交换芯片中的报文转发方法、交换芯片及网络设备

摘要

本发明公开了一种交换芯片中的报文转发方法、交换芯片及网络设备，包括：交换芯片根据预设转发规则，从自身的各端口中确定接收的报文的目的输出端口；并当该目的输出端口是该交换芯片的指定端口时，向与该交换芯片相连的TM芯片发送该报文；并接收经该TM芯片缓存后返回的该报文；以及通过该目的输出端口转发该报文。采用本发明实施例提供的方案，提高了基于TM芯片对交换芯片进行硬件缓存队列扩展时的报文转发效率，并且，降低了对TM芯片的硬件缓存队列容量的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域中的交换芯片上的报文缓存技术领域，尤其涉及一种交换芯片中的报文转发方法、交换芯片及网络设备。

背景技术

报文在交换机中的交换芯片内部转发时，会在交换芯片的目的输出端口的硬件缓存队列中做短暂的缓存，硬件缓存队列的大小决定了其能够缓存报文的数量，交换芯片可以采用ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特殊应用集成电路)芯片。

在实际网络中，交换芯片中可能会在一段较短时间间隔内产生突发流量，突发流量通常比正常流量的数据量要大，当突发流量过大时，可能出现交换芯片在短时间内无法把全部报文转发出去，因此需要把报文缓存到硬件缓存队列中，硬件缓存队列越大，能缓存的报文数量就越多，当积压在硬件缓存队列中的报文数量超过缓存队列的容量时，就会出现丢包情况。

通常交换芯片的硬件缓存队列的容量是有限的，因此处理突发流量的能力也有限，为了增强处理突发流量的能力，就需要对硬件缓存队列进行额外扩展。

目前，对硬件缓存队列进行扩展，通常采用在交换芯片上连接TM(TrafficManagement，流量管理)芯片的方法实现，其结构如图1所示。

TM芯片的主要功能是通过外接方式扩展交换芯片的硬件缓存队列容量，并对流量进行统一调度和管理，TM芯片与交换芯片可以通过芯片间的专用接口相连，如Higig接口。

通过TM芯片对需要由交换芯片转发的报文进行缓存和调度的方案具体如下：

交换芯片的外部端口(如图1中的端口1-5)进入的报文流量，先通过交换芯片与TM芯片之间的接口，送到TM芯片中，由TM芯片进行缓存和调度后，再通过与交换芯片之间的接口返回给交换芯片，然后再由交换芯片将报文从目的输出端口转发出去。

现有技术中的上述方案，当通过TM芯片进行硬件缓存队列扩展时，交换芯片的所有外部端口进入的报文流量，均被发送到TM芯片进行缓存处理，即针对交换芯片的所有目的输出端口都进行硬件缓存队列扩展。具体可以通过禁用交换芯片的所有外部端口的输出交换功能，并由寄存器强制把报文送往与TM芯片相连的接口输出，以实现报文在交换芯片上确定目的输出端口后，并不是直接通过目的输出端口转发，而是全部被送到TM芯片缓存和调度，TM芯片处理完后将其返回给交换芯片，再通过目的输出端口输出。

然而，对于交换芯片中的一些端口，经其转发的报文流量可能不会出现突发流量的情况，所以，此时将需要通过该端口转发的报文流量，也全部通过TM芯片缓存和调度处理后，再进行转发，则降低了报文的转发效率，并且，大量的报文通过TM芯片进行缓存和调度处理，对TM芯片的硬件缓存队列容量要求较高，增加了TM芯片的成本。

发明内容

本发明实施例提供一种交换芯片中的报文转发方法、交换芯片及网络设备，用以解决现有技术中存在的基于TM芯片对交换芯片进行硬件缓存队列扩展时报文转发效率较低的问题。

本发明实施例提供一种交换芯片中的报文转发方法，包括：

交换芯片根据预设报文转发规则，从自身的各端口中确定接收的报文的目的输出端口；

当所述目的输出端口是所述交换芯片的指定端口时，向与所述交换芯片相连的流量管理TM芯片发送所述报文；

接收经所述TM芯片缓存后返回的所述报文；

通过所述目的输出端口转发所述报文。

本发明实施例还提供一种交换芯片，包括：

端口确定单元，用于根据预设报文转发规则，从本交换芯片的各端口中确定接收的报文的目的输出端口；

第一发送单元，用于当所述目的输出端口是本交换芯片的指定端口时，向与本交换芯片相连的流量管理TM芯片发送所述报文；

接收单元，用于接收经所述TM芯片缓存后返回的所述报文；

第二发送单元，用于通过所述目的输出端口转发所述报文。

本发明实施例还提供一种网络设备，包括：上述交换芯片和上述TM芯片。

本发明有益效果包括：

本发明实施例提供的方法中，交换芯片对于接收的报文，首先从自身的各端口中确定出该报文的目的输出端口，并当确定该目的输出端口是指定端口时，向与交换芯片相连的TM芯片发送该报文，并在该报文经TM芯片缓存并返回给交换芯片后，交换芯片通过目的输出端口转发该报文。从中可知，交换芯片对于接收的报文，不再是全部发送给TM芯片，由TM芯片进行缓存处理，而是有选择的将目的输出端口为指定端口的报文，才经由TM芯片缓存后再转发，从而减少了经TM芯片缓存报文的数量，进而提高了报文转发效率，并且，可以降低对TM芯片的硬件缓存队列容量的要求。

