專利名稱：：基于pcie交換網的組播實現方法、系統(tǒng)及設備的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及通信
技術領域：
，尤其涉及一種基于PCIE交換網的組播實現方法、系統(tǒng)及設備。
背景技術：
：PCIExpress(PeripheralComponentInterconnectExpress,夕卜圍纟且4牛互連'決速)總線是由Intel倡導開發(fā)的處理器系統(tǒng)總線，是一種串行互連技術，目前已經被PCISIG接受并成為PCI、PCI-X的繼承者，目標是完全取代PCI和PCI-X。隨著PCIExpress(簡稱PCIE)規(guī)范的發(fā)布，越來越多的廠家開始推出基于PCIExpress規(guī)范的芯片，一些廠家已經推出了基于PCIExpress的交換器，基于PCIExpress交換器的通信設備(如路由器、交換機、網關等)也成為一種選擇。如圖l所示，為一個典型的基于PC正交換器的分布式系統(tǒng)的架構，主控板和多個線卡板通過PCIE交換器進行PC正總線通信。PCIE交換器提供多個PC正接口連接到主控板和線卡板(接口板、業(yè)務板等)，主控板CPU(CentralProcessUnit,中央處理器)通過PC正接口完成PCIE交換器的配置和線卡板的PC正終端空間的配置，確保不同的線卡板可以通過PCIE交換網進行數據通信，線卡板報文處理引擎可以采用CPU、NP(NetworkProcessor,網絡處理器)或者ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,專用集成電路)等。以太網報文中的地址并不是對應實際的內存物理地址，因此以太網規(guī)范中定義了某些特定的地址為組播地址和廣播地址，便于交換網進行復制，復制的報文到所有的線板都是相同的。根據PCIE規(guī)范，PCIE數據報文經過PC正交換網采用地址路由的方式，路由的地址即為攜帶在PCIE報文中的地址。PC正報文中的地址對應實際的內存物理地址，表1為PCIE數據才艮文格式，PCIE報文中攜帶了一個目標線卡板的物理地址信息，因此組播復制到不同線卡板的報文都是不同的，PCIE交換器無法完成報文復制的功能。表1:l字節(jié)l字節(jié)l字節(jié)l字節(jié)lbit2bit5bitlbit3bit4bitlbitlbit2bit2bit10bitRFmt類型RTC保留TDEPAttrR長度2字節(jié)l字節(jié)4bit4bit響應ID標簽LastDWBE」IstWBE32bit地址[63:32]30bit2bit地址[31:02]R凈荷因此，現有技術中一個方案是利用源線卡板CPU進行"^艮文復制。例如，對于一個支持5個線卡板的PCIE交換器，當線卡板1識別到組^番才艮文時，把報文存儲到CPU直接訪問的內存中，CPU多次從內存中讀取數據，分別通過不同的目標地址發(fā)送此報文到目標線卡板2、3、4、5。對于同一個數據報文，線卡板1的CPU需要重復發(fā)送多次，造成線卡板轉發(fā)性能低，從而使整個網絡設備轉發(fā)性能降。當線卡板支持10個時，報文就需要發(fā)送9次，說明此方案支持的PCIE交換系統(tǒng)越大時，在支持組播時，性能就會急劇下降。
