分为多个逻辑的缓冲存储区，使多个逻辑的缓冲存储区与逻辑交换平面相对应，此外，各个逻辑交换平面的数据缓冲存储区也可以使用一个或多个共享缓冲存储区；在转发表中设有逻辑交换平面的信息，使其与物理端口相对应。因此，可实现各个不同逻辑交换平面的业务的隔离。
根据本发明，通过将交换芯片划分为多个逻辑交换芯片，可针对不同业务进行不同的交换处理，因此，本发明的技术可更好地满足市场的不同需求。
本发明的多个逻辑交换平面可以应用在定长交换网上，也可以应用在非定长交换网上，提供不同交换网的多平面能力。因此可以满足交换机和路由器等不同产品的不同交换网上，也可以应用在堆叠设备的堆叠接口，以对不同的堆叠业务提供相应的不同逻辑堆叠带宽和逻辑堆叠通道。
虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。

Claims (11)

1、一种交换装置，其特征在于，所述交换装置具有多个逻辑交换平面，每一逻辑交换平面包括多个物理端口，所述交换装置还具有转发表，该转发表项包括至少逻辑平面编号和地址编号。
2、根据权利要求1所述的交换装置，其特征在于，每一平面的物理端口数目大于等于线卡槽位数。
3、根据权利要求1所述的交换装置，其特征在于，每一逻辑交换平面具有与其相应的数据缓冲存储区。
4、一种交换方法，其特征在于，包括：
A、根据数据帧的入物理端口号获得逻辑交换平面号；
B、将数据帧存储在与逻辑平面号相对应的数据缓冲存储区中；
C、根据与逻辑交换平面号相对应的转发表和数据帧的目的介质访问控制地址对数据缓冲存储区的数据帧进行转发。
5、根据权利要求4所述的交换方法，其特征在于，所述的步骤C进一步包括：
C1、根据逻辑交换平面号和数据帧的目的介质访问控制地址查找转发表，以获得出端口号；
C2、将数据缓冲存储区中的数据帧从获得的出端口号发出。
6、根据权利要求4所述的交换方法，其特征在于，所述的步骤A还包括：根据入物理端口获得虚拟局域网信息。
7、根据权利要求6所述的交换方法，其特征在于，所述的步骤C还包括：根据所述的与逻辑交换平面号相对应的转发表、目的介质访问控制地址、虚拟局域网信息对数据缓冲存储区的数据进行转发。
8、根据权利要求4所述的交换方法，其特征在于，所述的交换方法还包括：地址学习过程。
9、根据权利要求8所述的交换方法，其特征在于，所述的地址学习过程包括：
根据数据帧的入物理端口获得逻辑平面号；
根据数据帧的内容获得数据帧的源介质访问控制地址；
在与逻辑交换平面相对应的转发表中依次查找是否有与源介质访问控制地址相对应的记录，如果有，结束本次学习过程，否则，将源介质访问控制地址、逻辑平面号、数据帧的入物理端口号作为一条记录写入转发表中。
10、一种交换装置的多交换平面实现方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：将交换装置按照端口划分为至少两个交换平面，每一交换平面至少包括两个端口。
11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括以下步骤：设置转发表，该转发表项包括逻辑平面编号、地址编号和端口号；根据转发表的端口号获得逻辑平面编号、地址编号；根据获得的逻辑平面编号、地址编号进行转发。
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