專(zhuān)利名稱(chēng)：一種千兆交換環(huán)境下千兆網(wǎng)卡的快速切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的高可用技術(shù)，特指一種千兆交換環(huán)境下千兆網(wǎng)卡的快 速切換方法。
背景技術(shù)：
由于服務(wù)器的特殊地位，保持服務(wù)器的高可用性和安全性是企業(yè)級(jí)IT環(huán)境的重 要指標(biāo)，其中最重要的一點(diǎn)是服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)連接的高可用性，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的規(guī) 模逐漸的增大。網(wǎng)卡綁定技術(shù)是提高服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)連接的可用性和可靠性的有效方法之一。 多網(wǎng)卡綁定就是通過(guò)軟硬件設(shè)置將兩塊或者多塊網(wǎng)卡綁定在同一個(gè)IP地址上，使用起來(lái) 就好像在使用一塊網(wǎng)卡。許多高檔服務(wù)器的網(wǎng)卡(例如intel825^系列、3COM服務(wù)器網(wǎng)卡 等)都具有多網(wǎng)卡綁定功能。應(yīng)用和實(shí)踐表明，在千兆交換環(huán)境下，千兆網(wǎng)卡在綁定模式下工作時(shí)系統(tǒng)的可靠 性和實(shí)時(shí)性并不能滿(mǎn)足需求。具體表現(xiàn)為當(dāng)兩塊千兆網(wǎng)卡工作在綁定驅(qū)動(dòng)程序的主備模 式下時(shí)，一旦當(dāng)前工作網(wǎng)卡的鏈路發(fā)生故障，綁定驅(qū)動(dòng)程序自動(dòng)將收發(fā)報(bào)文的工作切換到 備份網(wǎng)卡上，從而使得系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。在百兆環(huán)境下，千兆網(wǎng)卡在切換速度已經(jīng)達(dá)到十 毫秒級(jí)，而千兆環(huán)境下千兆網(wǎng)卡的切換速度卻是百毫秒級(jí)。究其原因，千兆交換網(wǎng)絡(luò)是一 種全雙工能糾錯(cuò)的系統(tǒng)，網(wǎng)卡物理層總是同時(shí)接收鏈路對(duì)方和本地傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。因而，當(dāng) 鏈路斷裂時(shí)，雖然網(wǎng)卡物理層接收不到任何鏈路對(duì)方的數(shù)據(jù)，但是它仍然在接收本地的傳 輸信號(hào)，不會(huì)去做鏈路檢測(cè)工作。因此，IEEE 802. 3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范第40條規(guī)定，當(dāng)網(wǎng)卡內(nèi)部的 maxwait_timer定時(shí)器(設(shè)置時(shí)間350士5毫秒)超時(shí)后才能判定鏈路狀態(tài)斷裂故障。在許 多對(duì)高可靠和高靈敏性要求極高的關(guān)鍵服務(wù)器應(yīng)用中，這種情況無(wú)疑將無(wú)法滿(mǎn)足需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題就在于針對(duì)千兆網(wǎng)卡在操作系統(tǒng)內(nèi)核中千兆環(huán)境下切換速 度過(guò)慢的缺陷，本發(fā)明提供一種千兆網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)方法，該方法應(yīng)用于千兆網(wǎng)卡 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中后，可以實(shí)現(xiàn)在千兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，操作系統(tǒng)內(nèi)核中的千兆網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程 序?qū)W(wǎng)卡鏈路故障的感知性能提升一個(gè)數(shù)量級(jí)，即百毫秒級(jí)提升至十毫秒級(jí)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為設(shè)計(jì)一個(gè)輪詢(xún)定時(shí)器、一個(gè)歷史鏈路 