[发明专利]分布式系统中板卡间数据交换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及网络通信领域的分布式系统中的板间通信技术。

背景技术

在通信设备设计领域，由于受限于现有IC技术，采用所有操作都集中在一个板卡上执行的集中式架构系统，很难实现10Gbps以上高速的数据信息转发或交换；所以采用多个板卡并行处理的分布式架构系统愈来愈普及。典型的分布式架构系统中，一般由主控板、交换板和各种业务板卡组成；主控板可以是单主控板或者是主从备份的双主控板，交换板也可以是一个交换板或者是主从备份的双交换板，且交换板和主控板可融合为一板。主控板用于完成系统控制和上层协议处理，各业务板卡用于完成相应的用户业务数据的处理，交换板用于完成板卡间的数据交换，如将当前完成相关操作的业务板板卡数据发送到需要执行后续操作的其它业务板卡。

一般来说，一个数据包从进入通信设备到从该通信设备输出，通信设备对该数据包所执行操作的典型顺序依次为：包头解析、地址学习、流标识、入口ACL、入口NAT、交换表查询、路由表查询、QoS控制、出接口表查询、出口ACL、出口NAT、包头修改等动作。在分布式架构系统中，通常把交换表查询和路由表查询之前的操作放在一张板卡处理(称之为输入方向的处理)，后续的QoS控制、出口表查询、包头修改等操作再交由另外的板卡处理(称之为输出方向的处理)。以上板卡之间在并行处理数据包时，一般通过高速的交换板进行数据交换，这种系统内的板卡间通信通常也称为数据交换。交换板一般由一至多片交换芯片完成，如图1所示为各板卡与交换板的交换芯片互联的结构示意图。实现板卡间数据交换的常用方式是采用专用的交换芯片；但由于专用交换芯片的部分专用特性，和交换容量相同的普通以太网交换芯片比较而言，专用交换芯片的销售数量比较小，从而其销售价格要比一般的普通以太网交换芯片要贵很多。

在中国专利申请CN1825804A(申请日2006年8月30日，申请号为200610067084.6，申请名称为实现分布式系统板间通信的系统和方法)中，公开了一种采用普通以太网交换芯片进行板间数据交换的方案，该方案中，源板卡为数据包加一个18字节的标准以太网帧头部封装得到以太网帧，用于交换板执行交换操作，即交换板上的以太网交换芯片通过识别以太网帧头部的目的MAC地址字段，把该数据包发送到执行后续操作的目的板卡上。由于在分布式系统中，源板卡除了把接收的数据包发送给目的板卡外，还需要把本板卡的处理结果通知给目的板卡，从而目的板卡可以接替本板卡执行后续的操作。所以，在该方案中，源板卡除了需要增加一个标准以太网帧头部外，还需要增加额外字段用于携带源板卡需要发送给目的板卡除业务数据外的额外信息，如在源业务板上已完成操作的结果信息(如流标识、通道号、各种查表结果等)。

因此，在现有采用普通以太网交换芯片进行板间数据交换的方案中，板卡间进行数据交换时，在标准以太网帧头部字段外必须增加额外字段来携带当前板卡的处理信息，从而导致交换以太数据帧头部过大，交换效率不高，实用性差。

发明内容

本发明解决现有技术中采用普通以太网交换芯片进行数据交换效率不高的问题，提供一种在分布式系统中，采用普通以太网交换芯片实现高效数据交换的方法。

本发明提供一种分布式系统中板卡间数据交换的方法，包括如下步骤：

a、系统初始化，配置系统中板卡间通信的所有组合，并为每个组合分配一个虚拟局域网号，生成虚拟局域网对应关系表；

b、将以上虚拟局域网对应关系表写入到交换板的以太网交换芯片中，且各板卡中分别保存本板卡相关的虚拟局域网对应关系表，最后配置各虚拟局域网；

c、板卡间进行数据交换时，发送数据的源板卡为数据包添加以太网帧头部封装得到以太网帧，发送封装后的以太网帧到交换板；

d、交换板的以太网交换芯片接收到所述以太网帧后，由于根据目的MAC地址查找MAC地址表失败，将所述以太网帧在虚拟局域网内广播。

具体的，板卡间通信的所有组合是指板卡与以太网交换芯片相连接的端口的所有组合。

具体的，所述步骤c添加的以太网帧头部中，源MAC地址和或目MAC地址字段和或类型字段中为自定义信息。

具体的，所述步骤c添加的以太网帧头部中，虚拟局域网标签域中虚拟局域网号从和查找目的匹配的虚拟局域网对应关系表项中得到。

具体的，所述添加的以太网帧头部中，虚拟局域网标签域中的优先级字段根据源板卡对待发送数据包处理QoS策略中的优先级映射得到。