一种RapidIO智能网卡的设计方法与流程

本发明涉及rapidio互连，具体为一种rapidio智能网卡的设计方法。

背景技术：

1、rapidio总线是一种基于包交换的互连体系结构，其低时延、高可靠的技术特点一直为实时性要求较高的嵌入式系统应用领域所青睐，rapidio协议由逻辑层、传输层和物理层构成，逻辑层定义了所有协议和包格式，这是对终端进行初始化和完成传送的很有必要的信息；传输层为数据包从一个终端到另一个终端通道的必要信息；物理层描述了设备之间接口协议及电气特性，同时还具备流量控制、低级错误管理等功能，rapidio作为一种开放式互连技术标准，通常应用于芯片间和板间高速互联，如rapidio 3.0版本，其最高线路速率可达10.125gbps，rapidio互联主要通过rapidio交换芯片实现。

2、现有rapidio交换芯片已经具备了极高的交换性能，如常见的cps-1848，具备48条通道，最高可配置18个独立的交换端口，单个端口最大支持4x模式，且数据包交换延时低至1us，每个rapidio交换芯片还具备众多可配置的控制寄存器及可查询的状态寄存器，能够实现多种多样的网络功能需求，达到对网络的实时配置管理功能，但通常情况下，所有的寄存器在默认状态下只具备基本网络功能，且所有的数据包都会被路由到交换芯片的同一个端口，无法正确完成网络内的数据交换，因此，为了按需配置网络路由、实现特定网络管理功能，必须对整个网络内每个交换芯片的相关寄存器做出正确配置，随之而来的便是大型rapidio总线网络的配置管理日趋复杂：rapidio交换芯片路由表编写的工作量随网络节点增多而成倍增加，网络集成验证复杂；一个网络节点的阻塞往往诱发整个网络的通信瘫痪，网络自主恢复困难；rapidio总线网络管理功能繁杂、涉及寄存器众多且相互关联，对调试人员专业要求较高，网络维护成本偏高。

3、为了正确实现rapidio总线网络的互联功能，降低网络配置的工作量，同时实现网络故障恢复，增强网络可靠性，在实际工程应用中，往往会开发专用的rapidio总线网络管理软件，使其驻留在网络中的某个终端节点上，通过自动化的程序策略代替网络维护人员实现对整个rapidio总线网络的配置、监测和管理，这种驻留了rapidio总线网络管理软件的设备通常称为网络代理。

4、现有的rapidio总线网络管理技术通常采用集中式的网络管理算法策略，即在一个rapidio总线网络区域内，通过一个网络代理发起对整个网络的配置管理任务，同时监听网络内全部设备的端口信息，rapidio总线网络集中式管理软件主要功能包括网络探测与路由配置、故障恢复与路径重构等，其中，现有的rapidio总线网络探测技术主要基于深度优先和广度优先两种原则，再依据每条路径的权重规则，可以形成有权或无权下的最优路径规划，而rapidio总线网络的故障恢复也是基于集中式的处理策略，由网络中心节点的网络代理监听全网故障事件，并采取相应的处理措施。

5、现有的集中式网络故障管理算法，能够在一定程度上简化网络人员的配置管理工作，增强网络可靠性，自动化的路由配置能够实现对任意位置rapidio总线网络的自主探测，多样化的故障处理策略也能大大降低网络拥塞风险，具有一定的实用意义，但是对于存在多种速率切换、网络故障不可达等问题，并不能采取有效的应对策略。

6、目前所采用的集中式网络管理软件，是驻留在rapidio总线网络内的终端设备上，它与网络内的交换芯片没有直接联系，只是网络内的一个代为管理的设备节点，其功能需求大都根据实际应用场景而变化，并没有明确定义，最终实现的网络管理效果和网络稳定性，也因算法差异而千差万别，这种集中式网络管理算法存在如下缺陷：

7、网络探测和配置总是从中心代理节点出发，它的时间消耗随网络拓扑的复杂度线性增加；

8、网络代理对于跨越多个交换芯片的故障监听及处理，会由于中间链路的故障而被阻断；

9、当网络的连通性被破坏，部分网络将失去网络代理的监控，不再具备故障恢复能力；

10、跨端口的寄存器配置难以实现，如修改两个交换芯片相连端口的速率。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种rapidio智能网卡的设计方法，解决了上述的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种rapidio智能网卡的设计方法，包括管理芯片和rapidio交换芯片，所述管理芯片和rapidio交换芯片之间通过rapidio接口直连；

