网络分流器的制作方法

本实用新型涉及计算机及网络技术领域，具体地，涉及一种网络分流器。

背景技术：

目前的网络分流器都是独立于刀片服务器的单独设备。但是对于一些客户并不需要这种功能强大的独立设备。因此，需要一种针对某些轻应用的场景的网络分流器。

针对相关技术中没有针对轻应用场景的网络分流器的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中没有针对轻应用场景的网络分流器的问题，本实用新型提出一种网络分流器，能够插接在刀片服务器的机箱内部，满足市场上对于轻应用场景的网络分流器的需求。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种网络分流器，用于刀片服务器，包括：

用于根据需要将输入的以太信号转换为多路输出信号的转换模块；

连接于转换模块并将多路输出信号分配至相应的多个刀片主板的处理模块；以及

通过刀片服务器的PCIE接口连接于处理模块并对处理模块进行配置和管理的CPU；

其中，处理模块通过多个输出网口将多路输出信号分配至多个刀片主板。

优选地，处理模块为FPGA。

优选地，还包括：与FPGA连接并为FPGA提供查表操作以分配多路输出信号的寻址存储器。

在一个实施例中，其中输入的以太信号包括输入的100G以太信号；转换模块包括：用于将输入的100G以太信号转换化4路25G以太信号的QSFP28光模块；以及连接于FPGA和QSFP28光模块之间并将4路25G以太信号转换为10路10G以太信号的以太网PHY芯片。

在一个实施例中，其中输入的以太信号还包括输入的10G以太信号；转换模块还包括：将输入的10G以太信号传输至FPGA的SFP+光模块。

其中，QSFP28光模块的数量和以太网PHY芯片是数量均为2个；SFP+光模块的数量为6个，且其中的2个SFP+光模块连接于以太网PHY芯片之中的一个。

优选地，还包括：与FPGA连接的存储器。

在一个实施例中，FPGA通过连接中板连接器将多路输出信号分配至相应的多个刀片主板。

进一步地，还包括连接于FPGA与中板连接器之间并用于对多路输出信号进行协议转换的中继器。

在一个实施例中，还包括：连接于FPGA和中板连接器并对FPGA进行电源控制的MAX10芯片。

本实用新型实现了可插接在刀片服务器内部槽位上的网络分流器，满足了市场上对于轻应用场景的网络分流器的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型一具体实施例的网络分流器的架构框图；

图2是根据本实用新型另一具体实施例的网络分流器的硬件架构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的实施例，提供了一种网络分流器，用于刀片服务器，包括：

用于根据需要将输入的以太信号转换为多路输出信号的转换模块；

连接于转换模块并将多路输出信号分配至相应的多个刀片主板的处理模块；以及

通过刀片服务器的PCIE接口连接于处理模块并对处理模块进行配置和管理的CPU；其中处理模块通过多个输出网口将多路输出信号分配至所述多个刀片主板。

本实用新型通过上述技术方案，实现了可插接在刀片服务器内部槽位上的网络分流器，满足了市场上对于轻应用场景的网络分流器的需求。

下面结合图1对本实用新型的网络分流器进行具体说明。图1示出了本实用新型一具体实施例的网络分流器100的架构框图。在本实施例中，上述处理模块为FPGA。使用FPGA作为系统的处理核心。CPU与FPGA通过PCIE相连。用来配置并管理FPGA，以及实现用户界面。以曙光最新一代的刀片服务器平台TC6600为例，TC6600可以支持14片刀片主板，并且拥有4个交换板槽位。使用FPGA的高速收发器可以实现28个10G网口，分别连接到中板的14个连接器上去，每个连接器分别对应一个刀片主板。

其中，网络分流器100还包括：与FPGA连接并为处理模块提供查表操作以分配多路输出信号的寻址存储器TCAM(ternary content addressable memory)是一种三态内容寻址存储器，主要用于快速查找ACL(Access Control List，访问控制列表)、路由等表项。网络分流器100算法中最重要的查找表部分使用TCAM芯片进行加速，TCAM与FPGA可使用12个lane(数据通路)的ILA总线连接。

其中，输入的以太信号包括输入的100G以太信号；转换模块包括：用于将输入的100G以太信号转换化4路25G以太信号的QSFP28光模块；以及连接于FPGA和QSFP28光模块之间并将4路25G以太信号转换为10路10G以太信号的以太网PHY芯片。输入的100G以太信号通过QSFP28光模块转换成25G×4路的以太信号，再由PHY芯片转换成10G×10路的以太信号，然后连接到FPGA的高速收发器上。

