一种基于虚拟分组交换的CrossPoint交换方法技术

一种基于虚拟分组交换的CrossPoint交换方法，涉及大规模电路交换技术领域。本发明专利技术是为了解决现有的CrossPoint芯片的方案的设计灵活性差，交换芯片只能对链路数据进行交换，不能从链路中提取数据或者往链路中插入数据，只能完成简单的端口数据交换的问题。本发明专利技术包括以下步骤：所述方法包括以下步骤：步骤1、FPGA层面,将大规模的数据交换分解成多个虚拟的小规模数据交换,多个小规模交换之间有特定的关联关系,可通过寄存器控制；步骤2、驱动软件层面通过特定算法运算确定配置哪些FPGA的寄存器和配置值；步骤3、建立多个虚拟的小规模数据与寄存器之间的联系，实现等效的大规模全交换。主要用于数据交换网络中。交换。主要用于数据交换网络中。交换。主要用于数据交换网络中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟分组交换的CrossPoint交换方法


[0001]本专利技术属于大规模电路交换
，特别涉及基于虚拟分组交换的CrossPoint交换方法。

技术介绍

[0002]基于CrossPoint芯片的电路交换技术，目前主流的视频交换矩阵都是使用该方案，部分交换机也会使用CrossPoint芯片。比如Macom公司的CrossPoint芯片就有很多视频矩阵厂家采用。交换规模有限，目前CrossPoint芯片主流提供商MACOM公司提供的最大规模的交换芯片规格:288对输入输出，即单个CrossPoint芯片能够做出一个288个IO端口的视频矩阵；如果要实现一个576口全交换的视频矩阵，需要使用9个288口CrossPoint芯片组成矩阵来完成背板交换功能；如果要搭更大规模的视频矩阵，基于CrossPoint芯片的硬件设计是非常困难的。基于CrossPoint芯片的方案的设计灵活性差，交换芯片只能对链路数据进行交换，不能从链路中提取数据或者往链路中插入数据，只能完成简单的端口数据交换。对于大规模交换主机硬件设计来说,就得设计更多的数据通道来完成相关管理数据的通讯,这也给硬件调试带来更多的工作量。
[0003]而现有的CrossPoint芯片的方案的设计灵活性差，交换芯片只能对链路数据进行交换，不能从链路中提取数据或者往链路中插入数据，只能完成简单的端口数据交换。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决现有的CrossPoint芯片的方案的设计灵活性差，交换芯片只能对链路数据进行交换，不能从链路中提取数据或者往链路中插入数据，只能完成简单的端口数据交换的问题。
[0005]一种基于虚拟分组交换的CrossPoint交换方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、FPGA层面,将大规模的数据交换分解成多个虚拟的小规模数据交换,多个小规模交换之间有特定的关联关系,可通过寄存器控制；步骤2、驱动软件层面通过特定算法运算确定配置哪些FPGA的寄存器和配置值；步骤3、建立多个虚拟的小规模数据与寄存器之间的联系，实现等效的大规模全交换。
[0006]作为优选的是，所述步骤1中，多个虚拟的小规模数据包括Leaf节点、Spine节点和MSpine节点，任意Leaf节点的任意一路数据可以与任意一个Spine节点进行全交换；对于任意一个Leaf节点的一路数据，有时可以同时到达多个Spine节点，有时特定时刻只能到达一个Spine节点，Leaf节点的与Spine节点通过软件配置进行交换，Spine节点与MSpine节点之间进行交换。
[0007]作为优选的是，所述步骤2中包括：
[0008]步骤2.1、配置寄存器选择Leaf节点与任意一Spine节点进行交换；
[0009]步骤2.2、Spine节点内部交换配置；
[0010]步骤2.3、选择一个Spine节点输出端做为最终输出端。
[0011]作为优选的是，所述步骤3中，通过软件算法来建立多个虚拟的小规模数据与寄存器之间的联系。
[0012]作为优选的是，交换主机的硬件架构背板使用Arria10 1150，IO板使用2个Arria10 480。
[0013]本专利提出了一种基于虚拟分组交换的CrossPoint交换方法，利用FPGA芯片自带的大量SERDES资源和逻辑资源，实现超大端口规模的端口数据交换，比如实现816口1Gbps的交换。同时还能够保证端到端的交换延时为纳秒级。除了做视频链路的交换，背板交换中还能够实现一些小带宽的其它数据的交换；用于设备管理，固件升级，以及设备之间的相关通讯协议包转发，解决了现有的CrossPoint芯片的方案的设计灵活性差，交换芯片只能对链路数据进行交换，不能从链路中提取数据或者往链路中插入数据，只能完成简单的端口数据交换的问题。