狀態(tài)變量和一個(gè)鏈路斷裂變量，在千兆網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中加入用于輪詢(xún)網(wǎng)卡寄存器的定 時(shí)器，該定時(shí)器通過(guò)輪詢(xún)網(wǎng)卡寄存器內(nèi)容檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)變化情況，在鏈路狀態(tài)從連通 變化到斷開(kāi)時(shí)，設(shè)置網(wǎng)卡中斷寄存器的鏈路狀態(tài)改變位，來(lái)提前引發(fā)鏈路狀態(tài)改變中斷。本發(fā)明設(shè)計(jì)一個(gè)輪詢(xún)定時(shí)器、一個(gè)歷史鏈路狀態(tài)變量和一個(gè)鏈路斷裂變量，以實(shí) 現(xiàn)對(duì)鏈路狀態(tài)斷裂信息的快速獲取和快速響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)卡的快速切換，借助鏈路狀態(tài) 寄存器的值變化來(lái)獲取網(wǎng)絡(luò)鏈路斷裂信息。網(wǎng)卡寄存器輪詢(xún)定時(shí)器在網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù)中進(jìn)行對(duì)歷史鏈路狀態(tài)變量 和鏈路斷裂變量的初始化和本定時(shí)器的啟動(dòng)，在網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)反初始化函數(shù)中關(guān)閉本定時(shí)器，定時(shí)器函數(shù)通過(guò)讀取網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)改變寄存器值獲取本次網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)和歷史網(wǎng)卡鏈路 狀態(tài)，從而判斷當(dāng)前網(wǎng)卡的鏈路斷裂狀態(tài)，并通過(guò)設(shè)置網(wǎng)卡中斷寄存器鏈路狀態(tài)改變中斷 位引發(fā)網(wǎng)卡鏈路改變中斷，定時(shí)器時(shí)間間隔可根據(jù)鏈路狀態(tài)信息在500毫秒和20毫秒之間 進(jìn)行切換。輪詢(xún)定時(shí)器函數(shù)的工作步驟為(1)、讀取當(dāng)前網(wǎng)卡媒體獨(dú)立接口寄存器組中鏈路狀態(tài)寄存器的值，獲得本次掃描 時(shí)鏈路的狀態(tài)信息(鏈路是否連通)；O)、讀取上一次掃描后保存的當(dāng)前網(wǎng)卡的鏈路狀態(tài)，如果非連通，設(shè)置定時(shí)器下 次啟動(dòng)時(shí)間間隔為500毫秒，轉(zhuǎn)(5)；(3)、如果本次掃描的鏈路狀態(tài)為非連通，即鏈路狀態(tài)從連通狀態(tài)變化為非連通狀 態(tài)，設(shè)置中斷屏蔽寄存器使中斷寄存器寫(xiě)使能，將中斷寄存器鏈路狀態(tài)改變位置位，引發(fā)網(wǎng) 卡鏈路狀態(tài)改變中斷，標(biāo)記鏈路斷裂狀態(tài)，并設(shè)置定時(shí)器下次啟動(dòng)時(shí)間為500毫秒，轉(zhuǎn)(5)；(4)、如果本次掃描的鏈路狀態(tài)為連通，即兩次掃描鏈路狀態(tài)都連通，設(shè)置定時(shí)器 下次啟動(dòng)時(shí)間為20毫秒；(5)、將本次掃描獲得的鏈路狀態(tài)進(jìn)行記錄，初始化輪詢(xún)定時(shí)器函數(shù)和定時(shí)器。輪詢(xún)定時(shí)器的初始化步驟為(1)、初始化鏈路斷裂狀態(tài)為0 ；(2)、設(shè)置輪詢(xún)定時(shí)器時(shí)間間隔為20毫秒；(3)、初始化定時(shí)器函數(shù)句柄；(4)、讀取鏈路狀態(tài)寄存器，獲取當(dāng)前鏈路狀態(tài)，記錄在歷史鏈路狀態(tài)變量中；(5)、啟動(dòng)網(wǎng)卡寄存器輪詢(xún)定時(shí)器。