[发明专利]一种大端口交换芯片的交换系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信网络领域，尤其涉及一种大端口交换芯片的交换系统 及方法。

背景技术

网络交换机是用来进行数据包转发的装置。数据包从源端口进入交换机， 根据数据包的路由信息，交换机将数据包转发至目的端口。交换机的核心芯片 是交换芯片。交换芯片包括多个端口模块和交叉开关模块。每个端口模块内部 包括发送、接收和流控三个模块。交叉开关模块由路由模块和仲裁模块以及它 们之间的互联关系组成。端口模块的发送模块用于发送数据包和流控包。端口 模块的接收模块用于从接收数据流中提取数据包和流控包。路由模块根据数据 包提供的目的端口，申请相应的端口进行数据传输。仲裁模块则对申请同一个 目的端口的路由模块进行仲裁，仲裁成功的数据包占有目的端口，能够传送数 据；失败的继续等待下次仲裁结果。

由于高性能应用对计算能力的需求永无止境，导致计算机系统规模不断增 长。根据最新数据显示分析，高性能计算机系统已经具有万颗处理器，系统规 模迅速扩大。系统规模的扩大对网络互连提出了三个方面的挑战，网络的可扩 展性、可靠性和低功耗设计。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种大端口交换芯片的交换系统及方法， 能够降低交换芯片的复杂度，并实现在同一交换机上进行大规模的交换。

本发明公开了一种大端口交换芯片的交换系统，所述交换芯片包括多个端 口模块，所述系统包括多个第一交叉开关和至少一个第二交叉开关，所述端口 模块同所述第一交叉开关连接，所述第二交叉开关同每个所述第一交叉开关连 接；

所述第一交叉开关，用于在接收到所述端口模块发送的数据包时，判断所 述数据包的目的端口是否为所述第一交叉开关自身的端口，如果是，则将所述 数据包转发到所述数据包的目的端口，否则将所述数据包转发给一个所述第二 交叉开关；

所述第二交叉开关，用于在接收到所述第一交叉开关转发的数据包时，将 所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的第一交叉开关；由所述数据包 的目的端口所在的第一交叉开关将所述数据包转发到所述数据包的目的端口。

所述第一交叉开关包括上游端口和下游端口，所述第二交叉开关包括下游 端口，所述第一交叉开关的下游端口连接所述端口模块，所述第一交叉开关的 上游端口连接所述第二交叉开关的下游端口。

所述第一交叉开关的下游端口的数目等于所述第一交叉开关的上游端口 的数目；

所述第二交叉开关的下游端口的数目等于所述第一交叉开关的个数；

所述第二交叉开关的个数等于所述第一交叉开关的上游端口的数目。

所述第一交叉开关组成0层交叉开关，所述第二交叉开关组成1层交叉开 关；

所述0层交叉开关的第i个第一交叉开关的第j个上游端口同所述1层交 叉开关的第j个第二交叉开关的第i个下游端口连接。

所述第一交叉开关判断所述数据包的目的端口是否为所述第一交叉开关 自身的端口时进一步用于，将所述数据包的源端口号除以所述第一交叉开关的 下游端口的数目所得值上取整的值同所述数据包的目的端口号除以所述第一 交叉开关的下游端口的数目所得值上取整的值比较，如果两值相等，则确定所 述数据包的目的端口为所述第一交叉开关自身的下游端口，否则确定所述数据 包的目的端口为其它第一交叉开关的下游端口。

所述第一交叉开关在将所述数据包转发到所述目的端口时进一步用于确 定所述数据包的目的端口在所述第一交叉开关的下游端口的顺序号为m0，将 所述数据包转发到所述第一交叉开关的第m0个下游端口。

所述顺序号m0等于所述数据的目的端口号除以所述第一交叉开关的下游 端口的数目取整求余所得的余数。

所述第一交叉开关在将所述数据包转发给所述第二交叉开关时进一步用 于确定转发所述数据包的所述第一交叉开关上游端口的顺序号m1等于所述数 据包的目的端口号除以所述第一交叉开关上游端口的数目取整求余所得的余 数，将所述数据包从所述第一交叉开关的第m1个上游端口转发给所述第二交 叉开关。

所述第二交叉开关在将所述数据包转发到所述数据包的目的端口所在的 第一交叉开关时进一步用于确定所述数据包的目的端口所属的第一交叉开关 在所述交换芯片中的顺序号为m2，将所述数据包经由所述第二交叉开关的第 m2个下游端口转发给该第m2个下游端口连接的第一交叉开关。