發(fā)明內容本發(fā)明實施例提供一種基于PCIE交換網的組播實現方法、系統(tǒng)及設備，以解決現有技術中PCIE交換網組播傳輸效率低的缺陷,。本發(fā)明實施例提供了一種基于PCIE交換網的組播系統(tǒng)，包括主控板、線卡板和PCIE交換器，所述主控板和線卡板通過PCIE交換器進行通信，所述線卡板還包括控制單元，用于為待發(fā)送的報文添加特定標識信息；組播識別單元，與所述控制單元連接，用于判斷待發(fā)送的報文是否為組播報文，如果是組播報文，則發(fā)送到組播復制單元，如果不是組播報文，則直接發(fā)送到發(fā)送接口單元；組播復制單元，與所述組播識別單元連接，用于組播報文的復制，并將復制的組播報文發(fā)送到發(fā)送接口單元；發(fā)送接口單元，用于將所述組播報文或非組播報文封裝為PCIE報文發(fā)送到交換網。所述組播復制單元具體包括報文緩存子單元，用于存儲待發(fā)送的報文；報文頭分析子單元，與所述報文緩存子單元連接，用于提取所述報文頭中的PCIE頭地址；凈荷復制子單元，分別與所述報文緩存子單元和報文頭分析子單元連接，用于從所述報文緩存子單元中讀取報文凈荷，并根據所述報文頭分析子單元提供的復制份數復制報文凈荷；組幀子單元，分別與所述報文頭分析子單元和凈荷復制子單元連接，用于將所述PCIE頭地址和報文凈荷發(fā)送到所述發(fā)送接口單元。所述特定標識還包括優(yōu)先級信息。所述組纟番復制單元還包括地址緩存子單元，與所述報文頭分析子單元連接，用于存儲所述PC正頭地址；凈荷緩存子單元，與所述凈荷復制子單元連接，用于存儲所述報文凈荷。所述報文頭分析子單元還包括優(yōu)先級識別功能，用于從待發(fā)送的組播寺艮文中獲取優(yōu)先級信息，根據所述優(yōu)先級對PCIE頭地址和報文凈荷進行復制、組幀轉發(fā)。所迷發(fā)送接口單元具體包括封裝子單元，用于將報文封裝為PC正報文發(fā)送到交換網；優(yōu)先級映射子單元，與所述封裝子單元連接，用于將所述優(yōu)先級映射到PCIE凈艮文頭的流量管理字段。所述控制單元具體包括組播報文接收子單元，用于接收待發(fā)送組播報文；特定標識添加子單元，與所述組播報文接收子單元連接，用于在所述組播報文中添加特定標識，所述特定標識包括組播報文標志、PCIE頭地址、PCIE頭地址數量、報文頭長度。本發(fā)明還提供了一種基于PCIE交換網的組播實現方法，應用于包括主控板、線卡板和PC正交換器的通信系統(tǒng)中，所述主控板和線卡板通過PCIE交換器進行通信，所述方法包括以下步驟所述線卡板判斷待發(fā)送報文是否為組播報文，如果不是，則封裝為PCIE幀直接發(fā)送到交換網；如果是，所述線卡板則獲取所述組播報文中的PCIE頭地址，并根據所述PCIE頭地址數量復制報文凈荷；所述判斷待發(fā)送報文是否為組播報文之前還包括所述線卡板中的控制單元在接收報文中添加特定標識信息，所述特定標識信息包括組播報文標志、PCIE頭地址、PC正頭地址數量和報文頭長度。所述特定標識信息中還包括優(yōu)先級信息；根據所述優(yōu)先級將所述PCIE頭地址和報文凈荷組幀轉發(fā)到交換網，并將所述優(yōu)先級映射到PCIE報文頭的流量管理字段。本發(fā)明的實施例中，對于PCIE交換網，簡化了線卡板CPU軟件處理復雜度，減少了線卡板CPU重復性工作，提高整個網絡設備的轉發(fā)性能。圖1是現有技術中基于PC正交換器的分布式系統(tǒng)結構圖；圖2是本發(fā)明中一種線卡板結構示意圖；圖3是本發(fā)明中組播復制單元結構示意圖；圖4是本發(fā)明中PCIE交換裝置結構圖；圖5是本發(fā)明中組播報文復制過程示意圖；圖6是本發(fā)明中基于PCIE交換網的組#"實現方法流程圖。具體實施方式下面結合具體實施例進行詳細說明。