WO2014000271A1 - 一种pcie交换系统、装置及交换方法 - Google Patents

一种pcie交换系统、装置及交换方法 Download PDF

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WO2014000271A1
WO2014000271A1 PCT/CN2012/077905 CN2012077905W WO2014000271A1 WO 2014000271 A1 WO2014000271 A1 WO 2014000271A1 CN 2012077905 W CN2012077905 W CN 2012077905W WO 2014000271 A1 WO2014000271 A1 WO 2014000271A1
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WO
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pecb
cell
transaction layer
module
layer packet
Prior art date
Application number
PCT/CN2012/077905
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English (en)
French (fr)
Inventor
苏德现
Original Assignee
华为技术有限公司
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40—Bus structure
    • G06F13/4004—Coupling between buses
    • G06F13/4022—Coupling between buses using switching circuits, e.g. switching matrix, connection or expansion network
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2213/00—Indexing scheme relating to interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F2213/0026—PCI express

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications, and in particular, to a PCIE switching system, apparatus, and switching method. Background technique
  • PCI Express Peripheral Component Interconnect Express, hereinafter referred to as PCIE
  • PCIE Peripheral Component Interconnect Express
  • TLP Transaction Layer Packet
  • the RC can be directly connected to the EP or connected to the EP by connecting one or more switches (Switch).
  • switches switches
  • Figure 1 In the tree structure, there is only one path between any RC and EP. When the path fails, the RC and EP at both ends of the path cannot exchange data, resulting in poor system reliability.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a PCIE switching system, device and switching method, which can improve the reliability of the system and solve the bandwidth bottleneck problem of the PCIE switch.
  • an embodiment of the present invention provides a PCIE switching system, including: a plurality of PCIE switched to a cell switched switching bridge PECB and a plurality of cell switching modules; and the plurality of PECBs Each PECB with the plurality of letters Each of the cell switching modules in the meta switch module is communicatively connected;
  • the first PECB of the plurality of PECBs is configured to receive a transaction layer packet message, convert the transaction layer packet message into a cell, and exchange at least one of the plurality of cell switching modules The module sends the cell;
  • At least one of the plurality of cell switching modules is configured to receive the cell sent by the first PECB, and according to the second one of the plurality of PECBs included in the cell
  • the ID number of the PECB forwards the cell to the second PECB, and the second PECB is the receiving end PECB of the cell.
  • an embodiment of the present invention further provides a PCIE switch to a cell switching switching bridge PECB, where the PECB is communicatively connected to a plurality of cell switching modules, and the PECB includes:
  • a receiving module configured to receive a transaction layer packet message
  • a conversion module configured to convert a transaction layer packet received by the receiving module into a first cell
  • a sending module configured to send the first cell converted by the conversion module to at least one of the plurality of cell switching modules, so that the cell switching module sends the cell to the cell
  • the receiving end PECB transmits the first cell.
  • an embodiment of the present invention further provides a PCIE switching method, including: a first PECB receiving a transaction layer packet, where the PECB is a conversion bridge of a PCIE exchange to a cell exchange;
  • the first PECB sends the cell to the at least one cell switching module, so that the cell switching module sends the cell to the receiving end PECB according to the ID number of the receiving end PECB carried in the cell.
  • a plurality of PECBs and a plurality of cell switching modules are used to form a cell switching network of a cross-switched network architecture, so that multiple switching paths exist between any PECB for RC or EP selection (the number of switching paths is the same as the number of cell switching modules).
  • PECB performs load sharing on multiple paths, and can also effectively increase the bandwidth of data exchanged between nodes and ensure the data exchange rate.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a PCIE system exchange in the prior art
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a distribution of a bus number in a PCIE switch in the prior art
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a PCIE switching system in an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a PEC exchanged by a PCIE to a cell exchange according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a diagram showing a connection relationship between a PECB and a cell switching module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a PECB implementation 10 virtualization in an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a flowchart of a PCIE exchange method in a first embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a flow chart showing the PCIE exchange method in the second embodiment of the present invention. detailed description
  • the switching system includes a plurality of PECBs (PCI Express to Cell Bridges), a plurality of cell switching modules, and each of the plurality of PECBs and the PECBs. Each of the plurality of cell switching modules is communicatively coupled.
  • PECBs PCI Express to Cell Bridges
  • cell switching modules each of the plurality of PECBs and the PECBs.
  • Each of the plurality of cell switching modules is communicatively coupled.
  • the first PECB of the plurality of PECBs is configured to receive a transaction layer packet message, convert the transaction layer packet message into a cell, and exchange at least one of the plurality of cell switching modules The module sends the cell; At least one of the plurality of cell switching modules is configured to receive the cell sent by the first PECB, and according to the multiples included in the cell
  • the ID of the second PECB in the PECB forwards the cell to the second PECB, and the second PECB is the receiving end PECB of the cell.
  • a plurality of PECBs and a plurality of cell switching modules are used to form a cell switching network.
  • the PECB After receiving the TLP message, the PECB converts the TLP message into a cell, and then selects one or more of the multiple cell switching modules. Send a cell to the cell switching module. Because there are multiple paths between PECBs, load sharing can be selected and implemented, which improves the reliability of the switching system and solves the problem of bandwidth bottleneck between the two switches in the prior art.
  • the switching system further includes: a plurality of RCs and a plurality of EPs.
  • the RC or the EP is connected to a PECB in the system, and is used as a sending node to encapsulate the data to be transmitted as a TLP message to the first PECB connected thereto, and is used as a destination node to receive the second connected thereto.
  • the TLP packet forwarded by the PECB.
  • a first RC (transmission node) of the multiple RCs or a first EP (transmission node) of the plurality of EPs is configured to encapsulate data to be transmitted into the transaction layer packet packet Sending to the first PECB connected thereto;
  • a second RC destination node of the plurality of RCs or a second EP (destination node) of the plurality of EPs, configured to receive the transaction layer packet message forwarded by the second PECB connected thereto .
  • Each of these RCs can be self-contained into a PCIE domain and managed by a CPU (Central Processing Unit) connected to it.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the first PECB converts the TLP message received from the first RC or the first EP into a cell, and then selects one or more of the cell switching modules from the plurality of cell switching modules. Said the letter.
  • the first PECB is configured to detect a link state with another PECB, and select, according to the detection result, a cell switching module that is in a normal link state with the second PECB to send the converted cell.
  • the PECB automatically selects a cell switching module with a normal link state to perform cell transmission, which can further improve the reliability of PCIE switching.
  • the second PECB is further configured to receive the cell sent by the cell switching module, and restore the received cell to a TLP message and then send the message to the destination node (the second RC or the second EP).
  • the first PECB may convert the received TLP message into multiple cells.
  • the first PECB carries its own ID number as the ID number of the sending end PECB in the cell.
  • the method specifically includes: recombining the cell having the ID number of the same sending end PECB to restore the TLP >3 ⁇ 4 text.
  • the cell switching module may further receive, according to the ID number of the first PECB carried in the cell (ie, the ID number of the transmitting end PECB) and the ID number of the second PECB (ie, receive the cell).
  • the ID of the end PECB learns the link relationship between the first PECB and the second PECB, and creates a physical link relationship between the first PECB and the second PECB in the cell forwarding table maintained by the PECB.
  • the cells can be forwarded according to the cell forwarding table.
  • each of the plurality of PECBs is further configured to virtualize one or more bus interfaces to a bus interface P2P bridge, where each virtual P2P bridge is used to connect one or more virtual EPs,
  • the virtual EP corresponds to a virtual function in the entity EP or the entity EP.
  • the first PECB selects one or more of the plurality of cell switching modules to transmit the converted cell, and refers to encapsulating one TLP packet into multiple
  • each of the cells selects a cell switching module for transmission, and the obtained plurality of cells can also be transmitted in a cell switching module.
  • RC and EP can be added on the basis of this embodiment, and each time a RC is added or an EP is added, a PECB needs to be added accordingly.
  • the first PECB slices the TLP packet according to the fixed length of the cell data, and then encapsulates the TLP packet into the cell.
  • the effective length is identified in the last slice.
  • the PCIE switching system in this embodiment further includes a management processor.
  • MCPU is configured to allocate an ID number to each PECB in the system. And is further configured to configure a conversion table of the PECB, where the conversion table includes an address translation table and an ID conversion table; in this case, the first PECB, which is the transmitting end PECB, is further configured to use the transaction layer to encapsulate the packet. And obtaining an ID number of the second PECB of the cell according to the address translation table or the ID conversion table, and carrying the ID number of the second PECB in the cell.
