在交換控制電路中巨幀的控制系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種在交換控制電路中巨幀的控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：描述優(yōu)先級調(diào)度模塊：根據(jù)調(diào)度策略，在多個優(yōu)先級隊列中挑選最先被調(diào)度的隊列，把該隊列的首個描述符地址提供給發(fā)送隊列管理模塊；發(fā)送隊列管理模塊：根據(jù)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，對描述符發(fā)送隊列進行寫或度操作，并且根據(jù)優(yōu)先級信息，對各優(yōu)先級隊列進行鏈表式管理；緩存標簽隊列管理模塊：通過存儲在發(fā)送隊列中的描述符所含的緩存標簽，對每個數(shù)據(jù)幀所占用的緩存進行鏈表式管理；空閑隊列管理模塊：釋放和回收發(fā)送隊列表項和緩存標簽表項的存儲地址。本發(fā)明專利技術(shù)提高讀寫描述符和緩存標簽的效率。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
在交換控制電路中巨幀的控制系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)涉及一種應(yīng)用于以太網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信技術(shù)，特別是涉及一種在交換控制電路中巨幀的控制系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
隨著以太網(wǎng)技術(shù)的日新月異，交換機的速率也從10Mbps、100Mbps到1Gbps、10Gbps甚至更高。起初IEEE認可的以太網(wǎng)標準的最大幀長度為1518字節(jié)，這一標準已經(jīng)越來越成為數(shù)據(jù)傳輸效率的掣肘。巨幀(JumboFrame)，這是一種廠商標準的超長幀格式，專門為超過1Gbps的以太網(wǎng)而設(shè)計，長度各廠商有所不同，從9000字節(jié)～64000字節(jié)不等。采用巨幀能夠使以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)性能充分發(fā)揮，是數(shù)據(jù)傳輸效率提高50％～100％。在交換控制電路設(shè)計中，描述符管理有極其重要的作用，直接影響交換機的性能。它管理著幀存儲地址和目的端口的映射關(guān)系以及高低優(yōu)先級的出隊列次序。以太網(wǎng)交換機的主要工作是存儲轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)數(shù)據(jù)幀經(jīng)過PHY層、MAC層解析后，對MAC地址表進行查找，找到轉(zhuǎn)發(fā)端口，產(chǎn)生相應(yīng)的描述符派發(fā)到各個發(fā)送端口，描述符中記載著幀的各類信息。標準的二層幀結(jié)構(gòu)和巨幀結(jié)構(gòu)分別如圖5和圖6所示。在描述符的設(shè)計中，若以256字節(jié)為一頁為前提，在最長幀只支持1518字節(jié)的交換機中，設(shè)計一個描述符或一個擴展類型的描述符對應(yīng)一個幀就能滿足要求，而對于支持巨幀的設(shè)備，此種設(shè)計已不滿足要求，單個描述符已不可能包含巨幀數(shù)據(jù)的所有頁地址。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種在交換控制電路中巨幀的控制系統(tǒng)及方法，是一種用兩級鏈表實現(xiàn)的巨幀控制方法，通過兩級鏈表對幀存儲的控制，有效的解決了描述符與存儲地址的映射關(guān)系，理論上可以擴展到巨幀甚至超巨幀。