專利名稱：一種基于PCI Express總線的集中式路由器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集中式路由器，特別涉及一種基于PCI Express總線的集中式路由器。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)流量的迅速增長，對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備除了要進行大流量的數(shù)據(jù)交換，需要處理的業(yè)務(wù)也越來越復(fù)雜，現(xiàn)有路由器很快將無法滿足需求。中低端路由器一般處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣位置，實現(xiàn)方案一般為單處理器(CPU)的集中式路由器。集中式路由器有諸多優(yōu)點，一方面可以滿足一般的中低端路由器的性能要求，另外一方面也具有較好的價格成本優(yōu)勢。這種集中式處理器一般通過共享總線的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的接收、轉(zhuǎn)發(fā)等功能。
現(xiàn)在比較廣泛存在的一種集中式路由器的實現(xiàn)方案是通過并行PCI總線的共享方式實現(xiàn)。如圖1所示，SoC CPU(System On Chip Central Process Unit)直接提供集中式路由器共享總線-PCI總線。各個接口板通過該PCI總線連接到路由器內(nèi)部總線。圖2為另一種方式的集中式路由器方案。CPU通過與北橋配合提供共享的PCI總線，內(nèi)存控制器在北橋?qū)崿F(xiàn)。在這兩種方式中，對數(shù)據(jù)包的處理方式是一樣的。在各個接口板內(nèi)部由PCI總線接口的器件提供不同的網(wǎng)絡(luò)物理接口。每個接口板接收到的數(shù)據(jù)包均通過共享的PCI總線由處理器存儲在設(shè)備的內(nèi)存中。然后處理器再按照不同的數(shù)據(jù)包信息通過軟件方式確定該數(shù)據(jù)包將要發(fā)送的對應(yīng)接口板。處理器再將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)包按照已經(jīng)確定的輸出接口板通過共享的PCI總線傳送到對應(yīng)的接口板，將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。
共享總線的最大優(yōu)點是總線結(jié)構(gòu)簡單、成本低、設(shè)計簡單，但是缺點也比較明顯1)并行總線無法連接太多設(shè)備，總線擴展性比較差，線間干擾可能導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作；2)當(dāng)連接多個設(shè)備時，總線有效帶寬將大幅度降低，傳輸速率變慢；3)為了降低成本和盡可能減少相互間的干擾，需要減少總線帶寬；或者在地址總線和數(shù)據(jù)總線上采用復(fù)用方式設(shè)計，這樣降低了帶寬利用率；4)不容易實現(xiàn)熱插拔。為此，要進一步提高中低端路由器的性能，同時又要保留集中式路由器體系設(shè)計上的優(yōu)點，就需要采用更加先進的總線進行集中式路由器的系統(tǒng)方案設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量不斷增大的情況下，基于PCI總線工作的集中式路由器工作帶寬較低，已不能滿足實際應(yīng)用的需要。
本發(fā)明的目的在于提供一種基于PCI Express總線的集中式路由器。該路由器內(nèi)部總線是基于PCI Express的總線，該總線將該路由器內(nèi)部的根復(fù)用器與PCI Express交換器件，交換器件與各接口板分別連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點該路由器可以為每個接口板提供很高的數(shù)據(jù)帶寬，能夠滿足互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的需求。


圖1是現(xiàn)有的基于PCI總線的路由器示意圖；圖2是現(xiàn)有的另一種基于PCI總線的路由器示意圖；圖3是本發(fā)明提供的一種基于PCI Express總線的集中式路由器。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。圖3為基于PCI Express總線的集中式路由器。該路由器實現(xiàn)方案主要通過以下器件實現(xiàn)SoC處理器、用于連接各個PCI Express終端到處理器內(nèi)部或者處理器系統(tǒng)內(nèi)存的根復(fù)用器以及與根復(fù)用器相連的PCI Express交換器件。SoC處理器也可以用不能提供PCI Express總線接口的處理器和能提供PCI Express總線接口的北橋組合實現(xiàn)。