  • the MCPU also has other functions, such as enumerating EPs connected to each PECB to manage PCIE devices in the system.
  • the MCPU is connected to each PECB in the system through a PCIE link, and a PECB conversion table is configured for each PECB.
  • the PECB conversion table includes an address translation table and/or an ID conversion table.
  • the address translation table includes a correspondence between a destination address in the transaction layer packet and an ID number of the receiving end PECB, and the ID conversion table includes a request for the transaction layer message.
  • the correspondence between the ID of the person and the ID number of the receiving end PECB, the address conversion table and the ID conversion table are used to support the conversion of the TLP to the cell, and the IO virtualization.
  • the MCPU can also be used to configure a cell forwarding table for selecting a physical link according to a physical link state when performing cell forwarding, thereby selecting a corresponding cell switching module to transmit the converted cell.
  • the MCPU configures each PECB with a unique ID number.
  • the first PECB which is the transmitting end PECB, converts the generated cell and transmits it, and marks its own ID as the SID in the cell, and marks the ID of the receiving end PECB as the DID in the cell, where the PECB
  • the ID of the corresponding receiving end PECB can be obtained according to the address conversion table or the ID conversion table, that is, the DID number is obtained and marked into the cell.
  • a plurality of PECBs and a plurality of cell switching modules are used to form a cell switching network.
  • the PECB After receiving the TLP message, the PECB converts the TLP message into a cell, and then selects one or more of the multiple cell switching modules. The cell is sent to the destination node.
  • the PECB at the receiving end restores the cell to a TLP message and sends it to the destination node. Because there are multiple switching paths between any PECB, and the PECB can select one or more cell switching modules for load sharing, thereby improving the reliability of the switching system, and also solving the problem between the two switches in the prior art. There is a problem with bandwidth bottlenecks.
  • FIG. 4 it is a schematic structural diagram of a specific structure of a PCIE switched to a cell switching PECB according to an embodiment of the present invention, where the PECB can be used as the first
  • the PECB and the second PECB can convert the received TLP message into a cell or receive the cell sent by the cell switching module.
  • the PECB of this embodiment includes a receiving module, a converting module, and a sending module. among them,
  • the receiving module 11 is configured to receive a transaction layer packet message
  • the conversion module 12 is configured to convert the transaction layer packet received by the receiving module 11 into a first cell
  • the sending module 13 is configured to send, by using at least one of the plurality of cell switching modules, the first cell converted by the converting module 12, so that the cell switching module is to the first cell
  • the receiving end PECB sends the first cell.
  • the PECB in the embodiment of the present invention converts the TLP message into a cell, and then selects one or more cell switching modules from the plurality of cell switching modules to send the cell. Because PECB can select one or more cell switching modules as communication channels, the reliability of the switching system is improved, and the problem of bandwidth bottleneck between the two switches in the prior art is also solved.
  • the conversion module 12 can encapsulate the transaction layer packet received by the receiving module 11 and slice it into a first cell according to a fixed length of the cell data, and complete the conversion of the transaction layer packet message to the cell. .
  • the first cell obtained by the conversion module 12 to perform the TIP packet encapsulation includes: a header of the TLP packet, and a data and a digest portion of the TLP packet, where the data and the digest of the TLP packet are Select part.
  • the packet is encapsulated and encapsulated in the header of the TLP packet, and the data or the digest of the TLP packet is encapsulated or encapsulated, or the data may be encapsulated in the TLP packet.
  • the header, data, and digest of the TLP packet are slice encapsulated.
  • the format of the first cell converted by the conversion module 12 can be as follows:
  • DID 8bits Receives the PECB ID of the cell
  • the source SID sends a cell plus
  • Receiver PECB rearranges and reorganizes according to SEQ
  • PRIO 8bits cell switching module forwards priority, bit0 ⁇ bits2 is valid, other reserved
  • the SID is the ID number of the PECB that sends the first cell
  • the DID is the ID number of the PECB that receives the cell.
  • the cell switching module can create a cell forwarding table according to the SID, according to the DID search element forwarding table. A cell is sent to the receiving end PECB through the corresponding physical link. In addition, the receiving end PECB restores the cell with the same SID to a TLP message.
  • SEQ is the sequence number of the cell, which is used to identify the cells cut into the same TLP message, so as to ensure that the cells are arranged in the original order during the restoration, thereby restoring the accurate TLP message.
  • the SEQ of each cell is incremented by one in the order in which it was sent.
  • the TLP message is restored by rearranging according to the sequence number SEQ assigned at the time of cutting.
  • SEQ is set by the slice encapsulation submodule, and its setting principle can be configured by the MCPU.
  • the PRIO is used to identify the priority of the cell switching module to forward cells, the first priority is forwarded, and the lower priority is forwarded.
  • the priority setting can be set to the same priority according to the urgency of the TLP message.
  • LEN is used to identify the effective length of the last cell cut by the TLP to ensure The original TLP message can be obtained during the restoration without including the useless information in the TLP message.
  • the conversion module 12 may use the ID number of the local PECB as the SID number, and obtain the ID number of the PECB that receives the first cell, that is, the DID number, according to the configured address translation table or the ID conversion table.
  • the address translation table may be as shown in Table 3, and includes a correspondence between a destination address in the TLP packet and an ID number of the receiving end PECB.
  • the ID translation table may include the TLP packet as shown in Table 4. The correspondence between the requester ID and the receiving end PECB.
  • the received TLP packet uses the address route, check the address translation table shown in Table 3 according to the destination address in the TLP packet. After the entry is hit, the TLP packet is used. In the cell formed by the slice, the requester ID and the destination address corresponding to the destination address of the TLP message in the address translation table are replaced with the requester ID and the destination address of the original TLP message, and the corresponding address translation table is used.
  • the DID (the ID number of the receiving end PECB) is added to the first cell formed after the TLP packet is sliced.
  • the received TLP message uses the ID route, use the requester ID of the TLP message as a key to check the ID conversion table shown in Table 4.
  • the ID conversion table In the cell formed after the TLP message is sliced, use the ID conversion table.
  • the requester ID and the completer ID corresponding to the requester ID of the TLP message replace the requester ID and the completer ID of the TLP message, and add the corresponding DID (the ID number of the receiving end PECB) in the address translation table to The first cell formed after the TLP message is sliced.
  • the PECB may further include a detection module 14.
  • the detecting module 14 is configured to detect a link state between the PECB and other PECBs in the PCIE switching system.
  • the sending module 13 is specifically configured to send, according to the detection result of the detecting module 14, a cell switching module that is in a normal link state with the receiving end PECB of the cell, to send the first cell.
  • the link normality includes not only the link state between the first PECB and the cell switching module as the transmitting end, but also the link state between the cell switching module and the second PECB as the receiving end. normal.
  • FIG. 5 it is a connection diagram between a PECB and a cell switching module in an embodiment of the present invention.
  • the PCIE switching system shown in FIG. 5 includes six PECB1 ⁇ PECB6, four cell switching modules 1 to a cell switching module 4. There are four links from PECB1 to PECB6.
  • the detection module 14 of PECB1 detects the link status with PECB2 ⁇ PECB6 periodically or in real time. When the received TLP message is converted to a cell and transmitted to PECB6, the slave cell switching module is used. 1 ⁇
  • the cell switching module 4 selects one or more cell switching modules to the PECB6 link state to perform cell switching.
  • the PECB1 will not select the link through the cell switching module 1 to the PECB6.
  • the cell switching module 2 with the other link status is changed to the cell switching module 4 for cell exchange, thereby improving the system. Reliability.
  • the PECB as the transmitting end forwards the corresponding cell according to a preset cell forwarding table, where the information of the cell forwarding table includes the PECB ID (the ID of any other PECB in the PCIE switching system), the physical link status, and the physical chain. Road number.
  • the sending module 13 of the PECB may determine, according to the ID of the PECB receiving the first cell, the physical link state of the PECB to the receiving cell from the cell forwarding table, and the PECB to the receiving cell.
  • Physical link number refers to: the number of the physical link between the PECB that sends the first cell and the PECB that receives the first cell, that is, the PECB under the DID. Generally, there are several letters in the system.
  • the meta-switching module, PECB has several physical links to any other PECB. After the cell switching module knows the DID, it also needs to know the physical link number to send the cell to the PECB of the corresponding ID.