网络分流器100还包括：与FPGA连接的存储器。FPGA算法在处理数据包的时候需要大容量缓存，对容量和延迟都有很高要求。通过与FPGA连接的存储器能够满足FPGA的容量要求。存储器可使用两套独立的DDR4内存条，使用6片完全独立的DDR4内存颗粒以满足网络分流器100的低延迟需求。

在本实施例中，FPGA通过连接刀片服务器的中板连接器来将多路输出信号分配至相应的多个刀片主板。

如图2示出了本实用新型另一具体实施例的网络分流器200的硬件架构示意图。仍以曙光最新一代的刀片服务器平台TC6600为例，TC6600可以支持14片刀片主板，并且拥有4个交换板槽位。使用FPGA的高速收发器可以实现28个10G网口，分别连接到中板的14个连接器上去，每个连接器分别对应一个刀片主板。

在本实施例中，网络分流器200输入的以太信号还包括输入的10G以太信号；转换模块还包括：将输入的10G以太信号传输至FPGA的SFP+(Small Form-factor Pluggable)光模块，是一种千兆位电信号的转换接口器件。

其中，QSFP28光模块的数量和以太网PHY芯片是数量均为2个；SFP+光模块的数量为6个，且其中的2个SFP+光模块连接于以太网PHY芯片之中的一个。SFP+光模块的输出接口均采用SFI接口(SFP+high speed serial electrical interface)。

进一步地，网络分流器200还包括连接于FPGA与中板连接器之间并用于对多路输出信号进行协议转换的中继器。FPGA的28个10G网口与中板连接器中间串接了4片BCM84328作为中继器，用于将输出信号放大并转换为KR协议，能够保证通过中板以后的输出信号质量。

其中，网络分流器200还包括：连接于FPGA和中板连接器并对FPGA进行电源控制的MAX10芯片。系统通过一片MAX10系列FPGA进行电源控制。

下面结合图2对网络分流器200的工作流程进行具体说明。当网络分流器200插入到位以后，12V电压会接通，而后MAX10芯片会首先自动产生一个3.3V电源提供给FPGA。MAX10芯片内部自带启动代码，会按照上电顺序要求进行上电操作，并监控每一路的电源状态，如果有异常情况则报错并切断异常电源。上电正常后释放CPU复位。本实施例中，CPU采用飞思卡尔公司的T2080多核处理器作为系统控制，用来配置并管理FPGA，以及实现用户界面。

之后CPU开始启动，从SD卡中读出操作系统以及主处理FPGA的代码。在进入系统以后使用一个8bit的并行总线对FPGA进行加载，加载完成后扫描并配置FPGA的PCIE接口以及内部参数。

网络分流器200的输入端是2路100G以太信号及14路10G以太信号，或者1路100G以太信号及20路10G以太信号。其中14路10G以太网通过FPGA的高速IO来实现，有6路10G以太信号是通过PHY来实现的，如果使用这6路10G以太信号则有一路100G以太信号不能使用。因为FPGA的高速IO接口只能支持10G信号，2路100G以太信号是通过两片PHY芯片将4×25G的以太信号变成10×10G的以太信号以后在接入FPGA来实现的。

FPGA收到数据以后要进行查表操作以决定数据包的出口方向。首先要在查表的过程中将包缓存下来，这需要大容量的存储器，系统中使用两个独立的72bitDDR4内存条实现，总存贮容量16GB。查表分两步，第一步将数据包头发送给TCAM芯片进行预测，可以确定是否有可能命中规则表，以及会命中规则表中那一部分的规则。可能命中的数据包根据预测的结果进行详细的查表，由于访问规则表基本上是随机访问内存，所以对内存的延迟非常敏感，系统中使用了6片独立的DDR4内存颗粒存储规则表的6个镜像，可以将延迟缩短6倍。

处理过的数据包按照查表的结果分发到指定的刀片主板去处理。数据的出口是28个10G以太网端口，分别连到14个刀片主板上。由于这些网络会经过中板，走线长度很长FPGA的驱动能力无法满足。因此，增加了BMC84328SFI转KR芯片将信号放大并转换成抗干扰能力更强的KR协议。

本实施例的网络分流器，实现了100G及10G输入，28路10G输出的实现方式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。