WO2016029681A1 - 交换接入模块、信元封装方法、交换网系统及计算机存储介质 - Google Patents

交换接入模块、信元封装方法、交换网系统及计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种交换接入模块、信元封装方法、交换网系统及计算机存储介质；方法包括：交换接入模块根据所接收的数据包的目的地址，确定对应所述目的地址的累积未发送数据，所述对应所述目的地址的累积未发送数据包括所述交换接入模块接收的数据包、以及所述交换接入模块缓存的与所述目的地址对应的未发送数据；根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积的未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中。

Description

交换接入模块、信元封装方法、交换网系统及计算机存储介质 技术领域
本发明涉及通信技术，尤其涉及交换网系统中的交换接入模块、信元封装方法、交换网系统及计算机存储介质。
背景技术
在网络系统中，路由器或者交换机中数据交换架构主要由线卡(Line Card)与交换模块(Switch Fabric)构成，如图1所示，线卡上主要有接口模块(Interface Module)、包处理(Packet Processor)模块和交换接入(Switch Access)模块，其中接口模块可以是同步数字系列(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)成帧器或者以太网物理层加链路层芯片，包处理模块为网络处理器(NP，Network Processor)或者基于逻辑可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)的包处理器。数据包从接口模块进入到线卡后，接口模块将丢弃其中错误的数据包，将正确的数据包传递给包处理模块进行处理，包处理模块根据数据包的目的地址(目的MAC或者目的IP)、业务类型、优先级等信息对数据包进行分析处理，得到数据包的目的交换接入模块(即数据包所发往的交换接入模块)与数据包的流编号，然后将数据包发送给交换接入模块。交换接入模块根据数据包的目的地址，将数据包封装为信元，然后将信元传递给交换模块，通过本地的交换模块将信元转发到目的地址所对应的交换接入模块。
多个路由器或者交换机的交换接入模块和交换模块组成了交换网，如图2所示，通常交换接入模块与交换模块之间使用高速串行链路实现互联；在交换网中，存在着各种各样的数据流，如具有不同源地址(来自不同交换接入模块)、不同目的地址(需要交换到不同的交换接入模块)等各种 数据流；其中数据流还包括单播数据(由交换接入模块分割为单播信元传递给交换模块)与组播数据(由交换接入模块分割为组播信元传递给交换模块)，单播信元只需要发送给一个目的交换接入模块，组播信元需要在交换模块完成复制，发送到不同的交换接入模块。通常，数据流为单播或者组播，与及单播目的地址与组播ID，都是由包处理模块告知交换接入模块。
交换模块在处理单播信元时，需要将来自不同交换接入模块的单播信元，根据其目的地址实现转发。通常交换模块是把来自不同交换接入模块的单播信元存储到缓存中，然后把缓存中的单播信元读出根据信元中目的地址，查找可以达到目的交换接入模块的高速串行链路，然后把单播信元存入到相应高速串行链路的缓存，最后通过高速串行链路把单播信元发送到目的交换接入模块。
交换模块在处理组播信元时，需要将来自不同交换接入模块的组播信元，根据信元中组播ID实现转发。通常交换模块是把来自不同交换接入模块的组播信元存储到缓存中，然后把缓存中的组播信元读出后根据信元组播ID，查找需要发往的交换接入模块，然后根据所需要发往的多个交换接入模块编号，查找可以达到各个目的交换接入模块的高速串行链路，然后把组播信元复制后存入到相应高速串行链路的缓存，最后通过高速串行链路把组播信元发送到目的交换接入模块。
随着交换网系统的发展，交换网的处理能力要求越来越高，这就要求交换模块每秒需要处理的更多数量的信元，对交换模块查找能力、以及缓存读写能力提出了更好的设计要求，导致交换模块难以设计及实现。
发明内容
本发明实施例提供一种交换接入模块、信元封装方法、交换网系统及计算机存储介质，能够减小交换接入模块发送至交换模块的信元数量，进 而减小交换模块的信元转发率。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种信元封装方法，所述方法包括：
交换接入模块根据所接收的数据包的目的地址，确定对应所述目的地址的累积未发送数据，所述对应所述目的地址的累积未发送数据包括所述交换接入模块接收的数据包、以及所述交换接入模块缓存的与所述目的地址对应的未发送数据；
根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中。
本发明实施例还提供一种交换接入模块，所述交换接入模块包括：
缓存单元，配置为缓存未发送数据；
确定单元，配置为根据所接收的数据包的目的地址，确定对应所述目的地址的累积未发送数据，所述对应所述目的地址的累积未发送数据包括所述交换接入模块接收的数据包、以及所述缓存单元缓存的与所述目的地址对应的未发送数据；
封装单元，配置为根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积的未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中。
本发明实施例还提供一种交换网系统，所述交换网系统包括交换接入模块和交换模块；其中，