根復(fù)用器集成在SoC處理器內(nèi)部，處理器通過根復(fù)用器實現(xiàn)數(shù)據(jù)報文的收發(fā)或者是總線的初始化。當(dāng)然，根復(fù)用器也可以不集成在SoC處理器內(nèi)部。交換器件提供多個獨立的PCI Express串行線路，這種獨立的串行線路可以為一條PCI Express線路也可以為多條線路捆綁的一個邏輯上的串行線路。每個接口卡通過一條邏輯上PCI Express串行線路和PCI Express Switch連接。處理器也是通過一條邏輯上的PCI Express串行線路和PCI Express Switch連接。一般處理器和PCI Express Switch的連接通過多個物理線路捆綁的方式形成一條邏輯上的PCI Express串行線路。
為了滿足本發(fā)明中低端路由器數(shù)據(jù)處理所需要的性能和對于業(yè)務(wù)處理的質(zhì)量服務(wù)保證，本發(fā)明PCI Express Switch為一種特殊的交換器件。該交換器件對于不同線路的數(shù)據(jù)報文傳輸按照地址訪問尋址的方式進行，該交換器件的每個物理線路支持不少于一個的虛擬通道VC(VirtualChannel)和流量分類TC(Traffic class)。通過VC、TC通道和不同通道對應(yīng)的端口或者是數(shù)據(jù)報文的映射關(guān)系，實現(xiàn)分級、分類區(qū)別處理不同數(shù)據(jù)報文或者是業(yè)務(wù)類型，實現(xiàn)不同的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。每個通道的數(shù)據(jù)傳輸通過循環(huán)冗余檢驗(CRC)的方式在物理層保證數(shù)據(jù)的完整性。交換器件內(nèi)部在處理連接不同接口卡的線路與連接CPU內(nèi)部的根復(fù)用器(RootComplex)的線路之間進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時按照一定權(quán)重的順序循環(huán)執(zhí)行或者是通過固定設(shè)置順序的方式進行。交換器件在多線路捆綁實現(xiàn)一個邏輯線路的情況下，所有邏輯線路均支持物理線路鏈接狀態(tài)的自動檢測。在捆綁的多個物理線路中當(dāng)出現(xiàn)某個物理線路中斷時數(shù)據(jù)報文可以自動轉(zhuǎn)變?yōu)橹辉诒３志€路正常鏈接狀態(tài)的線路中進行數(shù)據(jù)報文的傳輸。對于每個接口卡要求的線路數(shù)量對應(yīng)的帶寬，可以提供兩倍以上的對應(yīng)要求數(shù)量線路。實現(xiàn)可靠的線路備份。在交換芯片內(nèi)部根據(jù)不同端口的數(shù)據(jù)報文信息通過軟件進行寄存器或者是輸入輸出引腳的設(shè)置可以實現(xiàn)不同邏輯線路之間的數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)。該交換器件還可以對線路傳輸進行流量控制。
與PCI Express交換器件相連的接口卡可以直接選用PCI Express終端芯片提供的不同的網(wǎng)絡(luò)物理接口卡，也可以采用PCI Express總線到PCI總線或者是PCI-X總線的橋接器件，再通過PCI總線或者是PCI-X總線接口的芯片提供不同的物理網(wǎng)絡(luò)接口。其中橋接器件提供兩條獨立的總線，其中PCI Express總線的接口支持一條、或者是兩條、四條、八條物理線路通過捆綁的方式實現(xiàn)的一條邏輯線路。每個邏輯線路內(nèi)部捆綁工作的線路也需要支持在某個物理線路鏈接中斷時數(shù)據(jù)報文可以自動轉(zhuǎn)變?yōu)橹辉诒３宙溌氛ｆ溄訝顟B(tài)的線路中傳輸。在這個橋接器件內(nèi)部通過地址空間映射的方式實現(xiàn)兩個異種總線之間的數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)換。這種橋接器可以提供對于PCI總線或者是PCI-X總線的完全透明承載。在這種方式下，CPU通過PCI Express總線最終可以支持按照常規(guī)共享式集中總線設(shè)計的中低端路由器接口卡。
在這種基于PCI Express總線的集中式路由器中，從接口板接收的數(shù)據(jù)包需要通過該接口板的PCI Express總線接口連接到PCI Express Switch，在PCI Express Switch中根據(jù)該接口板對應(yīng)的虛擬通道VC和流量分類TC進行按照不同服務(wù)質(zhì)量QoS分類，將該端口相應(yīng)的數(shù)據(jù)包通過PCI Express總線接口連接CPU系統(tǒng)的根復(fù)用器(Root Complex)，最終將數(shù)據(jù)包存儲在CPU系統(tǒng)的內(nèi)存中。在CPU內(nèi)部識別、分析接收上來的數(shù)據(jù)包信息，按照路由器內(nèi)部的路由算法判斷得到數(shù)據(jù)包將要發(fā)送出去的相對應(yīng)接口板。然后將該數(shù)據(jù)包再通過根復(fù)用器、PCI Express Switch和相對應(yīng)接口板的PCI Express接口傳遞到該數(shù)據(jù)包需要發(fā)送出去的接口?；赑CI Express總線的路由器能很好的支持熱插拔，提高了系統(tǒng)對災(zāi)難的及時恢復(fù)能力、擴展性和靈活性。
