交換接入模塊、信元封裝方法及交換網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)，尤其涉及交換網(wǎng)系統(tǒng)中的交換接入模塊、信元封裝方法及交換網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，路由器或者交換機(jī)中數(shù)據(jù)交換架構(gòu)主要由線卡(Line Card)與交換模塊(Switch Fabric)構(gòu)成，如圖1所示，線卡上主要有接口模塊(Interface Module)、包處理(Packet Processor)模塊和交換接入(Switch Access)模塊,其中接口模塊可以是同步數(shù)字系列(SDH, Synchronous Digital Hierarchy)成巾貞器或者以太網(wǎng)物理層加鏈路層芯片，包處理模塊為網(wǎng)絡(luò)處理器(NP，Network Processor)或者基于邏輯可編程門陣列(FPGA,Field Programmable Gate Array)的包處理器。數(shù)據(jù)包從接口模塊進(jìn)入到線卡后，接口模塊將丟棄其中錯誤的數(shù)據(jù)包，將正確的數(shù)據(jù)包傳遞給包處理模塊進(jìn)行處理，包處理模塊根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地址(目的MAC或者目的IP)、業(yè)務(wù)類型、優(yōu)先級等信息對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析處理，得到數(shù)據(jù)包的目的交換接入模塊(即數(shù)據(jù)包所發(fā)往的交換接入模塊)與數(shù)據(jù)包的流編號，然后將數(shù)據(jù)包發(fā)送給交換接入模塊。交換接入模塊根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地址，將數(shù)據(jù)包封裝為信元，然后將信元傳遞給交換模塊，通過本地的交換模塊將信元轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址所對應(yīng)的交換接入模塊。
[0003]多個路由器或者交換機(jī)的交換接入模塊和交換模塊組成了交換網(wǎng)，如圖2所示，通常交換接入模塊與交換模塊之間使用高速串行鏈路實(shí)現(xiàn)互聯(lián)；在交換網(wǎng)中，存在著各種各樣的數(shù)據(jù)流，如具有不同源地址(來自不同交換接入模塊)、不同目的地址(需要交換到不同的交換接入模塊)等各種數(shù)據(jù)流；其中數(shù)據(jù)流還包括單播數(shù)據(jù)(由交換接入模塊分割為單播信元傳遞給交換模塊)與組播數(shù)據(jù)(由交換接入模塊分割為組播信元傳遞給交換模塊)，單播信元只需要發(fā)送給一個目的交換接入模塊，組播信元需要在交換模塊完成復(fù)制，發(fā)送到不同的交換接入模塊。通常，數(shù)據(jù)流為單播或者組播，與及單播目的地址與組播ID，都是由包處理模塊告知交換接入模塊。
[0004]交換模塊在處理單播信元時，需要將來自不同交換接入模塊的單播信元，根據(jù)其目的地址實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)。通常交換模塊是把來自不同交換接入模塊的單播信元存儲到緩存中，然后把緩存中的單播信元讀出根據(jù)信元中目的地址，查找可以達(dá)到目的交換接入模塊的高速串行鏈路，然后把單播信元存入到相應(yīng)高速串行鏈路的緩存，最后通過高速串行鏈路把單播信元發(fā)送到目的交換接入模塊。
[0005]交換模塊在處理組播信元時，需要將來自不同交換接入模塊的組播信元，根據(jù)信元中組播ID實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)。通常交換模塊是把來自不同交換接入模塊的組播信元存儲到緩存中，然后把緩存中的組播信元讀出后根據(jù)信元組播ID，查找需要發(fā)往的交換接入模塊，然后根據(jù)所需要發(fā)往的多個交換接入模塊編號，查找可以達(dá)到各個目的交換接入模塊的高速串行鏈路，然后把組播信元復(fù)制后存入到相應(yīng)高速串行鏈路的緩存，最后通過高速串行鏈路把組播信元發(fā)送到目的交換接入模塊。
[0006]隨著交換網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，交換網(wǎng)的處理能力要求越來越高，這就要求交換模塊每秒需要處理的更多數(shù)量的信元，對交換模塊查找能力、以及緩存讀寫能力提出了更好的設(shè)計要求，導(dǎo)致交換模塊難以設(shè)計及實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供一種交換接入模塊、信元封裝方法及交換網(wǎng)系統(tǒng)，能夠減小交換接入模塊發(fā)送至交換模塊的信元數(shù)量，進(jìn)而減小交換模塊的信元轉(zhuǎn)發(fā)率。
[0008]本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]本發(fā)明實(shí)施例提供一種信元封裝方法，所述方法包括:
[0010]所述交換接入模塊根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)包的目的地址，確定對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)，所述對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)包括所述交換接入模塊接收的數(shù)據(jù)包、以及所述交換接入模塊緩存的與所述目的地址對應(yīng)的未發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0011]根據(jù)預(yù)設(shè)的信元最小長度、以及對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)的長度，將對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)填充至至少一個信元中。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種交換接入模塊，所述交換接入模塊包括:
[0013]緩存單元，用于緩存未發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0014]確定單元，用于所述交換接入模塊根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)包的目的地址，確定對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)，所述對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)包括所述交換接入模塊接收的數(shù)據(jù)包、以及所述緩存單元緩存的與所述目的地址對應(yīng)的未發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0015]封裝單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的信元最小長度、以及對應(yīng)所述目的地址的累積的未發(fā)送數(shù)據(jù)的長度，將對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)填充至至少一個信元中。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種交換網(wǎng)系統(tǒng)，所述交換網(wǎng)系統(tǒng)包括交換接入模塊和和交換模塊；其中，