網(wǎng)卡寄存器輪詢(xún)定時(shí)器嵌入千兆網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中，通過(guò)讀取網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)寄 存器值獲取本次網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)和歷史網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)，從而判斷當(dāng)前網(wǎng)卡的鏈路斷裂狀態(tài)， 并通過(guò)設(shè)置網(wǎng)卡中斷寄存器鏈路狀態(tài)改變中斷位引發(fā)網(wǎng)卡鏈路改變中斷，定時(shí)器時(shí)間間隔 可根據(jù)鏈路狀態(tài)信息在500毫秒和20毫秒之間進(jìn)行切換。歷史網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)變量，記錄上次掃描網(wǎng)卡寄存器時(shí)的鏈路狀態(tài)值，為1代表鏈 路狀態(tài)連通，為0代表鏈路狀態(tài)非連通，輪詢(xún)定時(shí)器函數(shù)每次執(zhí)行都會(huì)更新歷史網(wǎng)卡鏈路 狀態(tài)變量的值。鏈路斷裂狀態(tài)變量，記錄在過(guò)去20毫秒時(shí)間內(nèi)當(dāng)前工作網(wǎng)卡的鏈路狀態(tài)是否從 連通改變非連通，為1代表發(fā)生鏈路斷裂，為0代表未發(fā)生鏈路斷裂。輪詢(xún)定時(shí)器通過(guò)網(wǎng)卡 寄存器掃描結(jié)果與歷史網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比獲取鏈路斷裂狀態(tài)進(jìn)行賦值，網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序 可通過(guò)該變量獲取網(wǎng)卡鏈路斷裂狀態(tài)信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、本發(fā)明由于設(shè)置的定時(shí)器時(shí)間間隔為20毫秒，遠(yuǎn)小于網(wǎng)卡的maxwait_timer定 時(shí)器值(300毫秒以上)，使得千兆網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)W(wǎng)卡鏈路狀態(tài)斷裂信息的感知能力 得到顯著提高。例如對(duì)于基于intel 825 系列網(wǎng)絡(luò)控制芯片的千兆網(wǎng)卡來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)千兆 網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)檢測(cè)到鏈路斷裂狀態(tài)需要400毫秒左右的時(shí)間，而基于網(wǎng)卡寄存器輪詢(xún)定時(shí) 器，改進(jìn)的千兆網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序檢測(cè)到鏈路斷裂狀態(tài)只需不到100毫秒的時(shí)間。因此，網(wǎng) 卡驅(qū)動(dòng)程序?qū)︽溌窋嗔训母兄阅艿玫酱蟠筇嵘?br> 2、本發(fā)明設(shè)計(jì)不會(huì)引入網(wǎng)卡過(guò)多額外開(kāi)銷(xiāo)，千兆網(wǎng)卡物理層接收?qǐng)?bào)文的中斷時(shí)間 間隔為十微秒級(jí)，本發(fā)明設(shè)置的定時(shí)器間隔為20毫秒，對(duì)網(wǎng)卡接收?qǐng)?bào)文的性能影響幾乎不 可見(jiàn)。3、本發(fā)明在千兆網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)中引入兩個(gè)變量和一個(gè)函數(shù)，只需對(duì)原有網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng) 程序的設(shè)備初始化和反初始化函數(shù)進(jìn)行少量修改，重新編譯即可實(shí)現(xiàn)，對(duì)原有設(shè)備驅(qū)動(dòng)改 動(dòng)不大，應(yīng)用過(guò)程方便敏捷。4、本發(fā)明支持平臺(tái)的多樣性，具有通用性。本發(fā)明使用通用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，可在 Linux、Unix、Solaris、Windows 多種平臺(tái)進(jìn)行應(yīng)用。5、本發(fā)明中，通過(guò)設(shè)置編譯開(kāi)關(guān)可完全兼容傳統(tǒng)的千兆網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序，兼容性和 移植性好。