本發(fā)明提供了一種網絡設備的組播實現方案，尤其涉及基于PCIE交換網的網絡設備的組播技術，其核心思想為在線卡板CPU和PCIE交換器之間增加組播復制功能，依據CPU發(fā)送報文中的特定標識，進行凈荷報文復制，復制的PC正^f艮文中地址信息也來自CPU發(fā)送才艮文中的特定標識。本發(fā)明提供的一種基于PC正交換網的組播系統(tǒng)，包括主控板、線卡板和PCIE交換器，主控板和線卡板通過PCIE交換器進行通信。其中，線卡板如圖2所示，包括控制單元，用于為待發(fā)送的報文添加特定標識信息；組播識別單元，與控制單元連接，用于判斷待發(fā)送的報文是否為組播報文，如果是組播報文，則發(fā)送到組播復制單元，如果不是組播報文，則直接發(fā)送到發(fā)送接口單元；組播復制單元，與組播識別單元連接，用于組播報文的復制，并將復制的組播報文發(fā)送到發(fā)送接口單元；發(fā)送接口早元，用于將組播^t艮文或非組播報文封裝為PC正報文發(fā)送到交換網；接收接口單元，用于接收來自交換網的PCIE報文，解封裝后發(fā)送到控制單元。以上所有單元可以在FPGA(FieldProgrammableGateArray,現場可編程門陣列)上實現或者通過專用ASIC實現，或者集成在CPU芯片上，或者集成在PC正交換芯片上。線卡板的控制單元CPU接收到需要發(fā)送的報文后，查找轉發(fā)表(例如分類表、單播報文轉發(fā)表、組播報文轉發(fā)表等)，在該報文的前面增加如表2所示的特定標識信息，包括組播報文標志，1表示CPU發(fā)送的報文為組播報文，0表示CPU發(fā)送的報文為普通報文；報文頭長度表示除了凈荷以外的報文長度，通過判斷報文頭長度來識別凈荷的起始位置；優(yōu)先級表示報文需要調度的優(yōu)先級；數量，表示地址頭中包含的PCIE頭地址的數量，即A0、Al、A2…的凄t量，識別凈荷需要復制多少次，并識別^^文頭中PC正頭地址的數量和位置；PC正頭地址表示對應表1的Address字段；保留便于實現，只是為了湊足128bit或者64bit的整數倍數，或者為了擴充以后的功能。為了提高總線的帶寬利用率，優(yōu)選PC正頭地址采用32bit方式(表2中為64bit方式)。例如按照表2定義的128bi樹齊的實現方式中，當數量為4時，采用64bit地址時，CPU發(fā)送的報文頭長度為48字節(jié)；而采用32bit地址時，CPU發(fā)送的報文頭長度為32字節(jié)，可見釆用32bit方式，有效帶寬利用率更高。表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>控制單元通過SPI4(SystemPacketInterfaceLevel4,系統(tǒng)包接口第4級)、XGMII(10GigabitMediaIndependentInterface,10Gbps介質獨立接口)等接口發(fā)送到線卡板的組播識別單元，組播識別單元判斷報文頭的首位，完成對報文是否為組播報文的判斷；如果報文非組播報文，轉交發(fā)送接口單元處理；發(fā)送接口單元把報文封裝為標準的PCIE報文，通過PC正總線發(fā)送到交換網上；如果報文為組播報文，組播識別單元把報文轉交組播復制單元處理，組播復制單元完成對報文的復制，轉交給發(fā)送接口單元,發(fā)送接口單元把^^艮文封裝為標準的PCIE報文，通過PCIE總線發(fā)送到交換網上。PCIE交換網轉發(fā)報文到線卡板的接收接口單元，接收接口單元把PCIE報文轉化為控制單元的SPI4/XGMII等接口能識別的報文發(fā)送給控制單元。