一种自组网方法、数据访问方法、网络设备及存储介质与流程

本发明涉及计算机，尤其是一种自组网方法、数据访问方法、网络设备及存储介质。

背景技术：

1、目前，数据中心的服务器之间一般通过ip协议或者rdma（remote direct memoryaccess，远程直接数据存取）协议进行数据传输，并基于所述ip协议或者rdma协议实现多个服务器之间的组网。

2、然而，虽然ip网络（基于ip协议组建的网络）能够适应多种应用场景，满足广泛的通信需求，但是由于ip协议需要适应的场景较多，由此带来协议的复杂度较高，需要比较多的额外通信数据量，这种额外的数据量主要体现在从物理链路层到网络层的ip层到udp/tcp各层的协议头上。

3、并且，虽然使用rdma协议能够在服务器之间进行数据传输，且通过支持rdma协议的硬件可直接把数据传输到内存，以减少cpu的参与，达到比tcp/ip更高的效率，但是，rdma协议可以使用专用的infiniband网络或者使用roce协议运行在以太网上，使用rdma协议时需要使用rdma库接口进行数据块的读写，并不能真的像使用内存一样方便地使用read/write接口进行数据读写。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自组网方法、数据访问方法、网络设备及存储介质，以提出一种基于数据链路层的二层传输协议的多个网络设备之间进行链路自发现和自动组网的新方法，从而达到提高报文的传输效率、提高有效带宽及提高网络的可靠性的目的。

2、第一方面，为了达到上述目的，本发明提供了一种自组网方法，应用于自组网系统，所述自组网系统包括多个自组网节点，所述自组网节点包括网络设备，其中，每一所述自组网节点均至少设置有两个以太网接口，所述自组网方法包括：

3、初始化：对待接入网络的每一自组网节点均进行初始化，以确定出每一所述自组网节点的id编号和初始序列号。

4、报文发送：自组网节点a向与其连接的自组网节点bn以数据帧的形式发送链路发现报文；所述自组网节点bn通过其接收所述链路发现报文的第一以太网接口向所述自组网节点a以数据帧的形式发送第一链路确认报文，并通过其处于连通状态的第二以太网接口将接收的所述链路发现报文进行修改并以数据帧的形式转发至与其连接的另一自组网节点c；所述另一自组网节点c针对其所接收的修改后的链路发现报文生成第二链路确认报文，并将所述第二链路确认报文通过与其连接的所述自组网节点bn以数据帧的形式转发至发送该链路发现报文的所述自组网节点a。

5、光纤链路自动确认：每一所述自组网节点根据接收的第一链路确认报文和第二链路确认报文，确定出每一所述自组网节点和其他所有自组网节点的位置关系及其相互之间的光纤链路连接关系，即形成每一所述自组网节点的路由表，完成所述作为自组网节点的多个网络设备的自动组网。

6、其中，所述链路发现报文包括发送该链路发现报文的自组网节点的id编号及其初始序列号，所述第一链路确认报文或所述第二链路确认报文包括生成该第一链路确认报文或第二链路确认报文的自组网节点的id编号及其初始序列号，所述n的取值为1、2、3的整数。

7、在其中一些可选示例中，在对待接入网络的每一所述自组网节点进行初始化之前，所述自组网方法还包括：

8、网络布置：建立多个所述自组网节点之间的连接关系，形成通信拓扑图，其中所述通信拓扑图包括环形网络拓扑图及交换机网络拓扑图中的一个。

9、当所述通信拓扑图为所述环形网络拓扑图时，所述自组网系统中的一所述自组网节点通过其一以太网接口与另一所述自组网节点的一以太网接口连接。

10、当所述通信拓扑图为交换机网络拓扑图时，所述自组网系统中还至少包括两个交换机，且所述自组网系统中的每一所述自组网节点的两个以太网接口分别与一所述交换机对应连接。

11、在其中一些可选示例中，在光纤链路自动确认之后，所述自组网方法还包括：路由表更新：每一所述自组网节点对其形成的路由表进行自检，若所述路由表中存在光纤链路冲突，则返回执行对待接入网络的每一所述自组网节点进行初始化的步骤，以对所述路由表进行校正，得到更新后的路由表。

12、在其中一些可选示例中，在每个所述自组网节点形成所述路由表或更新后的路由表之后，所述自组网方法还包括：光纤链路维持：在自动组网后，所述自组网节点通过点对点模式，定时向其路由表中的每一路由目的自组网节点以数据帧的形式发送心跳报文，若未收到所述目的自组网节点以数据帧的形式发送的心跳回复报文，则判定该目的自组网节点出错，并删除该目的自组网节点在所述自组网节点的路由表中所对应的路由信息。

