本发明属于rapidio网络
技术领域：
，特别是涉及到一种rapidio交换设备动态管理方法及系统。
背景技术：
：rapidio规范作为嵌入式互连技术方面得到国际标准化组织(iso)和国际电工协会(iec)授权的唯一标准，为嵌入式系统提供了高带宽、低延迟、高可靠性的互连技术。一般地，rapidio网络由处理器件(pe，processingelement)和交换器件(switch)组成，前者主要负责生成、收发和处理数据包，后者完成数据包的接收与转发。作为rapidio网络中的核心设备，交换器件具有高可靠性、高速率和高吞吐量等优点，能否根据场景需要对其灵活配置就显得尤为关键。rapidio网络中各设备间是基于id号进行数据交换的，而switch不具有器件id，当操作目标是交换设备(即向其发送维护包)时，就需要使用目的器件id与跳数(hopcount)的组合进行寻址。目的器件id用以保证维护包能够投递到目标switch，而跳数是指从起点到目标交换之间经过的交换设备数量。交换机的处理器件一旦接收到维护包，检查到跳数字段为0即解析处理，否则将其值减1，再根据目标器件id继续转发出去。目标器件id采用传统的交换设备寻址id方法，主要有两种：为交换设备直接分配id和复用终端设备id；前者顾名思义，会为网络中每个交换设备分配一个id，这种方法需要消耗掉相当多十分宝贵且有限的设备id资源，只能应用在设备数量较少的场合；而后者复用id的方案即在rapidio网络枚举阶段，为终端设备分配器件id时，按照就近原则在逻辑上为交换设备设定寻址id，比如会优先选择交换直连的终端设备id，条件不满足的话就选择其后继交换设备的器件id；但是当网络发生变化时(如设备热插拔等)，需要动态调整为交换器件“绑定”的id，调整过程依赖于实际网络拓扑结构，复杂的网络拓扑会使得调整过程难以求解，而且这种方案无法解决配置有多播等复杂场景下的寻址问题。技术实现要素：针对上述问题，本发明提出一种新的动态可扩展的rapidio交换设备管理方法及系统，达到交换设备管理的智能化、动态自适应和高可靠性。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种rapidio交换设备动态管理方法，采用虚拟id池(virtualidpool,vidp)的概念从根本上解除交换设备与pe设备的耦合关系，通过固定个数id加弹性可变id两部分实现虚拟id池vidp尺寸的自适应调整，并且构建、维护rapidio网络交换设备实时路由覆盖缓冲区cache，用于存储已配置好的交换设备维护路径；当cache中查询交换设备未命中时动态配置路径。进一步的，所述vidp及cache构建方法包括：s1、host主机发起rapidio网络枚举，同时计算生成rapidio网络交换设备维护路径集(switchmaintainingpathset,smps)，即以host为源点、用尽可能少的路径覆盖网络中所有交换设备、形成的路径集合；s2、host主机在枚举完成之后，根据网络规模初始化虚拟id池vidp，尺寸由固定阈值确定，固定阈值指在设备id空间中预留出若干数量；然后构建rapidio网络交换设备实时路由覆盖缓冲区cache。更进一步的，所述cache存储已配置好的交换设备维护路径的方法为：s3、host主机准备给交换设备a发送维护包，首先到cache中查询该交换设备是否已配置有维护路由，因cache初始为空未命中，则到rapidio网络交换设备维护路径集smps中检索出一条包含交换设备a的最长路径，并从vidp中读取一个可用id；然后基于该id依次配置路径上的所有交换设备，成功完成后将该路径与id一并存储到cache中。更进一步的，所述动态配置路径的方法为：s4、host主机准备发送维护包给交换设备b，先到cache中检索，如命中则直接使用相应的id，否则采用步骤s3策略完成配置；直到出现vidp无可用id的情况，如果当前网络中已无空闲设备id，转步骤s5，否则转步骤s6；s5、首先从cache中释放一个id出来，可按照某种规则如路径长度最短进行选取，然后采用步骤3策略完成配置，进而完成维护包的组织与发送；s6、当前网络中存在空闲的设备id，这时根据空闲设备id数量动态确定若干id补充给vidp，然后采用步骤3策略完成配置，进而完成维护包的组织与发送。