其中，組播復制單元如圖3所示，具體包括報文緩存子單元，用于存儲待發(fā)送的報文；報文頭分析子單元，與報文緩存子單元連接，用于提取報文頭中的PCIE頭地址；凈荷復制子單元，分別與報文,存子單元和報文頭分析子單元連接，用于從報文緩存子單元中讀取報文凈荷，并根據報文頭分析子單元提供的復制份數復制報文凈荷；組幀子單元，分別與報文頭分析子單元和凈荷復制子單元連接，用于將PC正頭地址和4艮文凈荷發(fā)送到發(fā)送接口單元；組播復制單元還包括地址緩存子單元，與報文頭分析子單元連接，用于存儲PC正頭地址；凈荷緩存子單元，與凈荷復制子單元連接，用于存儲報文凈荷。本實施例中的組幀子單元雖然只進行PCIE頭地址和^J:凈荷的轉發(fā)工作，幀封裝工作通過發(fā)送接口單元完成，但實際上組幀子單元也可以增加PCIE頭地址和報文凈荷的封裝功能。具體工作過程為組播復制單元接收到的報文先存儲在報文緩存子單元中，報文頭分析子單元讀取報文緩存子單元中的報文頭數據，并提取報文頭中的PCIE頭地址(參考表2，如AO,Al...)，存儲到地址緩存子單元中，同時把報文的復制份數發(fā)送給凈荷復制子單元，凈荷復制子單元從報文緩存子單元中讀取報文凈荷，并依據復制份數，復制報文到凈荷緩存子單元；組幀子單元把地址緩存子單元和凈荷緩存子單元的數據，交由發(fā)送接口單元封裝為標準的PCIE報文，轉發(fā)到PC正交換網。另外，本發(fā)明中可以對組播報文進行優(yōu)先級控制，以滿足對網絡服務質量要求較高需求的用戶或者業(yè)務，例如，視頻會議的服務質量可能要求比資料分發(fā)的服務質量要求更高、支付費用較多的用戶得到的服務質量更好。為了滿足組播業(yè)務中的服務質量，本發(fā)明進一步要求報文中攜帶優(yōu)先級信息(如表2的優(yōu)先級)，報文頭分析子單元識別設置在報文中的優(yōu)先級，并把優(yōu)先級信息通知到凈荷復制子單元，報文頭分析子單元和凈荷復制子單元依據報文的優(yōu)先級把報文復制到地址緩存子單元和凈荷緩存子單元的高低優(yōu)先級別隊列中；組幀子單元按照各種優(yōu)先級(如嚴格優(yōu)先級、權重優(yōu)先級等)方式進行調度轉發(fā)，使高優(yōu)先級的報文優(yōu)先得到轉發(fā)，并把優(yōu)先級信息提供給發(fā)送接口單元。發(fā)送接口單元在封裝PCIE報文時，把這個優(yōu)先級映射到PC正才艮文頭的TC(TrafficClass,流量等級)字段，從而入交換網的不同VC(VirtualChannel,虛通道)，實現分級分類處理不同線路板的不同的數據才艮文和業(yè)務報文，實現不同的QoS(QualityofService,服務質量)。同時，進行組播報文的優(yōu)先級控制，還可以避免大量組播報文產生時對單播報文的影響，可以使單播報文在優(yōu)先級最高的隊列中進行調度，從而避免擁塞，保證網絡設備穩(wěn)定可靠的運行。相應地，PCIE交換裝置則可以根據TC信息在內部對數據報文進行分等級分類調度處理，此時，PC正交換裝置內部的一種較佳結構可以參見圖4所示，包括分類管理單元，用于保存流量分類TC、虛擬通道VC以及線卡板信息三者的對應關系；通道管理單元，用于維護多個VC，4艮據所述分類管理單元中保存的對應關系以及任意一個線卡板發(fā)來的攜帶TC信息的數據報文，選擇一個VC，將該數據報文送入所選擇的VC中；數據轉發(fā)單^L,用于根據所述通道管理單元中各個VC的優(yōu)先級，依次轉發(fā)各個VC中的被據報文。發(fā)送接口單元具體包括封裝子單元，用于將報丈封裝為PCIE報文發(fā)送到交換網；優(yōu)先級映射子單元，與封裝子單元連接，用于將優(yōu)先級映射到PC正4艮文頭的流量管理字段?？