以太网交换芯片、其组播镜像流量均衡的实现方法及系统与流程

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种以太网交换芯片、其组播镜像流量均衡的实现方法及系统。

背景技术：

在网络通信中，经常需要对网络中流量进行分析和监控，镜像就是指将流量复制到特定的目的地进行分析，以进行网络检测和故障排除。在实际应用中，可能需要一份流量复制到多个目的地进行观察分析或者备份，因此需要网络交换芯片支持多目的地的镜像。

报文的镜像是指复制源报文发往指定的目的地，不影响源报文的转发流程，申请号为CN201611269913.9的中国专利申请，提出一种实现多目的地报文镜像的交换机及方法，其通过一组相互对应的入方向处理引擎模块和出方向处理引擎模块，并通过存储转发模块进行互联，以实现多目的地报文镜像；然而，在高速交换芯片中，一组入方向处理引擎和出方向处理引擎并不能满足高带宽的报文处理，上述提案中的环回模块将报文环回至一个入方向处理引擎模块中，无法满足高带宽的报文镜像处理。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种以太网交换芯片、其组播镜像流量均衡的实现方法及系统。

为实现上述目的之一，本发明一实施方式的以太网交换芯片包括：入方向处理引擎模块，出方向处理引擎模块，以及存储转发模块，所述入方向处理引擎模块与存储转发模块相连接，所述存储转发模块与出方向处理引擎模块相连接；

其中，所述入方向处理引擎模块包括至少两个入方向处理引擎单元；所述出方向处理引擎模块与入方向处理引擎单元数量相同的出方向处理引擎单元；所述存储转发模块包括：环回单元以及报文复制单元；

报文进入入方向处理引擎模块时，

所述入方向处理引擎模块用于在源报文进入时，选择其中一个入方向处理引擎单元对其进行接收，并通过选择的入方向处理引擎单元对源报文进行解析；

所述存储转发模块将初次进入入方向处理引擎单元的源报文镜像复制后形成环回报文，同时将源报文转发至其中一个出方向处理引擎模块处理；

所述环回单元选择性地将环回报文环回至其中一个入方向处理引擎单元；

当环回单元选择性地将环回报文环回至其中一个入方向处理引擎单元后，

所述入方向处理引擎单元还用于，根据环回报文获取组播镜像的目的组播组的ID发送至报文复制单元；

所述报文复制单元用于根据其接收的目的组播组的ID以及目的组播组的端口信息进行多目的地的组播复制，并选择性地发送至其中一个出方向处理引擎模块处理。

为实现上述目的之一，本发明一实施方式的以太网交换芯片中组播镜像流量均衡的实现方法包括：S1、源报文转发过程中，所述源报文选择性地进入其中一个入方向处理引擎单元，以对所述源报文进行解析和查找，获取其对应的转发目的地和镜像标识；

S2、按照源报文对应的转发目的地通过存储转发模块将入方向处理引擎单元中的源报文选择性地发送至出其中一个出方向处理引擎单元，同时，对所述源报文进行复制形成环回报文，并通过所述环回单元环回至其中一个入方向处理引擎单元；

S3、根据环回报文通过所述入方向处理引擎单元获取其对应的组播镜像的目的组播组的ID，并发送至报文复制单元，以使所述报文复制单元根据其接收的目的组播组的ID以及目的组播组的端口信息进行多目的地的组播复制，形成多个报文镜像，并选择性地发送至其中一个出方向处理引擎单元处理；

S4、通过所述出方向处理引擎单元对每个报文镜像按照其对应的端口信息进行转发。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S1具体包括：

源报文转发过程中，根据源报文携带的入端口号的大小范围选择性进入其对应的入方向处理引擎模块中的其中一个入方向处理引擎单元。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S1具体包括：

根据使用所述以太网交换芯片的交换机入端口号或者源报文的VLAN特征信息获取源报文对应的镜像标识。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S2中，按照源报文对应的转发目的地通过存储转发模块将入方向处理引擎单元中的源报文选择性地发送至出其中一个出方向处理引擎单元具体包括：

根据源报文携带的入端口号的大小范围选择性地发送至其对应的出方向处理引擎模块中的其中一个出方向处理引擎单元。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S2中，对所述源报文进行复制形成环回报文，并通过所述环回单元环回至其中一个入方向处理引擎单元具体包括：

