超融合网络设备中数据快速转发结构及方法与流程

本发明涉及网络技术领域，具体涉及超融合网络设备中数据快速转发结构及方法。

背景技术：

随着云计算等新一代融合数据中心的飞速发展，将计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源作为基础设施进行整合的超融合网络架构，如图1所示，已成为行业中的热点，而目前各大云厂商主要遵循发起者nutanix“计算+存储”的理念，而忽略掉网络部分，而网络设备中的数据转发通道将极大影响数据转发的速率和效率。

“计算+存储+服务器虚拟化”的融合在行业中已有商用的解决方案，但要构建完全意义上的超融合还应该是考虑“网络”融合的整体方案，网络部分作为融合数据中心的基础，在高速计算、分布式存储、虚拟服务器及调度过程中会存在大量的内部数据交互，而大量的内部数据交互则涉及到网络设备对数据的转发速率和效率问题。

现有技术中，传统网络交换设备转发通道，如图2所示，控制和管理平面采用低速率总线的单通道转发结构，对交换芯片进行调度完成数据平面的转发，例如nx口与mx口之间的数据转发，其交换机操作内部处理简单、性能受限，并且容易在转发过程中由单通道问题引起内部拥塞，在诸如云服务等新一代融合网络中采用该种方案使得数据转发速率和效率明显不足，不能实现网络层面的数据快速调度转发，导致超融合网络发展成为瓶颈。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明提出一种超融合网络设备中数据快速转发结构及方法，处理器通过pcie(pci-express)总线和以太网通道并行地进行数据面和数据面信令的转发，提高转发的效率。

一种超融合网络设备中数据快速转发结构，包括：处理器、交换芯片、以太网交换接口、第一数据转发通道和第二转发通道，所述处理器通过第一数据转发通道与交换芯片通信，所述的交换芯片通过第二数据转发通道与以太网交换接口通信；所述第一数据转发通道包括pcie总线和以太网通道；所述第二数据转发通道包括pcie总线和以太网通道。

优选的，所述处理器为x86处理器，所述以太网通道为10gbps*n至100gbps*n的带宽，所述pcie总线采用10gbps至20gbps的速率标准；n为通道数目，为大于等于1的整数。

优选的，所述pcie总线通过直接内存存取dma读写操作与交换芯片通信。

优选的，所述通过直接内存存取dma读写操作与交换芯片通信包括dma以数据包形式与交换芯片通信，不需要所述处理器的直接参与。

优选的，所述以太网通道和pcie总线并行设置与交换芯片通信。

一种超融合网络设备中数据快速转发方法，包括：

处理器选择第一数据转发通道并将控制指令发送到交换芯片；

交换芯片根据控制指令将数据通过第二数据转发通道发送至对应的以太网交换接口；

所述第一数据转发通道包括pcie总线和以太网通道；

所述第二数据转发通道包括pcie总线和以太网通道。

优选的，所述处理器为x86处理器，所述以太网通道为10gbps*n至100gbps*n的带宽，所述pcie总线采用10gbps至20gbps的速率标准；n为通道数目，为大于等于1的整数。

优选的，所述pcie总线通过直接内存存取dma读写操作与交换芯片通信。

优选的，所述通过直接内存存取dma读写操作与交换芯片通信包括dma以数据包形式与交换芯片通信，不需要所述处理器的直接参与。

优选的，第一数据转发通道的以太网通道和pcie总线并行设置，第二数据转发通道的以太网通道和pcie总线并行设置。与现有技术相比，本发明采用双通道设计克服了单通道带来的拥塞问题，同时可为控制信令和数据选择通道，提高通道的有效载荷量，使所述网络设备的系统性能大幅度提升。

附图说明

图1为超融合基础网络架构示意图；

图2为传统交换机转发通道结构示意图；

图3为本发明超融合网络设备中数据快速转发结构较佳实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

优选地，本发明的处理器和交换芯片间进行数据转发，用于提高云计算中心网络层面的转发效率，为实现一种真正意义上的超融合网络设备提供基础。通过附图说明如下：

一种超融合网络设备中数据快速转发结构，如图3所示，包括：处理器、交换芯片、以太网交换接口、第一数据转发通道和第二数据转发通道，所述处理器通过第一数据转发通道与交换芯片通信，所述的交换芯片通过第二数据转发通道与以太网交换接口通信。

本发明处理器可以采用16位、32位、64位处理器。较佳地，所述处理器为x86处理器。

优选地，所述的数据转发通道包括pcie总线和以太网通道；以太网通道，一般为10gbps*n至100gbps*n的带宽(n为通道数目，为大于等于1的整数，根据技术发展情况而定)，与x86处理器直接进行通信，受x86处理器的调度，从而实现数据层面和控制层面的数据转发；pcie总线，可以采用10gbps至20gbps的速率标准(根据pcie技术标准而定)，与x86处理器进行通信。

较佳地，本发明结构和方法中，所述处理器为x86处理器，所述以太网通道为10gbps*n至100gbps*n的带宽，所述pcie总线采用10gbps至20gbps的速率标准。经反复实验获知，该配置使得处理器与以太网通道和pcie总线在传输速率上能够最大效率地匹配。

优选地，所述pcie总线通过直接内存存取dma读写操作与交换芯片通信。

进一步地，所述通过直接内存存取dma读写操作与交换芯片通信包括dma以数据包形式与交换芯片通信，不需要所述处理器的直接参与，可有效减少cpu的占用率，大大提高了数据的吞吐率，使所述网络设备的系统性能大幅度提升。

优选地，所述以太网通道和pcie总线并行地与交换芯片通信。

一种超融合网络设备中数据快速转发方法，包括：

处理器选择第一数据转发通道并将控制指令发送到交换芯片；

交换芯片根据控制指令将数据通过第二数据转发通道发送至对应的以太网交换接口；

所述第一数据转发通道包括pcie总线和以太网通道；

所述第二数据转发通道包括pcie总线和以太网通道。

优选地，所述的数据转发通道包括pcie总线和以太网通道；以太网通道，一般为10gbps*n或100gbps*n的带宽(n为通道数目，为大于等于1的整数，根据技术发展情况而定)，与x86处理器直接进行通信，受x86处理器的调度，从而实现数据层面和控制层面的数据转发；pcie总线，一般采用10gbps或20gbps的速率标准(根据pcie技术标准而定)，与x86处理器进行通信。

优选地，所述pcie总线通过直接内存存取dma读写操作与交换芯片通信。

优选地，所述通过直接内存存取dma读写操作与交换芯片通信包括dma以数据包形式与交换芯片通信，不需要所述处理器的直接参与，可有效减少cpu的占用率，大大提高了数据的吞吐率，使所述网络设备的系统性能大幅度提升。

优选地，所述以太网通道和pcie总线并行地与交换芯片通信；其中，以太网通道模块中，一般为10gbps*n或100gbps*n的带宽(根据技术发展情况而定)，与x86处理器直接进行通信，受x86处理器的调度，从而实现数据层面和控制层面的数据转发；pcie总线模块中，一般采用10gbps或20gbps的速率标准(根据pcie技术标准而定)，与x86处理器进行通信。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：rom、ram、磁盘或光盘等。

本发明以上实施例对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所举实施方式或者实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。