附图说明

图1为通过TM芯片对交换芯片进行缓存队列扩展的系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供交换芯片中的报文转发方法的流程图；

图3为本发明实施例1中提供的交换芯片中的报文转发方法的流程图；

图4为本发明实施例2提供的交换芯片的结构示意图；

图5为本发明实施例2提供的网络设备的结构示意图。

具体实施方式

为了给出提高基于TM芯片对交换芯片进行硬件缓存队列扩展时的报文转发效率的实现方案，本发明实施例提供了一种交换芯片中的报文转发方法、交换芯片及网络设备，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种交换芯片中的报文转发方法，如图2所示，包括：

步骤S201、交换芯片根据预设转发规则，从自身的各端口中确定接收的报文的目的输出端口。

步骤S202、当该目的输出端口是该交换芯片的指定端口时，向与该交换芯片相连的TM芯片发送该报文。

步骤S203、接收经该TM芯片缓存后返回的该报文。

步骤S204、通过该目的输出端口转发该报文。

较佳的，对于目的输出端口不是交换芯片的指定端口的报文，取消通过TM芯片对报文的缓存处理，可以直接通过该目的输出端口转发该报文。

下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的方法、交换芯片及网络设备进行详细描述。

实施例1：

本发明实施例1中以图1所示的交换芯片与TM芯片组成的系统结构为例，对上述交换芯片中的报文转发方法进行详细描述，如图3所示，具体包括如下处理步骤：

步骤S301、交换机中的交换芯片通过自身的一个外部端口接收到报文，例如，该端口可以是如图1中的端口1-端口5中的一个端口。

本发明实施例中，交换芯片可以是ASIC芯片。

步骤S302、交换芯片根据预设报文转发规则，从自身的各端口中确定接收的该报文的目的输出端口；该预设报文转发规则可以是二层报文转发规则，也可以是三层报文转发规则，具体转发规则可采用现有技术中使用的转发规则，在此不再进行详细描述。

步骤S303、判断该目的输出端口是否为交换芯片的指定端口，如果是指定端口，进入步骤S304，如果不是指定端口，进入步骤S307。

本步骤中，可以通过交换芯片的FFP(Fast Filtering Process，快速过滤处理)功能，对该报文的目的输出端口是否为指定端口进行判断。

FFP功能是交换芯片的一项基本功能，可以设置匹配规则对接收的报文进行匹配，并对符合匹配规则的报文按照对应的处理策略进行处理。

本实施例中可以预先在交换芯片上创建FFP表项，并将该FFP表项中的匹配规则，设置为匹配报文的目的输出端口是否与指定端口一致；相应的，本步骤根据交换芯片上创建的该FFP表项中的匹配规则，确定该报文的目的输出端口是否为指定端口。

本发明实施例中，对于交换芯片中的哪些端口设置为指定端口，可以根据实际需要和各端口的特性进行设置，例如，可以将端口的最大流量值超过设定流量值的端口设置为指定端口。

具体的，仍以图1为例，其中端口1-端口4为连接到用户网络的端口，其最大流量值为10G，端口5为连接到数据中心网络的端口，其最大流量值为40G，由于连接到数据中心网络的端口需要转发的数据流量较大，容易产生突发流量，因此可以设置端口5为指定端口，设置端口1-端口4为非指定端口。

步骤S304、向与交换芯片相连的TM芯片发送该报文，TM芯片用于与交换芯片相连，对交换芯片进行硬件缓存队列扩展，即对交换芯片需要转发的目的输出端口为指定端口的报文进行缓存。

本步骤中，可以通过交换芯片的FFP功能，向与交换芯片相连的TM芯片发送该报文。

本实施例中可以预先在交换芯片上创建FFP表项，并将该FFP表项中的匹配规则，设置为匹配报文的目的输出端口是否与指定端口一致，并将该FFP表现中与该匹配规则对应的处理策略，设置将该报文的目的输出端口位图修改为交换芯片和TM芯片之间的接口的接口位图；相应的，本步骤根据该FFP表项中与该匹配规则对应的处理策略，将该报文的目的输出端口位图修改为交换芯片和TM芯片之间的接口的接口位图，得到修改后的目的输出端口位图，从而基于该修改后的目的输出端口位图，通过交换芯片与TM芯片之间的接口，向TM芯片发送该报文。

为了在不修改该报文的目的输出端口的情况下，将该报文转发给TM芯片，从而使得后续接收到TM芯片返回的该报文时，能够快速的通过该目的输出端口转发该报文，本步骤具体可以用采用如下方式向TM芯片发送该报文：

基于该报文的目的输出端口的端口标识，对该报文进行封装，得到封装报文，封装报文中携带该报文和该目的输出端口的端口标识，具体可以在封装报文的报文头中携带该目的输出端口的端口标识，在封装报文的报文体中携带该报文。

