主备交换板、接口板、交换机系统及其状态汇总方法与流程

1.本发明是关于网络通信技术领域，特别是关于一种主备交换板、接口板、交换机系统及其状态汇总方法。


背景技术：

2.在涉及主备系统的相关技术方案中，机架式交换机(chassis)通常包括主交换板(master)、备交换板(slaver)和接口板，其中，主交换板和备交换板构成冗余备份。
3.主交换板和备交换板硬件形态相同，包括一个交换芯片和一个处理器，交换芯片提供serdes接口并外接光模块，构成交换板的业务带宽，这些业务带宽被用来处理本板业务，以及接收交换机的各个接口板的状态信息。处理器通过以太网协议栈获取本板的端口状态和接口板送来的板卡状态；同时处理器还通过i2c总线(两线式串行总线)获取本板的电源模块和温度传感器状态，以此得到板卡的电源和温度状态数据。最后处理器将板卡的状态数据(包括端口状态、本板电源状态及温度等)封装成以太网报文，发送给网管终端。
4.接口板一般包括一个交换芯片和一个处理器，交换芯片提供serdes接口并外接光模块，构成交换板的业务带宽，这些业务带宽被用来处理本板业务，以及发送本板的状态信息给master。处理器通过以太网协议栈获取本板的端口状态，同时还通过i2c总线(两线式串行总线)获取本板的电源模块和温度传感器状态，以此得到板卡的电源和温度状态数据。处理器将板卡的状态数据封装成以太网报文发送给交换芯片，再由交换芯片转发给master。
5.然而，上述技术方案中，网管终端实现对整个chassis的板卡状态搜集时，需要占用接口板和master的业务带宽。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种主备交换板、接口板、交换机系统及其状态汇总方法，其用以解决现有技术中网管终端实现对整个chassis的板卡状态搜集时，需要占用接口板和master的业务带宽的技术问题。
7.为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种主交换板，应用于交换机系统，所述交换机系统还包括备交换板和至少一个接口板，所述主交换板包括：第一业务交换芯片，通过第一接口组传输所述交换机系统的本板业务流量；第一管理交换芯片，通过第二接口组接收所述接口板和/或备交换板的状态数据流量；第一处理器，通过第一管理网口接收所述状态数据流量，并汇总至网管终端，其中，所述状态数据流量由所述第一管理交换芯片通过所述第二接口组上送。
8.在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一接口组的带宽大于所述第二接口组的带宽。
9.在本发明的一个或多个实施方式中，所述第二接口组中的各接口位于同一vlan中。
10.在本发明的另一个方面当中，提供了一种备交换板，应用于交换机系统，所述交换机系统还包括主交换板和至少一个接口板，所述备交换板包括：第二业务交换芯片，用于在切换为主交换板时，通过第三接口组传输所述交换机系统的本板业务流量；第二处理器，用于获取本板状态数据流量；第二管理交换芯片，通过第四接口组接收所述状态数据流量，并发送至所述主交换板，其中，所述状态数据流量由所述第二处理器通过第二管理网口发送。
11.在本发明的一个或多个实施方式中，所述第三接口组的带宽大于所述第四接口组的带宽。
12.在本发明的一个或多个实施方式中，所述第四接口组中的各接口位于同一vlan中。
13.在本发明的另一个方面当中，提供了一种接口板，应用于交换机系统，所述交换机系统还包括主交换板和备交换板，所述接口板包括：第三业务交换芯片，通过第五接口组传输所述交换机系统的本板业务流量；第三处理器，用于获取本板状态数据流量，并通过第三管理网口发送至所述主交换板。
14.在本发明的一个或多个实施方式中，所述第三处理器还通过第四管理网口与调试终端通讯。
15.在本发明的另一个方面当中，提供了一种交换机系统，包括如上所述的主交换板和/或备交换板和/或接口板。
16.在本发明的另一个方面当中，提供了一种交换机系统的状态汇总方法，所述交换机系统包括主交换板、备交换板和接口板，所述方法包括：
17.所述主交换板的第一管理交换芯片通过第二接口组接收所述接口板和/或备交换板的状态数据流量；