更进一步的，动态配置路径的方法还包括：s7、如果出现pe设备热插入，并且空闲设备id为空，则检测vidp是否可压缩，即当前尺寸是否大于固定阈值，如是则执行vidp尺寸压缩，释放一个id出来供新插入的pe设备使用，同时保持vidp与cache的一致性。本发明的另一方面，还提供了一种rapidio交换设备动态管理系统，包括：vidp及cache构建模块，用于采用虚拟id池vidp的概念从根本上解除交换设备与pe设备的耦合关系，通过固定个数id加弹性可变id两部分实现虚拟id池vidp尺寸的自适应调整，并且构建、维护rapidio网络交换设备实时路由覆盖缓冲区cache；cache模块，用于存储已配置好的交换设备维护路径；动态配置路径模块，用于当cache中查询交换设备未命中时动态配置路径。进一步的，所述vidp及cache构建模块包括：smps单元，用于在host主机发起rapidio网络枚举时，同时计算生成rapidio网络交换设备维护路径集smps，即以host为源点、用尽可能少的路径覆盖网络中所有交换设备、形成的路径集合；构建单元，用于在host主机枚举完成之后，根据网络规模初始化虚拟id池vidp，尺寸由固定阈值确定，固定阈值指在设备id空间中预留出若干数量；然后构建rapidio网络交换设备实时路由覆盖缓冲区cache。进一步的，所述cache模块包括：查询检索存储单元，用于host主机准备给交换设备a发送维护包时，首先到cache中查询该交换设备是否已配置有维护路由，因cache初始为空未命中，则到rapidio网络交换设备维护路径集smps中检索出一条包含交换设备a的最长路径，并从vidp中读取一个可用id；然后基于该id依次配置路径上的所有交换设备，成功完成后将该路径与id一并存储到cache中。进一步的，所述动态配置路径模块包括：第一动态配置单元，用于在host主机准备发送维护包给交换设备b时，先到cache中检索，如命中则直接使用相应的id，否则采用步骤s3策略完成配置；直到出现vidp无可用id的情况，如果当前网络中已无空闲设备id，转第二动态配置单元，否则转第三动态配置单元；第二动态配置单元，用于从cache中释放一个id出来，可按照某种规则如路径长度最短进行选取，然后采用步骤3策略完成配置，进而完成维护包的组织与发送；第三动态配置单元，用于在当前网络中存在空闲的设备id时，根据空闲设备id数量动态确定若干id补充给vidp，然后采用步骤3策略完成配置，进而完成维护包的组织与发送。更进一步的，所述动态配置路径模块还包括：第四动态配置单元，用于如果出现pe设备热插入，并且空闲设备id为空，则检测vidp是否可压缩，即当前尺寸是否大于固定阈值，如是则执行vidp尺寸压缩，释放一个id出来供新插入的pe设备使用，同时保持vidp与cache的一致性。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、本发明提出“动态可伸缩的rapidio交换设备虚拟id池”技术概念，根据网络实时规模自动判断id池的尺寸，能够在保证rapidio网络正常运转的同时，最大化设备id的资源利用率；2、本发明提出“一个id对应一条由若干交换设备形成的路由链路”技术概念，实现有限id覆盖尽量多rapidio交换设备的目标；3、本发明提出“rapidio网络交换设备实时路由覆盖缓冲区”技术概念，用来存储所有已配置好的交换设备维护路径，实现已配置交换设备直接寻址，将动态配置带来的开销降至最低。综上所述，本发明提出了一种新的rapidio交换设备动态管理方案，通过采用虚拟id池解除交换设备与pe设备的耦合关系，有效解决了传统方法难以应对网络变化和无法处理多播等复杂问题，并且通过引入路径缓冲区和动态伸缩等机制，实现了网络资源的最大化利用，又充分降低了配置操作带来的时间开销，能够广泛应用于不同规模的rapidio网络和动态变化的应用场景。