專利名稱：實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的方法和板卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，尤其涉及路由交換設(shè)備數(shù)據(jù)平面可靠 通信的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前主流路由交換設(shè)備的系統(tǒng)架構(gòu)一般都分成數(shù)據(jù)平面、控制平 面和監(jiān)控平面三個子系統(tǒng)。其中，數(shù)據(jù)平面由交換矩陣和業(yè)務(wù)線卡的
交換芯片單元組成，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)；和其它平 面相比，數(shù)據(jù)平面占用系統(tǒng)資源最多，對整個設(shè)備的性能起決定性作 用。數(shù)據(jù)平面主要有兩種設(shè)計實現(xiàn)方案第一種是將交換矩陣和主控 板設(shè)計為一體，如圖l所示，數(shù)據(jù)平面由主控板上的交換矩陣單元和 各個業(yè)務(wù)線卡的交換芯片單元組成；主控板包括主控單元和交換矩陣 單元，融合控制、協(xié)議處理、板間交換為一體。第二種方案是將控制 平面和數(shù)據(jù)平面分離，即交換網(wǎng)板和主控板是獨立的，交換矩陣由單 獨的交換網(wǎng)板提供，如圖2所示。無論數(shù)據(jù)平面是采用方案1或者方 案2設(shè)計，在都可采用博通(Broadcom)公司的芯片來實現(xiàn)，交換 矩陣和交換單元之間通過HiGig協(xié)議進(jìn)行通信，即交換矩陣單元和業(yè) 務(wù)線卡的交換芯片單元通過HiGig端口互聯(lián)，提供板間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通 道。所以交換矩陣單元和業(yè)務(wù)線卡的交換芯片單元之間的HiGig端口 是否正常工作，是影響數(shù)據(jù)平面工作質(zhì)量的決定性因素。 一般交換網(wǎng)板和每個業(yè)務(wù)線卡之間有多個HiGig端口連接，流量均衡分擔(dān)，如果 某個HiGig端口出現(xiàn)異常而不能快速、準(zhǔn)確檢測并處理，將導(dǎo)跨卡轉(zhuǎn) 發(fā)出現(xiàn)嚴(yán)重丟包，即使數(shù)據(jù)流量不大，也會有大量丟包，導(dǎo)致客戶業(yè) 務(wù)中斷，引起重大損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的方法，通 過及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)平面HiGig端口的連通性問題，避免因為數(shù)據(jù)丟失引 起系統(tǒng)異常，從而避免給客戶造成嚴(yán)重?fù)p失。
本發(fā)明提供的實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的方法，所述的數(shù)據(jù)平面支 持HigGig協(xié)議，其特征在于，交換網(wǎng)板的控制CPU單元和業(yè)務(wù)線卡 的控制CPU單元之間，按一定的周期通過HiGig端口互發(fā)探測報文， 依次對所有HiGig端口的連通性進(jìn)行檢測；如果發(fā)現(xiàn)異常，立即將該 HiGig端口的數(shù)據(jù)流切換到其它正常工作的HiGig端口 ，當(dāng)檢測到該 HiGig端口恢復(fù)正常時，重新分配數(shù)據(jù)流給該HiGig端口 。
進(jìn)一步的，本發(fā)明實現(xiàn)的數(shù)據(jù)平面可靠通信方法，包括如下步驟
a、 在交換網(wǎng)板和每個業(yè)務(wù)線卡上啟用HiGig連通性檢測任
務(wù)，并為交換網(wǎng)板和業(yè)務(wù)線卡的每一個HiGig端口設(shè)置報文檢測計數(shù) 器；
b、 所述HiGig連通性檢測任務(wù)按一定的周期向每一個HiGig 端口發(fā)送探測報文，并且每個HiGig端口接收探測報文的回應(yīng)報文， 并在該HiGig端口的報文檢測計數(shù)器中對發(fā)送的探測報文和接收的 回應(yīng)報文進(jìn)行計數(shù)；c、當(dāng)HiGig連通性檢測任務(wù)檢測到某個HiGig端口的報文檢 測計數(shù)器達(dá)到設(shè)定的閾值時，設(shè)定該HiGig端口為非轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，并將 該HiGig端口上的數(shù)據(jù)流量切換到其它正常的HiGig端口 。