  • the TLR packet is searched for the cell forwarding table according to the DID. If the entry is hit, the cell forwarding table determines that the physical link state corresponding to the DID is normal. The physical link number is used to determine the corresponding link from the transmitting end PECB to the cell switching module to the receiving end PECB, and the converted cell is sent to the PECB corresponding to the DID through the physical link. If the above cell forwarding table miss is found according to the DID, the cell is discarded.
  • the PECB further includes a restoration module 15;
  • the receiving module 11 is further configured to receive the second cell sent by the cell switching module, where the restoring module 15 is configured to restore the second cell received by the receiving module 11 to a transaction layer packet. .
  • the receiving module 11 when receiving the PECB, the receiving module 11 receives the second cell forwarded by the cell switching module, and the restoring module 15 restores the second cell received by the receiving module 11
  • the packet is a transaction layer packet
  • the transaction layer packet packet is restored by recombining the cell having the same ID number of the transmitting end PECB. That is, after the receiving module 11 receives the second cell, the restoration module 15 reassembles the second cell having the same SID according to the SEQ in the cell to reproduce the TLP message.
  • the PECB of the embodiment of the present invention converts the TLP message into a cell, and then selects one or more of the plurality of cell switching modules, sends a cell to the cell, and receives the message. After receiving the cell, the PEC of the end restores the TLP message to the destination node. Because the PECB can select one or more cell switching modules as the communication channel, there are multiple switching paths between the PECBs, and load sharing can be performed, thereby improving the reliability of the switching system and solving two problems in the prior art. There is a bandwidth bottleneck between the switches.
  • the PECB may further include a virtual module 16 for virtualizing one or more bus interfaces to a bus interface P2P bridge, where each virtual P2P bridge is used to connect one or more virtual EPs, the virtual EP Corresponds to the virtual function in the entity EP or entity EP.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of PECB implementing IO virtualization in an embodiment of the present invention.
  • the PECB in the present invention supports 10 virtualization, and can implement multi-host dynamic sharing 10 .
  • the PECB connected to the RC can virtualize one or more P2P (PCI to PCI, bus interface to bus interface) bridges, and each virtual P2P bridge can be connected to one or more virtual EPs.
  • the virtual EP in the PECB corresponds to the actual EP or corresponds to the virtual function VF of the actual EP.
  • the dotted line in the figure generally, there are multiple virtual functions VF in one actual EP, which can be virtualized with multiple PECBs.
  • the EP corresponds to, so that an actual EP can be hung under multiple RCs, thereby achieving multi-host 10 sharing.
  • the physical function PF of the EP is managed and configured by the MCPU.
  • each PCI Express switch has a unique uplink port and several downlink ports, and each port of the switch has a virtual P2P bridge inside (PCI to PCI).
  • Bridge a bus number is set at each end of each P2P bridge.
  • the Switch in Figure 2 needs to allocate 5 bus numbers (1 ⁇ 5 positions in the figure). In a system, the PCI Express specification can't make up to 256 bus numbers. When there are many switches, the bus number may not be enough.
  • all the PEs connected to the PECB and the PECB are in a PCIE domain, and enjoy 256 bus numbers of the standard PCIE domain, and the PCIE domain is managed by the MCPU.
  • One end of the P2P bridge and the RC connected by the PECB occupies the bus number of the PCIE domain where the RC is located.
  • the end of the virtual P2P bridge connected to the cell conversion module occupies the bus number of the PCIE domain where the PECB resides. Therefore, the P2P is compared with the prior art. Both ends
  • the bus number is the bus number of the PCIE domain where the RC is located, which reduces the number of bus numbers, thereby alleviating the problem that the bus number is limited to some extent.
  • the PECB can virtualize the P2P bridge and the EP.
  • the virtual EP corresponds to the actual EP or the virtual function VF.
  • the actual EP can have multiple virtual functions VF, so that an actual EP can pass its internal virtual function VF. Communicate with multiple RCs, thereby enabling multi-host 10 sharing.
  • the first PECB receives a transaction layer packet, where the PECB is a conversion bridge exchanged by the PCIE to the cell exchange.
  • the first PECB may receive a TLP message sent from an RC or an EP connected thereto.
  • the first PECB converts the transaction layer packet message into a cell. That is, the first PECB sends the converted PECB as a cell suitable for transmission by the cell switching module.
  • the first PECB sends the cell to the at least one cell switching module, so that the cell switching module sends the identifier to the receiving end PECB according to the ID number of the receiving end PECB carried in the cell. Cell.
  • the transmitting end PECB is connected to multiple cell switching modules, and each cell switching module is also connected to multiple PECBs. After the converted PECB converts the obtained cells, one of the cells with the normal link status is selected.
  • the switching module sends the corresponding cell to the second PECB, that is, the receiving end PECB, and then the second PECB sends the corresponding cell to the corresponding destination node (the destination RC or EP).
  • the cell switching module can be selected for cell transmission, and the reliability of the PCIE switching method is improved, and the PECB performs load sharing on multiple paths, and can also effectively increase the bandwidth of data exchanged between nodes and ensure data. Exchange rate.
  • FIG. 8 is a flowchart of a PCIE exchange method in a second embodiment of the present invention.
  • the method includes the following steps: S201: The first PECB receives the transaction layer packet packet.
  • the first root node or the first leaf node connected to the first PECB encapsulates the data to be transmitted into the transaction layer packet and sends the packet to the first PECB.
  • the first PECB converts the transaction layer packet message into a cell.
  • the TLP packet received by the S201 may be sliced according to a fixed length of the cell data, and the slice is encapsulated into a cell, and the effective length of the cell encapsulating the last slice is identified. That is, the effective length of the cell is identified by the LEN field in the cell.
  • the actual length of the TLP packet is less than the fixed length of the cell data, there is only one cell, and the effective length of the cell needs to be identified in the LEN field.
  • the first PECB may carry its own ID number as the ID number of the sending end PECB in the cell; and carry the ID number of the receiving end PECB in the cell.
  • the cell switching module sends the cell according to the ID number of the receiving end PECB carried in the cell.
  • the ID number of the receiving end PECB may be obtained according to a preset address conversion table or an ID conversion table.
  • the address translation table may be as shown in Table 3 above, and the ID conversion table may be as shown in Table 4 above.
  • the sequence number SEQ of each cell is further set.
  • setting the sequence number of each cell is implemented by adding a method, that is, in the same TLP report. Each time a cell is generated, its serial number is superimposed by 1.
  • the header of the TLP packet is mandatory, and the data and the digest are optional.
  • the cell may further include an ID of the transmitting end PECB, that is, a SID, and an ID of the receiving end PECB, that is, a DID.
  • the cell switching module further searches the cell forwarding table according to the DID. If the cell is hit, the cell is sent to the receiving end PECB according to the physical link corresponding to the DID in the cell forwarding table.
  • the transmitting end PECB and the receiving end PECB are relative to the cell.
  • PECB1 sends the cell A
  • the PECB1 is the transmitting end PECB for the cell A
  • the PECB1 receives the cell B
  • PECB1 That is, the receiving end PECB.
  • the first PECB detects the link status with other PECBs in the PCIE switching system.
  • the first PECB selects, according to the detection result, the cell switching module that is in a normal link state with the receiving end PECB of the cell to send the cell.
  • the cell switching module sends the cell to the receiving end PECB according to the ID number of the receiving end PECB carried in the cell.
  • the cell switching module in the S205 is a cell switching module that receives the cell sent by the first PECB.
  • the receiving end PECB of the cell reassembles the cell having the ID number of the same sending end PECB when receiving the cell sent by the cell switching module, to restore the transaction layer report. Text.
  • the receiving end PECB of the cell After receiving the transaction layer packet, the receiving end PECB of the cell sends the restored transaction layer packet packet to the corresponding second root node or the second leaf node, and the second root node or the second node The leaf node receives the transaction layer packet message forwarded by the receiving end PECB of the cell connected thereto.
  • the first PECB is connected to multiple cell switching modules in the PCIE switching system, and each cell switching module is also connected to multiple PECBs at the same time.
  • the first PECB can pass the converted cells through the cell switching module. It is sent to the receiving end PECB, and then sent by the receiving end PECB to the corresponding destination node (destination RC or EP).
  • the cell switching module selected to send the cell obtains the destination physical link according to the ID of the receiving end PECB in the cell, that is, the DID search element forwarding table, and sends the cell to the receiving according to the destination physical link. End PECB.
  • the cell switching module that is selected to send the cell is further configured to learn the sending end PECB according to the ID number of the sending end PECB and the ID number of the receiving end PECB carried in the cell.