18.所述主交换板的第一处理器通过第一管理网口接收所述状态数据流量，并汇总至网管终端，其中，所述状态数据流量由所述第一管理交换芯片通过所述第二接口组上送；
19.其中，所述交换机系统的本板业务流量通过第一业务交换芯片传输。
20.与现有技术相比，根据本发明实施方式的主备交换板、接口板、交换机系统及其状态汇总方法，通过在主交换板中设置第一业务交换芯片来处理交换机系统的本板业务流量，实现将交换机系统中所有板卡的状态数据流从业务带宽中分离出来，不再占用板卡的业务带宽；同时，在主交换板中设置第一管理交换芯片来接收接口板和/或备交换板的状态数据流量，并通过第一处理器上报给网管终端，实现即使在备交换板不通数据流量的情况下，主交换板也能够获取备交换板的板卡状态并上报给网管终端，支持板卡状态上报的冗余备份。
附图说明
21.图1是根据本发明一实施方式的主交换板的结构示意图；
22.图2是根据本发明一实施方式的备交换板的结构示意图；
23.图3是根据本发明一实施方式的接口板的结构示意图；
24.图4是根据本发明一实施方式的交换机系统的结构示意图；
25.图5是根据本发明一实施方式的交换机系统的状态汇总方法流程图；
26.图6是根据本发明一实施方式的交换机系统的状态汇总方法的结构框图。
具体实施方式
27.以下将结合附图所示的各实施方式对本技术进行详细描述。但该等实施方式并不限制本技术，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本技术的保护范围内。
28.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“对应于”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.为了方便理解，下面首先对本技术各实施例中涉及的缩略语进行说明。
[0030][0031][0032]
参图4，本发明的交换机系统包括机架式交换机(chassis)，该机架式交换机设有多个槽位，每个槽位插有一块交换板卡。其中1个槽位插着主交换板(master)，1个槽位插着备交换板(slaver)，其余的槽位插着接口板。
[0033]
其中，主交换板搜集整个交换机系统中所有槽位板卡状态信息，板卡状态(card-state)信息包括所有板卡的在位状态、端口状态、温度信息以及电源信息等，并上传到网管终端。
[0034]
主交换板和备交换板构成冗余备份，主备切换前，备交换板不通数据流量。冗余备份的含义是：当主交换板宕机或人为主备切换后，原来的备交换板升为新的主交换板，由新的主交换板采集信息，并上送网管终端，因此网管终端状态不会丢失。
[0035]
本发明应用于对数据传输速率要求较高的以太网环境，如数据中心网络、工业网络等。
[0036]
参图1，介绍本发明主交换板的一实施例，本实施例中，该主交换板应用于交换机系统，交换机系统还包括备交换板和至少一个接口板。
[0037]
具体地，主交换板(master)包括一个第一处理器(cpu)和两个交换芯片(application specific integrated circuit，asic)，这两个交换芯片分别为第一业务交换芯片(业务asic，即switch-data)和第一管理交换芯片(管理asic，即switch-ctrl)。
[0038]
其中，第一业务交换芯片用于传输交换机系统的本板业务流量。第一业务交换芯片提供有第一接口组，该第一接口组用于传输本板业务流量。
[0039]
一实施方式中，主交换板的端口形态可以是72x，即由72个光口组成本板业务带
宽。相应的，第一业务交换芯片提供的第一接口组包含72个serdes(串行器和解串器)接口，这72个serdes接口均外接光模块，构成该主交换板的业务带宽。这些业务带宽只用来处理本板业务。
[0040]
第一管理交换芯片用于接收接口板和/或备交换板的状态数据流量。第一管理交换芯片提供有第二接口组，该第二接口组分别与备交换板、接口板以及本板的第一处理器连接，分别用于接收接口板和/或备交换板的状态数据流量并发送给第一处理器。
[0041]
一实施方式中，机架式交换机设置有12个槽位，其中，槽位6插着master板，槽位7插着slaver板，其余10个槽位各插有1块接口板。基于此，本实施方式中，第一管理交换芯片提供的第二接口组对应包含12个serdes接口，其中serdes3接口对接备交换板，serdes4接口对接本板第一处理器的第一管理网口eth1，剩余的serdes接口用于接入接口板。