進(jìn)一步的，步驟b所述的HiGig端口的報文檢測計數(shù)器中對發(fā)送 的探測報文和接收的回應(yīng)報文進(jìn)行計數(shù)的步驟如下
bl、 HiGig端口每發(fā)送一個探測報文，對其報文檢測計數(shù)器執(zhí)行 加1操作；
b2、 HiGig端口每接收到一個探測報文的回應(yīng)報文，對其報文檢 測計數(shù)器執(zhí)行減l操作。 >
進(jìn)一步的，檢測任務(wù)在向HiGig端口發(fā)送探測報文時，對本HiGig 端口的報文檢測計數(shù)器進(jìn)行判斷，如果報文檢測計數(shù)器的值大于設(shè)定 的閾值，設(shè)定本HiGig端口為非轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，通知系統(tǒng)將本HiGig端口 數(shù)據(jù)流量切換到其它正常工作的HiGig端口 。
具體的，所述的交換網(wǎng)板為帶有交換矩陣單元的主控板。 具體的，所述探測報文和回應(yīng)報文為HiGig2協(xié)議報文。 本發(fā)明的另一目的是， 一種實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的板卡，包括 交換芯片單元和控制CPU單元，其特征在于，所述控制CPU單元中 運行有用于對HiGig端口進(jìn)行檢測的HiGig連通性檢測任務(wù)，所述 HiGig連通性檢測任務(wù)中設(shè)置有與交換芯片單元的HiGig端口一一對 應(yīng)的報文檢測計數(shù)器；所述HiGig連通性檢測任務(wù)用于收發(fā)探測報文 以及探測報文的回應(yīng)報文；所述的報文計數(shù)器用于對發(fā)送的探測報文 和接收的回應(yīng)報文進(jìn)行計數(shù)。具體的，所述的HiGig端口的報文檢測計數(shù)器，在本HiGig端口 每發(fā)送一個探測報文執(zhí)行加1操作，每接收到一個探測報文的回應(yīng)報 文執(zhí)行減l操作。 ，
本發(fā)明的有益效果是，通過在數(shù)據(jù)平面內(nèi)收發(fā)探測報文的方式進(jìn) 行檢測，只有當(dāng)HiGig端口能夠正確收發(fā)探測報文時才分配使用，避 免向存在問題的HiGig通道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，從而保證了數(shù)據(jù)平面通信的可 靠性。


圖1是現(xiàn)有數(shù)據(jù)平面和控制平面一體設(shè)計的交換設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是現(xiàn)有數(shù)據(jù)平面和控制平面分離交換設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖。 圖3是本發(fā)明的實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的流程圖。 圖4是本發(fā)明實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的板卡示意圖。 圖5是本發(fā)明實施例的檢測報文格式示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明通過在數(shù)據(jù)平面內(nèi)收發(fā)探測報文的方式進(jìn)行檢測，只有當(dāng) HiGig端口能夠正確收發(fā)探測報文，該HiGig端口才實際可用。本發(fā) 明提供實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的方法，所述的數(shù)據(jù)平面支持HigGig 協(xié)議，交換網(wǎng)板的控制CPU單元和業(yè)務(wù)線卡的控制CPU單元之間， 按一定的周期通過HiGig端口互發(fā)探測報文，依次對所有HiGig端口 的連通性進(jìn)行檢測；如果發(fā)現(xiàn)異常，立即將該HiGig端口的數(shù)據(jù)流切 換到其它正常工作的HiGig端口 ，當(dāng)檢測到該HiGig端口恢復(fù)正常時， 重新分配數(shù)據(jù)流量分配給該端口 。圖3是本發(fā)明實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信方法的流程圖，包括如下步