圖1是本發(fā)明試驗(yàn)環(huán)境結(jié)構(gòu)圖；圖2是服務(wù)器端發(fā)包程序流程圖；圖3是客戶(hù)端收包程序流程圖；圖4是鏈路斷開(kāi)時(shí)網(wǎng)卡及驅(qū)動(dòng)的處理流程圖；圖5是千兆網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)卡鏈路監(jiān)控狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；圖6是網(wǎng)卡寄存器輪詢(xún)定時(shí)器。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。千兆網(wǎng)卡在千兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的切換試驗(yàn)環(huán)境如圖1所示，其中服務(wù)器端配置兩塊 千兆以太網(wǎng)卡進(jìn)行綁定互備運(yùn)行，兩塊網(wǎng)卡通過(guò)千兆網(wǎng)線連接到千兆交換機(jī)上，客戶(hù)端機(jī) 器使用一塊網(wǎng)卡，同樣連接到千兆交換機(jī)上，通過(guò)在交換機(jī)上拔插服務(wù)器端工作網(wǎng)卡到交 換機(jī)的網(wǎng)線，模擬網(wǎng)絡(luò)鏈路故障。切換試驗(yàn)環(huán)境還包括一個(gè)服務(wù)器端的發(fā)包程序和客戶(hù)端的收包程序，針對(duì)本發(fā)明 的實(shí)際情況，我的測(cè)試環(huán)境主要包括一個(gè)發(fā)包程序和一個(gè)收包程序，即服務(wù)器端發(fā)包程序 可以根據(jù)需要，以10毫秒的時(shí)間間隔不間斷的向客戶(hù)端發(fā)送固定格式的報(bào)文，報(bào)文內(nèi)容包 括發(fā)送報(bào)文的時(shí)間戳?？蛻?hù)端收包程序通過(guò)統(tǒng)計(jì)接收的數(shù)據(jù)包情況來(lái)生成丟包時(shí)間間隔和 丟包個(gè)數(shù)等丟包信息，并計(jì)算出網(wǎng)卡切換時(shí)所需要的時(shí)間。以下結(jié)合附圖分別介紹服務(wù)器 端發(fā)包程序和客戶(hù)端收包程序的具體工作流程。服務(wù)器端發(fā)包程序流程如圖2所示，在完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)套接字變量的初始化 后，進(jìn)行到客戶(hù)端程序的套接字鏈接建立工作，如果鏈接建立不成功，說(shuō)明客戶(hù)端端口監(jiān)聽(tīng) 程序未啟動(dòng)，退出本程序；如果能成功與客戶(hù)端程序建立鏈接，進(jìn)入發(fā)送報(bào)文循環(huán)，先獲取 系統(tǒng)毫秒級(jí)時(shí)間戳，將時(shí)間戳封裝成報(bào)文，將報(bào)文寫(xiě)入套接字緩沖區(qū)，寫(xiě)入成功后，睡眠10 毫秒后再進(jìn)入發(fā)送報(bào)文流程?？蛻?hù)端收包程序流程如圖3所示，在完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)套接字變量的初始化 后，客戶(hù)端收包程序就持續(xù)監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)端口報(bào)文，當(dāng)報(bào)文到達(dá)時(shí)，對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析，如果是第 一次接收?qǐng)?bào)文即繼續(xù)接收下一報(bào)文，否則將報(bào)文解析得到的報(bào)文發(fā)送時(shí)間信息與上一次接收?qǐng)?bào)文的時(shí)間戳進(jìn)行求差計(jì)算得到兩次報(bào)文發(fā)送的時(shí)間差，若時(shí)間差大于20毫秒即輸出 報(bào)文編號(hào)和時(shí)間差值。試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)服務(wù)器端報(bào)文發(fā)送程序和客戶(hù)端報(bào)文接收程序都啟動(dòng)后，通過(guò)拔 取服務(wù)器端工作網(wǎng)卡鏈接到交換機(jī)的網(wǎng)線來(lái)模擬網(wǎng)卡網(wǎng)絡(luò)鏈路故障，服務(wù)器的綁定設(shè)備驅(qū) 動(dòng)程序自動(dòng)完成網(wǎng)卡切換過(guò)程，可以在客戶(hù)端報(bào)文接收程序的輸出結(jié)果中獲取網(wǎng)卡切換時(shí) 間長(zhǎng)度。