  • the link relationship between the PECBs of the receiving end and the physical link relationship between the PECB and the receiving end PECB are created in the cell forwarding table.
  • the method further includes:
  • the first PECB virtualizes one or more bus interfaces to a bus interface P2P bridge, and each virtual P2P bridge is used to connect one or more virtual leaf nodes, the virtual leaf The child node corresponds to a virtual function in the entity leaf node or the entity leaf node.
  • a plurality of PECBs and a plurality of cell switching modules are used to form a cell switching network.
  • the PECB After receiving the TLP message, the PECB converts the TLP message into a cell, and then selects one or more of the plurality of cell switching modules and sends the packet to the cell.
  • the PECB at the receiving end restores the cell to TLP > ⁇ and sends it to the destination node, where the destination node is the RC or EP in another PCIE domain.
  • the PECB can virtualize the P2P bridge and the EP.
  • the virtual EP corresponds to the actual EP or the virtual function VF.
  • the actual EP can have multiple virtual functions VF, so that an actual EP can pass its internal virtual function VF. Communicate with multiple RCs, thereby enabling multi-host 10 sharing.
  • the switching system provided by the embodiment of the present invention has better scalability.
  • a host implementation 10 sharing can be added by adding a PECB.
  • the device embodiments described above are merely illustrative, wherein the units described as separate components may or may not be physically separated, and the components displayed as units may or may not be physical units, ie may be located One place, or it can be distributed to multiple network elements. Some or all of the modules may be selected according to actual needs to achieve the objectives of the solution of the embodiment. Those of ordinary skill in the art can understand and implement without the creative labor.

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Abstract

本发明公开了一种PCIE交换系统、装置及交换方法，其中，所述系统包括：多个PCIE交换到信元交换的转换桥PECB和多个信元交换模块；多个PECB中的每一个PECB与多个信元交换模块中的每一个信元交换模块通信相连；多个PECB中的第一PECB，用于接收事务层包报文，将事务层包报文转换为信元，并向多个信元交换模块中的至少一个信元交换模块发送信元；多个信元交换模块中的至少一个信元交换模块，用于接收第一PECB发送的信元，并根据信元中包含的多个PECB中的第二PECB的ID号将信元转发给第二PECB。采用本发明，能够提高PCIE交换系统的可靠性，解决交换器间带宽瓶颈的问题。

Description

一种 PCIE交换系统、 装置及交换方法 技术领域
本发明涉及通信领域， 尤其涉及一种 PCIE交换系统、 装置及交 换方法。 背景技术
PCI Express ( Peripheral Component Interconnect Express , 夕卜部组 件快速互连总线， 下文中简称 PCIE ) 协议， 其传输层基于 TLP ( Transaction Layer Packet, 事务层包）报文进行数据交换， 采用点 对点通信模式， 从 RC ( Root Complex, 根节点）到 EP ( End Point, 叶子节点）是一种树形网络结构， RC可直接连接 EP或者通过连接 一个 /多个交换器（ Switch )与 EP相连， 请参考图 1。 在树形结构中， 任意 RC与 EP间只有一条通路， 当该通路出现故障时， 该通路两端 的 RC与 EP就无法进行数据交换， 导致系统可靠性差。
此外， 如果 PCI Express交换器下挂的 EP较多， 每个 EP能够占 有的带宽就受限于交换器的总带宽。 在如图 1所示的 PCIE交换系统 中， 交换器 Switchll与交换器 Switchl2之间只有一条链路， 交换器 12 下挂的 EP 能够占有的带宽就受限于交换器 Switchll 与交换器 Switchl2之间的总带宽。 发明内容
本发明所要解决的技术问题在于， 提供一种 PCIE交换系统、 装 置及交换方法， 可提高系统的可靠性， 并解决 PCIE交换器存在的带 宽瓶颈问题。
为了解决上述技术问题， 一方面， 本发明的实施例提供了一种 PCIE交换系统， 包括： 多个 PCIE交换到信元交换的转换桥 PECB和 多个信元交换模块；所述多个 PECB中的每一个 PECB与所述多个信 元交换模块中的每一个信元交换模块通信相连；
所述多个 PECB中的第一 PECB， 用于接收事务层包报文， 将所 述事务层包报文转换为信元，并向所述多个信元交换模块中的至少一 个信元交换模块发送所述信元；
所述多个信元交换模块中的至少一个信元交换模块，用于接收所 述第一 PECB 发送的所述信元， 并根据所述信元中包含的所述多个 PECB中的第二 PECB的 ID号将所述信元转发给所述第二 PECB,所 述第二 PECB为所述信元的接收端 PECB。
另一方面， 本发明的实施例还提供了一种 PCIE交换到信元交换 的转换桥 PECB , 所述 PECB 与多个信元交换模块通信相连， 所述 PECB包括：
接收模块， 用于接收事物层包报文；
转换模块，用于将所述接收模块接收到的事物层包报文转换为第 一信元；
发送模块，用于向所述多个信元交换模块中的至少一个信元交换 模块发送所述转换模块转换得到的所述第一信元，以使所述信元交换 模块向所述信元的接收端 PECB发送所述第一信元。
另一方面，本发明的实施例还提供了一种 PCIE交换方法， 包括： 第一 PECB接收事物层包报文， 所述 PECB为 PCIE交换到信元 交换的转换桥；
所述第一 PECB将所述事物层包报文转换为信元；
所述第一 PECB向至少一个信元交换模块发送所述信元，以使所 述信元交换模块根据所述信元中携带的接收端 PECB的 ID号向接收 端 PECB发送所述信元。
采用多个 PECB 与多个信元交换模块组建一个交叉交换网架构 的信元交换网络， 使得任何 PECB之间都存在多条交换路径供 RC或 者 EP选择（交换路径数量和信元交换模块的数量相同）， 在某一节 点通过该信元交换网络与其他节点通信时 ,即使其中存在发生故障的 路径， 也不会影响节点间的通信， 较好地保证了系统的可靠性； 并且 PECB会在多条路径上进行负荷分担， 也可有效提高节点之间交换数 据的带宽， 保证了数据的交换速率。 附图说明