步骤S305、TM芯片接收到该报文后，对该报文进行缓存，并通过队列调度将该报文返回给交换芯片。

当TM芯片接收的是携带该报文的封装报文时，则具体是对该封装报文进行缓存，并通过队列调度将该封装报文返回给交换芯片。

步骤S306、交换芯片接收TM芯片缓存后返回的该报文，并通过该目的输出端口转发该报文。

当TM芯片返回的是携带该报文的封装报文时，本步骤具体如下：

交换芯片获取该封装报文中携带的该目的输出端口的端口标识，并对该封装报文进行解封装，得到该报文；

通过与获取的该端口标识对应的端口转发解封装得到的该报文。

步骤S307、当确定该报文的目的输出端口不是该交换芯片的指定端口时，表示该报文不需要经过TM芯片的缓存处理，所以取消通过TM芯片对该报文的缓存处理，并直接通过确定的该目的输出端口转发该报文。

本实施例1中提供的上述图3所示的报文转发方法中，可以针对单播报文和广播报文按照图3所示流程进行处理，也可以仅针对单播报文按照图3所示流程进行处理，而对于广播报文，则可以通过TM芯片对该广播报文的缓存处理，并通过该目的输出端口转发该广播报文。

采用本发明实施例1提供的交换芯片中的报文转发方法，交换芯片对于接收的报文，不再是全部发送给TM芯片，由TM芯片进行缓存处理，而是有选择的将目的输出端口为指定端口的报文，才经由TM芯片缓存后再转发，而对于目的输出端口非指定端口的报文，则不经由TM芯片缓存，而是直接通过目的输出端口转发，从而减少了经TM芯片缓存报文的数量，进而提高了报文转发效率，并且，可以降低对TM芯片的硬件缓存队列容量的要求。

实施例2：

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的交换芯片中的报文转发方法，相应地，本发明实施例2还提供了一种交换芯片，其结构示意图如图4所示，具体包括：

端口确定单元401，用于根据预设报文转发规则，从本交换芯片的各端口中确定接收的报文的目的输出端口；

第一发送单元402，用于当所述目的输出端口是本交换芯片的指定端口时，向与本交换芯片相连的流量管理TM芯片发送所述报文；

接收单元403，用于接收经所述TM芯片缓存后返回的所述报文；

第二发送单元404，用于通过所述目的输出端口转发所述报文。

较佳的，第二发送单元404，还用于在端口确定单元401根据预设转发规则确定接收的报文的目的输出端口之后，当所述目的输出端口不是本交换芯片的指定端口时，取消通过所述TM芯片对所述报文的缓存处理，并通过所述目的输出端口转发所述报文。

较佳的，上述交换芯片，还包括：

匹配单元405，用于根据本交换芯片上创建的快速过滤处理FFP表项中的匹配规则，确定所述目的输出端口是本交换芯片的指定端口；

第一发送单元402，具体用于根据所述FFP表项中与所述匹配规则对应的处理策略，将所述报文的目的输出端口位图修改为本交换芯片和所述TM芯片之间的接口的接口位图，得到修改后的目的输出端口位图；并基于所述修改后的目的输出端口位图，通过本交换芯片与所述TM芯片之间的接口，向所述TM芯片发送所述报文。

较佳的，第一发送单元402，具体用于基于所述目的输出端口的端口标识，对所述报文进行封装，得到封装报文，所述封装报文中携带所述报文和所述目的输出端口的所述端口标识；

接收单元403，具体用于接收经所述TM芯片缓存后返回的所述封装报文；

第二发送单元404，具体用于获取所述封装报文中携带的所述目的输出端口的所述端口标识，并对所述封装报文进行解封装，得到所述报文；并通过与获取的所述端口标识对应的端口转发所述报文。

较佳的，上述交换芯片，还包括：

报文确定单元406，用于在第一发送单元402向与本交换芯片相连的TM芯片发送所述报文之前，确定所述报文为单播报文；

第二发送单元403，还用于当所述报文为广播报文时，取消通过所述TM芯片对所述报文的缓存处理，并通过所述目的输出端口转发所述报文。

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的交换芯片中的报文转发方法，相应地，本发明实施例2还提供了一种网络设备，其结构示意图如图5所示，具体包括：交换芯片501和TM芯片502，其中：

交换芯片501与TM芯片502可以为本发明实施例2中提供的如图4所示的交换芯片和TM芯片，其具备的功能与在报文转发时执行的步骤流程，可参见实施例2中的上述内容，在此不再进行详细描述。

综上所述，本发明实施例提供的方案，包括：交换芯片根据预设转发规则，从自身的各端口中确定接收的报文的目的输出端口；并当该目的输出端口是该交换芯片的指定端口时，向与该交换芯片相连的TM芯片发送该报文；并接收经该TM芯片缓存后返回的该报文；以及通过该目的输出端口转发该报文。采用本发明实施例提供的方案，提高了基于TM芯片对交换芯片进行硬件缓存队列扩展时的报文转发效率，并且，降低了对TM芯片的硬件缓存队列容量的要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。