本发明专利技术公开一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，涉及网络交换设备架构领域，其架构系统主要包括主控制模块、协控制模块、线卡模块、交换矩阵、风扇组模块、电源、网络接口以及编程调试接口；其中，主控制模块包括交换机CPU，协控制模块包括系统控制模块CPU，线卡模块包括FPGA芯片1与FPGA芯片2，FPGA芯片1与FPGA芯片2交互；并且交换机CPU与系统控制模块CPU连接通信，同时各个模块均与线卡模块连接通信，且协控制模块连接控制风扇组模块和电源。本发明专利技术采用FPGA单级交换芯片架构，实现对交换机功能扩展的灵活编程，满足数据中心场景下不断更新的协议需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及网络交换设备架构领域，具体的说就是一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构。
技术介绍
目前，在数据中心核心层，机框式交换机线卡大多采用单级交换芯片架构，功能扩展性存在很大局限；同时，对于用户来说，功能的升级需要购买新的设备，需要用户额为投入更多的财力。另外，即使采用两级交换芯片架构的交换机，一般第一级作为基础交换芯片，第二级作为拓展交换芯片。两级交换芯片都使用专用集成电路ASIC技术，虽然能极大的丰富交换机的功能特性，但依然无法满足日益增长的交换机功能扩展需求。相对于基于CPLD实现数据中心框式交换机线卡的架构，FPGA技术可以提供更多的门电路资源，因此采用FPGA单级交换芯片架构可以将多种交换功能电路灵活的集成到一块芯片上，从而降低开发成本与对用户进行投资保护。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足之处，提供了一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构。本专利技术所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，采用FPGA单级交换芯片架构，可以将多种交换功能电路灵活的集成到一块芯片上，实现对交换机功能扩展的灵活编程；其架构系统主要包括：主控制模块、协控制模块、线卡模块、交换矩阵、风扇组模块、电源、网络接口以及编程调试接口；其中，所述主控制模块包括交换机CPU，所述协控制模块包括系统控制模块CPU，所述线卡模块包括FPGA芯片1与FPGA芯片2，所述括FPGA芯片1与FPGA芯片2交互；并且所述交换机CPU与系统控制模块CPU连接通信，且两者均与线卡模块相连；同时所述交换矩阵、网络接口、编程调试接口均与线卡模块连接通信，所述协控制模块控制连接所述风扇组模块和电源。优选的，所述主控制模块还包括16GRAM内存、64GSSD固态硬盘、串行控制端口、双USB端口、RJ45网络管理端口以及PPS时钟输入子模块；其中，所述16GRAM内存、64GSSD固态硬盘、串行控制端口、双USB端口、RJ45网络管理端口、PPS时钟输入均与所述交换机CPU直接相连通信。优选的，所述交换机CPU采用4核Intel处理器。优选的，所述协控制模块还包括设备管理模块、数据管理模块、机箱管理模块、分担监管任务模块、风扇控制模块、电源控制模块功能模块；其中，所述设备管理模块、数据管理模块、机箱管理模块、分担监管任务模块、风扇控制模块、电源控制模块均与所述系统控制模块CPU直接相连通信。优选的，所述系统控制模块CPU采用双核ARM架构处理器。优选的，所述网络接口包括两种类型：481/10GSFP+/Base-T类型和440GQSFP+类型；其中481/10GSFP+/Base-T类型的接口与线卡模块的FPGA芯片1直接相连；440GQSFP+类型的接口与线卡模块的FPGA芯片2直接相连。优选的，所述交换矩阵包括若干个矩阵模块，且每个矩阵模块中包括两个交换芯片。优选的，所述风扇组模块包括若干个风扇组，并且每个风扇组又包括两个风扇；所述风扇组模块与所述协控制模块的风扇控制模块直接相连。优选的，所述电源包括若干个电源模块；所述电源与所述协控制模块的电源控制模块直接相连。本专利技术的一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构与现有技术相比具有的有益效果是：本专利技术在交换机线卡模块上采用FPGA单级交换芯片架构,可以将多种交换功能电路灵活的集成到一块芯片上，实现对交换机功能扩展的灵活编程，从而满足数据中心场景下不断更新的协议需求以及实现对用户的投资保护。附图说明附图1为基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构的示意框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参考附图，对本专利技术所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构进一步详细说明。本专利技术所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，在交换机线卡模块上采用FPGA单级交换芯片架构,可以将多种交换功能电路灵活的集成到一块芯片上，实现对交换机功能扩展的灵活编程；本专利技术适用于可编程交换机架构设计、灵活网络构建与实现SDN（SoftwareDefinedNetwork，软件定义网络）控制等领域。