[0042]
第一管理交换芯片提供的这些serdes接口构成主交换板用于传输状态数据带宽，这些带宽只用来处理备交换板和各个接口板发来的状态数据。
[0043]
进一步地，第一管理交换芯片提供的12个serdes接口均位于同一vlan中，因此相互之间能进行二层转发。
[0044]
一实施方式中，第一接口组的带宽大于第二接口组的带宽。示范性地，第一接口组中的72个接口可以是10g serdes接口，分别接入10g的光模块，构成主交换板的720g的业务带宽，用来处理本板业务。第二接口组中的12个接口可以是1g serdes接口，构成12g带宽，用来处理备交换板和各个接口板发来的状态数据。
[0045]
需要说明的是，本实施例中机架式交换机的槽位数目，以及第一接口组的带宽大小、第二接口组的带宽大小均为该主交换板的其中一种实施例的举例说明，在实际应用中可根据实际使用需求进行设置。
[0046]
如此，通过在主交换板中设置两个交换芯片，分别用来处理本板的业务数据以及交换机系统中备交换板和多个接口板的状态数据，实现将交换机机架上的所有板卡的状态数据流从业务带宽中分离出来，不再占用所有板卡的业务带宽。
[0047]
第一处理器可通过第一管理网口eth1接收第一管理交换芯片发送的状态数据流量，包括备交换板以及多个接口板的状态数据。
[0048]
同时，第一业务交换芯片与第一处理器之间可通过以太网协议栈通讯，第一处理器可以通过以太网协议栈获取本板的第一接口组的接口状态。
[0049]
第一处理器还通过i2c总线分别连接有电源模块以及用来获取本板温度的温度传感器，第一处理器可通过i2c总线获取本板电源状态以及本板温度。
[0050]
最后，第一处理器整合备交换板和多个接口板的状态数据，以及本板状态数据，并构造出完整的chassis state帧，通过第五管理网口eth0上送网管终端。
[0051]
如此，即使在备交换板不通数据流量的情况下，主交换板也能够获取备交换板的板卡状态并上报给网管终端，且支持板卡状态上报的冗余备份，实现网管终端能够实时获取交换机系统中所有板卡状态。
[0052]
参图2，介绍本发明备交换板的一实施例，本实施例中，该备交换板同样应用于交换机系统，交换机系统还包括主交换板和至少一个接口板。
[0053]
备交换板与主交换板硬件形态相同。具体地，备交换板(slaver)包括一个第二处理器(cpu)和两个交换芯片(application specific integrated circuit，asic)，这两个
交换芯片分别为第二业务交换芯片(业务asic，即switch-data)和第二管理交换芯片(管理asic，即switch-ctrl)。
[0054]
其中，第二业务交换芯片用于在切换为主交换板时，通过第三接口组传输交换机系统的本板业务流量。即主备切换前，第二业务交换芯片不通数据流量；主备切换后，备交换板升级为新的主交换板，此时第二业务交换芯片开始传输交换机系统的本板业务流量。
[0055]
第三接口组是第二业务交换芯片所提供的业务接口。一实施方式中，备交换板的端口形态与主交换板的端口形态完全相同，相应的，第三接口组与主交换板中第一接口组的配置也完全相同，因此此处不再赘述。
[0056]
在主备切换前，第二处理器主要用于获取本板状态数据流量，并通过第二管理网口eth1
′
发送给第二管理交换芯片。第二管理交换芯片通过第四接口组接收本板状态数据流量，并发送至主交换板。
[0057]
第四接口组是第二管理交换芯片所提供的接口。一实施方式中，第四接口组的配置与主交换板的第二接口组的配置相同，相应的，第三接口组的带宽大于第四接口组的带宽。
[0058]
具体地，该第四接口组同样包含12个1g serdes接口，其中serdes3接口对接主交换板的第二接口组中的serdes3接口，serdes4接口对接本板第二处理器的第二管理网口eth1
′
。剩余的serdes接口用于在主备切换后接入多个接口板。
[0059]
第二管理交换芯片提供的这12个serdes接口同样位于同一vlan中，因此相互之间能进行二层转发。
[0060]