5、所述rapidio交换芯片通过对接端口与rapidio终端设备进行对接，所述rapidio终端设备设置有若干个，若干个所述rapidio终端设备构成网络单元；

6、所述管理芯片用于通过网络单元对rapidio总线网络进行路由构建和故障处理，其中，rapidio总线网络由若干个网络单元组成。

7、本发明进一步设置为：所述对接端口包括fmc连接器；

8、所述rapidio交换芯片通过fmc连接器与rapidio终端设备进行对接。

9、本发明进一步设置为：所述对接端口包括光电转换模块和光纤接口组，所述光电转换模块和光纤接口组对接，所述光纤接口组由若干个光纤接口组成；

10、所述rapidio交换芯片与光电转换模块对接，所述rapidio终端设备通过光纤线与光纤接口组进行对接。

11、本发明进一步设置为：所述管理芯片通过网络单元对rapidio总线网络进行路由构建的方式包括：

12、rapidio交换芯片通过对接端口与rapidio终端设备对接后，管理芯片作为rapidio终端设备所在网络单元的实际网络代理；

13、管理芯片通过维护包自动探测下属网络单元内交换芯片各端口，确认挂载的若干个rapidio终端设备的设备类型，并根据设备类型进行路由的自动构建。

14、本发明进一步设置为：所述设备类型包括交换类设备和非交换类设备；

15、其中，交换类设备为本网络区域与相邻网络区域进行信息交换的设备，反之，即为非交换类设备。

16、本发明进一步设置为：在确认设备类型为非交换类设备时：

17、确认该设备采取的网络id策略，其中网络id策略包括静态id和动态id，对于静态id将直接读取并为之配置下属网络单元内的路由表；

18、对于动态id则自动分配未使用的id并构建路由表。

19、本发明进一步设置为：在确认设备类型为交换类设备时，与该交换类设备所属网络单元的网络代理主动交换对应设备的信息表；

20、当本地信息表刷新时，会再次与相邻网络单元交换信息表，直到本地设备信息表不再变化，即可完成网络探测和路由配置。

21、本发明进一步设置为：所述管理芯片通过网络单元对rapidio总线网络进行故障处理的步骤包括：

22、s1、在对接端口出现故障时，管理芯片通过rapidio交换芯片获取对接端口对应故障处rapidio终端设备的设备类型，判断为非交换类设备时，转至s2，判断为交换类设备时，转至s6；

23、s2、关闭对接端口对应故障端口的通信功能，清除端口故障信息，复位端口配置；

24、s3、判断故障端口的链路是否再次链接，如果链接则转至s4，未链接则转至s5；

25、s4、发出链路通知，尝试恢复与故障端口相连rapidio终端设备的通信功能，若通信重新建立，则转至s8，反之，通信未重新建立，则转至s5；

26、s5、删除该故障端口相连rapidio终端设备在当前网络单元内的路由信息，通知当前网络单元内其他代理节点删除相关路由信息，转至s8；

27、s6、确认通往该故障端口的全部路由信息，删除当前网络单元内的相关路由信息并清除端口故障信息，尝试与相邻网络单元恢复链接，若链接恢复，则重新恢复路由配置，转至s8，反之，链接未恢复，则转至s7；

28、s7、通知相邻网络代理删除相关路由信息，并重新构建路由；

29、s8、故障处理结束。

30、(三)有益效果

31、本发明提供了一种rapidio智能网卡的设计方法。具备以下有益效果：

32、本发明通过管理芯片、rapidio交换芯片和对接端口的配合，构成智能网卡结构，实现与网络单元的便捷对接，并且在对接后，作为对应网络单元的网络代理，实现rapidio总线网络路由的分布式构建，提升网络初始化效率，规避多跳维护包访问机制，降低链路阻塞带来的故障管理失效风险，多rapidio子网协同组网、独立运行，增强网络可靠性，并且还可以通过不同网络单元内网络代理的配合完成跨端口的寄存器配置。