所述交换接入模块，配置为根据所接收的数据包的目的地址，确定对应所述目的地址的累积未发送数据，所述对应所述目的地址的累积未发送数据包括所述交换接入模块接收的数据包、以及所述交换接入模块缓存的与所述目的地址对应的未发送数据；
所述交换接入模块，配置为根据预设的信元最小长度、以及对应所述 目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述的信元封装方法。
本发明实施例中，交换接入模块可以将对应目的地址的累积未发送数据对应的多个数据包通过填充至至少一个信元中，避免了相关技术总是在一个信元中填充一个数据包的情况，从而减少了发送至交换模块的信元的数量，进而降低了交换模块的信元转发率，减小了交换模块的设计难度。
附图说明
图1为交换网系统中通用数据交换架构；
图2为交换网系统的架构示意图；
图3为本发明实施例信元封装方法的流程示意图；
图4为本发明实施例接收到不同数据包时信元封装处理的实现流程图；
图5为本发明实施例在场景一中进行信元封装的实现流程图；
图6为本发明实施例在场景二中进行信元封装的实现流程图；
图7为本发明实施例中交换接入模块的结构示意图；
图8为本发明实施例交换网系统的架构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
发明人在实施本发明的过程中发现，已有的交换网系统中，交换接入 模块在将数据包封装为信元时，每个信元的净荷只会存储一个数据包，也就是说在同一个信元的净荷中不会有两个或多个数据包；而随着交换网的处理能力要求越来越高，接口模块处理能力从1吉位每秒(Gbps)、10Gbps速率发展到现在的100Gbps与400Gbps，同样包处理模块与交换接入模块的处理能力也提高到100Gbps与400Gbps；与此同时，由于交换网系统中所需要处理的最小数据包长度并没有增加，这就导致交换接入模块所需要处理的最小数据包(与一个信元对应，一个信元封装有一个数据包)转发率大幅度提升；这里，转发率是指每秒内需要处理的最小数据包(信元对应)的数量；设以太网接口的最小数据包为64字节，在一秒内10G以太网的64字节定长包转发率为15M，当以太网接口带宽从10G提升到100G时，一秒内64字节定长包转发率提升到150M；
结合上述分析，可以看出，随着交换接入模块所需要处理的最小数据包转发率大幅度提升，按照相关技术的方案，通常一个最小数据包被封装为一个信元，则交换接入模块发送给交换模块的信元转发率也会大幅度提升，由于交换模块与多个交换接入模块互联，交换模块的信元转发率将需要大大提高，也就是每秒需要处理的信元数量大大增加；由于交换模块需要对每个信元根据信元的目的地址或者组播ID查找相应交换接入模块编号及对应高速串行链路，将信元转发到对应的交换接入模块，随着交换模块每秒需要处理的信元数量大大增加，对交换模块每秒的查找能力、以及缓存读写能力的设计要求大大增加，以至交换模块难以设计及实现。
综上所述，相关技术存在的问题是：随着数据转发率提升，导致交换模块的信元转发率大大提高，导致对交换模块的信元处理能力的要求急剧增加，增加了交换模块的设计难度。
鉴于此问题，本发明实施例记载一种信元封装方法，可以应用于交换网系统中的交换接入模块，所述交换接入模块支持向交换模块发送信元， 由交换模块通过高速串行链路发送信元至目的交换接入模块；交换接入模块利用本发明实施例记载的信元封装方法封装信元，并发送信元至交换模块，能够减小交换接入模块发送至交换模块的信元数量，进而减小交换模块的信元转发率，如图3所示，本实施例记载的信元封装方法包括以下步骤：
步骤301、交换接入模块根据所接收的数据包的目的地址，确定对应所述目的地址的累积未发送数据。
这里，对应所述目的地址的累积未发送数据包括所述交换接入模块接收的数据包、以及所述交换接入模块缓存的与所述目的地址对应的未发送数据。
步骤302、根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中。
作为一个实施方式，所述根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中，包括：
当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度大于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至少两个信元中，直至剩余的累积未发送数据的长度为零或小于所述信元最小长度；其中，填充后得到的信元的长度与所述信元最小长度对应。
信元包括三部分：目的地址、信元头和信元净荷；在利用累积未发送数据封装信元时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至信元的信元净荷，在信元的目的地址填充累积未发送数据的目的地址，在信元头填充信元净荷中的累积未发送数据对应的数据包的数据量、以及数据包在信元中的起始位置和长度。
作为一个实施方式，当剩余的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度时，所述方法还包括：缓存将所述剩余的累积未发送数据，以作为对应所述目的地址的未发送数据；存储所述剩余的未发送数据对应数据包的数量、以及各数据包在缓存中的起始位置和长度；以便后续再次接收到与缓存的未发送数据同样目的地址的数据包时，从缓存中提取对应所述数据包的目的地址的未发送数据、连同接收的数据包，作为对应所述目的地址的累积未发送数据，并利用信元最小长度进行信元封装的操作，即将对应所述数据包目的地址的累积未发送数据填充至信元中，填充信元的实施操作前述已作说明，这里不再赘述。
作为一个实施方式，所述根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至信元中，包括：