[0017]所述交換接入模塊，用于根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)包的目的地址，確定對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)，所述對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)包括所述交換接入模塊接收的數(shù)據(jù)包、以及所述交換接入模塊緩存的與所述目的地址對應(yīng)的未發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0018]所述交換接入模塊，根據(jù)預(yù)設(shè)的信元最小長度、以及對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)的長度，將對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)填充至至少一個信元中。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例中，交換接入模塊可以將對應(yīng)目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)對應(yīng)的多個數(shù)據(jù)包通過填充至至少一個信元中，避免了相關(guān)技術(shù)總是在一個信元中填充一個數(shù)據(jù)包的情況，從而減少了發(fā)送至交換模塊的信元的數(shù)量，進(jìn)而降低了交換模塊的信元轉(zhuǎn)發(fā)率，減小了交換模塊的設(shè)計難度。
【附圖說明】
[0020]圖1為交換網(wǎng)系統(tǒng)中通用數(shù)據(jù)交換架構(gòu)；
[0021]圖2為交換網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例信元封裝方法的流程示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例接收到不同數(shù)據(jù)包時信元封裝處理的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0024]圖5為本發(fā)明實(shí)施例在場景一中進(jìn)行信元封裝的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0025]圖6為本發(fā)明實(shí)施例在場景二中進(jìn)行信元封裝的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0026]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中交換接入模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8為本發(fā)明實(shí)施例交換網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0029]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]發(fā)明人在實(shí)施本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，已有的交換網(wǎng)系統(tǒng)中，交換接入模塊在將數(shù)據(jù)包封裝為信元時，每個信元的凈荷只會存儲一個數(shù)據(jù)包，也就是說在同一個信元的凈荷中不會有兩個或多個數(shù)據(jù)包；而隨著交換網(wǎng)的處理能力要求越來越高，接口模塊處理能力從1吉位每秒(Gbps)、lOGbps速率發(fā)展到現(xiàn)在的lOOGbps與400Gbps,同樣包處理模塊與交換接入模塊的處理能力也提高到lOOGbps與400Gbps ;與此同時，由于交換網(wǎng)系統(tǒng)中所需要處理的最小數(shù)據(jù)包長度并沒有增加，這就導(dǎo)致交換接入模塊所需要處理的最小數(shù)據(jù)包(與一個信元對應(yīng)，一個信元封裝有一個數(shù)據(jù)包)轉(zhuǎn)發(fā)率大幅度提升；這里，轉(zhuǎn)發(fā)率是指每秒內(nèi)需要處理的最小數(shù)據(jù)包(信元對應(yīng))的數(shù)量；設(shè)以太網(wǎng)接口的最小數(shù)據(jù)包為64字節(jié)，在一秒內(nèi)10G以太網(wǎng)的64字節(jié)定長包轉(zhuǎn)發(fā)率為15M，當(dāng)以太網(wǎng)接口帶寬從10G提升到100G時，一秒內(nèi)64字節(jié)定長包轉(zhuǎn)發(fā)率提升到150M ；
[0031]結(jié)合上述分析，可以看出，隨著交換接入模塊所需要處理的最小數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)率大幅度提升，按照相關(guān)技術(shù)的方案，通常一個最小數(shù)據(jù)包被封裝為一個信元，則交換接入模塊發(fā)送給交換模塊的信元轉(zhuǎn)發(fā)率也會大幅度提升，由于交換模塊與多個交換接入模塊互聯(lián)，交換模塊的信元轉(zhuǎn)發(fā)率將需要大大提高，也就是每秒需要處理的信元數(shù)量大大增加；由于交換模塊需要對每個信元根據(jù)信元的目的地址或者組播ID查找相應(yīng)交換接入模塊編號及對應(yīng)高速串行鏈路，將信元轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的交換接入模塊，隨著交換模塊每秒需要處理的信元數(shù)量大大增加，對交換模塊每秒的查找能力、以及緩存讀寫能力的設(shè)計要求大大增加，以至交換模塊難以設(shè)計及實(shí)現(xiàn)。
[0032]綜上所述，相關(guān)技術(shù)存在的問題是:隨著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)率提升，導(dǎo)致交換模塊的信元轉(zhuǎn)發(fā)率大大提高，導(dǎo)致對交換模塊的信元處理能力的要求急劇增加，增加了交換模塊的設(shè)計難度。
[0033]鑒于此問題，本發(fā)明實(shí)施例記載一種信元封裝方法，可以應(yīng)用于交換網(wǎng)系統(tǒng)中的交換接入模塊，所述交換接入模塊支持向交換模塊發(fā)送信元，由交換模塊通過高速串行鏈路發(fā)送信元至目的交換接入模塊；交換接入模塊利用本發(fā)明實(shí)施例記載的信元封裝方法封裝信元，并發(fā)送信元至交換模塊，能夠減小交換接入模塊發(fā)送至交換模塊的信元數(shù)量，進(jìn)而減小交換模塊的信元轉(zhuǎn)發(fā)率，如圖3所示，本實(shí)施例記載的信元封裝方法包括以下步驟:
[0034]步驟301、所述交換接入模塊根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)包的目的地址，確定對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0035]這里，對應(yīng)所述目的地址的累積未發(fā)送數(shù)據(jù)包括所述交換接入模塊接收的數(shù)據(jù)包、以及所述交換接入模塊緩存的與所述目的地址對應(yīng)的未發(fā)送數(shù)據(jù)。