[发明专利]一种千兆交换环境下千兆网卡的快速切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机领域中的高可用技术，特指一种千兆交换环境下千兆网卡的快速切换方法。

背景技术

由于服务器的特殊地位，保持服务器的高可用性和安全性是企业级IT环境的重要指标，其中最重要的一点是服务器网络连接的高可用性，随着网络技术的发展，网络的规模逐渐的增大。网卡绑定技术是提高服务器网络连接的可用性和可靠性的有效方法之一。多网卡绑定就是通过软硬件设置将两块或者多块网卡绑定在同一个IP地址上，使用起来就好像在使用一块网卡。许多高档服务器的网卡(例如intel8254x系列、3COM服务器网卡等)都具有多网卡绑定功能。

应用和实践表明，在千兆交换环境下，千兆网卡在绑定模式下工作时系统的可靠性和实时性并不能满足需求。具体表现为：当两块千兆网卡工作在绑定驱动程序的主备模式下时，一旦当前工作网卡的链路发生故障，绑定驱动程序自动将收发报文的工作切换到备份网卡上，从而使得系统能够正常运行。在百兆环境下，千兆网卡在切换速度已经达到十毫秒级，而千兆环境下千兆网卡的切换速度却是百毫秒级。究其原因，千兆交换网络是一种全双工能纠错的系统，网卡物理层总是同时接收链路对方和本地传输的数据。因而，当链路断裂时，虽然网卡物理层接收不到任何链路对方的数据，但是它仍然在接收本地的传输信号，不会去做链路检测工作。因此，IEEE 802.3标准规范第40条规定，当网卡内部的maxwait_timer定时器(设置时间350±5毫秒)超时后才能判定链路状态断裂故障。在许多对高可靠和高灵敏性要求极高的关键服务器应用中，这种情况无疑将无法满足需求。

发明内容

本发明要解决的问题就在于：针对千兆网卡在操作系统内核中千兆环境下切换速度过慢的缺陷，本发明提供一种千兆网卡链路状态监控技术方法，该方法应用于千兆网卡设备驱动程序中后，可以实现在千兆网络环境下，操作系统内核中的千兆网卡设备驱动程序对网卡链路故障的感知性能提升一个数量级，即百毫秒级提升至十毫秒级。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：设计一个轮询定时器、一个历史链路状态变量和一个链路断裂变量，在千兆网卡设备驱动程序中加入用于轮询网卡寄存器的定时器，该定时器通过轮询网卡寄存器内容检测网络链路状态变化情况，在链路状态从连通变化到断开时，设置网卡中断寄存器的链路状态改变位，来提前引发链路状态改变中断。

本发明设计一个轮询定时器、一个历史链路状态变量和一个链路断裂变量，以实现对链路状态断裂信息的快速获取和快速响应，从而实现网卡的快速切换，借助链路状态寄存器的值变化来获取网络链路断裂信息。

网卡寄存器轮询定时器在网卡设备驱动初始化函数中进行对历史链路状态变量和链路断裂变量的初始化和本定时器的启动，在网卡驱动反初始化函数中关闭本定时器，定时器函数通过读取网卡链路状态改变寄存器值获取本次网卡链路状态和历史网卡链路状态，从而判断当前网卡的链路断裂状态，并通过设置网卡中断寄存器链路状态改变中断位引发网卡链路改变中断，定时器时间间隔可根据链路状态信息在500毫秒和20毫秒之间进行切换。

轮询定时器函数的工作步骤为：

(1)、读取当前网卡媒体独立接口寄存器组中链路状态寄存器的值，获得本次扫描时链路的状态信息(链路是否连通)；

(2)、读取上一次扫描后保存的当前网卡的链路状态，如果非连通，设置定时器下次启动时间间隔为500毫秒，转(5)；

(3)、如果本次扫描的链路状态为非连通，即链路状态从连通状态变化为非连通状态，设置中断屏蔽寄存器使中断寄存器写使能，将中断寄存器链路状态改变位置位，引发网卡链路状态改变中断，标记链路断裂状态，并设置定时器下次启动时间为500毫秒，转(5)；

(4)、如果本次扫描的链路状态为连通，即两次扫描链路状态都连通，设置定时器下次启动时间为20毫秒；

(5)、将本次扫描获得的链路状态进行记录，初始化轮询定时器函数和定时器。

轮询定时器的初始化步骤为：

(1)、初始化链路断裂状态为0；

(2)、设置轮询定时器时间间隔为20毫秒；

(3)、初始化定时器函数句柄；

(4)、读取链路状态寄存器，获取当前链路状态，记录在历史链路状态变量中；

(5)、启动网卡寄存器轮询定时器。