当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度，且对应所述目的地址的累积未发送数据对应的数据包的数量大于或等于在信元中所填充的数据包数量的最小值时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至一个信元中；这样，可以避免将数据包封装为多个信元的情况(例如一个数据包封装为一个信元的情况)，减少交换模块接收到的信元的数量，进而减小交换模块的信元转发率。
作为一个实施方式，当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度，且对应所述目的地址的累积未发送数据对应的数据包的数量小于在信元中所填充的数据包数量的最小值时，将对应所述目的地址的累积未发送数据作为对应所述目的地址的未发送数据进行缓存；并标识缓存的对应所述目的地址的未发送数据所对应的数据包在缓存中的起始位置和长度，以便后续接收到与缓存的未发送数据同样目的地址的数据包时，将从缓存中提取对应所述数据包的目的地址的未发送数据、连同接 收的数据包，作为对应所述目的地址的累积未发送数据，并利用信元最小长度进行信元封装的操作，即将对应所述数据包目的地址的累积未发送数据填充至信元中，填充信元的实施操作前述已作说明，这里不再赘述。
作为一个实施方式，根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至信元之前，所述方法还包括：
确定所述目的地址对应的目的交换接入模块支持拼接功能；实际应用中，可以预先存储目的地址对应的目的交换接入模块是否是指拼接功能的信息，从而通过查询目的地址可以确定目的交换接入模块是否支持拼接功能。
作为一个实施方式，确定所述目的地址对应的目的交换接入模块不支持拼接功能时，可以将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至信元中，其中，填充得到的信元的长度小于等于所述信元最小长度；例如，当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于或等于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至一个信元中；当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度大于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至少两个信元中，其中每个信元填充有一个数据包(对应所述目的地址的累积未发送数据所对应的数据包)；从而，可以实现支持拼接功能与不支持拼接功能的交换接入模块混插，支持拼接功能的新交换接入模块可以旧的不支持拼接功能交换接入模块对接，实现了新旧交换模块的顺利过渡。
实际应用场景中，交换接入模块接收到的数据包包括单播数据包和组播数据包，下面再结合接收到不同类型的数据包时的处理，对本发明实施例记载的信元封装方法进行说明，本发明实施例记载的信元封装方法的流程图如图4所示，包括以下步骤：
步骤S401、交换接入模块上电开始工作后进行初始化。
对于交换网系统中支持单播目的地址的所有交换接入模块，交换接入模块将指示缓存中未发送单播数据的字节数(也即长度)的标识UR置0，表示缓存中不存在未发送单播数据；把用于存储未发送单播数据的缓存清空，将指示未发送单播数据包数量信息的标识UP置0，把用于指示各未发送单播数据包在缓存中起始位置的标识、以及指示各未发送单播数据包长度的标识清零；
对于在交换网系统中组播ID的交换接入模块，交换接入模块将指示缓存中发送组播数据的字节数的标识MR置0，把用于存储未发送组播数据的缓存清空，将指示缓存中未发送组播数据包数量信息的标识MP置0，把用于指示缓存中各未发送组播数据包在缓存中起始位置的标识、以及指示缓存中各未发送组播数据包长度的标识清零。
后续步骤以接收到一个数据包的处理的进行说明，接收到多个数据包的处理对于接收到多个数据包的处理类似。
步骤S402、接收数据包，判断接收到的数据包的类型。
交换接入模块接收到来自包处理模块的一个数据包，提取该数据包类型(单播或组播)信息；如果单播数据包，跳转到步骤S403，如果是组播数据包，跳转到步骤S411。
步骤S403、判断是否支持拼接。
交换接入模块提取单播数据包的单播目的地址DST_ID、数据包长度UL，根据单播目的地址判断目的交换接入模块是否支持拼接功能，如果支持跳转到步骤S404；如果不支持则跳转到步骤S410。
步骤S404、获取缓存中未发送单播数据的信息、提取缓存中未发送的单播数据。
交换接入模块根据单播目的地址，查找以下信息：缓存中单播目的地 址为DST_ID未发送单播数据的字节数UR；单播目的地址为DST_ID的未发送单播数据包的数量信息UP；未发送单播数据包在缓存中的起始位置以及长度；
从缓存中提取单播目的地址为DST_ID的未发送单播数据。
步骤S405、确定目的地址为DST_ID累积未发送单播数据的信息，比较累积未发送单播数据的长度与CL。
将步骤S402接收到的单播数据包的长度(也即字节数)UL，加上步骤S404中提取的单播目的地址为DST_ID的未发送单播数据的字节数UR，得到累积目的地址为DST_ID的未发送单播数据的长度UT；
若UT大于等于交换网系统所预先设置的信元最小长度CL，则跳转到步骤S406；若UT小于CL、且UP+1等于CP，则跳转到步骤S408；若UT小于CL并且UP+1小于CP，则跳转到步骤S409；其中，CP为一个信元中所封装的数据包的长度小于CL时，在信元所要求封装(也即填充)的数据包数量的最大值。
步骤S406、信元封装。
