[發明專利]一種PCIE數據傳輸的方法、系統及板卡

有效

• 申請號: 200710301452.3
• 申請日: 2007-12-27
• 公開（公告）號: CN101227296A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 楊武;李晶林
• 申請（專利權）人: 杭州華三通信技術有限公司
• 主分類號: H04L12/02
• 分類號: H04L12/02;H04L12/56
• 代理公司: 北京挺立專利事務所
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種PCIE(PCI?Express，PCI快速總線)數據傳輸的方法、系統及板卡。

背景技術

PCI(Peripheral?Component?Interconnect，外設部件互連)Express是由Intel倡導開發的處理器系統總線，是一種串行互連技術，目前已經被PCISIG(PCI專業組)接受并成為PCI、PCI-X(PCI?eXtended，PCI擴展)的繼承者，目標是完全取代PCI和PCI-X。隨著PCI?Express(簡稱PCIE)規范的發布，越來越多的廠家開始推出基于PCIE規范的芯片，一些廠家已經推出了基于PCIE的交換器，在一個系統中可以連接很多設備，基于PCIE交換器的通信設備(如路由器、交換機、網關等)也成為一種選擇。

現有技術中，一個典型的基于PCIE交換器的分布式系統的架構，如圖1所示，PCIE交換器提供多個PCIE接口連接到主控板和線卡板(如接口板、業務板等)，主控板CPU(Central?Processor?Unit，中央處理器)通過PCIE接口完成PCIE交換器的配置和線卡板的PCIE終端空間的配置，確保不同的線卡板可以通過PCIE交換網進行通信，線卡板中的報文處理主要通過報文處理引擎實現，報文處理引擎可以采用CPU、NP(Networks?Processor?Unit，網絡處理器)或者ASIC(Application?Specific?Integrated?Circuit，專用集成電路)等。

在基于PCIE交換器的分布式系統中，通過PCIE總線實現設備之間通信的串行、點對點類型的互連，利用基于PCIE數據報文的通信協議實現串行互連通信。PCIE數據報文格式如圖2所示，其中PCIE報文中攜帶目標線卡板的內存地址，PCIE交換器根據該目標線卡板的內存地址對數據報文進行轉發。具體報文轉發流程如圖3和圖4所示，包括以下步驟：

步驟s301，主控板為每個線卡板中的內存分配地址空間范圍，確保所有線卡板進行PCIE報文轉發時內存地址不沖突；線卡板1接收到報文后，提取報文的五元組(MAC地址、IP地址、協議號)等信息，進行分類查表，如果查表的結果為報文轉發的目的為線卡板4的某個端口，則線卡板1向線卡板4申請內存空間。

步驟s302，線卡板4的CPU申請本地內存空間。

步驟s303，線卡板4把本地內存空間的地址傳遞給線卡板1的CPU。

步驟s304，線卡板1的CPU根據線卡板4提供的內存地址，組裝PCIE報文，發送到PCIE交換網上，PCIE交換網依據PCIE報文中的地址信息，轉發報文到線卡板4。

步驟s305，線卡板4把報文存儲到預先分配的地址空間。

圖3和圖4的轉發流程所示，要轉發一個包到目的線卡板必須先到目的線卡板申請內存空間地址，然后依據申請到的目的地址，組裝PCIE包，然后把該PCIE包通過PCIE交換網發送到目的線卡板。目的地址的申請和傳送可以通過設備的數據承載平面，也可以通過控制平面，為了避免數據承載平面數據報文過多、發生擁塞，優選使用控制平面傳遞目的內存地址。基于PCIE交換網的這種地址路由方式，在基于PCIE交換網的每個線卡板地址都必須是唯一的，不能和其他線卡板地址沖突。

綜上所述，現有技術中PCIE數據傳輸具有以下缺陷：

1、PCIE交換網中的通信協議復雜，嚴重影響線卡板間傳輸的性能：發送方需要獲取接收方的地址，接收方的地址需要更新給發送方。由此增加了通信開銷，例如：接收方的地址更新給發送方時，對某些加鎖的內存地址，接收方需要額外發送訪問加鎖的開銷；及一個數據包的傳送伴隨著以PCIEMemory寫方式的兩個小包(請求地址包和獲取地址包)的開銷等。

2、PCIE交換網中的VC(Virtual?Channel，虛通道)數量不夠，容易引起HOL(Head?of?Line?Blocking，信頭阻塞)問題。如果CPU向某個槽位申請寫空間，當對方忙時，將導致CPU陷入等待，無法向其他槽位發送申請。

3、為了傳輸的正確可靠，PCIE的許多操作的優先級很高，需要確保這些操作成功執行。如果執行這些操作時，板間傳輸出了故障，CPU將繼續等待，會影響CPU的基本運行，且造成較大的傳輸延時。

發明內容

本發明實施例提供一種PCIE數據傳輸的方法、系統及設備，有效提高基于PCIE交換網的設備轉發性能。