驟
步驟101，在交換網(wǎng)板和每個業(yè)務(wù)線卡上啟用HiGig連通性檢測 任務(wù)，并為交換網(wǎng)板和業(yè)務(wù)線卡的每一個HiGig端口設(shè)置報文檢測計 數(shù)器；
該步驟中，每個交換網(wǎng)板和每個業(yè)務(wù)線卡上的HiGig連通性檢測 任務(wù)負(fù)責(zé)探測報文的收發(fā)，具體可分為探測報文發(fā)送任務(wù)和探測報文 接收任務(wù)；每個板卡(包括交換網(wǎng)板和業(yè)務(wù)線卡，交換網(wǎng)板在交換矩 陣和主控板設(shè)計為一體時指主控板)上的探測報文發(fā)送任務(wù)負(fù)責(zé)周期 性向每一個HiGig端口發(fā)送探測報文；接收任務(wù)負(fù)責(zé)對接收的探測報 文和回應(yīng)報文進(jìn)行處理。探測報文和回應(yīng)報文采用HiGig協(xié)議格式。
步驟102，業(yè)務(wù)線卡和交換網(wǎng)板的HiGig連通性檢測任務(wù)分別按 一定的周期向其每一個HiGig端口發(fā)送探測報文，而且每個HiGig端 口接收探測報文的回應(yīng)報文，并在該HiGig端口的報文檢測計數(shù)器中 對發(fā)送的探測報文和接收的回應(yīng)報文進(jìn)行計數(shù)；
該步驟中，每個板卡可以設(shè)定發(fā)送探測報文的周期，該發(fā)送周期 可以通過對定時器進(jìn)行配置來設(shè)定。探測報文發(fā)送任務(wù)向每個HiGig 端口發(fā)送探測報文時，要在該HiGig端口的報文檢測計數(shù)器中執(zhí)行加 1操作；探測報文接收任務(wù)在每個HiGig端口接收到探測報文的回應(yīng) 報文時，要在該HiGig端口的報文檢測計數(shù)器中執(zhí)行減1操作。
步驟103，當(dāng)檢測任務(wù)檢測到某個HiGig端口的報文檢測計數(shù)器 達(dá)到設(shè)定的閾值時，確定該HiGig端口為錯誤狀態(tài)，同時將該HiGig端口上的數(shù)據(jù)流量切換到其它正常的HiGig端口 。
該步驟中，可以設(shè)定控制檢測報文發(fā)送任務(wù)在向HiGig端口發(fā)送 探測報文時，對本HiGig端口的報文檢測計數(shù)器進(jìn)行判斷，如果報文 檢測計數(shù)器的值大于設(shè)定的閾值，判斷本HiGig端口為非轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)， 通知系統(tǒng)將本HiGig端口數(shù)據(jù)流量切換到其它正常工作的HiGig端 口。如果HiGig通道正常，那么HiGig端口發(fā)出的每個探測報文都能 收到回應(yīng)報文，如果不能及時收到回應(yīng)報文，則本HiGig端口的報文 檢測計數(shù)器會一直累計，系統(tǒng)可以設(shè)定一個閾值，當(dāng)報文檢測計數(shù)器 達(dá)到這個閾值時，表明本HiGig端口存在物理鏈路信號不穩(wěn)定和對端 狀態(tài)不匹配等問題，將端口設(shè)為非轉(zhuǎn)發(fā)，通知系統(tǒng)將本HiGig端口數(shù) 據(jù)流量切換到其它正常工作的HiGig端口 。
如圖4所示，本發(fā)明的一種實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的板卡，包括 交換芯片單元和控制CPU單元，其特征在于，所述控制CPU單元中 運行有用于對HiGig端口進(jìn)行檢測的HiGig連通性檢測任務(wù)，所述 HiGig連通性檢測任務(wù)中設(shè)置有與交換芯片單元的HiGig端口一一對 應(yīng)的報文檢測計數(shù)器；所述HiGig連通性檢測任務(wù)用于收發(fā)探測報文 以及探測報文的回應(yīng)報文；所述的報文計數(shù)器用于對發(fā)送的探測報文 和接收的回應(yīng)報文進(jìn)行計數(shù)。
實施例