在单播信元中需要标识单播数据包的三部分信息，其中，第一部分是目的地址(DST_ID)，第二部分是信元头(CELL_HEAD)，信元头标识信元所封装的目的地址为DST_ID_1单播数据包的数量、以及目的地址为DST_ID的各单播数据包的在信元中的起始位置和长度，第三部分是信元净荷(CELL_PLD)，封装有目的地址为DST_ID的单播数据包；
若UT大于CL，则标识累积的目的地址为DST_ID的未发送单播数据至少可以填充一个信元，则利用累积的目的地址为DST_ID的未发送单播数据进行信元封装，此时，
1)若UR等于0，代表缓存中不存在与步骤S402接收的数据包目的单播地址相同的未发送单播数据，则将步骤S402接收的单播数据包填充到信 元中，重复填充操作，直至UT小于CL(也即填充信元后剩余的未发送单播数据不足以填充一个信元)或者UT等于0(也即步骤S402接收的单播数据包恰好完全填充至信元中)。
2)若UR大于0，在信元封装时，首先将从缓存提取的目的地址为DST_ID的单播数据填充至信元中，再将步骤402接收的单播数据包填充至信元中，直至UT小于CL(也即填充信元后剩余的未发送单播数据不足以填充一个信元)或者UT等于0(也即步骤S402接收的单播数据包长度为CL，恰好完全填充至信元中)。
例如，首先将从缓存中提取的目的地址为DST_ID的未发送单播数据的填充至信元中，当从缓存提取DST_ID未发送单播数据全部填充到信元中后，如果此时填充至信元的数据包长度还未达到CL，则再填充步骤S402所接收的单播数据包，直至UT小于CL或者UT等于0。
填充完毕后，还需要将UT减去CL得到新的UT，以标识信元填充完毕后累积的目的地址为DST_ID的未发送单播数据的长度。
步骤S407、更新UR和UP。
若步骤S406执行之后UT大于0，则执行以下操作：将步骤S406执行之后目的地址为DST_ID的未发送单播数据回存入到缓存中，将UT的值赋给UR，将UP置为1(标识缓存中有目的地址为DST_ID的未发送单播数据)，并记录缓存中目的地址为DST_ID的单播数据在缓存中的起始位置与长度；
若步骤S406执行之后UT等于0，则将UP置0(标识缓存中不存在目的地址为DST_ID的未发送单播数据)，跳转到步骤S402。
步骤S408、信元封装。
若UT小于CL且UP+1等于CP，则表示累积的目的地址为DST_ID的未发送单播数据包的数量达到UT小于CL时信元中所要求填充的数据包 数量的最小值，则将累积的目的地址为DST_ID的未发送单播数据填充到一个信元净荷中，并在信元头中标识信元中封装有CP个目的地址为DST_ID单播数据包、各个数据包在信元中的起始位置、各个数据包长度，并发送信元；此时缓存中不存在目的地址为DST_ID未发送单播数据，步骤S402接收的单播数据包也已发送，则将UR与UP置0，跳转到步骤402。
步骤S409、将接收的单播数据包缓存，并继续接收数据包。
若UT小于CL并且UP+1小于CP，则表示累积的目的地址为DST_ID的未发送单播数据包的数量未达到UT小于CL时在信元中所要求封装的数据包数量的最小值，则步骤402接收到的单播数据、与所提取出的未发送单播数据包回存入到缓存中，并将UP+1赋值给CP，记录缓存中目的地址为DST_ID的未发送单播数据包的起始位置与长度，更新UR(缓存的目的地址为DST_ID未发送单播数据包的长度)的值为UT，跳转到步骤402。
步骤S410、封装信元。
目的交换接入模块不支持拼接功能，
当UT小于等于CL时，则将当前(即步骤S402接收的)单播数据包填充到一个信元中，发送给目的交换接入模块，在信元头中指示该信元只包括一个单播数据包、并指示该单播数据包在信元中起始位置与长度；
若UT大于CL，则将当前(即步骤S402接收的)单播数据包填充到长度小于等于CL的至少两个信元，在每个信元的信元头中标识只含一个数据包，并标识单播数据包在信元中的起始位置与长度，将填充后得到的信元顺序发送给目的交换接入模块，跳转到步骤402。
步骤S411、交换接入模块提取组播数据包的组播ID(设为MUL_ID)、数据包长度ML。
步骤S412、交换接入模块根据组播ID，查找该数据包需要复制到的目标交换接入模块是否都支持拼接功能，若各个目标交换接入模块均不支持 拼接功能或有部分不支持拼接功能，则跳转到步骤S419；如果数据包需要复制到的目标交换接入模块都支持拼接功能，则跳转到步骤S413。
步骤S413、查找缓存中目的地址(也即组播ID)为MUL_ID的未发送组播数据的信息，从缓存中提取目的地址(也即组播ID)为MUL_ID的未发送组播数据。
交换接入模块根据组播ID，查找以下信息：缓存中组播ID为MUL_ID的未发送组播数据字节数MR、缓存中组播ID为MUL_ID的未发送组播数据包的数量MP、缓存中组播ID为MUL_ID的未发组播数据包的起始位置与长度，从缓存中提取组播ID为MUL_ID的未发送组播数据。
步骤S414、更新组播ID为MUL_ID的未发送组播数据包的信息，比较累积的组播ID为MUL_ID的未发送组播数据长度MT与CL。
将步骤S402接收到的组播数据包长度ML加上缓存中组播ID为MUL_ID的未发送组播数据字节数MR，得到累积的组播ID为MUL_ID的未发送组播数据长度MT；
若MT大于等于交换网系统所预先设置的最小信元长度CL，跳转到步骤S415；
若MT小于CL、且MP+1等于CP，跳转到步骤S417；
若MT小于CL并且MP+1小于CP，跳转到步骤S418。
步骤S415、若MT大于CL，则开始将数据包进行信元封装。
组播信元包括三部分信息，第一部分是组播ID(MUL_ID)，第二部分是信元头(CELL_HEAD)，CELL_HEAD包括信元所封装的组播数据包的数量以及各组包数据包在信元中的起始位置、长度，第三部分是信元净荷(CELL_PLD)，封装由多个组播数据包；在信元封装时，