本專利技術(shù)是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種在交換控制電路中巨幀的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：描述優(yōu)先級調(diào)度模塊：根據(jù)調(diào)度策略，在多個優(yōu)先級隊列中挑選最先被調(diào)度的隊列，把該隊列的首個描述符地址提供給發(fā)送隊列管理模塊；發(fā)送隊列管理模塊：根據(jù)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，對描述符發(fā)送隊列進行寫或度操作，并且根據(jù)優(yōu)先級信息，對各優(yōu)先級隊列進行鏈表式管理；緩存標簽隊列管理模塊：通過存儲在發(fā)送隊列中的描述符所含的緩存標簽，對每個數(shù)據(jù)幀所占用的緩存進行鏈表式管理；空閑隊列管理模塊：釋放和回收發(fā)送隊列表項和緩存標簽表項的存儲地址。本專利技術(shù)還提供一種在交換控制電路中巨幀的控制方法，其特征在于，所述在交換控制電路中巨幀的控制方法包括以下步驟：步驟一，寄存器堆模塊存儲系統(tǒng)工作所需要的配置和狀態(tài)信息；步驟二，千兆MAC模塊實現(xiàn)千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層功能，完成MAC接口數(shù)據(jù)格式與數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換；步驟三，通過數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)幀頭由數(shù)據(jù)表管理模塊進行學(xué)習(xí)、解析及老化，數(shù)據(jù)幀內(nèi)容存儲在數(shù)據(jù)緩存內(nèi)；步驟四，數(shù)據(jù)緩存模塊對接收數(shù)據(jù)進行分配空閑內(nèi)存，對發(fā)送數(shù)據(jù)進行釋放數(shù)據(jù)內(nèi)存；步驟五，根據(jù)地址表管理模塊提供的目的端口轉(zhuǎn)發(fā)表生成多個對應(yīng)端口的發(fā)送描述符，其中發(fā)送描述符根據(jù)QOS屬性進入對應(yīng)優(yōu)先級隊列排隊；步驟六，根據(jù)數(shù)據(jù)緩存模塊提供的數(shù)據(jù)內(nèi)存地址信息生成多個緩存標簽，每個標簽對應(yīng)一個頁地址；步驟七，對各個優(yōu)先級隊列進行調(diào)度，從發(fā)送隊列調(diào)度成功的描述符向數(shù)據(jù)緩存模塊提供發(fā)送幀的頭地址，然后根據(jù)緩存標簽鏈表依次向數(shù)據(jù)緩存模塊提供發(fā)送幀的后續(xù)地址；步驟八，數(shù)據(jù)緩存模塊根據(jù)描述符管理模塊提供的數(shù)據(jù)內(nèi)存地址，從數(shù)據(jù)緩存中把數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)總線，然后通過千兆MAC模塊把數(shù)據(jù)交換出去。優(yōu)選地，所述在交換控制電路中巨幀的控制方法應(yīng)用于巨幀，巨幀所對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲地址的處理采用兩級鏈表，第一級是發(fā)送隊列鏈表，第二級是緩存標簽鏈表。優(yōu)選地，所述發(fā)送隊列鏈表記載著該發(fā)送端口各個幀的發(fā)送次序、幀信息以及對應(yīng)的緩存標簽。優(yōu)選地，所述發(fā)送端口為實現(xiàn)QOS可支持多個發(fā)送隊列，每個發(fā)送隊列大小可動態(tài)調(diào)整，每個發(fā)送隊列表項就是一個描述符，對應(yīng)一幀數(shù)據(jù)；所述緩存標簽管理每一頁緩存，對于超過256字節(jié)長度的幀，需要多個緩存標簽表示，并且通過鏈表來控制管理。優(yōu)選地，所述緩存標簽鏈表記載著每幀存放的緩存地址。優(yōu)選地，所述發(fā)送隊列表項和緩存標簽表項的設(shè)計是通過下一個描述符地址和下一個緩存標簽地址來維護鏈表的連續(xù)性，并通過增加頭標識和尾標識來快速判斷鏈表的狀態(tài)；所述發(fā)送隊列中的描述符通過鏈表來控制管理；所述幀數(shù)據(jù)的寫入，緩存標簽鏈表都會更新，維護著每個描述符對應(yīng)幀存放的所有頁地址。本專利技術(shù)的積極進步效果在于：本專利技術(shù)的發(fā)送隊列鏈表和緩存標簽共同管理，讀寫發(fā)送隊列描述符和緩存標簽都采用雙端口RAM，能同時讀寫不同地址的數(shù)據(jù)，提高讀寫描述符和緩存標簽的效率；兩級鏈表有效的解決了巨幀的存儲問題，而且硬件結(jié)構(gòu)上的實現(xiàn)也不復(fù)雜。