試驗(yàn)環(huán)境建立后，多次測(cè)試表明，在模擬網(wǎng)卡網(wǎng)絡(luò)鏈路故障時(shí)，在千兆交換機(jī)環(huán)境 下，網(wǎng)卡切換時(shí)間均在350毫秒以上，而若圖1中的交換機(jī)換成百兆交換機(jī)，網(wǎng)卡切換時(shí)間 基本不超過(guò)一百毫秒。因此，本發(fā)明過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和難點(diǎn)是分析和查找千兆交換環(huán) 境下網(wǎng)卡切換過(guò)程的瓶頸所在。網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)網(wǎng)卡設(shè)備及網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)的處理流程如圖4所示，，當(dāng) 工作網(wǎng)卡鏈路斷裂時(shí)，首先是物理網(wǎng)卡設(shè)備通過(guò)中斷寄存器產(chǎn)生中斷上傳到設(shè)備驅(qū)動(dòng)程 序，設(shè)備驅(qū)動(dòng)的中斷處理程序通過(guò)對(duì)私有數(shù)據(jù)的置位來(lái)記錄網(wǎng)卡狀態(tài)，然后由網(wǎng)卡的看門(mén) 狗定時(shí)器通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)確立網(wǎng)絡(luò)斷裂狀態(tài)，進(jìn)行網(wǎng)卡關(guān)閉操作，綁定驅(qū)動(dòng)程序檢測(cè)到工作 網(wǎng)卡關(guān)閉后，即啟動(dòng)備份網(wǎng)卡進(jìn)行工作。根據(jù)上述分析，網(wǎng)卡鏈路斷裂時(shí)涉及到三個(gè)對(duì)象，綁定驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)和物理網(wǎng) 卡，從而可以推測(cè)出網(wǎng)卡切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的原因可能有以下幾種(1)綁定驅(qū)動(dòng)問(wèn)題在做網(wǎng)卡切換時(shí)，綁定驅(qū)動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)卡切換的速度太慢；(2)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)問(wèn)題網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)對(duì)網(wǎng)卡物理設(shè)備中斷處理不及時(shí)；(3)物理網(wǎng)卡問(wèn)題網(wǎng)卡設(shè)備中斷產(chǎn)生時(shí)間較晚。分別在網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)里的網(wǎng)卡關(guān)閉、網(wǎng)卡啟動(dòng)、網(wǎng)卡看門(mén)狗狀態(tài)監(jiān)測(cè)和網(wǎng)卡設(shè)備 中斷處理等幾個(gè)函數(shù)里加入毫秒級(jí)時(shí)間戳獲取函數(shù)并進(jìn)行輸出，通過(guò)時(shí)間先后關(guān)系和時(shí)間 差的比較分析可以發(fā)現(xiàn)從網(wǎng)卡鏈路斷裂到網(wǎng)卡設(shè)備向上發(fā)送鏈路狀態(tài)改變中斷的時(shí)間間 隔就已經(jīng)到達(dá)350毫秒以上，也就是說(shuō)切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的根本原因在于物理網(wǎng)卡。IEEE 802. 3標(biāo)準(zhǔn)里對(duì)千兆網(wǎng)路的鏈路狀態(tài)監(jiān)控過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，從圖5中 可以看出，當(dāng)網(wǎng)卡loc_rcvr_status值為Ν0Τ_0Κ并且maxwait_timer_done值為真時(shí)，網(wǎng)卡 設(shè)備才認(rèn)為物理層鏈路由由良好狀態(tài)進(jìn)入鏈路斷開(kāi)狀態(tài)。