备交换板的第二处理器通过i2c总线分别连接有电源模块以及用来获取本板温度的温度传感器，第二处理器可通过i2c总线获取本板电源状态以及本板温度。即备交换板搜集的本板状态数据(包括电源状态以及温度状态)存放在第二处理器中，第二处理器通过第二管理网口eth1
′
将本板状态数据发送给第二管理交换芯片的serdes4接口，再由第二管理交换芯片通过其serdes3接口转发给主交换板的serdes3接口，实现即使在备交换板不通数据流量的情况下，主交换板也能够获取备交换板的板卡状态。
[0061]
在主备切换后，备交换板升级为新的主交换板。第二处理器主要用于接收第二管理交换芯片发送来的状态数据流量。同时，多个接口板接入升级后的备交换板的第四接口组，第二业务交换芯片与第二处理器之间可通过以太网协议栈通讯，第二处理器可以通过以太网协议栈获取本板的第三接口组的接口状态。升级后的备交换板整合多个接口板的状态数据以及本板状态数据，并通过第六管理网口eth0
′
上送到网管终端。
[0062]
如此，在主备切换前，备交换板的第二处理器主要用来获取本板状态数据并转发给主交换板，再由主交换板汇总至网管终端，实现网管终端能够实时获取交换机系统中所有板卡状态。在主备切换后，备交换板升级为新的主交换板，第二处理器替代第一处理器并执行相应功能，实现冗余备份，确保网管终端状态不会丢失。
[0063]
参图3，介绍本发明接口板的一实施例，本实施例中，该接口板应用于交换机系统，交换机系统还包括主交换板和备交换板。
[0064]
一实施方式中，本发明的交换机系统中包含有10块接口板，这10块接口板的硬件形态完全一致，均包含第三业务交换芯片(asic)和第三处理器(cpu)。第三业务交换芯片通过第五接口组传输交换机系统的本板业务流量。
[0065]
第五接口组是第三业务交换芯片所提供的业务接口。一实施方式中，接口板的端口形态可以是8x，即由8个10g光口组成本板80g的业务带宽。相应的，第三业务交换芯片提供的第五接口组包含有8个10g serdes接口，这8个serdes接口外接10g光模块构成交换板的80g业务带宽。这些业务带宽只被用来处理本板业务。
[0066]
第三处理器用于获取本板状态数据流量，本板状态数据流量包括本板接口状态、电源状态以及本板温度等数据。具体地，第三处理器与第三业务交换芯片之间可通过以太网协议栈通讯，第三处理器可以通过以太网协议栈获取本板的第五接口组的接口状态。同时，第三处理器还可通过i2c总线分别连接有电源模块以及用来获取本板温度的温度传感器，第三处理器通过i2c总线获取本板电源状态以及本板温度。
[0067]
第三处理器将本板状态数据封装成以太网报文，并通过第三管理网口eth1
″
发送至主交换板的第一管理交换芯片。
[0068]
进一步地，第三处理器还通过第四管理网口eth0
″
与调试终端通讯，方便工程师调试用。
[0069]
参图4，介绍本发明交换机系统的一实施例，本实施例中，该交换机系统包括如上所述的主交换板和/或备交换板和/或接口板。
[0070]
具体地，该交换机系统包括机架式交换机，机架式交换机上分别插有一块主交换板、一块备交换板以及多块接口板，接口板与主交换板通讯，主交换板与网管终端通讯。
[0071]
一实施方式中，机架式交换机设置有12个槽位，其中，槽位6插着master板，槽位7插着slaver板，其余10个槽位各插有1块接口板。
[0072]
需要说明的是，本实施例中机架式交换机的槽位数目为该交换机系统的其中一种实施例的举例说明，在实际应用中可根据实际使用需求进行设置。
[0073]
主交换板、备交换板以及接口板的相关配置信息已在前文进行详细阐述，因此此处不再赘述。
[0074]
参图5，介绍本发明交换机系统的状态汇总方法的一实施例，交换机系统包括主交换板、备交换板和接口板。其中，主交换板、备交换板以及接口板的相关配置信息已在前文进行详细阐述，因此此处不再赘述。
[0075]
本实施例中，所述方法包括如下步骤。
[0076]
s101、所述主交换板的第一管理交换芯片通过第二接口组接收所述接口板和/或备交换板的状态数据流量。
[0077]
具体地，参图6，第二接口组为第一管理交换芯片提供的用于传输状态数据流量的接口。一实施方式中，第二接口组包含12个serdes接口，其中，主交换板的第一管理交换芯片的serdes3接口对接备交换板，serdes4接口对接本板第一处理器的第一管理网口eth1，剩余的serdes接口用于接入接口板。
