【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流量控制，具体涉及一种基于pfc优先级流量控制的大容量无损交换系统及方法。
技术介绍
1、在数据中心网络中，存在着两种典型的流量：存储数据流及普通数据流，前者要求无丢包，而后者允许一定的丢包和延时。显然，两种数据流对服务的要求是不同的，因而传统的数据中心往往会部署两个网络来满足对不同需求。但是，两种网络在一定意义上来说是冗余的，会造成资源的浪费，甚至当数据中心规模扩大时，这种方式就变得不可行了。因此，亟需一种可将两种网络统一起来的网络技术。当不考虑上层承载业务，以最普遍的以太网为基础进行网络融合时，无丢包成为该项技术的主要目标。为此，ieee定义了dcb(datacenter bridging，数据中心桥接)技术，而pfc(priority-based flow control，基于优先级的流量控制)则是该技术的重要支撑。
2、pfc也称为per priority pause或cbfc(class based flow control)，是对pause机制的一种增强。当前以太网的pause机制(ieee 802.3annex 31b)也能达到无丢包的要求，当下游设备发现接收能力小于上游设备的发送能力时，会主动发pause帧给上游设备，要求暂停流量的发送，等待一定时间后再继续发送数据。但是，以太网pause机制的流量暂停是针对整个接口，即在出现拥塞时暂停链路上所有的流量。而pfc允许在一条以太网链路上创建8个虚拟通道，并为每条虚拟通道指定一个优先等级，允许单独暂停或重启其中任意一条虚拟通道，同时允许其它虚
3、现有的交换架构可以按照缓存方式分为输入缓存架构、输出缓存架构、输入与输出联合缓存架构以及输入与交叉节点联合缓存架构。具体而言，输入缓存架构是在交换网络前的输入端口处设置缓存，先将输入的数据存放在缓存内，然后再通过特定的队列调度算法来调度数据出队，经过交换网络传输到输出端口处；输出缓存架构是在输出端口处设置排队缓存，输入的数据先经过交换网络交换到对应输出端口，然后再进入缓存排队；输入与输出联合缓存架构是输入缓存和输出缓存的折衷，受限与处理速度不能同时到达输出缓存的数据可以先暂存在输入缓存，输入缓存的容量不需要太大；输入与交叉节点联合缓存架构是输入缓存和交叉节点缓存的结合，与输入缓存的区别主要是在交叉节点上设置了一定数量的缓存空间，这种方法有效隔离了输入端与输出端，使输入端与输出端能够采用不同的调度算法。
4、通过上述分析，现有技术仍存在一些问题及缺陷：
5、(1)现有的易于fpga实现的交换架构，如输入缓存架构、输入与交叉节点联合缓存架构和输出缓存架构，随着端口数目、端口速率、总线位宽的增加，都存在对缓存资源消耗越来越高的问题；
6、(2)现有的易于实现的交换架构，如输出缓存架构，输出缓存的接收带宽需要达到输入端口的至少n倍线速，即加速比需要达到n，这对交换机的处理能力是巨大的挑战，难以保证无损传输。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于pfc优先级流量控制的大容量无损交换系统及方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、第一方面，本专利技术例提供一种基于pfc优先级流量控制的大容量无损交换系统，包括：n个输入处理单元、与所述n个输入处理单元对应连接的n个pfc阈值检测及组帧单元、crossbar分组交换处理单元和输出队列管理单元；其中，
3、输入处理单元，用于获取自身以太网输入端口的第一业务帧及pfc流控帧，对所述pfc流控帧进行解析和过滤后，得到反压信息，并基于所述第一业务帧的帧信息形成tag标签，添加在第一业务帧的帧首；
4、pfc阈值检测及组帧单元，用于根据添加有所述tag标签的第二业务帧的源节点及优先级，将所述第二业务帧放入不同的优先级队列，并在未收到反压信号时通过公平轮询依次出队；
5、crossbar分组交换处理单元，用于接收来自所述pfc阈值检测及组帧单元的第二业务帧，并根据所述第二业务帧的输出端口比特码表将其搬移至对应的交叉节点后进行仲裁及调度，解析所述第二业务帧的tag标签以产生入队请求；
6、输出队列管理单元，用于根据所述入队请求判断调度出的第一业务帧是否可以入队，当有足够的空间时使所述第一业务帧进入输出队列，第一业务帧出队后经过解汇聚、跨时钟域及位宽转换操作，送入目的以太网接口。
7、在本专利技术的一个实施例中，所述pfc阈值检测及组帧单元还用于检测各个优先级队列的缓存使用量，并根据所述缓存使用量向上游设备发送pfc反压通知报文或pfc反压停止报文，以使上游设备停止或继续向对应的优先级队列发送业务帧。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述输入处理单元包括：端口聚合模块、pfc帧解析过滤模块、以太网帧解析模块、学习查找模块和分组处理模块；其中，
9、所述端口聚合模块，用于将接收的多路以太网帧形成一路串行的数据流，并送入所述pfc帧解析过滤模块；