附圖說明圖1為發(fā)送隊列鏈表和緩存標簽鏈表的組織結(jié)構(gòu)圖。圖2為發(fā)送隊列表項結(jié)構(gòu)圖。圖3為緩存標簽表項結(jié)構(gòu)圖。圖4為交換控制電路結(jié)構(gòu)框圖。圖5為描述符管理模塊結(jié)構(gòu)框圖。圖6為標準的二層幀結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7為巨幀結(jié)構(gòu)的示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖給出本專利技術(shù)較佳實施例，以詳細說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案。本專利技術(shù)在交換控制電路中巨幀的控制系統(tǒng)包括：描述優(yōu)先級調(diào)度模塊：根據(jù)調(diào)度策略，在多個優(yōu)先級隊列中挑選最先被調(diào)度的隊列，把該隊列的首個描述符地址提供給發(fā)送隊列管理模塊；發(fā)送隊列管理模塊：根據(jù)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，對描述符發(fā)送隊列進行寫或度操作，并且根據(jù)優(yōu)先級信息，對各優(yōu)先級隊列進行鏈表式管理；緩存標簽隊列管理模塊：通過存儲在發(fā)送隊列中的描述符所含的緩存標簽，對每個數(shù)據(jù)幀所占用的緩存進行鏈表式管理；空閑隊列管理模塊：釋放和回收發(fā)送隊列表項和緩存標簽表項的存儲地址。本專利技術(shù)在交換控制電路中巨幀的控制方法包括以下步驟：步驟一，寄存器堆模塊存儲系統(tǒng)工作所需要的配置和狀態(tài)信息；步驟二，千兆MAC模塊實現(xiàn)千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層功能，完成MAC接口數(shù)據(jù)格式與數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換；步驟三，通過數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)幀頭由數(shù)據(jù)表管理模塊進行學(xué)習(xí)、解析及老化，數(shù)據(jù)幀內(nèi)容存儲在數(shù)據(jù)緩存內(nèi)；步驟四，數(shù)據(jù)緩存模塊對接收數(shù)據(jù)進行分配空閑內(nèi)存，對發(fā)送數(shù)據(jù)進行釋放數(shù)據(jù)內(nèi)存；步驟五，根據(jù)地址表管理模塊提供的目的端口轉(zhuǎn)發(fā)表生成多個對應(yīng)端口的發(fā)送描述符，其中發(fā)送描述符根據(jù)QOS屬性進入對應(yīng)優(yōu)先級隊列排隊，排隊形式如圖1的第一級鏈表；步驟六，根據(jù)數(shù)據(jù)緩存模塊提供的數(shù)據(jù)內(nèi)存地址信息生成多個緩存標簽，每個標簽對應(yīng)一個頁地址，排隊形式如圖1的第二級鏈表；步驟七，對各個優(yōu)先級隊列進行調(diào)度，從發(fā)送隊列調(diào)度成功的描述符向數(shù)據(jù)緩存模塊提供發(fā)送幀的頭地址，然后根據(jù)緩存標簽鏈表依次向數(shù)據(jù)緩存模塊提供發(fā)送幀的后續(xù)地址；步驟八，數(shù)據(jù)緩存模塊根據(jù)描述符管理模塊提供的數(shù)據(jù)內(nèi)存地址，從數(shù)據(jù)緩存中把數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)總線，然后通過千兆MAC模塊把數(shù)據(jù)交換出去。如圖1至圖4所示，本專利技術(shù)是一種在交換控制電路中巨幀的控制方法，每個端口都有兩級鏈表用于維護該端口的發(fā)送隊列。巨幀所對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲地址的處理采用兩級鏈表，第一級是發(fā)送隊列鏈表，第二級是緩存標簽鏈表。發(fā)送隊列鏈表記載著該發(fā)送端口各個幀的發(fā)送次序、幀信息以及對應(yīng)的緩存標簽。