權(quán)利要求
1.一種基于PCI Express總線的集中式路由器，該路由器內(nèi)部總線是基于PCIExpress的總線，該總線將該路由器內(nèi)部的根復(fù)用器與PCI Express交換器件，交換器件與各接口板分別連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的基于PCI Express總線的集中式路由器，其特征在于所述路由器的根復(fù)用器集成在SoC處理器的內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求1所述的基于PCI Express總線的集中式路由器，其特征在于所述根復(fù)用器集成在北橋內(nèi)部并與處理器相連。
4.如權(quán)利要求1所述的基于PCI Express總線的集中式路由器，其特征在于所述PCI Express交換器件對于不同線路的數(shù)據(jù)報文傳輸按照地址訪問尋址的方式進行。
5.如權(quán)利要求4所述的基于PCI Express總線的集中式路由器，其特征在于所述PCI Express交換器件的每個物理線路支持不少于一個的虛擬通道VC和流量分類TC，通過VC、TC通道和不同通道對應(yīng)的端口或者是數(shù)據(jù)報文的映射關(guān)系，實現(xiàn)分級、分類區(qū)別處理不同數(shù)據(jù)報文或者是業(yè)務(wù)類型，實現(xiàn)不同的服務(wù)質(zhì)量，每個通道的數(shù)據(jù)傳輸通過循環(huán)冗余檢驗的方式在物理層保證數(shù)據(jù)的完整性。
6.如權(quán)利要求5所述的基于PCI Express總線的集中式路由器，其特征在于所述PCI Express交換器件在多線路捆綁實現(xiàn)一個邏輯線路的情況下，所有邏輯線路均支持物理線路鏈接狀態(tài)的自動檢測，在捆綁的多個物理線路中當(dāng)出現(xiàn)某個物理線路中斷時數(shù)據(jù)報文可以自動轉(zhuǎn)變?yōu)橹辉诒３志€路正常鏈接狀態(tài)的線路中進行數(shù)據(jù)報文的傳輸。
7.如權(quán)利要求6所述的基于PCI Express總線的集中式路由器，其特征在于所述PCI Express交換器件在處理連接不同接口卡的線路與根復(fù)用器之間進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時按照一定權(quán)重的順序循環(huán)執(zhí)行或者是通過固定設(shè)置順序方式進行。
8.如權(quán)利要求7所述的基于PCI Express總線的集中式路由器，其特征在于所述PCI Express交換器件在交換芯片內(nèi)部根據(jù)不同端口的數(shù)據(jù)報文信息通過軟件進行寄存器或者是輸入輸出引腳的設(shè)置可以實現(xiàn)不同邏輯線路之間的數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)。
9.如權(quán)利要求1所述的基于PCI Express總線的集中式路由器，其特征在于所述PCI Express接口板由PCI Express終端器件提供。
10.如權(quán)利要求1所述的基于PCI Express總線的集中式路由器，其特征在于所述PCI Express接口板由橋接器件提供，在該橋接器件的內(nèi)部通過地址空間映射實現(xiàn)PCI Express總線和PCI總線之間數(shù)據(jù)報文的交換，從而該集中式路由器可以支持PCI接口卡。
全文摘要
一種基于PCI Express總線的集中式路由器，該路由器內(nèi)部總線是基于PCI Express的總線，該總線將該路由器內(nèi)部的根復(fù)用器與PCI Express交換器件，交換器件與各接口板分別連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。該路由器可以為每個接口板提供很高的數(shù)據(jù)帶寬，能夠滿足互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的需求。
文檔編號H04L12/56GK1747453SQ200510114709
公開日2006年3月15日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者王心遠, 魏初舜 申請人:杭州華為三康技術(shù)有限公司