若MR等于0，则代表缓存中不存在与步骤S402接收的组播数据包目的组播地址相同的未发送组播数据，将步骤S402接收的组播数据包填充到 信元中，重复填充操作，直至MT小于CL(也即步骤S402接收的组播数据包填充信元后剩余的组播数据不足以填充一个信元)或者MT等于0(也即步骤S402接收的组播数据包恰好完全填充至信元中)；
若MR大于0，在信元封装时，首先将从缓存中提取的组播ID为MUL_ID的未发送组播数据填充至信元中，再将步骤S402接收的组播数据包填充至信元中，直至MT小于CL(也即组播数据包填充信元后剩余的组播数据不足以填充一个信元)或者MT等于0(组播数据包恰好完全填充至信元中)；在信元的信元头中需要标识封装至信元中的组播数据包信息(包括组播ID为MUL_ID组包的组播数据包的数量、在信元中的起始地址以及长度)；
信元封装之后，需要将MT减去CL得到新的MT，以标识信元填充完毕后累积的组播ID为MUL_ID未发送的组播数据的长度。
步骤S416、更新MR和MP。
将MT的值赋给MR；
对于MP，
若步骤S415执行之后MT大于0，把步骤S415执行之后累积的组播ID为MUL_ID的未发送组播数据回存入到缓存中，将MP置为1(标识缓存中存在组播ID为MUL_ID未发送组播数据)，记录组播ID为MUL_ID的未发送组播数据包在缓存的起始位置与长度；
若步骤S415执行之后MT等于0，表示不存在未发送的组播数据包，则将MP置0；
跳转到步骤S402。
步骤S417、封装信元。
若MT小于CL且MP+1等于CP，则表示累积的组播ID为MUL_ID未发送组播数据包达到在MT小于CL封装一个信元所要求填充的数据包的 数量的最小值，则将累积的组播ID为MUL_ID未发送组播数据填充到一个信元中，在信元中标识填充了CP个数据包，并在信元头中标识所填充的各个数据包在信元中的起始位置和长度；
由于此时不存在累积的组播ID为MUL_ID未发送组播数据包，则将MR与MP置0，跳转到步骤S402。
步骤S418、缓存未发送组播数据包，并更新MR、MP。
若MT小于CL并且MP+1小于CP，则表示累积的组播ID为MUL_ID未发送组播数据包的数量未达到MT小于CL时填充一个信元所需的数据包数量的最小值CP，则不进行信元封装和发送，将累积的组播ID为MUL_ID未发送组播数据回存至缓存中，把MT赋值给MR(更新缓存中组播ID为MUL_ID未发送组播数据的长度)，把MP+1赋值给MP(更新缓存中组播ID为MUL_ID未发送组播数据包的数量)，记录缓存中MP个组播ID为MUL_ID组播数据包的在缓存中的起始位置与长度，跳转到步骤S402。
步骤S419、封装信元。
该组播ID对应的组播数据包的目的交换接入模块中部分或全部交换接入模块不支持拼接功能，
当MT小于等于CL时，则将当前(即步骤S402接收的)组播数据包填充到一个信元中，发送给目的交换接入模块，在信元头CELL_HEAD中指示该信元只包括一个数据包、该组播数据包在信元中起始位置与长度；
若MT大于CL，则将当前(即步骤S402接收的)组播数据填充到长度小于等于CL的至少两个信元，在每个信元的信元头CELL_HEAD中标识信元只填充有一个组播数据包、并标识组播数据包在信元中的起始位置与长度，将填充后得到的信元发送给目的交换接入模块，跳转到步骤S402。
图5与图6为本发明实施例中实现信元封装的两种场景实现流程图，在该应用中交换接口接收到的最小数据包为64Byte，CL配置为256字节 (Byte)，CP配置为3。
图5对应的应用场景说明如下：
步骤S500，交换接入模块等待新的数据包。
步骤S501，交换接入模块接收到一个单播数据包，提取单播数据包中携带的目的地址与数据包长度，该数据包长度为300Byte，即UL等于300Byte，同时根据目的地址查询得到目的交换接入模块支持拼接功能。
步骤S502，根据目的地址，提取缓存中未发送的单播数据、UR、UP，UR为20Byte，UP为1，表示缓存中该目的地址对应有1个数据包的20Byte未发送数据，还读取用于指示未发送数据所处数据包在缓存中的起始位置与长度信息。
步骤S503，UT等于UL加上UR，等于320Byte，大于CL，因此将其中256Byte数据封装为一个信元，该信元包含3部分内容，目的地址DST_ID为目的交换接入模块，信元头CELL_HEAD指示信元封装了2个数据包、以及2个数据包在信元中的起始位置、长度，信元净荷(CELL_PLD)含有2个数据包。
封装信元中，首先在信元净荷中填充从缓存中提取的未发送的单播数据，再填充步骤S501接收的数据包。
步骤S504，将UT-256Byte得到64Byte作为新的UT，标识累积的未发送单播数据的字节数，由于新的UT小于CL，因此把剩余的64Byte回存入缓存，根据目的地址查找到缓存空间，把64Byte单播数据缓存起来，并且把UR设置为64Byte，UP设置为1以表示缓存中还有一个单播数据包的数据未发送完毕，同时更新未发送单播数据所处的数据包在缓存中的起始位置与长度信息，跳转到步骤S500。
图6对应的应用场景说明如下：
步骤S600，交换接入模块等待接收新的数据包。
步骤S601，交换接入模块接收到一个组播数据包，提取组播数据包中携带的组播ID与数据包长度，该数据包长度为64Byte，即ML等于64Byte，同时根据组播ID查询得到该组播信元需要复制的目的交换接入模块都支持拼接功能。
步骤S602，根据组播ID，读取缓存中与该组播ID对应的未发送组播数据、MR、MP，MR为84Byte，MP为2，表示该组播ID对应有2个数据包共计84Byte未发送组播数据，读取用于指示未发送组播数据对应的组播数据包在缓存中的起始位置与长度信息。
步骤S603，MT等于ML加上MR，等于148Byte，小于CL；但是由于MP+1等于3，达到交换网系统配置的CP参数，表示已经达到MT小于CL时信元所要求封装的数据包的最小值，因此将全部148Byte数据封装为一个信元，该信元包含3部分内容，目的地址MUL_ID为组播ID，发送给交换模块用于进行组播信元复制，信元头CELL_HEAD指示信元封装了3个数据包的数据、3个数据包在信元中的起始位置、长度，信元净荷(CELL_PLD)含有3个数据包。
