[發(fā)明專利]一種支持AFDX協(xié)議交換引擎的數(shù)據(jù)監(jiān)控的交換機及交換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310643480.9
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103634238B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈磊;高磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: H04L12/931
• 分類號: H04L12/931;H04L12/26
• 代理公司: 上海和躍知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31239
• 代理人: 杜林雪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及AFDX交換機。

背景技術(shù)

根據(jù)ARINC664規(guī)范，AFDX交換機與商用以太網(wǎng)交換機主要有以下幾點不同：

1)支持基于虛擬鏈路（Virtual?Link，簡稱VL）的單播和組播；

2)支持基于虛擬鏈路的流量控制策略；

3)支持基于虛擬鏈路的兩種優(yōu)先級設(shè)置；

4)支持基于端口的數(shù)據(jù)緩沖空間大小配置；

5)交換機的交換過程具有確定的可預計延遲時間；

6)擁有一個符合AFDX規(guī)范的終端接口。

這些不同之處決定了AFDX交換芯片的交換結(jié)構(gòu)與商用交換芯片的交換結(jié)構(gòu)不完全相同。首先商用交換芯片的路由表變成了固定的虛擬鏈路配置表，路徑選擇要根據(jù)虛擬鏈路信息實現(xiàn)單播和多播功能，其次AFDX交換芯片添加了基于虛擬鏈路的流量策略控制和優(yōu)先級機制。同時AFDX交換芯片交換結(jié)構(gòu)的設(shè)計要保證幀在傳遞過程中具有可確定的延時。

如何能夠?qū)崟r監(jiān)控交換機的輸入輸出數(shù)據(jù)，就必須在交換引擎中加入相應(yīng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控設(shè)計，同樣可以采用共享存儲方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種支持AFDX協(xié)議交換引擎的數(shù)據(jù)監(jiān)控的交換機，實現(xiàn)正常的數(shù)據(jù)交換和監(jiān)控數(shù)據(jù)隔離；可以監(jiān)控被正常交換過濾的幀；為監(jiān)控數(shù)據(jù)幀增加時間戳和錯誤類型。

本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種支持AFDX協(xié)議交換引擎的數(shù)據(jù)監(jiān)控的交換機，包含正常轉(zhuǎn)發(fā)的交換結(jié)構(gòu)，所述正常轉(zhuǎn)發(fā)的交換結(jié)構(gòu)包含N個輸入端口、N個輸出端口和參數(shù)配置表，負責根據(jù)參數(shù)配置表中的參數(shù)進行數(shù)據(jù)過濾，將正常的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，還包含監(jiān)控交換結(jié)構(gòu)和監(jiān)控配置表，負責監(jiān)控數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾，所述監(jiān)控交換結(jié)構(gòu)包含2N個監(jiān)控輸入端口和2個監(jiān)控輸出端口，監(jiān)控輸入端口分別連接交換機的N個輸入端口和正常轉(zhuǎn)發(fā)的交換結(jié)構(gòu)的N個輸出端口，監(jiān)控輸入端口根據(jù)監(jiān)控配置表對輸入輸出數(shù)據(jù)監(jiān)控并加上監(jiān)控標識轉(zhuǎn)發(fā)至2個監(jiān)控輸出端口。

優(yōu)選地，所述監(jiān)控交換結(jié)構(gòu)還包含：

串-并轉(zhuǎn)換模塊:將監(jiān)控輸入端口的串行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)輸入到監(jiān)控共享存儲器；

并-串轉(zhuǎn)換模塊：將監(jiān)控共享存儲器中的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)輸出；

時鐘分片單元：提供供監(jiān)控共享存儲控制器對2N個監(jiān)控輸入端口和2個監(jiān)控輸出端口進行時間片輪詢訪問的定時周期；

監(jiān)控共享存儲控制器：按時鐘片對監(jiān)控共享存儲器進行輪詢訪問；

監(jiān)控空地址指針隊列：監(jiān)控共享存儲器中空地址的管理；

多播計數(shù)單元：多路轉(zhuǎn)發(fā)時的計數(shù)控制；

監(jiān)控輸出隊列、監(jiān)控輸出隊列調(diào)度器：完成監(jiān)控輸出隊列數(shù)據(jù)的調(diào)度工作。

優(yōu)選地，所述監(jiān)控配置表中定義的監(jiān)控參數(shù)有：

監(jiān)控狀態(tài)：是否需要監(jiān)控；

監(jiān)控速度：10M、100M；

監(jiān)控模式：虛擬鏈路監(jiān)控或端口監(jiān)控；

監(jiān)控輸入端口：需要監(jiān)控的輸入端口號；

監(jiān)控輸出端口：需要監(jiān)控的輸出端口號；

監(jiān)控VL：表示需要監(jiān)控的VL。

優(yōu)選地，所述正常轉(zhuǎn)發(fā)的交換結(jié)構(gòu)還包含存儲控制器、共享存儲器、空閑地址指針隊列、輸出隊列調(diào)度器；

存儲控制器用于對輸入端發(fā)出請求以時鐘片輪詢的方式做出仲裁，從空閑地址指針隊列中取出一個空地址，將數(shù)據(jù)寫入這個空地址所指向的共享存儲器空間，并將這個空地址和其他相關(guān)信息寫入對應(yīng)輸出端口的輸出隊列中；

輸出隊列調(diào)度器以時鐘片輪詢的方式從每一個輸出端口非空的輸出隊列中讀出被緩存的幀的存儲地址和其他信息，根據(jù)存儲地址從共享存儲器空間中讀出幀數(shù)據(jù)并向輸出端口發(fā)送。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種支持AFDX協(xié)議交換引擎的數(shù)據(jù)監(jiān)控的交換機的交換方法，包含以下步驟：

A）交換機的輸入數(shù)據(jù)在進入交換機的時候同時輸入正常轉(zhuǎn)發(fā)的交換結(jié)構(gòu)的輸入端口和監(jiān)控交換結(jié)構(gòu)的監(jiān)控輸入端口；

B）對進入正常轉(zhuǎn)發(fā)的交換結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)根據(jù)參數(shù)配置表進行過濾，將錯誤幀丟棄，正常數(shù)據(jù)進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)輸出到輸出端口及監(jiān)控輸入端口；

C）監(jiān)控輸入端口解析輸入數(shù)據(jù)的信息并提取出虛擬鏈路號，根據(jù)該虛擬鏈路號通過監(jiān)控交換結(jié)構(gòu)與CPU的接口讀取監(jiān)控配置表，讀入監(jiān)控參數(shù)，判斷該數(shù)據(jù)是否需要被監(jiān)控；

D），根據(jù)參數(shù)配置表和監(jiān)控配置表判斷數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)信息和數(shù)據(jù)幀的錯誤信息并添加到數(shù)據(jù)幀中；

E）監(jiān)控數(shù)據(jù)輸入監(jiān)控交換結(jié)構(gòu)存儲轉(zhuǎn)發(fā)；