在每個板卡上把HiGig端口的工作狀態(tài)定義為四種空閑、就緒、 轉(zhuǎn)發(fā)和錯誤。只有當(dāng)HiGig端口處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，才加入聚合組或分配 面板端口進(jìn)行使用，其它情況，HiGig端口都不可用，初始化時HiGig端口處于空閑狀態(tài)。檢測到HiGig端口物理鏈路UP (中斷通知)并 且對端板卡就緒，HiGig端口狀態(tài)從空閑狀態(tài)切換到就緒狀態(tài)。在業(yè) 務(wù)線卡和交換網(wǎng)板上啟用HiGig連通性檢測任務(wù)，對處于就緒和轉(zhuǎn)發(fā) 狀態(tài)的HiGig端口通過收發(fā)探測報文進(jìn)行HiGig連通性檢測檢測成 功，如果HiGig處于就緒狀態(tài)，將切換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)；檢測失敗，如果 HiGig處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，將切換到就緒狀態(tài)狀態(tài)，如果HiGig處于就緒 狀態(tài)，則保持不變。
本實施例中，檢測報文的格式如圖5，其中，以太頭部中 目的MAC:為目的板卡控制CPU單元的MAC地址； 源MAC:本端板卡控制CPU單元的MAC地址； 0x9999:以太頭部的類型字段值，作為業(yè)務(wù)線卡和交換網(wǎng)板的控 制CPU單元識別探測報文的標(biāo)志。
另外，數(shù)據(jù)部分的信息格式定義如下表l，且每個字段的內(nèi)容取 自HiGig2協(xié)議的頭部的相應(yīng)字段
源Mod ID源端口目的ModID目的PortHiGig端口
表1
源Mod ID:為本板卡的ModID (模塊號)；
源端口本板卡交換單元上連接到控制CPU單元的端口；
目的ModID:為目的板卡的ModID (模塊號)；
目的端口 目的板卡交換單元上連接到控制CPU單元的端口 ；
HiGig端口 是本板卡被檢測HiGig端口號。
板卡上的HiGig連通性檢測任務(wù)將檢測報文以HiGig2格式發(fā)出，發(fā)出前在HiGig2頭部填寫源板卡和目的板卡的Mod ID和端口信息， 而且數(shù)據(jù)部分帶有源和目的的MODID和端口信息。業(yè)務(wù)線卡、交換 網(wǎng)板的連通性檢測任務(wù)收到類型為0x9999的報文，檢査源Mod ID 為本板卡的ModID，則是回應(yīng)報文。如果目的Mod ID為本板卡的 Mod ID,則用源ModID作目的ModID，目的Mod ID作源Mod ID 生成HiGig2頭部，交換源、目的MAC，保持報文內(nèi)容不變從收到的 HiGig發(fā)回去。如果源Mod ID、目的Mod ID都不是本板卡芯片的 ModID，則丟棄這個報文。
權(quán)利要求
1、實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的方法，所述的數(shù)據(jù)平面支持HigGig協(xié)議，其特征在于，交換網(wǎng)板的控制CPU單元和業(yè)務(wù)線卡的控制CPU單元之間，按一定的周期通過HiGig端口互發(fā)探測報文，依次對所有HiGig端口的連通性進(jìn)行檢測；如果發(fā)現(xiàn)異常，立即將該HiGig端口的數(shù)據(jù)流量切換到其它正常工作的HiGig端口，當(dāng)檢測到該HiGig端口恢復(fù)正常時，重新分配數(shù)據(jù)流量給該HiGig端口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的方法，其特 征在于，具體包括如下步驟a. 在交換網(wǎng)板和每個業(yè)務(wù)線卡上啟用HiGig連通性檢測任務(wù)， 并為交換網(wǎng)板和業(yè)務(wù)線卡的每一個HiGig端口設(shè)置報文檢測計數(shù)器；b. 所述HiGig連通性檢測任務(wù)按一定的周期向每一個HiGig端 口發(fā)送探測報文，并且每個HiGig端口接收探測報文的回應(yīng)報文，并 在該HiGig端口的報文檢測計數(shù)器中對發(fā)送的探測報文和接收的回 應(yīng)報文進(jìn)行計數(shù)；c. 當(dāng)HiGig連通性檢測任務(wù)檢測到某個HiGig端口的報文檢測 計數(shù)器達(dá)到設(shè)定的閾值時，設(shè)定該HiGig端口為非轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，并將該. HiGig端口上的數(shù)據(jù)流量切換到其它正常的HiGig端口 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的方法，其 特征在于，步驟b中所述的HiGig端口的報文檢測計數(shù)器中對發(fā)送的 探測報文和接收的回應(yīng)報文進(jìn)行計數(shù)的步驟如下bl、 HiGig端口每發(fā)送一個探測報文，對其報文檢測計數(shù)器執(zhí)行加1操作；b2、 HiGig端口每接收到一個探測報文的回應(yīng)報文，對其報文檢 測計數(shù)器執(zhí)行減l操作。