如图6所示，在封装信元时，首先将缓存中目的地址MUL_ID的未发送组播数据共计84Byte填充至信元中，再将步骤601接收的数据包填充至信元中。
步骤S604，MT更新后的值等于0，表示不存在该组播ID对应的累积未发送组播数据包，因此将MR与MP置0，同时将缓存中未发送组播数据对应的组播数据包起始位置与长度信息置0，跳转到步骤S600。
在图5与图6的应用场景中，交换接入模块将大部分数据包通过拼接组装在大于64Byte的信元中，降低了信元转发率，减少了交换模块的设计难度。
本发明实施例记载的技术方案所适用的其它场景，前文中已经做了详 细说明，在此不再一一举例说明。
本发明实施例还记载一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行图3或图4所示的信元封处理流程。
本发明实施例还记载一种交换接入模块，可以应用于图2所示的交换网系统，所述交换接入模块支持向交换模块发送信元，由交换模块通过高速串行链路发送信元至目的交换接入模块；交换接入模块封装信元并发送信元至交换模块，能够减小交换接入模块发送至交换模块的信元数量，进而减小交换模块的信元转发率；如图7所示，本发明实施例记载的交换接入模块包括：
缓存单元71，配置为缓存未发送数据；
确定单元72，配置为根据所接收的数据包的目的地址，确定对应所述目的地址的累积未发送数据，所述对应所述目的地址的累积未发送数据包括所述交换接入模块接收的数据包、以及所述缓存单元71缓存的与所述目的地址对应的未发送数据；
封装单元73，配置为根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积的未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中。
作为一个实施方式，所述封装单元73，还配置为当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度大于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少两个信元中，直至剩余的累积未发送数据的长度为零或小于所述信元最小长度；其中，
填充后得到的信元的长度与所述信元最小长度对应。
作为一个实施方式，所述缓存单元71，还配置为当剩余的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度时，缓存所述剩余的累积未发送数据；
所述封装单元73，还配置为存储所述剩余的未发送数据对应的数据包在缓存中的起始位置和长度。
作为一个实施方式，所述封装单元73，还配置为当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度，且对应所述目的地址的累积未发送数据所对应的数据包的数量大于或等于在信元中所填充的数据包数量的最小值时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至一个信元中。
作为一个实施方式，所述封装单元73，还配置为当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度，且对应所述目的地址的累积未发送数据对应的数据包的数量小于在信元中所填充的数据包数量的最小值时，缓存所述累积未发送数据；并标识所述累积未发送数据对应的数据包在缓存中的起始位置和长度。
作为一个实施方式，所述确定单元72，还配置为确定所述目的地址对应的目的交换接入模块支持拼接功能时，触发所述封装单元73根据预设的信元最小长度、以及所述累积未发送数据的长度，将所述累积未发送数据填充至信元。
作为一个实施方式，所述确定单元72，还配置为确定所述目的地址对应的目的交换接入模块不支持拼接功能时，触发所述封装单元73将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至信元中，其中，填充得到的信元的长度小于等于所述信元最小长度。
作为一个实施方式，所述封装单元73，还配置为当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于或等于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至一个信元中；
当所述累积未发送数据的长度大于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少两个信元中。
交换网系统中的交换接入模块可以由专用集成电路(ASIC)芯片或现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)芯片实现，相应地，缓存单元71可由动态缓存或静态缓存实现，确定单元72、封装单元73为ASIC或FPGA芯片中的功能模块。
本发明实施例还记载一种交换网系统，如图8所示，所述交换网系统包括：
交换接入模块81和交换模块82；其中，
所述交换接入模块81，配置为根据所接收的数据包的目的地址，确定对应所述目的地址的累积未发送数据，所述对应所述目的地址的累积未发送数据包括所述交换接入模块81接收的数据包、以及所述交换接入模块81缓存的与所述目的地址对应的未发送数据；
所述交换接入模块81，配置为根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中；
所述交换模块82，配置为接收交换接入模块81发送的信元，根据信元的目的地址发送信元至目的交换接入模块81。
