【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及通信，具體而言，本專利技術涉及一種分布式矩陣式交換系統、報文轉發方法及芯片。
技術介紹
1、網絡通信已成為我們日常生活和生產中必不可少通信技術。在網絡通信過程中，通常會用到交換機來實現網絡報文的交換。交換芯片則是交換機中的核心芯片，交換芯片架構設計的好壞直接影響交換機的性能。因此交換芯片架構設計是交換芯片設計的關鍵環節。
2、交換芯片的主要功能是實現多個端口間的數據轉發功能，通常是通過查表轉發的方式來實現二層、三層、四層等交換。現有單總線交換架構如圖1所示。
3、基于圖1所示的單總線交換架構進行報文交換處理的流程為：
4、(1)端口處理模塊port從物理接口接收原始報文并放到輸入緩存(port_0至port_n)；
5、(2)入端口調度模塊in_mux根據相關算法從某個端口輸入緩沖中調度處報文送到后級；
6、(3)報文解析模塊pkt_parser從原始報文中提取出關鍵字，通常是dmac+vlan_id+port_id或者五元組+port_id等；通過關鍵字查找switch_tbl，并將原始報文寫到緩存data_ram中，將控制信息通過cfifo給到后級模塊；
7、(4)報文編輯模塊pkt_edit，獲取查表返回結果(包括報文編輯信息以及從某個端口轉發出去信息)；通過cfifo中的控制信息將報文從data_ram中取出，并且根據查表返回結果對報文進行相應編輯，并將處理完成的報文送到后級分發模塊進行轉發；
8、(5)出端口分發模塊out
9、(6)端口處理模塊port從輸出緩存中讀出數據從物理接口發送出去。
10、針對現有單表單總線式轉發過程，存在第一個技術問題(頭阻問題)，具體分析如下：作為一個示例，參見圖2，端口0的報文轉發到端口3，端口1的報文轉發到端口4，端口2的報文轉發到端口5，各端口間采用rr調度，各端口同時有報文需要進行轉發，此時轉發示意如圖2所示。端口0轉發到端口3，端口1轉發到端口4，端口2轉發到端口5，從邏輯上是獨立的，互相之間沒有任何關系。但是采用單總線式架構時端口1轉發到端口4的報文要等端口0將一個報文轉發完成后才能執行，端口2轉發到端口5的報文要等端口1將一個報文轉發完成才能執行。上述這些本不相關的報文轉發(如端口0轉發到端口3不應該影響端口1轉發到端口4的處理)由于采用了單表單總線式架構互相之間產生了頭阻問題，且端口數量越多“頭阻”問題越嚴重。
11、針對現有單表單總線式轉發過程，存在第二個技術問題，參見圖3所示，交換總線上處理是以一個完整的報文為單位，且交換總線處理速率要遠高于端口速率。當in_mux模塊對多個輸入端口間采用非整包調度時(即一個端口的輸入緩沖中有部分數據不是一個完整報文時就被調度處理)則會產生“等待浪費”問題。特別當各端口間的速率不一致時，這種“等待浪費”則更加明顯。
12、綜上，上述基于單表單總線式交換方式存在以下問題：
13、(1)多端口報文交換存在“頭阻”(head?of?line?blocking)問題；
14、(2)多端口非整包調度時總線上會產生“等待浪費”問題。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供了一種分布式矩陣式交換系統、報文轉發方法及芯片，旨在解決上述至少一個技術問題。
2、第一方面，本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種分布式矩陣式交換系統，包括多個輸入端口和多個輸出端口，每個所述輸入端口連接一個交換模塊，多個所述輸入端口的數量與多個所述輸出端口的數量一致，每個所述輸出端口連接一個緩沖模塊，每個所述交換模塊分別與所有緩沖模塊連接，每個所述交換模塊用于對對應的輸入端口接收到的原始報文進行報文調度轉發，以使經報文調度轉發處理后的報文從所有輸出端口中的任一個輸出端口輸出。
3、本專利技術的有益效果是：本方案中，為每個輸入端口設置一個交換模塊，則各個輸入端口間可并行處理，從多個輸入端口中的任一個輸入端口接收的原始報文，可從所有的輸出端口中的任一個輸出端口輸出，使得基于該系統進行報文轉發的過程中，不再有“頭阻問題”，減少了報文轉發延時，提升了整個芯片的轉發效率。
4、在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進。
5、進一步，每個所述交換模塊通過全交叉式連接方式分別與所有緩沖模塊連接。
6、進一步，對于每個所述緩沖模塊，所述緩沖模塊中包括原始緩存空間和新增緩存空間，所述原始緩存空間中用于存儲經報文調度轉發處理后的報文，所述新增緩存空間中用于存儲整包標識，所述整包標識用于表征所述經報文調度轉發處理后的報文是否已經被完整存儲。
7、第二方面，本專利技術為了解決上述技術問題還提供了一種報文轉發方法，應用于第一方面所述的一種分布式矩陣式交換系統，該方法包括：
8、通過多個輸入端口中的任一個輸入端口接收原始報文并進行解析編輯處理；
9、采用整包調度處理的方式將解析編輯處理后的報文轉發到對應的輸出端口的緩沖模塊中；
10、通過所述緩沖模塊將所述解析編輯處理后的報文從對應的輸出端口輸出。
11、本專利技術的有益效果是：在基于一種分布式矩陣式交換系統進行報文轉發的過程中，采用整包調度處理的方式將解析編輯處理后的報文轉發到對應的輸出端口的緩沖模塊中，可避免芯片內部總線上出現的“等待浪費”的問題，提高芯片內部的總線利用率。