图 1是现有技术中 PCIE系统交换的结构示意图；
图 2是现有技术中 PCIE交换器中总线号的分布示意图； 图 3是本发明一种实施例中 PCIE交换系统的结构示意图； 图 4是本发明实施例的 PCIE交换到信元交换的 PECB的其中一 种具体结构组成示意图；
图 5是本发明一种实施例中 PECB与信元交换模块的连接关系 图；
图 6是本发明一种实施例中 PECB实现 10虛拟化的示意图； 图 7是本发明第一实施例中 PCIE交换方法的流程图；
图 8是本发明第二实施例中 PCIE交换方法的流程图。 具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 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， 都属于本发明保护的范围。
参见图 3 ,为本发明一种实施例中 PCIE交换系统的结构示意图。 如图 3 所示， 所述交换系统包括多个 PECB ( PCI Express to Cell Bridge, PCIE交换到信元交换的转换桥）、 多个信元交换模块； 所述 多个 PECB中的每一个 PECB与所述多个信元交换模块中的每一个信 元交换模块通信相连。
所述多个 PECB中的第一 PECB , 用于接收事务层包报文， 将所 述事务层包报文转换为信元，并向所述多个信元交换模块中的至少一 个信元交换模块发送所述信元； 所述多个信元交换模块中的至少一个信元交换模块，用于接收所 述第一 PECB 发送的所述信元， 并根据所述信元中包含的所述多个
PECB中的第二 PECB的 ID号将所述信元转发给所述第二 PECB,所 述第二 PECB为所述信元的接收端 PECB。
本发明实施例采用多个 PECB 与多个信元交换模块组建一个信 元交换网络， PECB接收到 TLP报文后将其转换为信元， 然后从多个 信元交换模块中选择一个或多个， 向信元交换模块发送信元。 因为 PECB间存在多个通路可以选择和进行负荷分担， 从而提高了交换系 统的可靠性，同时解决了现有技术中两个交换器之间存在带宽瓶颈的 问题。
进一步的， 所述交换系统还包括： 多个 RC和多个 EP。 RC或者 EP与系统中的一个 PECB相连， 用于作为发送节点将待传输的数据 封装为 TLP报文发送给与其相连的所述第一 PECB,并用于作为目的 节点接收与其相连的所述第二 PECB转发的 TLP报文。
具体的， 所述多个 RC中的第一 RC (发送节点）或所述多个 EP 中的第一 EP (发送节点；)， 用于将待传输的数据封装为所述事务层包 报文发送给与其相连的所述第一 PECB;
所述多个 RC中的第二 RC (目的节点）或所述多个 EP中的第二 EP (目的节点）， 用于接收与其相连的所述第二 PECB转发的所述事 务层包报文。
其中的每一个 RC 可以自成一个 PCIE域， 由与其连接的 CPU ( Central Processing Unit, 中央处理器）进行管理。
具体的， 所述第一 PECB将从第一 RC或第一 EP接收到的 TLP 报文转换为信元，然后从多个信元交换模块中选择其中的一个或多个 信元交换模块传输所述信元。 其中， 所述第一 PECB 是检测与其他 PECB之间的链路状态， 并根据检测结果选择与所述第二 PECB间链 路状态正常的信元交换模块发送所述转换得到的信元。 PECB自动选 择链路状态正常的信元交换模块进行信元传输， 能够进一步提高 PCIE交换的可靠性。 所述第二 PECB还用于接收信元交换模块发送的信元，将接收到 的信元还原为 TLP报文后发送给目的节点（第二 RC或者第二 EP )。
进一步的， 所述第一 PECB可以将接收到的 TLP报文转换为多 个信元， 此时， 所述第一 PECB将自己的 ID号作为发送端 PECB的 ID号在所述信元中携带。 所述第二 PECB将所述信元还原成 TLP报 文时， 具体包括： 重組具有相同发送端 PECB的 ID号的所述信元， 以还原出 TLP >¾文。
进一步可选的，信元交换模块在传输信元的过程中， 还可以根据 信元中携带的第一 PECB的 ID号（即发送端 PECB的 ID号）和第二 PECB的 ID号（即接收端 PECB的 ID号）， 学习所述第一 PECB和 第二 PECB 之间的链路关系， 在其維护的信元转发表中创建第一 PECB与第二 PECB之间的物理链路关系， 以便于在信元转发的过程 中， 能够根据信元转发表转发信元。
进一步可选的， 所述多个 PECB中的每一个 PECB, 还用于虛拟 一个或多个总线接口到总线接口 P2P桥， 所述每个虚拟的 P2P桥用 于连接一个或多个虚拟 EP, 所述虚拟 EP与实体 EP或实体 EP中的 虛拟功能对应。
需要说明的是，所述第一 PECB从多个信元交换模块中选择其中 的一个或多个信元交换模块传输其转换得到的信元，指的是在将一个 TLP报文封装成多个信元时，其中的每一个信元选择一个信元交换模 块进行传输， 也可以将得到的多个信元在一个信元交换模块中传输。
需要说明的是，图 3中 PECB与信元交换模块的数目只是一种示 例性的说明， 并不能作为对本发明保护范围的限制。 另外， 在本实施 例的基础上可以添加 RC与 EP， 每添加一个 RC或添加一个 EP都需 要相应地添加一个 PECB。
具体地， 所述第一 PECB接收到 TLP报文后， 按照信元数据的 固定长度将 TLP报文切片， 然后封装到信元内。 另外， 为了保证还 原出的 TLP报文准确， 在最后一个切片内标识其有效长度。
进一步的， 本实施例中的所述 PCIE交换系统还包括管理处理器 MCPU。 所述 MCPU， 用于为系统中每一个 PECB分配 ID号。 并还 用于配置 PECB的转换表，所述转换表包括地址转换表和 ID转换表； 在此情况下， 作为发送端 PECB的所述第一 PECB, 还用于由所述事 务层包报文根据所述地址转换表或 ID转换表得到所述信元的所述第 二 PECB的 ID号， 并将所述第二 PECB的 ID号在所述信元中携带。 所述 MCPU还具有其他功能，如枚举与每一个 PECB连接的 EP以便 对系统中的 PCIE设备进行管理等功能。
MCPU通过 PCIE链路连接到系统中的每一个 PECB , 并为每一 个 PECB配置 PECB的转换表。 PECB转换表包括地址转换表和 /或 ID 转换表， 地址转换表中包含事物层包报文中的目的地址与接收端 PECB的 ID号的对应关系， ID转换表中包含事物层报文的请求者 ID 与接收端 PECB的 ID号的对应关系，地址转换表与 ID转换表用于支 持 TLP ^艮文转换为信元， 以及 IO虛拟化。 另外， MCPU也可以用于 配置信元转发表， 用于进行信元转发时，根据物理链路状态选择物理 链路， 从而选择相应的信元交换模块传输转换得到的信元。
MCPU为每一个 PECB配置唯一的 ID号。 作为发送端 PECB的 第一 PECB在转换生成信元并发送时， 将自身的 ID作为 SID标记在 信元中， 将接收端 PECB的 ID作为 DID标记在所述信元中， 其中， 所述 PECB 可以根据地址转换表或者 ID 转换表得到相应的接收端 PECB的 ID, 即得到 DID号， 标记到所述信元中。
本发明实施例采用多个 PECB 与多个信元交换模块组建一个信 元交换网络， PECB接收到 TLP报文后将其转换为信元， 然后从多个 信元交换模块中选择一个或多个， 向其发送信元，接收端的 PECB接 收到信元后将其还原为 TLP报文， 发送给目的节点。 因为任何 PECB 之间都存在多条交换路径，且 PECB可以选择一个或多个信元交换模 块进行负荷分担， 从而提高了交换系统的可靠性， 也解决了现有技术 中两个交换器之间存在带宽瓶颈的问题。
请参见图 4, 是本发明实施例的 PCIE交换到信元交换的 PECB 的其中一种具体结构组成示意图， 所述 PECB 可作为上述的第一 PECB和第二 PECB，即既可以将接收到的 TLP报文转换为信元发送， 也可以接收信元交换模块发送的信元。具体的，本实施例的所述 PECB 包括接收模块， 转换模块以及发送模块。 其中，
接收模块 11 , 用于接收事物层包报文；
转换模块 12, 用于将所述接收模块 11接收到的事物层包报文转 换为第一信元；
发送模块 13, 用于向多个信元交换模块中的至少一个信元交换 模块发送所述转换模块 12转换得到的第一信元， 以使该信元交换模 块向所述第一信元的接收端 PECB发送所述第一信元。
本发明实施例的 PECB接收到 TLP报文后将其转换为信元， 然 后从多个信元交换模块中选择一个或多个信元交换模块发送信元。因 为 PECB可以选择一个或多个信元交换模块作为通信通道，从而提高 了交换系统的可靠性，同时也解决了现有技术中两个交换器之间存在 带宽瓶颈的问题。
优选的，所述转换模块 12具体可以通过将接收模块 11接收到的 事物层包 文， 按照信元数据的固定长度切片后封装为第一信元， 完 成事物层包报文到信元的转换。