[0078]
这12个serdes接口均位于同一vlan中，相互之间能进行二层转发。因此，主交换板的第一管理交换芯片可通过其serdes3接口获取备交换板的状态流量数据。同时，第一管理交换芯片还能通过其余serdes接口获取多个接口板的状态流量数据。
[0079]
备交换板的硬件形态与主交换板相同，在主备切换前，备交换板的第二处理器主要用于获取本板状态数据流量，并通过第二管理网口eth1
′
发送给第二管理交换芯片。第二管理交换芯片通过第四接口组接收本板状态数据流量，并发送至主交换板。
[0080]
第四接口组是第二管理交换芯片所提供的接口。一实施方式中，第四接口组包含12个serdes接口，其中serdes3接口对接主交换板的第二接口组中的serdes3接口，serdes4接口对接本板第二处理器的第二管理网口eth1
′
。这12个serdes接口同样位于同一vlan中，相互之间能进行二层转发。因此，备交换板的第二处理器可将其获取的本板状态数据流量通过第二管理网口eth1
′
发送至第二管理交换芯片的serdes4接口，再由第二管理交换芯片通过其serdes3接口转发至主交换板。
[0081]
状态流量数据包括板卡的端口状态、电源状态以及温度状态。
[0082]
其中，主交换板的第一处理器与其第一业务交换芯片之间可通过以太网协议栈通讯，第一处理器可以通过以太网协议栈获取本板的第一接口组的接口状态。第一处理器还通过i2c总线分别连接有电源模块以及用来获取本板温度的温度传感器，第一处理器可通过i2c总线获取本板电源状态以及本板温度。
[0083]
备交换板在主备切换前不接入接口板。在主备切换前，备交换板的第二处理器通过i2c总线分别连接有电源模块以及用来获取本板温度的温度传感器，第二处理器可通过i2c总线获取本板电源状态以及本板温度。即备交换板搜集的本板状态数据(包括电源状态以及温度状态)存放在第二处理器中，第二处理器通过第二管理网口eth1
′
将本板状态数据发送给第二管理交换芯片的serdes4接口，再由第二管理交换芯片通过其serdes3接口转发给主交换板。
[0084]
接口板的第三处理器用于获取本板状态数据流量。第三处理器与第三业务交换芯片之间可通过以太网协议栈通讯，第三处理器可以通过以太网协议栈获取本板的第五接口组的接口状态。同时，第三处理器还通过i2c总线分别连接有电源模块以及用来获取本板温度的温度传感器，第三处理器可通过i2c总线获取本板电源状态以及本板温度。第三处理器将本板状态数据封装成以太网报文，并通过第三管理网口eth1
″
发送至主交换板。
[0085]
s102、所述主交换板的第一处理器通过第一管理网口接收所述状态数据流量，并汇总至网管终端，其中，所述状态数据流量由所述第一管理交换芯片通过所述第二接口组上送。
[0086]
具体地，第二接口组中的serdes4接口对接第一处理器的第一管理网口eth1。第一管理交换芯片通过serdes4接口将备交换板以及各个接口板的状态流量数据发送给第一处理器，第一处理器整合备交换板和多个接口板的状态数据，以及本板状态数据，并构造出完整的chassis state帧，最后通过第五管理网口eth0上送到网管终端。
[0087]
一实施方式中，交换机系统的本板业务流量通过第一业务交换芯片传输。
[0088]
第一业务交换芯片提供有第一接口组，该第一接口组用于传输本板业务流量。主交换板的端口形态可以是72x，其表示由72个光口组成本板业务带宽。相应的，第一业务交换芯片提供的第一接口组包含72个serdes(串行器和解串器)接口，这72个serdes接口均外接光模块，构成该主交换板的业务带宽。这些业务带宽只用来处理本板业务。
[0089]
主备切换后，备交换板升级为新的主交换板，备交换板的第二业务交换芯片替代第一业务交换芯片，并开始传输交换机系统的本板业务流量。具体过程已在前文详细阐述，此处不再赘述。
[0090]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变
和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。