将环回报文根据所述入方向处理引擎单元的负载情况选择性地环回至其中一个入方向处理引擎单元。

为实现上述目的之一，本发明一实施方式的以太网交换芯片中组播镜像流量均衡的实现系统包括：解析查找模块，用于在源报文转发过程中，使所述源报文选择性地进入其中一个入方向处理引擎单元，以对所述源报文进行解析和查找，获取其对应的转发目的地和镜像标识；

转发模块，用于按照源报文对应的转发目的地通过存储转发模块将入方向处理引擎单元中的源报文选择性地发送至出其中一个出方向处理引擎单元，同时，对所述源报文进行复制形成环回报文，并通过所述环回单元环回至其中一个入方向处理引擎单元；

组播处理模块，用于根据环回报文通过所述入方向处理引擎单元获取其对应的组播镜像的目的组播组的ID，并发送至报文复制单元，以使所述报文复制单元根据其接收的目的组播组的ID以及目的组播组的端口信息进行多目的地的组播复制，形成多个报文镜像，并选择性地发送至其中一个出方向处理引擎单元处理；

输出模块，用于通过所述出方向处理引擎单元对每个报文镜像按照其对应的端口信息进行转发。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述解析查找模块具体用于：在源报文转发过程中，根据源报文携带的入端口号的大小范围选择性进入其对应的入方向处理引擎模块中的其中一个入方向处理引擎单元。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述解析查找模块具体用于：

根据使用所述以太网交换芯片的交换机入端口号或者源报文的VLAN特征信息获取源报文对应的镜像标识。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述转发模块具体用于：根据源报文携带的入端口号的大小范围选择性地发送至其对应的出方向处理引擎模块中的其中一个出方向处理引擎单元。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述转发模块具体用于：将环回报文根据所述入方向处理引擎单元的负载情况选择性地环回至其中一个入方向处理引擎单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的以太网交换芯片、其组播镜像流量均衡的实现方法及系统，在多核交换芯片的组播镜像中，通过设置多个入方向处理引擎单元、多个出方向处理引擎单元；在处理报文过程中，环回模块根据镜像组播组信息把报文环回其中一个入方向处理单元，从而实现镜像流量分到多核以太网交换芯片内的多个slice，每个slice单独分配带宽，实现交换芯片内部的负载均衡，可以有效提高交换芯片的带宽利用率和报文的处理带宽，可以有效避免造成报文环回到同一个入方向处理引擎单元引起的带宽处理能力低和丢包的现象。

附图说明

图1是本发明一实施方式中以太网交换芯片的结构示意图；

图2是本发明一实施方式中以太网交换芯片中组播镜像流量均衡的实现方法的流程示意图；

图3是本发明一实施方式中以太网交换芯片中组播镜像流量均衡的实现系统的模块示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明一实施方式中的以太网交换芯片包括：入方向处理引擎模块，出方向处理引擎模块，以及存储转发模块，所述入方向处理引擎模块与存储转发模块相连接，所述存储转发模块与出方向处理引擎模块相连接；其中，所述入方向处理引擎模块包括至少两个入方向处理引擎单元；所述出方向处理引擎模块包括至少两个出方向处理引擎单元；所述存储转发模块包括：环回单元以及报文复制单元；报文进入入方向处理引擎模块时，所述入方向处理引擎模块用于在源报文进入时，选择其中一个入方向处理引擎单元对其进行接收，并通过选择的入方向处理引擎单元对源报文进行解析；所述存储转发模块将初次进入入方向处理引擎单元的源报文镜像复制后形成环回报文，同时将源报文转发至其中一个出方向处理引擎模块处理；所述环回单元选择性地将环回报文环回至其中一个入方向处理引擎单元；当环回单元选择性地将环回报文环回至其中一个入方向处理引擎单元后，所述入方向处理引擎单元还用于，根据环回报文获取组播镜像的目的组播组的ID发送至报文复制单元；所述报文复制单元用于根据其接收的目的组播组的ID以及目的组播组的端口信息进行多目的地的组播复制，并选择性地发送至其中一个出方向处理引擎模块处理。

如图1所示，本发明一具体示例中，多核交换芯片分别设置两组入方向处理引擎单元，两组出方向处理引擎单元，以及存储转发模块，以同时对报文进行处理。多核交换芯片对应设置两个slice，分别以slice0和slice1进行表示，每个slice单独分配带宽，从而实现交换芯片内部的负载均衡，进而有效提高交换芯片的带宽利用率和报文的处理带宽。该示例中，两个slice的多核以太网交换芯片中，包括入方向处理引擎单元slice 0，入方向处理引擎单元slice1，出方向处理引擎单元slice0，出方向处理引擎单元slice1以及上述入方向处理引擎单元和出方向处理引擎单元共用的存储转发模块，其中，存储转发模块包括环回单元和报文复制单元。