其中maxWait_timer_done為真 的條件就是maxwait_timer定時(shí)器超時(shí)，而maxwait_timer寄存器的值至少設(shè)置在350毫 秒左右。因此可以說(shuō)，網(wǎng)卡物理層的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也限制了物理網(wǎng)卡快速地向上層設(shè)備驅(qū)動(dòng)程 序發(fā)送鏈路狀態(tài)改變中斷。本發(fā)明另一個(gè)十分重要的工作就是需要在鏈路斷裂后，在物理網(wǎng)卡未發(fā)送中斷之 前，確定網(wǎng)卡的各個(gè)寄存器中哪些寄存器的值能夠記錄鏈路對(duì)方斷裂的信息。通過(guò)設(shè)計(jì)網(wǎng) 卡寄存器輪詢(xún)定時(shí)器函數(shù)，在網(wǎng)絡(luò)鏈路斷裂試驗(yàn)?zāi)M過(guò)程比較分析網(wǎng)卡各種控制寄存器和 狀態(tài)寄存器的值發(fā)現(xiàn)當(dāng)網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)從良好變化為故障時(shí)，在數(shù)毫秒的時(shí)間間隔里，網(wǎng)卡 媒體獨(dú)立接口寄存器組里的鏈路狀態(tài)寄存器第12位值從1變化為0。這就提供了一種快速 獲取網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)的方法，即將輪詢(xún)定時(shí)器時(shí)間間隔設(shè)為一個(gè)較小的值，通過(guò)讀取鏈路狀 態(tài)寄存器的值來(lái)判斷網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)，如果鏈路狀態(tài)寄存器的值發(fā)生了從1到0的變化，就發(fā) 生了鏈路斷裂事件。在發(fā)生鏈路斷裂事件后，可以借助網(wǎng)卡的中斷處理方法，通過(guò)設(shè)置網(wǎng)卡中斷寄存器的鏈路狀態(tài)改變中斷位來(lái)提前觸發(fā)網(wǎng)卡往上層設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送的中斷，此后的流程與 正常情況下網(wǎng)卡往上層驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送鏈路狀態(tài)改變中斷一致。本發(fā)明就是借助鏈路狀態(tài)寄存器的值變化來(lái)獲取網(wǎng)絡(luò)鏈路斷裂信息，通過(guò)設(shè)計(jì)一 個(gè)輪詢(xún)定時(shí)器、一個(gè)歷史鏈路狀態(tài)變量和一個(gè)鏈路斷裂變量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路狀態(tài)斷裂信息的 快速獲取和快速響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)卡的快速切換。網(wǎng)卡寄存器輪詢(xún)定時(shí)器在網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù)中進(jìn)行對(duì)歷史鏈路狀態(tài)變量 和鏈路斷裂變量的初始化和本定時(shí)器的啟動(dòng)，在網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)反初始化函數(shù)中關(guān)閉本定時(shí)器， 定時(shí)器函數(shù)通過(guò)讀取網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)改變寄存器值獲取本次網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)和歷史網(wǎng)卡鏈路 狀態(tài)，從而判斷當(dāng)前網(wǎng)卡的鏈路斷裂狀態(tài)，并通過(guò)設(shè)置網(wǎng)卡中斷寄存器鏈路狀態(tài)改變中斷 位引發(fā)網(wǎng)卡鏈路改變中斷，定時(shí)器時(shí)間間隔可根據(jù)鏈路狀態(tài)信息在500毫秒和20毫秒之間 進(jìn)行切換。