所述转换模块 12将 TLP报文进行切片封装得到的第一信元包 括： TLP报文的头部， 以及 TLP报文的数据和摘要部分， 其中， 所 述 TLP报文的数据和摘要为可选部分。 所述转换模块对 TLP报文进 行切片封装处理时， 可以对 TLP报文的头部进行切片封装， 也可以 对 TLP报文的头部及 TLP报文的数据或摘要进行切片封装， 也可以 对 TLP报文的头部、 数据及摘要进行切片封装。
具体的， 所述转换模块 12转换得到的第一信元的格式可以如下 表 1 ：
Figure imgf000009_0001
表 1中的各个字段的定义如下表 2所示:
表 2: 字段 宽度 说明
SID 8bits 发送信元的 PECB ID
DID 8bits 接收信元的 PECB ID
SEQ 16bits 序号，源 SID每发送一个信元加
1 ,接收端 PECB依据 SEQ进行重排 和重组
PRIO 8bits 信元交换模块转发优先级， bit0~bits2有效， 其它保留
LEN 8bits TLP 切片后最后一个信元的有 效数据长度
FLAG 16bits bitO: 第一个信元标识
bitl : 最后一个信元标识 其它： 保留
其中， SID为发送所述第一信元的 PECB的 ID号， DID为接收 信元的 PECB的 ID号，信元交换模块可以根据 SID创建信元转发表， 根据 DID查信元转发表将第一信元通过相应的物理链路发给接收端 PECB。 另外， 接收端 PECB将具有相同 SID的信元还原为一个 TLP 报文。
SEQ为信元的序号， 用于标识同一个 TLP报文切割成的信元， 以保证还原时按照原来的顺序排列信元， 从而还原出准确的 TLP报 文。 在一种实施方式中，每个信元的 SEQ按照发出的顺序加 1 , 在还 原 TLP报文时， 按照切割时分配的序号 SEQ进行重新排列即可还原 出 TLP报文。 SEQ由切片封装子模块设置， 其设置原则可由 MCPU 进行配置。
PRIO用于标识信元交换模块转发信元的优先级， 优先级高的先 转发， 优先级低的后转发。 优先级的设置可以根据 TLP报文的紧急 程度， 一个 TLP 文切割成的多个信元设置为相同的优先级。
LEN用于标识 TLP切割成的最后一个信元的有效长度， 以保证 还原时能够得到原先的 TLP报文而不至于将无用的信息包含在 TLP 报文中。
FLAG用于标识 TLP报文的多个信元的第一个和最后一个。 具体的， 所述转换模块 12可以将本端 PECB的 ID号作为 SID 号， 根据配置的地址转换表或 ID 转换表得到接收所述第一信元的 PECB的 ID号即 DID号。 所述的地址转换表可以为如表 3所示， 包 含 TLP报文中的目的地址与接收端 PECB的 ID号的对应关系， 所述 ID转换表可以如表 4所示，包含 TLP报文的请求者 ID与接收端 PECB 的 I 对应关系。
Figure imgf000011_0001
表 4:
Figure imgf000011_0002
其中， 如果接收到的 TLP报文使用地址路由， 根据 TLP报文中 的目的地址查如表 3所示的地址转换表， 命中表项后， 在 TLP报文 切片后形成的信元中， 使用地址转换表中该 TLP报文的目的地址对 应的请求者 ID和目的地址， 替换原 TLP报文的请求者 ID和目的地 址， 并将地址转换表中对应的 DID (接收端 PECB的 ID号）加入到 TLP报文切片后形成的第一信元中；
如果接收到的 TLP报文使用 ID路由， 使用 TLP报文的请求者 ID作为关键字查如表 4所示的 ID转换表，在 TLP报文切片后形成的 信元中， 使用 ID转换表中该 TLP报文的请求者 ID对应的请求者 ID 和完成者 ID, 替换 TLP报文的请求者 ID和完成者 ID, 并将地址转 换表中对应的 DID (接收端 PECB的 ID号）加入到 TLP报文切片后 形成的第一信元中。
进一步具体的， 所述 PECB还可以包括一个检测模块 14。
所述检测模块 14用于检测本 PECB 与 PCIE 交换系统中其他 PECB之间的链路状态。 而所述发送模块 13具体用于根据所述检测 模块 14的检测结果选择与所述信元的接收端 PECB间链路状态正常 的信元交换模块发送所述第一信元。 需要说明的是， 此处链路正常不 仅包括作为发送端的第一 PECB 到信元交换模块之间的链路状态正 常，还包括信元交换模块到作为接收端的第二 PECB之间的链路状态 正常。
请参考图 5， 是本发明一种实施例中 PECB与信元交换模块的连 接关系图。 图 5所示的 PCIE交换系统包括 6个 PECB1~PECB6, 4 个信元交换模块 1〜信元交换模块 4。从 PECB1到 PECB6有 4条链路， PECB1的检测模块 14定时或者实时检测与 PECB2~PECB6的链路状 态， 在将接收到的 TLP报文转换为信元传输给 PECB6时， 从信元交 换模块 1~信元交换模块 4中选择一条或多条到 PECB6链路状态正常 的信元交换模块进行信元交换。
例如， 从 PECB1到信元交换模块 1的链路状态正常， 但是从信 元交换模块 1到 PECB6的链路出现了故障，那么 PECB1将不会选择 经由信元交换模块 1到 PECB6的链路， 而改选其它链路状态正常的 信元交换模块 2到信元交换模块 4进行信元交换，从而提高了系统的 可靠性。
作为发送端的 PECB根据一预设的信元转发表转发相应信元，所 述信元转发表的信息包括 PECB ID (本 PCIE交换系统中其他任一 PECB的 ID ) , 物理链路状态， 物理链路编号。 PECB的所述发送模 块 13根据接收第一信元的 PECB的 ID, 从所述信元转发表中可以确 定到该接收信元的 PECB 的物理链路状态， 以及到该接收信元的 PECB的物理链路编号。 其中， 物理链路编号指的是： 发送第一信元 的 PECB与接收第一信元的 PECB的 ID即 DID下的 PECB之间的物 理链路的编号， 一般地， 系统中有几个信元交换模块， PECB到其他 任一个 PECB就有几条物理链路， 信元交换模块获知 DID后， 还需 要知道物理链路编号才能将信元发送给相应的 ID的 PECB。
发送第一信元的 PECB将 TLP报文转换为信元后， 根据 DID查 找上述的信元转发表， 如果表项命中， 则在信元转发表确定出到该 DID对应的物理链路状态正常的物理链路编号，从而确定出相应的从 发送端 PECB到信元交换模块，再到接收端 PECB间的链路， 通过该 物理链路将转换得到的信元发送给 DID对应的 PECB。 而如果根据 DID查找上述的信元转发表未命中， 则丢弃该信元。
进一步的， 作为接收端 PECB还包括还原模块 15；
所述接收模块 11还用于接收信元交换模块发送的第二信元； 所述还原模块 15具体用于将所述接收模块 11接收到的所述第二 信元还原为事务层包报文。
具体的， 作为接收端 PECB时， 所述接收模块 11会接收到信元 交换模块转发的第二信元，所述还原模块 15在将所述接收模块 11接 收到的所述第二信元还原为事务层包报文时，具体是通过重组具有相 同发送端 PECB的 ID号的信元的方式， 还原出事务层包报文。 即在 接收模块 11接收到第二信元后，还原模块 15将具有相同 SID的第二 信元根据信元中的 SEQ排序后进行重组， 以还原出 TLP报文。
本发明实施例的 PECB接收到 TLP报文后将其转换为信元， 然 后从多个信元交换模块中选择一个或多个， 向其发送信元， 并由接收 端的 PECB接收到信元后将其还原为 TLP报文， 发送给目的节点。 因为 PECB 可以选择一个或多个信元交换模块作为通信通道， 所以 PECB间都存在多条交换路径， 且可以进行负荷分担， 从而提高了交 换系统的可靠性，也解决了现有技术中两个交换器之间存在带宽瓶颈 的问题。
此外， 所述 PECB具体还可以包括虚拟模块 16, 用于虚拟一个 或多个总线接口到总线接口 P2P桥， 所述每个虚拟的 P2P桥用于连 接一个或多个虛拟 EP, 所述虚拟 EP与实体 EP或实体 EP中的虛拟 功能对应。
具体请参考图 6， 是本发明一种实施例中 PECB实现 IO虚拟化 的示意图。 本发明中的 PECB支持 10虚拟化， 可以实现多主机动态 共享 10。 与 RC连接的 PECB可以虛拟一个或多个 P2P ( PCI to PCI, 总线接口到总线接口）桥，每个虚拟 P2P桥下面可以连接一个或多个 虚拟 EP。 该 PECB中虚拟的 EP与实际 EP对应或者与该实际 EP的 虚拟功能 VF对应， 如图中虚线所示， 一般地， 一个实际 EP中有多 个虛拟功能 VF, 能够与多个 PECB中的虛拟 EP对应， 从而实现了 一个实际 EP可以挂在多个 RC下， 从而实现多主机 10共享。 另夕卜， EP的物理功能 PF由 MCPU进行管理和配置。