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的方法，其 特征在于，所述HiGig連通性檢測任務(wù)在向HiGig端口發(fā)送探測報文 時，對本HiGig端口的報文檢測計數(shù)器進(jìn)行判斷，如果報文檢測計數(shù) 器的值大于設(shè)定的閾值，設(shè)定本HiGig端口為非轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，通知系統(tǒng) 將本HiGig端口數(shù)據(jù)流量切換到其它正常工作的HiGig端口 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l-4任一項所述的實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面的可靠通信的 方法，其特征在于，所述的交換網(wǎng)板為帶有交換矩陣單元的主控板。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l-4任一項所述的實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面的可靠通信的 方法，其特征在于，所述探測報文和回應(yīng)報文為HiGig2協(xié)議報文。
7、 一種實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的板卡，包括交換芯片單元和控 制CPU單元，其特征在于，所述控制CPU單元中運行有用于對HiGig 端口進(jìn)行檢測的HiGig連通性檢測任務(wù)，所述HiGig連通性檢測任務(wù) 中設(shè)置有與交換芯片單元的HiGig端口一一對應(yīng)的報文檢測計數(shù)器； 所述HiGig連通性檢測任務(wù)用于收發(fā)探測報文以及探測報文的回應(yīng) 報文；所述的報文計數(shù)器用于對發(fā)送的探測報文和接收的回應(yīng)報文進(jìn) 行計數(shù)。
8、如權(quán)利要求7所述的實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的板卡，其特征 在于，所述的HiGig端口的報文檢測計數(shù)器，在本HiGig端口每發(fā)送 一個探測報文執(zhí)行加1操作，每接收到一個探測報文的回應(yīng)報文執(zhí)行減1操作。
9、如權(quán)利要求7所述的實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的板卡，其特征 在于，所述HiGig連通性檢測任務(wù)在向HiGig端口發(fā)送探測報文時， 對本HiGig端口的報文檢測計數(shù)器進(jìn)行判斷，如果檢測計數(shù)器的值大 于設(shè)定的閾值，設(shè)定本HiGig端口為非轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)數(shù)據(jù)平面可靠通信的方法，所述的數(shù)據(jù)平面支持HigGig協(xié)議，交換網(wǎng)板的控制CPU單元和業(yè)務(wù)線卡的控制CPU單元之間，按一定的周期通過HiGig端口互發(fā)探測報文，依次對所有HiGig端口的連通性進(jìn)行檢測；如果發(fā)現(xiàn)異常，立即將該HiGig端口的數(shù)據(jù)流切換到其它正常工作的HiGig端口，當(dāng)檢測到該HiGig端口恢復(fù)正常時，重新分配數(shù)據(jù)流量分配給該端口。通過實施本發(fā)明，避免向存在問題的HiGig通道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，從而保證了數(shù)據(jù)平面通信的可靠性。
文檔編號H04L12/26GK101610212SQ200910060110
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者徐鎮(zhèn)全, 王煥章, 羅向征, 肖志輝 申請人:邁普通信技術(shù)股份有限公司