附图说明图1是本发明实施例中带闭环的网络模型示意图；图2是本发明实施例中阵列形态网络模型示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明针对传统方案的不足，提出一种新的动态可扩展的rapidio交换设备管理方法，采用虚拟id池的概念从根本上解除交换设备与pe设备的耦合关系，通过固定个数id加弹性可变id两部分实现id池尺寸的自适应调整，并且构建、维护rapidio网络交换设备实时路由覆盖缓冲区，使得仅当交换设备未命中时才需动态配置，进而达到交换设备管理的智能化、动态自适应和高可靠性。●方法步骤详述本发明的新方法主要包含rapidio网络交换设备维护路径集合的计算，虚拟id池和交换设备配置路由覆盖缓冲区的初始化与实时维护，并根据用户请求和网络状态动态调整，具体步骤如下：步骤1、rapidio网络枚举阶段，同时计算生成rapidio网络交换设备覆盖路径集合，即以host为源点，目标是用尽可能少的路径覆盖网络中所有交换设备，称这些路径的集合为交换设备维护路径集(smps，switch_maintenance_path_set)；步骤2、host主机在枚举完成之后，根据网络规模初始化虚拟id池(vidp，switchvirtualidpool)，尺寸由固定阈值确定，固定阈值指在设备id空间中预留出若干数量(例如8比特的设备id表示域，预留最后6个id用于表征交换设备，即0xfa-0xff)；然后构建rapidio网络交换设备实时路由覆盖缓冲区(下称cache)，初始为空，后续用来存储一条条已配置好的交换设备维护路径；步骤3、host主机准备给交换设备a发送维护包，首先到cache中查询该交换设备是否已配置有维护路由，因cache初始为空未命中，那么就到smps中检索出一条包含交换设备a的最长路径，并从vidp中读取一个可用id＝x；然后基于id＝x依次配置路径上的所有交换设备，成功完成后将该路径与id一并存储到cache中。至此，host主机就可以使用id＝x(hopcount即交换a在路径中的位置)来组织维护包并发送出去；步骤4、host主机准备发送维护包给交换设备b，仍然是先到cache中检索，如命中则直接使用相应的id，否则采用步骤3策略完成配置；直到出现vidp无可用id的情况，如果当前网络中已无空闲设备id，转步骤5，否则转步骤6；步骤5、首先需要从cache中释放一个id出来，可按照某种规则如路径长度最短进行选取，然后采用步骤3策略完成配置，进而完成维护包的组织与发送；步骤6、当前网络中存在空闲的设备id，这时根据空闲设备id数量动态确定若干id补充给vidp，然后采用步骤3策略完成配置，进而完成维护包的组织与发送；步骤7、如果出现pe设备热插入，并且空闲设备id为空，则需要检测vidp是否可压缩，即当前尺寸是否大于固定阈值，如是则执行vidp尺寸压缩，释放一个id出来供新插入的pe设备使用，同时需保持vidp与cache的一致性。●具体网络模型演示参阅图1所示网络模型，为突出强调交换设备，模型中除host主机外，忽略其他pe设备，灰色背景为交换器件，红色数字为建立有物理链路的端口号。首先，host主机发起rapidio网络枚举，依次探测所有建链设备并完成初始配置动作(如为pe设备分配id等)，同步计算用尽可能少的路径覆盖网络中所有交换设备，得到交换设备维护路径集：smps＝{(1,2,3,5,6),(1,4,3,5,7)}；然后，host主机初始化虚拟id池vidp，尺寸为固定个数6(可根据实际场景调整)，初始池子为满状态，即vidp＝{0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfe,0xff}；构建rapidio网络交换设备实时路由覆盖缓冲区cache，初始为空；接下来，假定用户要读取sw2上的某个寄存器值，就需要获取能够寻址sw2的id和hopcount：优先在cache中查询，由于cache当前为空是以未命中，然后从smps里检索出一条包含目标switch且长度最长的路径，结果是1-2-3-5-6，同时向vidp申请一个可用id(返回0xfa)，依次对1-2-3-5-6路径上