需要说明的是， 现有技术中对于每个 PCI Express的交换器而言 都有一个唯一的上行端口和若干个下行端口，交换器的每个端口在内 部有一个虛拟的 P2P桥（ PCI to PCI Bridge ) ， 每个 P2P桥的两端分 别设置一个总线号， 图 2中的 Switch需要分配 5个总线号（图中 1~5 的位置） 。 在一个系统内， PCI Express规范制定的总线号最多不能 超过 256个，当有很多个交换器时，就可能会出现总线号不够的情况。
而在本发明实施例中， 所有 PECB及 PECB下挂的 EP在一个 PCIE域内， 享有标准 PCIE域的 256个总线号， 该 PCIE域由 MCPU 进行管理。 由 PECB虚拟出来的 P2P桥与 RC连接的一端占用该 RC 所在 PCIE域的总线号， 该虚拟 P2P桥与信元转换模块连接的一端占 用 PECB所在 PCIE域的总线号， 因此相对于现有技术中 P2P两端的 总线号均为 RC所在 PCIE域的总线号来说， 减少了总线号的占有数 量， 从而在一定程度上緩解了总线号受到限制的问题。
另外， PECB可以虛拟出 P2P桥及 EP, 虛拟出的 EP与实际 EP 或其中的虛拟功能 VF对应，一个实际 EP中可以有多个虛拟功能 VF, 从而一个实际 EP可以通过其内部的虚拟功能 VF与多个 RC通信， 从而实现了多主机 10共享。
下面对本发明的 PCIE交换方法进行详细说明。
请参考图 7, 其中所示为本发明第一实施例中 PCIE交换方法的 流程图。 该方法包括以下步骤：
S101 : 第一 PECB接收事物层包报文， 所述 PECB为 PCIE交换 到信元交换的转换桥；
具体的， 所述第一 PECB可以接收来自于与其相连的 RC或 EP 发送的 TLP 艮文。
S102: 第一 PECB将所述事物层包报文转换为信元。 即所述第一 PECB作为发送端 PECB发送所述转换为适合信元交换模块传输的信 元。
S 103： 所述第一 PECB向至少一个信元交换模块发送所述信元， 以使所述信元交换模块根据所述信元中携带的接收端 PECB的 ID号 向接收端 PECB发送所述信元。
所述发送端 PECB与多个信元交换模块相连，每一个信元交换模 块同时也与多个 PECB相连， 所述发送端 PECB在转换得到信元后， 选择其中一个链路状态正常的信元交换模块，由该信元交换模块将相 应的信元发送到第二 PECB即接收端 PECB， 然后由所述第二 PECB 发送给相应的目的节点 （目的 RC或者 EP )。
采用该方法， 可选择信元交换模块进行信元传输， 提高 PCIE交 换方法的可靠性， 并且 PECB会在多条路径上进行负荷分担， 也可有 效提高节点之间交换数据的带宽， 保证了数据的交换速率。
请参考图 8, 其中所示为本发明第二实施例中 PCIE交换方法的 流程图。 该方法包括以下步骤： S201： 第一 PECB接收事物层包报文。
即在所述 S201之前， 与所述第一 PECB相连的第一根节点或第 一叶子节点，将待传输的数据封装为所述事务层包报文发送给所述第 一 PECB。
S202: 第一 PECB将所述事物层包报文转换为信元。
具体的， 可以将所述 S201接收到的 TLP报文按照信元数据的固 定长度切片， 将所述切片封装为信元， 标识封装最后一个切片的信元 的有效长度。 即由信元中的 LEN字段标识其有效长度， 当 TLP报文 的实际长度小于信元数据的固定长度时，只有一个信元，需要在 LEN 字段中标识该信元的有效长度。
在封装信元时， 所述第一 PECB可以将自己的 ID号作为发送端 PECB的 ID号在所述信元中携带； 并将所述接收端 PECB的 ID号在 所述信元中携带， 以使信元交换模块根据所述信元中携带的接收端 PECB的 ID号发送所述信元。
其中的所述接收端 PECB的 ID号可根据预设的地址转换表或者 ID转换表获得。 所述地址转换表可如上述表 3所示， 所述 ID转换表 可如上述的表 4所示。
进一步地， 将切片封装为信元时， 还包括设置每个信元的序号 SEQ, 在一种实施方式中， 设置每个信元的序号是通过加 1方式实现 的， 即在同一个 TLP报文中每生成一个信元， 其序号叠加 1。
将 TLP报文封装得到信元时， TLP报文的头部是必选的， 数据、 摘要是可选的。
另外， 信元中还可以包括发送端 PECB的 ID即 SID和用于接收 端 PECB的 ID即 DID。 信元交换模块还根据 DID查信元转发表， 如 果命中， 则按照信元转发表中 DID对应的物理链路将信元发送给接 收端 PECB。
需要说明的是，发送端 PECB及接收端 PECB是相对于信元而言 的， 例如 PECB1发送信元 A, 那么 PECB1对于信元 A而言就是发 送端 PECB, 若 PECB1接收信元 B， 那么对于信元 B而言， PECB1 即为接收端 PECB。
5203： 第一 PECB检测与 PCIE交换系统中其他 PECB之间的链 路状态。
5204： 第一 PECB根据检测结果选择与所述信元的接收端 PECB 间链路状态正常的信元交换模块发送所述信元。
S205: 信元交换模块根据所述信元中携带的接收端 PECB的 ID 号向接收端 PECB发送所述信元。 所述 S205中的信元交换模块为接 收到所述第一 PECB发送的信元的信元交换模块。
S206:所述信元的接收端 PECB在接收到所述信元交换模块发送 的所述信元时， 重組具有相同发送端 PECB的 ID号的所述信元， 以 还原出所述事务层报文。
所述信元的接收端 PECB在还原得到事物层包报文后，将还原得 到的事物层包报文发送给相应的第二根节点或第二叶子节点，所述第 二根节点或第二叶子节点， 接收与其相连的所述信元的接收端 PECB 转发的所述事务层包报文。
所述第一 PECB 同时与 PCIE 交换系统中多个信元交换模块相 连， 每一个信元交换模块也同时与多个 PECB相连， 所述第一 PECB 可以将转换得到的信元通过信元交换模块发送给接收端 PECB， 然后 由接收端 PECB发送给相应的目的节点 （目的 RC或者 EP )。
被选择发送信元的所述信元交换模块根据信元中的接收端 PECB 的 ID即 DID查信元转发表获得目的物理链路，按照所述目的物理链 路将所述信元发送至接收端 PECB。
同时，被选择发送信元的所述信元交换模块还用于根据所述信元 中携带的所述发送端 PECB的 ID号和所述接收端 PECB的 ID号，学 习所述发送端 PECB与接收端 PECB之间的链路关系，并在信元转发 表中创建所述发送端 PECB与接收端 PECB之间的物理链路关系。
另外， 在有总线号扩展需求时， 所述方法还包括：
所述第一 PECB虚拟一个或多个总线接口到总线接口 P2P桥，所 述每个虚拟的 P2P桥用于连接一个或多个虚拟叶子节点，所述虚拟叶 子节点与实体叶子节点或实体叶子节点中的虚拟功能对应。
本发明实施例具有如下优点或有益效果：
采用多个 PECB 与多个信元交换模块组建一个信元交换网络， PECB接收到 TLP报文后将其转换为信元，然后从多个信元交换模块 中选择一个或多个， 向其发送信元，接收端的 PECB接收到信元后将 其还原为 TLP >^文,发送给目的节点，其中该目的节点为另一个 PCIE 域中的 RC或 EP。 从而提高了交换系统的可靠性， 解决了现有技术 中两个交换器之间存在带宽瓶颈的问题。
另外， PECB可以虚拟出 P2P桥及 EP, 虚拟出的 EP与实际 EP 或其中的虚拟功能 VF对应，一个实际 EP中可以有多个虚拟功能 VF， 从而一个实际 EP可以通过其内部的虛拟功能 VF与多个 RC通信， 从而实现了多主机 10共享。
另夕卜， 本发明实施例提供的交换系统具有较好的扩展性， 在本发 明构思的基础上， 只要添加一个 PECB就可以添加一个主机实现 10 共享。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部 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 者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付 出创造性的劳动的情况下， 即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人 可以清楚地了解 到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然 也可以通过硬件。基于这样的理解， 上述技术方案本质上或者说对现 有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软 件产品可以存储在计算机可读存储介质中， 如 ROM/RAM,磁碟、 光 盘等， 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）执行各个实施例或者实施例的某些部分所 述的方法。 以上所述的实施方式， 并不构成对该技术方案保护范围的限定。 任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进 等， 均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求