輪詢(xún)定時(shí)器的工作流程如圖6所示，其工作流程可描述如下(1)、讀取當(dāng)前網(wǎng)卡媒體獨(dú)立接口寄存器組中鏈路狀態(tài)寄存器的值，獲得本次掃描 時(shí)鏈路狀態(tài)信息；O)、讀取上一次掃描后保存的當(dāng)前網(wǎng)卡的鏈路狀態(tài)，如果非連通，設(shè)置定時(shí)器下 次啟動(dòng)時(shí)間間隔為500毫秒，轉(zhuǎn)(5)；(3)、如果本次掃描的鏈路狀態(tài)為非連通，即鏈路狀態(tài)從連通狀態(tài)變化為非連通狀 態(tài)，設(shè)置中斷屏蔽寄存器使中斷寄存器寫(xiě)使能，將中斷寄存器鏈路狀態(tài)改變位置位，引發(fā)網(wǎng) 卡鏈路狀態(tài)改變中斷，標(biāo)記鏈路斷裂狀態(tài)，并設(shè)置定時(shí)器下次啟動(dòng)時(shí)間為500毫秒，轉(zhuǎn)(5)；(4)、如果本次掃描的鏈路狀態(tài)為連通，即兩次掃描鏈路狀態(tài)都連通，設(shè)置定時(shí)器 下次啟動(dòng)時(shí)間為20毫秒；(5)、將本次掃描獲得的鏈路狀態(tài)進(jìn)行記錄，初始化輪詢(xún)定時(shí)器函數(shù)和定時(shí)器。歷史網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)變量，記錄上次掃描網(wǎng)卡寄存器時(shí)的鏈路狀態(tài)值，為1代表鏈 路裝連通，為0代表鏈路狀態(tài)非連通，輪詢(xún)定時(shí)器函數(shù)每次執(zhí)行都會(huì)更新歷史網(wǎng)卡鏈路狀 態(tài)變量的值。鏈路斷裂狀態(tài)變量，記錄在過(guò)去20毫秒時(shí)間內(nèi)當(dāng)前工作網(wǎng)卡的鏈路狀態(tài)是否從 連通改變非連通，為1代表發(fā)生鏈路斷裂，為0代表未發(fā)生鏈路斷裂。輪詢(xún)定時(shí)器通過(guò)網(wǎng)卡 寄存器掃描結(jié)果與歷史網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比獲取鏈路斷裂狀態(tài)進(jìn)行賦值，網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序 可通過(guò)該變量獲取網(wǎng)卡鏈路斷裂狀態(tài)信息。本發(fā)明在支持軍隊(duì)某些特殊型號(hào)項(xiàng)目和關(guān)鍵行業(yè)服務(wù)器應(yīng)用中成功將綁定千兆 網(wǎng)卡的網(wǎng)卡切換時(shí)間從百毫秒級(jí)縮短為十毫秒級(jí)，能有效滿(mǎn)足關(guān)鍵應(yīng)用對(duì)高可靠、強(qiáng)實(shí)時(shí) 性的嚴(yán)格需求。本發(fā)明已獲得驗(yàn)證并取得良好的應(yīng)用效果。本發(fā)明不并局限于具體的目標(biāo) 操作系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)于Linux、Unix、Windows、Solaris等操作系統(tǒng)平臺(tái)具有通用性。
權(quán)利要求
1.一種千兆交換環(huán)境下千兆網(wǎng)卡的快速切換方法，其特征在于設(shè)計(jì)一個(gè)輪詢(xún)定時(shí) 器、一個(gè)歷史鏈路狀態(tài)變量和一個(gè)鏈路斷裂變量，在千兆網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中加入用于輪 詢(xún)網(wǎng)卡寄存器的定時(shí)器，該定時(shí)器通過(guò)輪詢(xún)網(wǎng)卡寄存器內(nèi)容檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)變化情況， 在鏈路狀態(tài)從連通變化到斷開(kāi)時(shí)，設(shè)置網(wǎng)卡中斷寄存器的鏈路狀態(tài)改變位，來(lái)提前引發(fā)鏈 路狀態(tài)改變中斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種千兆交換環(huán)境下千兆網(wǎng)卡的快速切換方法，其特征在 于網(wǎng)卡寄存器輪詢(xún)定時(shí)器在網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù)中進(jìn)行對(duì)歷史鏈路狀態(tài)變量和鏈路 斷裂變量的初始化和本定時(shí)器的啟動(dòng)，在網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)反初始化函數(shù)中關(guān)閉本定時(shí)器，定時(shí)器 