的所有交换配置路由(sw6之所以不必配置，是因为其为当前路径最后一个switch，不会再向其他switch转发维护包)：switchport_inport_outidhopcount1010xfa02860xfa131040xfa251350xfa36nana0xfa4配置成功后，将{id＝0xfa,path＝(1,2,3,5,6)}这一id与路径的组合存储到cache中，再将id＝0xfa，hopcount＝1返回用以寻址sw2；用户要读取sw5上的寄存器配置，仍然优先去cache中查询，直接命中并返回id＝0xfa，hopcount＝3；用户要读取sw7上的寄存器配置，很明显cache查询失败，类似地，从smps里检索出路径1-4-3-5-7，同时向vidp申请一个可用id(返回0xfb)，依次配置路径上的所有交换设备路由：switchport_inport_outidhopcount1050xfb04290xfb13740xfb251390xfb37nana0xfb4配置成功后，将{id＝0xfb,path＝(1,4,3,5,7)}这一id与路径的组合存储到cache中，再将id＝0xfb，hopcount＝4返回用以寻址sw7；至此，网络中所有switch均能通过id＝0xfa，0xfb成功寻址。分析可知，新方案能够完美解决掉传统方式存在的问题，由于switch寻址id不再复用pe设备id，所以rapidio网络发生pe设备热插拔对于switch寻址没有任何影响，即便网络中存在switch被配置有多播，也不会和switch寻址产生交叉。此外，通过引入smps实现了一个id与一条路径的映射，加之二者之间没有固定关系，使得只通过有限id即可覆盖多条路径(无限多的交换设备)，而且开辟缓冲区cache保证switch寻址参数能够快速获取，最大程度降低重复配置带来的开销。另一方面，新方案支持根据网络规模实时进行评估，确定虚拟id池是否可动态完成扩展，并在网络设备热插入时及时释放设备id，进而实现设备id资源的最大化利用。借助图2所示网络模型来进一步说明新方案的动态可伸缩性：首先，host主机发起rapidio网络枚举，得到交换设备维护路径集：smps＝{(1,2),(1,4),(1,3,5),(1,3,7),(1,3,6,8),(1,3,6,9),(1,3,6,10)}；然后，host主机初始化虚拟id池vidp，尺寸为固定个数6(可根据实际场景调整)，初始池子为满状态，即vidp＝{0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfe,0xff}；构建rapidio网络交换设备实时路由覆盖缓冲区cache，初始为空；接下来，假定用户要读取sw6上的某个寄存器值，就需要获取能够寻址sw6的id和hopcount：优先在cache中查询，由于cache当前为空是以未命中，然后从smps里检索出一条包含目标switch且长度最长的路径，结果是1-3-6-10，同时向vidp申请一个可用id(返回0xfa)，依次对路径上的所有交换配置路由，成功后cache填充入{id＝0xfa,path＝(1,3,6,10)}：switchport_inport_outidhopcount1010xfa031040xfa161350xfa210nana0xfa3接下来，用户分别请求读取sw2、sw4、sw5、sw7和sw8，按上述策略予以处理后，vidp为空，cache＝{{0xfa,(1,3,6,10)},{0xfb,(1,2)},{0xfc,(1,4)},{0xfd,(1,3,5)},{0xfe,(1,3,7)},{0xff,(1,3,6,8)}；当用户再请求读取sw9时，会发现cache未命中且vidp为空，这时根据当前网络中pe设备占用id情况(11个)，评估存在空闲设备id，那么就临时性的将0xf4-0xf9共6个id扩充到vidp中，如此基于网络规模实现合理的动态扩展，继而采用上述策略完成配置和寻址参数的确定。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12