緩存標簽鏈表記載著每幀存放的緩存地址。每個發(fā)送端口為實現(xiàn)QOS可支持多個發(fā)送隊列(TXQ)，每個發(fā)送隊列大小可動態(tài)調(diào)整，每個發(fā)送隊列表項就是一個描述符，對本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種在交換控制電路中巨幀的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：描述優(yōu)先級調(diào)度模塊：根據(jù)調(diào)度策略，在多個優(yōu)先級隊列中挑選最先被調(diào)度的隊列，把該隊列的首個描述符地址提供給發(fā)送隊列管理模塊；發(fā)送隊列管理模塊：根據(jù)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，對描述符發(fā)送隊列進行寫或度操作，并且根據(jù)優(yōu)先級信息，對各優(yōu)先級隊列進行鏈表式管理；緩存標簽隊列管理模塊：通過存儲在發(fā)送隊列中的描述符所含的緩存標簽，對每個數(shù)據(jù)幀所占用的緩存進行鏈表式管理；空閑隊列管理模塊：釋放和回收發(fā)送隊列表項和緩存標簽表項的存儲地址。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種在交換控制電路中巨幀的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：描述優(yōu)先級調(diào)度模塊：根據(jù)調(diào)度策略，在多個優(yōu)先級隊列中挑選最先被調(diào)度的隊列，把該隊列的首個描述符地址提供給發(fā)送隊列管理模塊；發(fā)送隊列管理模塊：根據(jù)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，對描述符發(fā)送隊列進行寫或度操作，并且根據(jù)優(yōu)先級信息，對各優(yōu)先級隊列進行鏈表式管理；緩存標簽隊列管理模塊：通過存儲在發(fā)送隊列中的描述符所含的緩存標簽，對每個數(shù)據(jù)幀所占用的緩存進行鏈表式管理；空閑隊列管理模塊：釋放和回收發(fā)送隊列表項和緩存標簽表項的存儲地址。2.一種在交換控制電路中巨幀的控制方法，其特征在于，所述在交換控制電路中巨幀的控制方法包括以下步驟：步驟一，寄存器堆模塊存儲系統(tǒng)工作所需要的配置和狀態(tài)信息；步驟二，千兆MAC模塊實現(xiàn)千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層功能，完成MAC接口數(shù)據(jù)格式與數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換；步驟三，通過數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)幀頭由數(shù)據(jù)表管理模塊進行學(xué)習(xí)、解析及老化，數(shù)據(jù)幀內(nèi)容存儲在數(shù)據(jù)緩存內(nèi)；步驟四，數(shù)據(jù)緩存模塊對接收數(shù)據(jù)進行分配空閑內(nèi)存，對發(fā)送數(shù)據(jù)進行釋放數(shù)據(jù)內(nèi)存；步驟五，根據(jù)地址表管理模塊提供的目的端口轉(zhuǎn)發(fā)表生成多個對應(yīng)端口的發(fā)送描述符，其中發(fā)送描述符根據(jù)QOS屬性進入對應(yīng)優(yōu)先級隊列排隊；步驟六，根據(jù)數(shù)據(jù)緩存模塊提供的數(shù)據(jù)內(nèi)存地址信息生成多個緩存標簽，每個標簽對應(yīng)一個頁地址；步驟七，對各個優(yōu)先級隊列進行調(diào)度，從發(fā)送隊列調(diào)度成功的描述符向數(shù)據(jù)緩存模塊提供發(fā)送幀的頭地址，然后根據(jù)緩存標簽鏈表依次向...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉宇，
申請(專利權(quán))人：中國電子科技集團公司第三十二研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：上海,31