实施例1：本实施例所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，如附图1所示，其架构系统主要包括：主控制模块、协控制模块、线卡模块、交换矩阵、风扇组模块、电源、网络接口以及编程调试接口；其中，所述主控制模块包括交换机CPU，所述协控制模块包括系统控制模块CPU，所述线卡模块包括FPGA芯片1与FPGA芯片2，所述括FPGA芯片1与FPGA芯片2交互；同时所述交换矩阵、网络接口、编程调试接口均与线卡模块连接通信，并且，所述风扇组模块、电源均与所述协控制模块相连，所述协控制模块能够控制所述风扇组模块和电源。本实施例所述框式交换机线卡架构中，如附图1所示，所述主控制模块还包括16GRAM内存、64GSSD固态硬盘、串行控制端口、双USB端口、RJ45网络管理端口以及PPS（PulsePerSecond，每秒脉冲）时钟输入子模块；其中，所述16GRAM内存、64GSSD固态硬盘、串行控制端口、双USB端口、RJ45网络管理端口、PPS时钟输入均与所述交换机CPU直接相连通信。并且，所述交换机CPU采用4核Intel处理器。本实施例所述框式交换机线卡架构中，如附图1所示，所述协控制模块还包括设备管理模块、数据管理模块、机箱管理模块、分担监管任务模块、风扇控制模块、电源控制模块功能模块；其中，所述设备管理模块、数据管理模块、机箱管理模块、分担监管任务模块、风扇控制模块、电源控制模块均与所述系统控制模块CPU直接相连通信。并且，所述系统控制模块CPU采用双核ARM架构处理器。所述基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构中，所述交换矩阵包括若干个矩阵模块，可以设置四个、六个或八个矩阵模块，且每个矩阵模块中包括两个交换芯片。本实施例所述框式交换机线卡架构中，如附图1所示，所述交换矩阵包括六个矩阵模块，分别为：矩阵模块1、矩阵模块2、矩阵模块3、矩阵模块4、矩阵模块5和矩阵模块6；其中，所述矩阵模块1包括交换芯片1-1与交换芯片1-2，矩阵模块2包括交换芯片2-1与交换芯片2-2，矩阵模块3包括交换芯片3-1与交换芯片3-2，矩阵模块4包括交换芯片4-1与交换芯片4-2，矩阵模块5包括交换芯片5-1与交换芯片5-2，矩阵模块6包括交换芯片6-1与交换芯片6-2。本实施例所述框式交换机线卡架构中，如附图1所示，所述交换芯片1-1、交换芯片2-1、交换芯片3-1、交换芯片4-1、交换芯片5-1、交换芯片6-1均与线卡模块的FPGA芯片1直接相连；所述交换芯片1-2、交换芯片2-2、交换芯片3-2、交换芯片4-2、交换芯片5-2、交换芯片6-2均与线卡模块的FPGA芯片2直接相连。所述基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，其特征在于，采用FPGA单级交换芯片架构，将多种交换功能电路灵活的集成到一块芯片上，其架构系统主要包括：主控制模块、协控制模块、线卡模块、交换矩阵、风扇组模块、电源、网络接口以及编程调试接口；其中，所述主控制模块包括交换机CPU，所述协控制模块包括系统控制模块CPU，所述线卡模块包括FPGA芯片1与FPGA芯片2，所述FPGA芯片1与FPGA芯片2交互；并且所述交换机CPU与系统控制模块CPU连接通信，且两者均与线卡模块相连；同时所述交换矩阵、网络接口、编程调试接口均与线卡模块连接通信，所述协控制模块连接控制所述风扇组模块和电源。
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，其特征在于，采用FPGA单级交换芯片架构，将多种交换功能电路灵活的集成到一块芯片上，其架构系统主要包括：主控制模块、协控制模块、线卡模块、交换矩阵、风扇组模块、电源、网络接口以及编程调试接口；其中，所述主控制模块包括交换机CPU，所述协控制模块包括系统控制模块CPU，所述线卡模块包括FPGA芯片1与FPGA芯片2，所述FPGA芯片1与FPGA芯片2交互；并且所述交换机CPU与系统控制模块CPU连接通信，且两者均与线卡模块相连；同时所述交换矩阵、网络接口、编程调试接口均与线卡模块连接通信，所述协控制模块连接控制所述风扇组模块和电源。
2.根据权利要求1所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，其特征在于，所述主控制模块还包括16GRAM内存、64GSSD固态硬盘、串行控制端口、双USB端口、RJ45网络管理端口以及PPS时钟输入子模块；其中，所述16GRAM内存、64GSSD固态硬盘、串行控制端口、双USB端口、RJ45网络管理端口、PPS时钟输入均与所述交换机CPU直接相连通信。
3.根据权利要求2所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，其特征在于，所述交换机CPU采用4核Intel处理器。
4.根据权利要求3所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，其特征在于，所述协控制模块还包括设备管理模块、数据管理模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝鹏，于治楼，郑亮，
申请(专利权)人：浪潮集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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