所述入方向处理引擎单元slice0和slice1均用于对报文内容查找，获取目的地和编辑行为，所述存储转发模块用于报文的队列调度、复制等，每个所述出方向处理引擎单元用来编辑报文，并将报文从相应的端口发送出去。

具体的，请一并参照图2，介绍本发明一实施方式具体实施方式中上述以太网交换芯片中组播镜像流量均衡的实现方法；所述方法包括：

S1、源报文转发过程中，所述源报文选择性地进入其中一个入方向处理引擎单元，以对所述源报文进行解析和查找，获取其对应的转发目的地和镜像标识。

本发明具体实施方式中，为了便于区别，将初入交换机中的报文称为源报文，在源报文进入交换机时，根据源报文携带的入端口号的大小范围选择性进入其对应的入方向处理引擎模块中的其中一个入方向处理引擎单元，以对源报文进行解析和查找，获取出口目的地和编辑行为。例如：交换机支持128个端口，可在调节交换机过程中，指定端口号为1-64进入交换机的源报文选择进入入方向处理引擎单元slice 0，指定端口号为65-128进入交换机的源报文选择进入入方向处理引擎单元slice 1。

本发明一实施方式中，可根据使用所述以太网交换芯片的交换机入端口号或者源报文的VLAN特征信息获取源报文对应的镜像标识。

需要说明的，步骤S1获得的源报文对应的转发目的地为源报文对应的普通出端口号，即未做镜像复制时，正常的转发端口。

进一步的，所述方法包括：S2、按照源报文对应的转发目的地通过存储转发模块将入方向处理引擎单元中的源报文选择性地发送至出其中一个出方向处理引擎单元，同时，对所述源报文进行复制形成环回报文，并通过所述环回单元环回至其中一个入方向处理引擎单元。

本发明具体实施方式中，所述步骤S2具体包括：根据源报文携带的入端口号的大小范围选择性地发送至其对应的出方向处理引擎模块中的其中一个出方向处理引擎单元。例如：交换机支持128个出端口，可在调节交换机过程中，指定转发端口号为1-64的源报文转出交换芯片时，选择出方向处理引擎单元slice 0，指定转发端口号为65-128的源报文转出交换芯片时，选择出方向处理引擎单元slice 1。

本发明具体实施方式中，所述步骤S2还包括：将环回报文根据所述入方向处理引擎单元的负载情况选择性地环回至其中一个入方向处理引擎单元。例如：当前状态下，若环回报文需要环回至入方向处理引擎模块，则判断入方向处理引擎单元slice 0和入方向处理引擎单元slice 1的流量负载情况，选择其流量负载情况小的入方向处理引擎单元作为环回报文的环回目的地，如此，可以加快报文的处理速度，合理布局交换芯片的占用空间。

该实施方式中，环回单元对来自于入方向处理引擎单元的源报文进行复制，并与镜像组播组进行组合，得到环回报文，并将环回报文环回至入方向处理引擎单元以做进一步的解析处理。

进一步的，所述方法还包括：S3、据环回报文通过所述入方向处理引擎单元获取其对应的组播镜像的目的组播组的ID，并发送至报文复制单元，以使所述报文复制单元根据其接收的目的组播组的ID以及目的组播组的端口信息进行多目的地的组播复制，形成多个报文镜像，并选择性地发送至其中一个出方向处理引擎单元处理。

该实施方式中，入方向处理引擎单元从环回报文的转发头中获得目的组播组，并同时提取其目的组播组的ID发送至存储转发模块；报文复制单元根据接收的目的组播组的ID以及目的组播组的端口信息进行多目的地的组播复制，得到多目的地的报文镜像，选择性的发送至其中一个出方向处理引擎单元；选择出方向处理引擎单元时，同样根据携带的出端口号的大小范围进行选择，在此不做详细赘述。

进一步的，所述方法还包括：S4、通过所述出方向处理引擎单元对每个报文镜像按照其对应的端口信息进行转发。

当所述出方向处理引擎接收到报文镜像后，对其进行编辑，并将其按照对应的端口信息进行转发。

结合图3所示，在本发明的一实施方式中，上述以太网交换芯片中组播镜像流量均衡的实现系统包括：解析查找模块100，转发模块200，组播处理模块300，输出模块400。

