[发明专利]一种计算芯片和交换芯片三线互连的七层交换系统

说明书

本发明涉及一种计算芯片和交换芯片三线互连的七层交换系统，其中，包括：主板电路包括计算电路和交换电路两部分；处理器实现4‑7层的网络数据转发，并对交换芯片进行初始化、配置、监控和管理；内存和硬盘辅助实现处理器上操作系统的运行；第一网络芯片和第二网络芯片用于与交换芯片间的以太网络通信；时钟芯片用于处理器和交换芯片的时钟频率初始化；交换芯片是网络处理模块，实现2‑3层的网络数据的转发和处理；EPL用于与外部以太网连接，完成以太网与交换芯片间的数据转发；控制板用于对交换芯片进行初始化、配置、监控和管理；串行EEPROM用于保存交换芯片的配置信息。本发明降低了网络部署成本和复杂度，提升了网络处理性能。

技术领域

本发明涉及网络通信技术，特别涉及一种计算芯片和交换芯片三线互连的七层交换系统。

背景技术

随着集群和云计算等互联网技术的蓬勃发展，应用交付负载均衡器已成为数据中心应用中的一种常见的网络交换设备。这种设备需要实现2-7层数据交换的功能，有两种常见的实现方式：

第一种是在计算主板上集成专用网卡或高速以太网卡，通过软件方式完成2-7层的数据交换。该方案的缺陷是：缺少交换芯片，数据处理完全依赖于软件实现，性能受限，满足不了高吞吐量网络的负载需求。

第二种是将计算主板和交换主板通过网络相连，计算主板实现4-7层数据交换，交换主板实现2-3层的数据交换，从而增加网络数据的处理能力。但这种方案也存在一定的缺陷：需要由两个电路主板来实现2-7层的数据交换，增加了功耗和成本；两主板间的数据通信经过多次信号转换，增加了延迟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种计算芯片和交换芯片三线互连的七层交换系统，用于解决上述现有技术的问题。

本发明一种计算芯片和交换芯片三线互连的七层交换系统，其中，包括：主板电路包括计算电路和交换电路两部分，计算电路包括处理器、内存、硬盘、第一网络芯片、第二网络芯片和时钟芯片，交换电路包括交换芯片、串行EEPROM、时钟芯片和若干EPL；处理器实现4-7层的网络数据转发，并对交换芯片进行初始化、配置、监控和管理；内存和硬盘辅助实现处理器上操作系统的运行；第一网络芯片和第二网络芯片用于与交换芯片间的以太网络通信；时钟芯片用于处理器和交换芯片的时钟频率初始化；交换芯片是网络处理模块，实现2-3层的网络数据的转发和处理；EPL用于与外部以太网连接，完成以太网与交换芯片间的数据转发；控制板用于对交换芯片进行初始化、配置、监控和管理；串行EEPROM用于保存交换芯片的配置信息。

根据本发明的计算芯片和交换芯片三线互连的七层交换系统的一实施例，其中，在系统初始化过程中，处理器启动，时钟芯片复位，读取硬盘信息，初始化内存和第一和第二网络芯片，并扫描各PCIe总线上的设备；交换芯片复位；处理器进入操作系统，并驱动管理PCIe控制交换芯片，完成交换芯片的配置文件导入和端口的初始化；第一和第二网络芯片分别与交换芯片进行速率协商，完成握手，开始网络通信。

根据本发明的计算芯片和交换芯片三线互连的七层交换系统的一实施例，其中，系统2-3层交换过程包括：交换芯片检测到从网络接收的一个数据包；交换芯片对数据包进行校验，其中包括IPV4头部、TCP/UDP头部和VLAN头部；交换芯片对数据包进行2-3层头部解析，获取目的MAC和目的IP地址；交换芯片B1对数据包目的MAC和IP地址的解析结果，与服务器的MAC或IP对应，则将数据通过网络转发给服务器；服务器对请求的数据响应，并将回复的数据包经过交换芯片发送给客户端，完成2-3层的数据响应。