刂茊卧唧w包括組播報文接收子單元，用于接收待發(fā)送組播報文；特定標識添加子單元，與組#^艮文接收子單元連接，用于在組#^艮文中添加特定標識，特定標識包括組纟番纟艮文標志、PCIE頭地址(AO,Al...)、PCIE頭地址數量、報文頭長度、優(yōu)先級信息和保留字段。如圖5就是組播報文復制過程，CPU發(fā)送一個攜帶多個地址的報文，通過復制為多個PCIE報文發(fā)送到交換網，通過PC正交換網轉發(fā)到不同線卡的CPU。本發(fā)明還提供了一種基于PCIE交換網的組播實現方法，應用于包括主控板、線卡板和PCIE交換器的通信系統(tǒng)中，所述主控板和線卡板通過PCIE交換器進行通信，所述線卡板上增加了組播識別裝置和組播復制裝置，該裝置可以在FPGA上實現或者通過專用ASIC實現，或者集成在CPU芯片上，或者集成在PC正交換芯片上。該方法如圖6所示，包括以下步驟步驟s101,控制單元在接收報文中添加特定標識信息，所述特定標識信息包括組播報文標志、PC正頭地址、PCIE頭地址數章和報文頭長度。步驟s102,組播識別裝置判斷待發(fā)送報文是否為扭播^^文，如果不是，則轉步驟sl03，如果是，則轉步驟sl04。步驟s103,組播識別裝置將非組播報文封裝為PCIE幀直接發(fā)送到交換網。步驟sl04,組播復制裝置獲取所述組播報文中的PCIE頭地址，并根據所述PCIE頭地址數量復制報文凈荷。所述特定標識信息中還包括優(yōu)先級信息；根據所述優(yōu)先級將所述PCIE頭地址和凈艮文凈荷組幀轉發(fā)到交換網，并將所述優(yōu)先級映射到PC正報文頭的流量管理字段。步驟s105,組播復制裝置將所述PC正頭地址和"^艮文凈荷封裝為PC正幀轉發(fā)到交換網。其中，組播復制裝置具有上述實施例中發(fā)送接口單元的PCIE頭地址和報文凈荷的PC正幀封裝功能。通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現，當然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發(fā)明的保護范圍。權利要求1、一種基于PCIE交換網的組播系統(tǒng)，包括主控板、線卡板和PC正交換器，所述主控板和線卡板通過PCIE交換器進行通信，其特征在于，所述線卡板還包括控制單元，用于為待發(fā)送的報文添加特定標識信息；組播識別單元，與所述控制單元連接，用于判斷待發(fā)送的報文是否為組播報文，如果是組播報文，則發(fā)送到組播復制單元，如果不是組播報文，則直接發(fā)送到發(fā)送接口單元；組播復制單元，與所述組播識別單元連接，用于組播才艮文的復制，并將復制的組播報文發(fā)送到發(fā)送接口單元；發(fā)送接口單元，用于將所述組播報文或非組播報文封裝為PCIE報文發(fā)送到交換網。2、如權利要求1所述基于PCIE交換網的組播系統(tǒng)，其特征在于，所述組^"復制單元具體包括報文緩存子單元，用于存儲待發(fā)送的報文；報文頭分析子單元，與所述報文緩存子單元連接，用于提取所述報文頭中的PCIE頭地址；凈荷復制子單元，分別與所述報文緩存子單元和^^艮文頭分析子單元連接，用于從所述報文緩存子單元中讀取報文凈荷，并根據所述報文頭分析子單元提供的復制份數復制報文凈荷；組幀子單元，分別與所述報文頭分析子單元和凈荷復制子單元連接，用于將所述PC正頭地址和報文凈荷發(fā)送到所述發(fā)送接口單元。3、如權利要求1所述基于PCIE交換網的組播系統(tǒng)，其特征在于，所述組^"復制單元還包括地址緩存子單元，與所述報文頭分析子單元連接，用于存儲所述PC正頭地址；凈荷緩存子單元，與所述凈荷復制子單元連接，用于存儲所述報文凈荷。