解析查找模块100用于在源报文转发过程中，使所述源报文选择性地进入其中一个入方向处理引擎单元，以对所述源报文进行解析和查找，获取其对应的转发目的地和镜像标识。

本发明具体实施方式中，为了便于区别，解析查找模块100用于将初入交换机中的报文称为源报文，在源报文进入交换机时，根据源报文携带的入端口号的大小范围选择性进入其对应的入方向处理引擎模块中的其中一个入方向处理引擎单元，以对源报文进行解析和查找，获取出口目的地和编辑行为。例如：交换机支持128个端口，可在调节交换机过程中，指定端口号为1-64进入交换机的源报文选择进入入方向处理引擎单元slice 0，指定端口号为65-128进入交换机的源报文选择进入入方向处理引擎单元slice 1。

本发明一实施方式中，解析查找模块100可根据使用所述以太网交换芯片的交换机入端口号或者源报文的VLAN特征信息获取源报文对应的镜像标识。

需要说明的，解析查找模块100获得的源报文对应的转发目的地为源报文对应的普通出端口号，即未做镜像复制时，正常的转发端口。

转发模块200用于按照源报文对应的转发目的地通过存储转发模块将入方向处理引擎单元中的源报文选择性地发送至出其中一个出方向处理引擎单元，同时，对所述源报文进行复制形成环回报文，并通过所述环回单元环回至其中一个入方向处理引擎单元。

本发明具体实施方式中，转发模块200具体用于：根据源报文携带的入端口号的大小范围选择性地发送至其对应的出方向处理引擎模块中的其中一个出方向处理引擎单元。例如：交换机支持128个出端口，可在调节交换机过程中，指定转发端口号为1-64的源报文转出交换芯片时，选择出方向处理引擎单元slice 0，指定转发端口号为65-128的源报文转出交换芯片时，选择出方向处理引擎单元slice 1。

本发明具体实施方式中，转发模块200还用于：将环回报文根据所述入方向处理引擎单元的负载情况选择性地环回至其中一个入方向处理引擎单元。例如：当前状态下，若环回报文需要环回至入方向处理引擎模块，则判断入方向处理引擎单元slice 0和入方向处理引擎单元slice 1的流量负载情况，选择其流量负载情况小的入方向处理引擎单元作为环回报文的环回目的地，如此，可以加快报文的处理速度，合理布局交换芯片的占用空间。

该实施方式中，转发模块200通过环回单元对来自于入方向处理引擎单元的源报文进行复制，并与镜像组播组进行组合，得到环回报文，并将环回报文环回至入方向处理引擎单元以做进一步的解析处理。

组播处理模块300用于根据环回报文通过所述入方向处理引擎单元获取其对应的组播镜像的目的组播组的ID，并发送至报文复制单元，以使所述报文复制单元根据其接收的目的组播组的ID以及目的组播组的端口信息进行多目的地的组播复制，形成多个报文镜像，并选择性地发送至其中一个出方向处理引擎单元处理。

该实施方式中，入方向处理引擎单元从环回报文的转发头中获得目的组播组，并同时提取其目的组播组的ID发送至存储转发模块；报文复制单元根据接收的目的组播组的ID以及目的组播组的端口信息进行多目的地的组播复制，得到多目的地的报文镜像，选择性的发送至其中一个出方向处理引擎单元；选择出方向处理引擎单元时，同样根据携带的出端口号的大小范围进行选择，在此不做详细赘述。

输出模块400用于通过所述出方向处理引擎单元对每个报文镜像按照其对应的端口信息进行转发。

当所述出方向处理引擎接收到报文镜像后，对其进行编辑，并将其按照对应的端口信息进行转发。

综上所述，本发明的以太网交换芯片、其组播镜像流量均衡的实现方法及系统，在多核交换芯片的组播镜像中，通过设置多个入方向处理引擎单元、多个出方向处理引擎单元；在处理报文过程中，环回模块根据镜像组播组信息把报文环回其中一个入方向处理单元，从而实现镜像流量分到多核以太网交换芯片内的多个slice，每个slice单独分配带宽，实现交换芯片内部的负载均衡，可以有效提高交换芯片的带宽利用率和报文的处理带宽，可以有效避免造成报文环回到同一个入方向处理引擎单元引起的带宽处理能力低和丢包的现象。

为了描述的方便，描述以上装置时以能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。