作为一个实施方式，交换接入模块81还配置为当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度大于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少两个信元中，直至剩余的累积未发送数据的长度为零或小于所述信元最小长度；其中，填充后得到的信元的长度与所述信元最小长度对应。
作为一个实施方式，交换接入模块81还配置为当剩余的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度时，缓存所述剩余的累积未发送数据；存储所述剩余的未发送数据对应的数据包在缓存中的起始位置和长度。
作为一个实施方式，交换接入模块81还配置为当对应所述目的地址的 累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度，且对应所述目的地址的累积未发送数据所对应的数据包的数量大于或等于在信元中所填充的数据包数量的最小值时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至一个信元中。
作为一个实施方式，交换接入模块81还配置为缓存所述累积未发送数据；并标识所述累积未发送数据对应的数据包在缓存中的起始位置和长度。
作为一个实施方式，交换接入模块81还配置为根据预设的信元最小长度、以及所述累积未发送数据的长度，将所述累积未发送数据填充至至少一个信元之前，确定所述目的地址对应的目的交换接入模块支持拼接功能。
作为一个实施方式，交换接入模块81还配置为确定所述目的地址对应的目的交换接入模块不支持拼接功能时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至信元中，其中，填充得到的信元的长度小于等于所述信元最小长度。
作为一个实施方式，交换接入模块81还配置为当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于或等于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至一个信元中；
当所述累积未发送数据的长度大于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少两个信元中。
在数据网络通信产品中，交换接入模块与交换模块对应由独立的芯片(基于ASIC或FPGA)实现。
综上所述，本发明实施例中，交换接入模块可以将多个数据包通过拼接组装一个信元中，降低了信元转发率，减少了交换模块的设计难度。同时本发明实施例还可以根据目的地址与组播ID，以判断目的交换接入模块是否具备报文拼接功能，可以实现支持拼接功能与不支持拼接功能的交换接入模块混插，支持拼接功能的新交换接入模块、以及旧的不支持拼接功 能交换接入模块对接，实现了新旧交换模块的顺利过渡。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也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，本发明实施例的技术方案本质上或者说对相关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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、RAM、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

  1. 一种信元封装方法，所述方法包括：
    交换接入模块根据所接收的数据包的目的地址，确定对应所述目的地址的累积未发送数据，所述对应所述目的地址的累积未发送数据包括所述交换接入模块接收的数据包、以及所述交换接入模块缓存的与所述目的地址对应的未发送数据；
    根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中，包括：
    当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度大于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少两个信元中，直至剩余的累积未发送数据的长度为零或小于所述信元最小长度；其中，
    填充后得到的信元的长度与所述信元最小长度对应。
  3. 根据权利要求2所述的方法，其中，当剩余的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度时，所述方法还包括：
    缓存所述剩余的累积未发送数据；
    存储所述剩余的未发送数据对应的数据包在缓存中的起始位置和长度。
  4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中，包括：
    当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度，且对应所述目的地址的累积未发送数据所对应的数据包的数量大于或 等于在信元中所填充的数据包数量的最小值时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至一个信元中。
  5. 根据权利要求4所述的方法，其中，当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度，且对应所述目的地址的累积未发送数据对应的数据包的数量小于在信元中所填充的数据包数量的最小值时，所述方法还包括：
    缓存所述累积未发送数据；并标识所述累积未发送数据对应的数据包在缓存中的起始位置和长度。