10、所述pfc帧解析过滤模块，用于在分离所述数据流中的第一业务帧与pfc帧之后，将所述第一业务帧输入学习查找模块和分组处理模块，并提取所述pfc帧中的反压信息，以使所述输出队列管理单元基于反压信息对相应的优先级队列进行反压操作；
11、所述以太网帧解析模块，用于提取所述第一业务帧的源mac地址、目的mac地址、源节点号、优先级和帧长信息，并将源mac地址、目的mac地址和源节点号发送至所述学习查找模块，将优先级和帧长信息发送至所述分组处理模块；
12、所述学习查找模块，用于利用源mac地址、目的mac地址及源节点号，通过流水的方式进行查找和学习，得到所述第一业务帧的目的端口比特码表；
13、所述分组处理模块，用于暂存所述第一业务帧，并在读取完整的第一业务帧之后，在完整的第一业务帧帧首添加tag标签形成第二业务帧，随路给出所述第二业务帧的优先级和源节点号。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述pfc阈值检测及组帧单元包括：pfc检测模块、pfc组帧模块和数据缓存模块；其中，
15、所述pfc检测模块，用于监测所述数据缓存模块中各个源节点的优先级队列的缓存使用量；若源节点的优先级队列的缓存使用量大于xoff门限值，则向所述pfc组帧模块发送预警信号；反之，若源节点的优先级队列的缓存使用量降至xon门限值，则向所述pfc组帧模块发送预警解除信号；
16、所述pfc组帧模块，用于基于预警信号，按照pfc报文格式构建缓存使用量大于xoff门限的优先级队列的pfc反压通知报文，基于预警解除信号，按照pfc报文格式构建缓存使用量降至xon门限的优先级队列的pfc反压停止报文；
17、所述数据缓存模块，用于将每个源节点不同优先级的第二业务帧分别存本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于PFC优先级流量控制的大容量无损交换系统，其特征在于，包括：N个输入处理单元、与所述N个输入处理单元对应连接的N个PFC阈值检测及组帧单元、Crossbar分组交换处理单元和输出队列管理单元；其中，
2.根据权利要求1所述的基于PFC优先级流量控制的大容量无损交换系统，其特征在于，所述PFC阈值检测及组帧单元还用于检测各个优先级队列的缓存使用量，并根据所述缓存使用量向上游设备发送PFC反压通知报文或PFC反压停止报文，以使上游设备停止或继续向对应的优先级队列发送业务帧。
3.根据权利要求2所述的基于PFC优先级流量控制的大容量无损交换系统，其特征在于，所述输入处理单元包括：端口聚合模块、PFC帧解析过滤模块、以太网帧解析模块、学习查找模块和分组处理模块；其中，
4.根据权利要求3所述的基于PFC优先级流量控制的大容量无损交换系统，其特征在于，所述PFC阈值检测及组帧单元包括：PFC检测模块、PFC组帧模块和数据缓存模块；其中，
5.根据权利要求4所述的基于PFC优先级流量控制的大容量无损交换系统，其特征在于，所述Cros
6.根据权利要求5所述的基于PFC优先级流量控制的大容量无损交换系统，其特征在于，所述输出队列管理单元包括：预入队模块和输出队列管理模块；其中，
7.一种基于PFC优先级流量控制的大容量无损交换方法，其特征在于，应用于权利要求1～6任一所述的大容量无损交换系统，包括：
8.根据权利要求7所述的基于PFC优先级流量控制的大容量无损交换方法，其特征在于，解析所述PFC帧中的反压信息，并在获取所述第一业务帧的帧信息后，基于所述帧信息形成Tag标签，进一步将所述Tag标签添加在第一业务帧的帧首，得到第二业务帧的步骤之后，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于pfc优先级流量控制的大容量无损交换系统，其特征在于，包括：n个输入处理单元、与所述n个输入处理单元对应连接的n个pfc阈值检测及组帧单元、crossbar分组交换处理单元和输出队列管理单元；其中，
2.根据权利要求1所述的基于pfc优先级流量控制的大容量无损交换系统，其特征在于，所述pfc阈值检测及组帧单元还用于检测各个优先级队列的缓存使用量，并根据所述缓存使用量向上游设备发送pfc反压通知报文或pfc反压停止报文，以使上游设备停止或继续向对应的优先级队列发送业务帧。
3.根据权利要求2所述的基于pfc优先级流量控制的大容量无损交换系统，其特征在于，所述输入处理单元包括：端口聚合模块、pfc帧解析过滤模块、以太网帧解析模块、学习查找模块和分组处理模块；其中，
4.根据权利要求3所述的基于pfc优先级流量控制的大容量无损交换系统，其特征在于，所述pfc阈值检测及组帧单元包括：p...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘伟涛，张雨春，邱智亮，陈景阳，李世龙，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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