13、在其中一些可选示例中，在报文发送过程中，所述自组网节点转发所述链路发现报文或所述第二链路确认报文的转发方式包括广播模式。

14、当所述转发方式为广播模式且所述通信拓扑图为所述环形网络拓扑图时，每一所述自组网节点在通过其第一以太网接口接收到非自身发出的所述链路发现报文后，若其第二以太网接口也处于连通状态，则对所述链路发现报文进行修改，得到添加有其自身id编号和初始序列号的修改后的链路发现报文，并将该修改后的链路发现报文通过其所述第二以太网接口以数据帧的形式转发至其他所述自组网节点，若其所述第二以太网接口处于关闭状态，则停止转发。

15、在其中一些可选示例中，在报文发送过程中，所述自组网节点转发所述链路发现报文或所述第二链路确认报文的转发方式包括点对点模式。

16、当所述转发方式为点对点模式且所述通信拓扑图为所述环形网络拓扑图时，每一所述自组网节点在通过其第一以太网接口接收到非自身发出的所述链路发现报文后，若所述链路发现报文的目的自组网节点为当前自组网节点，则从所述第一以太网接口以数据帧的形式发送第一链路确认报文，若所述链路发现报文的目的自组网节点不是当前自组网节点，则所述当前自组网节点判断其第二以太网接口是否处于连通状态，若是，则对所述链路发现报文进行修改，得到添加有其自身id编号和初始序列号的修改后的链路发现报文，并将该修改后的链路发现报文通过其所述第二以太网接口以数据帧的形式转发至其他所述自组网节点，若其第二以太网接口处于关闭状态，则将生成的链路错误报文从其第一以太网接口以数据帧的形式发送出去。

17、在其中一些可选示例中，在报文发送过程中，所述自组网节点转发所述链路发现报文或所述第二链路确认报文的转发方式包括广播模式。

18、当所述转发方式为广播模式且所述通信拓扑图为所述交换机网络拓扑图时，每一所述自组网节点在通过与其一以太网接口连接的一交换机发送所述链路发现报文后，所述交换机均自动将所述链路发现报文广播至其他不同所述自组网节点，并将接收的与其连接的其他每个所述自组网节点发送的链路确认报文发送至发送所述链路发现报文的自组网节点，所述链路确认报文包括生成该链路确认报文的自组网节点的id编号及其初始序列号。

19、在其中一些可选示例中，在报文发送过程中，所述自组网节点转发所述链路发现报文或所述第二链路确认报文的转发方式包括点对点模式。

20、当所述转发方式为点对点模式且所述通信拓扑图为所述交换机网络拓扑图时，每一所述自组网节点在通过与其一以太网接口连接的一交换机发送所述链路发现报文后，所述交换机将所述链路发现报文发送至目的自组网节点，并将接收的所述目的自组网节点回复的链路确认报文发送至发送所述链路发现报文的自组网节点，所述链路确认报文包括生成该链路确认报文的自组网节点的id编号及其初始序列号。

21、在其中一些可选的示例中，每一所述自组网节点的每一所述以太网接口均支持开放式互连标准cxl协议和扩展总线标准pcie协议。

22、第二方面，基于相同的发明构思，本发明还提供了一种数据访问方法，适用于利用如上所述的自组网方法所形成的包含多个自组网节点的自组网系统，其中，所述自组网节点包括网络设备且至少设置有两个以太网接口，且所述以太网接口均支持开放式互连标准cxl协议和扩展总线标准pcie协议，所述数据访问方法包括：

23、所述自组网节点a向与其连接的自组网节点bn以数据帧的形式发送数据访问消息，所述数据访问消息包括访问设备的id编码。

24、所述自组网节点bn判定所述访问设备的id编码与其自身的id编码是否一致，若一致，则通过其接收所述数据访问消息的第一以太网接口向所述自组网节点a以数据帧的形式发送第一访问确认消息，若不一致，则通过其处于连通状态的第二以太网接口将接收的所述第一数据访问消息以数据帧的形式转发至与其连接的自组网节点c，所述n的取值为1、2、3的整数。

25、所述自组网节点c判定所述访问设备的id编码与其自身的id编码是否一致，若一致，则通过与其连接的所述自组网节点bn的第一以太网接口以数据帧的形式转发第二访问确认消息至所述自组网节点a，若不一致，则通过其处于连通状态的第二以太网接口将接收的所述第一数据访问消息以数据帧的形式转发至与其连接的另一自组网节点。