附图说明
[0014]图1为一种基于虚拟分组交换的CrossPoint交换方法的示意图；
[0015]图2为本专利技术中384口交换的示意图；
[0016]图3为本专利技术中816口交换的示意图。
具体实施方式
[0017]具体实施方式一：参照附图具体说明本实施方式，如图1
‑
3所示，本实施方式所述的一种基于虚拟分组交换的CrossPoint交换方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、FPGA层面,将大规模的数据交换分解成多个虚拟的小规模数据交换,多个小规模交换之间有特定的关联关系,可通过寄存器控制；步骤2、驱动软件层面通过特定算法运算确定配置哪些FPGA的寄存器和配置值；步骤3、建立多个虚拟的小规模数据与寄存器之间的联系，实现等效的大规模全交换。
[0018]所述步骤1中，多个虚拟的小规模数据包括Leaf节点、Spine节点和MSpine节点，任意Leaf节点的任意一路数据可以与任意一个Spine节点进行全交换；对于任意一个Leaf节点的一路数据，有时可以同时到达多个Spine节点，有时特定时刻只能到达一个Spine节点，Leaf节点的与Spine节点通过软件配置进行交换，Spine节点与MSpine节点之间进行交换。
[0019]所述步骤2中包括：
[0020]步骤2.1、配置寄存器选择Leaf节点与任意一Spine节点进行交换；
[0021]步骤2.2、Spine节点内部交换配置；
[0022]步骤2.3、选择一个Spine节点输出端做为最终输出端。
[0023]所述步骤3中，通过软件算法来建立多个虚拟的小规模数据与寄存器之间的联系。交换主机的硬件架构背板使用Arria10 1150，IO板使用2个Arria10 480。
[0024]本实施方式中，将一个超大规模的交换，例如576x576，分解成多个虚拟的小规模交换(Spine)，比如10个80x80的交换；对于FPGA设计/ASIC设计来说，任意输入到任意输出的数据交换，意味着每路输入信号的扇出都是非常大的，这个例子中相当于有576路数据的扇出都为576。这对FPGA/ASIC来说，就是超级复杂的布局布线；同时，FPGA/ASIC设计的系统安全工作时钟频率会降低，导致无法完成高速交换。之所以能够将一个大规模数据交换分
解成多个小规模交换，是充分利用基于端口字节流的交换的特性：1.数据只有从一个端口到一个端口/多个端口，不存在多个端口输入的数据汇集后往一个端口发送的情况；2.端口之间的数据交换关系由软件配置控制，配置后交换关系就固定下来，区别于以太网中基于MAC地址/IP地址包交换；3.任意端口数据不管是经过哪个路径，端口到端口的延时固定。因而这个技术方案的最终产品实现，还需要有一套软件算法，用于分配/回收数据交换路径。相对于CrossPoint芯片分配一条链路，只需要简单地配置一个寄存器；这个方案中软件要分配一个端口到端口的交换路径需要配置多个寄存器，主要包括：选择Leaf上的链路到哪个Spine交换，Spine内部交换配置，选择一个Spine输出的做为最终输出。简单地说，这个方案相当于通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟分组交换的CrossPoint交换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、FPGA层面,将大规模的数据交换分解成多个虚拟的小规模数据交换,多个小规模交换之间有特定的关联关系,可通过寄存器控制；步骤2、驱动软件层面通过特定算法运算确定配置哪些FPGA的寄存器和配置值；步骤3、建立多个虚拟的小规模数据与寄存器之间的联系，实现等效的大规模全交换。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟分组交换的CrossPoint交换方法，其特征在于，所述步骤1中，多个虚拟的小规模数据包括Leaf节点、Spine节点和MSpine节点，任意Leaf节点的任意一路数据可以与任意一个Spine节点进行全交换；对于任意一个Leaf节点的一路数据，有时可以同时到达多个Spine节点，有时特定时刻只能到达一个Spine节点，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪潮波，
申请(专利权)人：奕德广州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：