函數(shù)通過(guò)讀取網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)改變寄存器值獲取本次網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)和歷史網(wǎng)卡鏈路狀態(tài)，從 而判斷當(dāng)前網(wǎng)卡的鏈路斷裂狀態(tài)，并通過(guò)設(shè)置網(wǎng)卡中斷寄存器鏈路狀態(tài)改變中斷位引發(fā)網(wǎng) 卡鏈路改變中斷，定時(shí)器時(shí)間間隔根據(jù)鏈路狀態(tài)信息在500毫秒和20毫秒之間進(jìn)行切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種千兆交換環(huán)境下千兆網(wǎng)卡的快速切換方法，其特征在 于輪詢(xún)定時(shí)器函數(shù)的工作步驟為(1)、讀取當(dāng)前網(wǎng)卡媒體獨(dú)立接口寄存器組中鏈路狀態(tài)寄存器的值，獲得本次掃描時(shí)鏈 路狀態(tài)信息；O)、讀取上一次掃描后保存的當(dāng)前網(wǎng)卡的鏈路狀態(tài)，如果非連通，設(shè)置定時(shí)器下次啟 動(dòng)時(shí)間間隔為500毫秒，轉(zhuǎn)(5)；(3)、如果本次掃描的鏈路狀態(tài)為非連通，即鏈路狀態(tài)從連通狀態(tài)變化為非連通狀態(tài)， 設(shè)置中斷屏蔽寄存器使中斷寄存器寫(xiě)使能，將中斷寄存器鏈路狀態(tài)改變位置位，引發(fā)網(wǎng)卡 鏈路狀態(tài)改變中斷，標(biāo)記鏈路斷裂狀態(tài)，并設(shè)置定時(shí)器下次啟動(dòng)時(shí)間為500毫秒，轉(zhuǎn)(5)；、如果本次掃描的鏈路狀態(tài)為連通，即兩次掃描鏈路狀態(tài)都連通，設(shè)置定時(shí)器下次 啟動(dòng)時(shí)間為20毫秒；(5)、將本次掃描獲得的鏈路狀態(tài)進(jìn)行記錄，初始化輪詢(xún)定時(shí)器函數(shù)和定時(shí)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種千兆交換環(huán)境下千兆網(wǎng)卡的快速切換方法，其特征在 于輪詢(xún)定時(shí)器的初始化步驟為(1)、初始化鏈路斷裂狀態(tài)為0;(2)、設(shè)置輪詢(xún)定時(shí)器時(shí)間間隔為20毫秒；(3)、初始化定時(shí)器函數(shù)句柄；(4)、讀取鏈路狀態(tài)寄存器，獲取當(dāng)前鏈路狀態(tài)，記錄在歷 史鏈路狀態(tài)變量中；(5)、啟動(dòng)網(wǎng)卡寄存器輪詢(xún)定時(shí)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種千兆交換環(huán)境下千兆網(wǎng)卡的快速切換方法。該方法在千兆網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中加入用于輪詢(xún)網(wǎng)卡寄存器的定時(shí)器，該定時(shí)器通過(guò)輪詢(xún)網(wǎng)卡寄存器內(nèi)容檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)變化情況，在鏈路狀態(tài)從連通變化到斷開(kāi)時(shí)，設(shè)置網(wǎng)卡中斷寄存器的鏈路狀態(tài)改變位，來(lái)提前引發(fā)鏈路狀態(tài)改變中斷。本發(fā)明改進(jìn)的千兆網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序檢測(cè)到鏈路斷裂狀態(tài)只需不到100毫秒的時(shí)間。因此，網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序?qū)︽溌窋嗔训母兄阅艿玫酱蟠筇嵘?br> 文檔編號(hào)H04L12/24GK102064964SQ20101058638
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者劉曉建, 吳慶波, 孔金珠, 戴華東, 易曉東, 董攀, 邵立松, 顏躍進(jìn) 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)