26、所述自组网节点a根据接收的所述第一访问确认消息或所述第二访问确认消息，基于cxl协议对所述自组网节点bn或所述自组网节点c中的数据进行相应的访问操作。

27、在其中一些可选的示例中，当所述自组网节点bn判定出所述访问设备的id编码与其自身的id编码不一致，且在所述自组网节点bn通过其处于连通状态的第二以太网接口将接收的所述第一数据访问消息以数据帧的形式转发至与其连接的自组网节点c的过程时，若所述自组网节点bn的所述第二以太网接口处于断开状态，则停止转发。

28、第三方面，提供了一种网络设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

29、存储器，用于存放计算机程序；

30、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面任一所述的自组网方法步骤，或者，第二方面任一所述的数据访问方法步骤；其中，所述自组网方法或所述数据访问方法中的自组网节点包括所述网络设备。

31、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实现第一方面任一所述的自组网方法步骤，或者，第二方面任一所述的数据访问方法步骤。

32、第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面任一所述的自组网方法步骤，或者，第二方面任一所述的数据访问方法步骤。

33、与现有技术相比，本发明提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：

34、在本发明所提供的自组网方法中，其包括：初始化：对待接入网络的每一自组网节点均进行初始化，以确定出每一所述自组网节点的id编号和初始序列号；报文发送：自组网节点a向与其连接的自组网节点bn以数据帧的形式发送链路发现报文；所述自组网节点bn通过其接收所述链路发现报文的第一以太网接口向所述自组网节点a以数据帧的形式发送第一链路确认报文，并通过其处于连通状态的第二以太网接口将接收的所述链路发现报文进行修改并以数据帧的形式转发至与其连接的另一自组网节点c；所述另一自组网节点c针对其所接收的修改后的链路发现报文生成第二链路确认报文，并将所述第二链路确认报文通过与其连接的所述自组网节点bn以数据帧的形式转发至发送该链路发现报文的所述自组网节点a；光纤链路自动确认：每一所述自组网节点根据接收的第一链路确认报文和第二链路确认报文，确定出每一所述自组网节点和其他所有自组网节点的位置关系及其相互之间的光纤链路连接关系，即形成每一所述自组网节点的路由表，完成所述作为自组网节点的多个网络设备的自动组网。

35、本发明中，通过是否加入交换机，将形成的自组网络大致划分为环形网络和交换机网络，然后针对环形网络，其通过在待接入该环形网络的自组网节点（可以理解为新节点）之间、或待接入网络的新节点与旧节点之间进行报文交换的过程中，让每一所述自组网节点在所接收到链路发现报文后，均不直接进行转发，而是在该报文中加入自身的id编号和初始序列号后，再将该修改后的报文进行转发，因此每一自组网节点发送的链路发现报文在多个自组网节点之间转发后，最终都能回到原自组网节点，从而让每一自组网节点根据返回的多次修改后的链路发现报文，确定出每个自组网节点的位置及其相互之间的光纤链路连接情况，形成每一自组网节点的路由表，即完成作为自组网节点的多个网络设备的自动组网，而组网过程中由于无需交换机的参与，因此实现了降低网络部署成本的目的，而针对交换机网络，本发明通过让每一自组网节点的两个以太网接口分别连接不同的交换机，然后再利用交换机的自学习能力，完成较大规模的网络设备之间的自组网，同时还实现支持多链路交互、简化部署过程和简化管理流程的目的。

36、并且，由于本发明所提供的自组网方法中，每个自组网节点的链路连接情况和路由表形成过程均是自动完成的，即无需人为参与配置物理地址，因此还实现了减少管理成本，降低网络的后续维护成本的目的。

37、进一步，由于本发明的自组网中的多个网络设备之间的报文数据的传输均采用基于物理链路层的二层传输协议的数据帧形式，相比于现有的基于网络层的三层ip协议的数据包形成，其报文在数据帧的实际占比增大，且可以定长的方式进行传输，提高了报文的传输效率，降低了传输时延，并提高了网络的有效带宽。

38、其次，本发明在基于如上所述的自组网方法的基础上，还提供了一种通过将物理链路层的二层传输协议和cxl协议结合的方式，实现多个网络设备之间进行二层传输协议的cxl访问指令的数据存储操作，即提出了一种直接利用二层传输协议承载cxl访问指令，以实现远程内存访问和内存扩展的目的。