12、進一步，所述采用整包調度處理的方式將解析編輯處理后的報文轉發到對應的輸出端口的緩沖模塊中，包括：
13、在所述緩沖模塊接收到所述解析編輯處理后的報文時，將所述解析編輯處理后的報文寫入所述緩沖模塊中的原始緩存空間，將整包標識存儲至所述緩沖模塊中的新增緩存空間，所述整包標識用于表征所述解析編輯處理后的報文是否已經被完整存儲，所述整包標識在所述解析編輯處理后的報文完整寫入所述原始緩存空間之后寫入所述新增緩存空間。
14、進一步，所述整包標識在所述解析編輯處理后的報文之后從所述緩沖模塊中讀取，所述通過所述緩沖模塊將所述解析編輯處理后的報文從對應的輸出端口輸出，包括：
15、從所述緩沖模塊的所述原始緩存空間中讀取所述解析編輯處理后的報文的過程中，當讀取到所述整包標識時，將所述解析編輯處理后的報文從對應的輸出端口輸出。
16、進一步，所述新增緩存空間的寬度為1，深度是基于所述原始緩存空間的位寬和深度確定的。
17、第三方面，本專利技術為了解決上述技術問題還提供了一種芯片，包括第一方面所述一種分布式矩陣式交換系統。
18、第四方面，本專利技術為了解決上述技術問題還提供了一種電子設備，該電子設備包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，處理器執行該計算機程序時本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種分布式矩陣式交換系統，其特征在于，包括多個輸入端口和多個輸出端口，每個所述輸入端口連接一個交換模塊，多個所述輸入端口的數量與多個所述輸出端口的數量一致，每個所述輸出端口連接一個緩沖模塊，每個所述交換模塊分別與所有緩沖模塊連接，每個所述交換模塊用于對對應的輸入端口接收到的原始報文進行報文調度轉發，以使經報文調度轉發處理后的報文從所有輸出端口中的任一個輸出端口輸出。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，每個所述交換模塊通過全交叉式連接方式分別與所有緩沖模塊連接。
3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，對于每個所述緩沖模塊，所述緩沖模塊中包括原始緩存空間和新增緩存空間，所述原始緩存空間中用于存儲經報文調度轉發處理后的報文，所述新增緩存空間中用于存儲整包標識，所述整包標識用于表征所述經報文調度轉發處理后的報文是否已經被完整存儲。
4.一種報文轉發方法，其特征在于，采用權利要求1所述的一種分布式矩陣式交換系統，所述方法包括：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用整包調度處理的方式將解析編輯處理后的報文轉發到對應
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述整包標識在所述解析編輯處理后的報文之后從所述緩沖模塊中讀取，所述通過所述緩沖模塊將所述解析編輯處理后的報文從對應的輸出端口輸出，包括：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述新增緩存空間的寬度為1，深度是基于所述原始緩存空間的位寬和深度確定的。
8.一種芯片，其特征在于，包括權利要求1所述一種分布式矩陣式交換系統。
9.一種電子設備，其特征在于，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求4-7中任一項所述的方法。
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求4-7中任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種分布式矩陣式交換系統，其特征在于，包括多個輸入端口和多個輸出端口，每個所述輸入端口連接一個交換模塊，多個所述輸入端口的數量與多個所述輸出端口的數量一致，每個所述輸出端口連接一個緩沖模塊，每個所述交換模塊分別與所有緩沖模塊連接，每個所述交換模塊用于對對應的輸入端口接收到的原始報文進行報文調度轉發，以使經報文調度轉發處理后的報文從所有輸出端口中的任一個輸出端口輸出。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，每個所述交換模塊通過全交叉式連接方式分別與所有緩沖模塊連接。
3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，對于每個所述緩沖模塊，所述緩沖模塊中包括原始緩存空間和新增緩存空間，所述原始緩存空間中用于存儲經報文調度轉發處理后的報文，所述新增緩存空間中用于存儲整包標識，所述整包標識用于表征所述經報文調度轉發處理后的報文是否已經被完整存儲。
4.一種報文轉發方法，其特征在于，采用權利要求1所述的一種分布式矩陣式交換系統，所述方法包括：
...【專利技術屬性】
技術研發人員：房徐，
申請(專利權)人：北京源山信創科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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