4、如權利要求1所述基于PCIE交換網的組播系統(tǒng)，其特征在于，所述特定標識還包括優(yōu)先級信息。5、如權利要求4所述基于PC正交換網的組播系統(tǒng)，其特征在于，所述報文頭分析子單元還包括優(yōu)先級識別功能，用于從待發(fā)送的組播報文中獲取優(yōu)先級信息，根據所述優(yōu)先級對PCIE頭地址和報文凈荷進行復制、組幀轉發(fā)。6、如權利要求5所述基于PCIE交換網的組播系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)送接口單元具體包括封裝子單元，用于將報文封裝為PCIE報文發(fā)送到交換網；優(yōu)先級映射子單元，與所述封裝子單元連接，用于將所述優(yōu)先級映射到PCIE報文頭的流量管理字段。7、如權利要求1所述基于PC正交換網的組播系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元具體包括組播報文接收子單元，用于接收待發(fā)送組播報文；特定標識添加子單元，與所述組播報文接收子單元連接，用于在所述組4番才艮文中添加特定標識，所述特定標識包括組纟番才艮文標志、PC正頭地址、PCIE頭地址數量、報文頭長度。8、一種基于PCIE交換網的組播實現方法，應用于包括主控板、線卡板和PC正交換器的通信系統(tǒng)中，所述主控板和線卡板通過PCIE交換器進行通信，其特征在于，所述方法包括以下步驟所述線卡板判斷待發(fā)送報文是否為組播"^艮文，如果不是，則封裝為PCIE幀直接發(fā)送到交換網；如果是，則所述線卡板獲取所述組播報文中的PCIE頭地址，并根據所述PCIE頭地址數量復制4艮文凈荷；所述線卡板將所述PCIE頭地址和報文凈荷封裝為PCIE幀轉發(fā)到交換網。9、如權利要求8所述基于PCIE交換網的組播實現方法，其特征在于，所述判斷待發(fā)送報文是否為組播報文之前還包括所述線卡板中的控制單元在接收報文中添加特定標識信息，所述特定標識信息包括組播報文標志、PCIE頭地址、PC正頭地址數量和報文頭長度。10、如權利要求9所述基于PCIE交換網的組播實現方法，其特征在于，所述特定標識信息中還包括優(yōu)先級信息；根據所述優(yōu)先級將所述PCIE頭地址和報文凈荷組幀轉發(fā)到交換網，并將所述優(yōu)先級映射到PC正報文頭的流量管理字段。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于PCIE交換網的組播系統(tǒng)，包括主控板、線卡板和PCIE交換器，所述線卡板還包括控制單元，用于為待發(fā)送的報文添加特定標識信息；組播識別單元，與所述控制單元連接，用于判斷待發(fā)送的報文是否為組播報文，如果是組播報文，則發(fā)送到組播復制單元，如果不是組播報文，則直接發(fā)送到發(fā)送接口單元；組播復制單元，與所述組播識別單元連接，用于組播報文的復制，并將復制的組播報文發(fā)送到發(fā)送接口單元；發(fā)送接口單元，用于將所述組播報文或非組播報文封裝為PCIE報文發(fā)送到交換網。本發(fā)明對于PCIE交換網，簡化了線卡板CPU軟件處理復雜度，減少了線卡板CPU重復性工作，提高整個網絡設備的轉發(fā)性能。文檔編號H04L12/56GK101123529SQ20071016142公開日2008年2月13日申請日期2007年9月21日優(yōu)先權日2007年9月21日發(fā)明者李晶林,武楊申請人:杭州華三通信技術有限公司