  6. 根据权利要求2至5任一项所述的方法，其中，根据预设的信元最小长度、以及所述累积未发送数据的长度，将所述累积未发送数据填充至至少一个信元之前，所述方法还包括：
    确定所述目的地址对应的目的交换接入模块支持拼接功能。
  7. 根据权利要求6所述的方法，其中，确定所述目的地址对应的目的交换接入模块不支持拼接功能时，所述方法还包括：
    将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至信元中，其中，填充得到的信元的长度小于等于所述信元最小长度。
  8. 根据权利要求7所述的方法，其中，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至信元中，包括：
    当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于或等于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至一个信元中；
    当所述累积未发送数据的长度大于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少两个信元中。
  9. 一种交换接入模块，所述交换接入模块包括：
    缓存单元，配置为缓存未发送数据；
    确定单元，配置为根据所接收的数据包的目的地址，确定对应所述目 的地址的累积未发送数据，所述对应所述目的地址的累积未发送数据包括所述交换接入模块接收的数据包、以及所述缓存单元缓存的与所述目的地址对应的未发送数据；
    封装单元，配置为根据预设的信元最小长度、以及对应所述目的地址的累积的未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中。
  10. 根据权利要求9所述的交换接入模块，其中，
    所述封装单元，还配置为当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度大于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少两个信元中，直至剩余的累积未发送数据的长度为零或小于所述信元最小长度；其中，
    填充后得到的信元的长度与所述信元最小长度对应。
  11. 根据权利要求10所述的交换接入模块，其中，
    所述缓存单元，还配置为当剩余的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度时，缓存所述剩余的累积未发送数据；
    所述封装单元，还配置为存储所述剩余的未发送数据对应的数据包在缓存中的起始位置和长度。
  12. 根据权利要求9所述的交换接入模块，其中，
    所述封装单元，还配置为当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度，且对应所述目的地址的累积未发送数据所对应的数据包的数量大于或等于在信元中所填充的数据包数量的最小值时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至一个信元中。
  13. 根据权利要求12所述的交换接入模块，其中，
    所述缓存单元，还配置为当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于所述信元最小长度，且对应所述目的地址的累积未发送数据对应的 数据包的数量小于在信元中所填充的数据包数量的最小值时，缓存所述累积未发送数据；并标识所述累积未发送数据对应的数据包在缓存中的起始位置和长度。
  14. 根据权利要求10至13任一项所述的交换接入模块，
    所述确定单元，还配置为确定所述目的地址对应的目的交换接入模块支持拼接功能时，触发所述封装单元根据预设的信元最小长度、以及所述累积未发送数据的长度，将所述累积未发送数据填充至信元。
  15. 根据权利要求14所述的交换接入模块，其中，
    所述确定单元，还配置为确定所述目的地址对应的目的交换接入模块不支持拼接功能时，触发所述封装单元将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至信元中，其中，填充得到的信元的长度小于等于所述信元最小长度。
  16. 根据权利要求15所述的交换接入模块，其中，
    所述封装单元，还配置为当对应所述目的地址的累积未发送数据的长度小于或等于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至一个信元中；
    当所述累积未发送数据的长度大于所述信元最小长度时，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少两个信元中。
  17. 一种交换网系统，所述交换网系统包括交换接入模块和交换模块；其中，
    所述交换接入模块，配置为根据所接收的数据包的目的地址，确定对应所述目的地址的累积未发送数据，所述对应所述目的地址的累积未发送数据包括所述交换接入模块接收的数据包、以及所述交换接入模块缓存的与所述目的地址对应的未发送数据；
    所述交换接入模块，配置为根据预设的信元最小长度、以及对应所述 目的地址的累积未发送数据的长度，将对应所述目的地址的累积未发送数据填充至至少一个信元中。
  18. 一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令配置为权利要求1至8任一项所述的信元封装方法。
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