1、 一种外部组件快速互连总线 PCIE 交换系统， 其特征在于， 包括： 多个 PCIE交换到信元交换的转换桥 PECB和多个信元交换模 块；所述多个 PECB中的每一个 PECB与所述多个信元交换模块中的 每一个信元交换模块通信相连；
所述多个 PECB中的第一 PECB , 用于接收事务层包报文， 将所 述事务层包报文转换为信元，并向所述多个信元交换模块中的至少一 个信元交换模块发送所述信元；
所述多个信元交换模块中的至少一个信元交换模块，用于接收所 述第一 PECB 发送的所述信元， 并根据所述信元中包含的所述多个 PECB中的第二 PECB的 ID号将所述信元转发给所述第二 PECB,所 述第二 PECB为所述信元的接收端 PECB。
2、 如权利要求 1所述的系统， 其特征在于， 所述第一 PECB还 用于检测与其他 PECB之间的链路状态，并根据检测结果选择与所述 第二 PECB 间链路状态正常的信元交换模块发送所述转换得到的信 元。
3、如权利要求 1或 2所述的系统，其特征在于，所述第二 PECB, 用于接收所述信元交换模块发送的所述信元，将所述信元还原为所述 事务层包报文。
4、 如权利要求 3所述的系统， 其特征在于， 所述第一 PECB还 用于， 当将所述事务层包 文转换为多个所述信元时， 将自己的 ID 号作为发送端 PECB的 ID号在所述信元中携带；
则， 所述第二 PECB 将所述信元还原成所述事务层包报文具体 为：所述第二 PECB重组具有相同发送端 PECB的 ID号的所述信元， 还原出所述事务层包报文。
5、 如权利要求 3或 4任一项所述的系统， 其特征在于， 还包括 多个根节点， 多个叶子节点， 所述多个根节点中的一个根节点或多个 叶子节点中的一个叶子节点和所述多个 PECB中的一个 PECB相连； 所述多个根节点中的第一根节点或所述多个叶子节点中的第一 叶子节点，用于将待传输的数据封装为所述事务层包报文发送给与其 相连的所述第一 PECB;
所述多个根节点中的第二根节点或所述多个叶子节点中的第二 叶子节点，用于接收与其相连的所述第二 PECB转发的所述事务层包 报文。
6、 如权利要求 1至 5任一项所述的系统， 其特征在于， 所述系 统还包括与所述多个 PECB中的每个 PECB相连的管理处理器； 所述管理处理器， 用于为所述每个 PECB分配 ID号。
7、 如权利要求 6所述的系统， 其特征在于， 所述管理处理器还 用于配置所述 PECB的转换表， 所述转换表包括地址转换表和 /或 ID 转换表， 所述地址转换表包含事物层包报文中的目的地址与接收端 PECB的 ID号的对应关系 , 所述 ID转换表包含事物层报文的请求者 ID与接收端 PECB的 ID号的对应关系；
则， 所述第一 PECB， 还用于根据所述地址转换表或 ID转换表， 由所述事务层包报文得到所述信元的所述接收端 PECB的 ID号， 并 将所述接收端 PECB的 ID号在所述信元中携带。
8、 如权利要求 7所述的系统， 其特征在于， 所述信元交换模块 还用于根据所述信元中携带的所述第一 PECB 的 ID 号和所述第二 PECB的 ID号， 学习所述第一 PECB与所述第二 PECB之间的链路 关系，并在信元转发表中创建所述第一 PECB与所述第二 PECB之间 的物理链路关系。
9、 如权利要求 1至 8任一项所述的系统， 其特征在于， 所述多个 PECB中的每一个 PECB , 还用于虚拟一个或多个总线 接口到总线接口 P2P桥， 所述每个虛拟的 P2P桥用于连接一个或多 个虚拟叶子节点，所述虚拟叶子节点与实体叶子节点或实体叶子节点 中的虚拟功能对应。
10、 一种外部组件快速互连总线 PCIE交换到信元交换的转换桥 PECB, 其特征在于， 所述 PECB与多个信元交换模块通信相连， 所 述 PECB包括：
接收模块， 用于接收事物层包报文；
转换模块，用于将所述接收模块接收到的事物层包报文转换为第 一信元；
发送模块，用于向所述多个信元交换模块中的至少一个信元交换 模块发送所述转换模块转换得到的所述第一信元，以使所述信元交换 模块向所述信元的接收端 PECB发送所述第一信元。
11、 如权利要求 10所述的 PECB， 其特征在于， 还包括： 检测模块， 用于检测与其他 PECB之间的链路状态；
所述发送模块具体用于根据所述检测模块的检测结果选择与所 述信元的接收端 PECB 间链路状态正常的信元交换模块发送所述第 一信元。
12、 如权利要求 10或 11所述的 PECB， 其特征在于， 所述接收模块还用于接收信元交换模块发送的所述第二信元； 所述 PECB还包括：
还原模块，用于将所述接收模块接收到的所述第二信元还原为事 务层包报文。
13、 如权利要求 12所述的 PECB, 其特征在于，
所述转换模块在将所述事务层包报文转换为多个所述第一信元 时，还用于将本 PECB的 ID号作为发送端 PECB的 ID号在所述第一 信元中携带；
所述还原模块在将所述接收模块接收到的所述第二信元还原为 所述事务层包报文时， 是通过重组具有相同发送端 PECB的 ID号的 信元的方式， 还原出事务层包报文。
14、 如权利要求 10至 13任一项所述的 PECB , 其特征在于， 所述转换模块在将所述事务层包报文转换为多个所述第一信元 时， 还用于根据配置的地址转换表或 ID转换表， 由所述事务层包报 文得到所述第一信元的接收端 PECB 的 ID 号， 并将得到的接收端 PECB的 ID号在所述信元中携带， 所述地址转换表包含事物层包报 文中的目的地址与接收端 PECB的 ID号的对应关系，所述 ID转换表 包含事物层报文的请求者 ID与接收端 PECB的 ID号的对应关系。
15、 如权利要求 10至 14任一项所述的 PECB, 其特征在于， 所 述 PECB还包括：
虚拟模块，用于虚拟一个或多个总线接口到总线接口 P2P桥，所 述每个虚拟的 P2P桥用于连接一个或多个虚拟叶子节点，所述虛拟叶 子节点与实体叶子节点或实体叶子节点中的虛拟功能对应。
16、 一种外部组件快速互连总线 PCIE交换方法， 其特征在于， 包括：
第一 PECB接收事物层包报文， 所述 PECB为 PCIE交换到信元 交换的转换桥；
所述第一 PECB将所述事物层包报文转换为信元；
所述第一 PECB向至少一个信元交换模块发送所述信元，以使所 述信元交换模块根据所述信元中携带的接收端 PECB的 ID号向接收 端 PECB发送所述信元。
17、 如权利要求 16所述的方法， 其特征在于， 所述向至少一个 信元交换模块发送所述信元之前， 还包括：
所述第一 PECB检测与 PCIE交换系统中其他 PECB之间的链路 状态；
则， 所述向至少一个信元交换模块发送所述信元， 具体为： 根据 检测结果选择与所述信元的接收端 PECB 间链路状态正常的信元交 换模块发送所述信元。
18、 如权利要求 16或 17所述的方法， 其特征在于， 还包括： 所述信元的接收端 PECB 在接收到所述信元交换模块发送的所 述信元时， 将接收到的所述信元还原为所述事物层包报文。
19、 如权利要求 18所述的方法， 其特征在于，
所述第一 PECB将所述事物层包报文转换为信元， 还包括： 将自己的 ID号作为发送端 PECB的 ID号在所述信元中携带； 将所述接收端 PECB的 ID号在所述信元中携带；
则，所述信元的接收端 PECB在接收到所述信元交换模块发送的 所述信元时， 将接收到的所述信元还原为所述事物层包报文包括： 所述信元的接收端 PECB 在接收到所述信元交换模块发送的所 述信元时， 重组具有相同发送端 PECB的 ID号的所述信元， 还原出 所述事务层包报文。
20、 如权利要求 18或 19任一项所述的方法， 其特征在于， 所述 第一 PECB接收事物层包报文之前，还包括： 第一根节点或第一叶子 节点，将待传输的数据封装为所述事务层包报文发送给与其相连的所 述第一 PECB;
在所述信元的接收端 PECB 将接收到的所述信元还原为所述事 物层包报文之后， 还包括： 第二根节点或第二叶子节点， 接收与其相 连的所述信元的接收端 PECB转发的所述事务层包报文。
21、 如权利要求 16至 20任一项所述的方法， 其特征在于， 还包 括， 所述第一 PECB , 根据地址转换表或 ID转换表由所述事务层包 报文得到所述信元的所述接收端 PECB的 ID号， 所述地址转换表包 含事物层包 文中的目的地址与接收端 PECB的 ID号的对应关系， 所述 ID转换表包含事物层报文的请求者 ID与接收端 PECB的 ID号 的对应关系。
22、 如权利要求 16至 21任一项所述的方法， 其特征在于， 还包 括，所述第一 PECB虛拟一个或多个总线接口到总线接口 P2P桥，所 述每个虛拟的 P2P桥用于连接一个或多个虚拟叶子节点，所述虛拟叶 子节点与实体叶子节点或实体叶子节点中的虚拟功能对应。
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