[发明专利]千兆以太网冗余网卡及其链路切换条件判定结果控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络技术领域，特别涉及网卡技术领域，具体是指一种千兆以太网冗余网卡及其链路切换条件判定结果控制方法。

背景技术

随着网络通信技术的发展，以太网在计算机网络中得以广泛应用，以太网卡已经成为计算机的一个标准配置。在某些计算机网络中，所使用的计算机要求实现冗余备份网卡，即计算机中的以太网卡通过两条以太网链路与以太网络相连，其中一条用于工作，另一条用于备份。当发现当前工作链路断开后，需要自动切换到备份以太网链路上进行网络通信。切换时间需要满足规定的时间范围。

在如图1所示的百兆以太网中，采用以太网控制器芯片，通过复杂可编程逻辑器件（CPLD）与以太网PHY（物理层）芯片A和以太网PHY芯片B连接，构成百兆冗余网卡。

正常工作时，复杂可编程逻辑器件CPLD选择MII总线A与以太网控制器芯片相连接，以太网链路A作为工作链路。当链路A断开时，以太网PHY芯片A通过LinkupA信号告知复杂可编程逻辑器件CPLD。复杂可编程逻辑器件CPLD将选择MII总线B与以太网控制器芯片相连接，从而实现链路A到链路B的切换。

同时，复杂可编程逻辑器件CPLD向主CPU报告中断，说明以太网链路发生切换。CPU在中断服务程序中通过链路B发送ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）帧，通知以太网交换机通过新的链路与本机通信，进而实现对链路A和链路B在以太网络中的切换。

以太网PHY通过Linkup信号报告链路断开需要一定的时间。如图2所示，T0时刻网络链路不能正常工作；百兆以太网PHY需要要到T1时刻（1ms以内），报告网络断开；而千兆以太网PHY则需要到T2时刻（100ms以上）才报告网络断开。

百兆以太网因为Linkup信号报告时间较短，所以采用图1中的切换方法能有效满足切换时间的要求。但因为千兆以太网PHY需要100ms以上的时间才能报告网络断开，这导致切换时间难以满足应用要求，使得大量以太网帧的丢失。

为了解决这一问题，一个方法是对千兆以太网PHY芯片作出修改，但这样做设计难度大且成本过高。因此，如何在不修改千兆以太网PHY芯片相关电路的前提下，更早地确定以太网链路断开是本发明最需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在千兆以太网卡控制器芯片设计中，根据以太网络相关技术特性，添加发送工作链路和备份链路的心跳帧电路，实现在不修改千兆以太网物理层芯片相关电路的情况下，快速确定以太网链路断开与切换，提高网卡冗余切换的响应速度，优化用户的使用体验，且结构简单，应用成本低廉，应用范围较为广泛的千兆以太网冗余网卡及其链路切换条件判定结果控制方法。

为了实现上述的目的，本发明的千兆以太网冗余网卡具有如下构成：

该千兆以太网冗余网卡包括千兆以太网控制器、工作链路以太网物理层芯片和备份链路以太网物理层芯片，该千兆以太网控制器分别通过所述的工作链路以太网物理层芯片和所述的备份链路以太网物理层芯片连接外部的以太网交换机。其中，所述的千兆以太网控制器包括：工作链路控制模块和备份链路控制模块。

工作链路控制模块通过工作链路MII（Media Independent Interface，介质无关接口）总线和工作链路MDIO（Management Data Input/Output，管理数据输入输出）总线连接所述的工作链路以太网物理层芯片，用以发送工作心跳帧，并通过接收备份心跳帧的结果，判断工作链路和备份链路的状态；

备份链路控制模块通过备份链路MII总线和备份链路MDIO总线连接所述的备份链路以太网物理层芯片，用以发送所述的备份心跳帧，并通过接收所述的工作心跳帧的结果，判断工作链路和备份链路的状态。

该千兆以太网冗余网卡中，所述的千兆以太网控制器还包括工作MAC地址单元备份MAC地址单元，所述的工作MAC地址单元连接所述的工作链路控制模块，所述的备份MAC地址单元连接所述的备份链路控制模块。

该千兆以太网冗余网卡中，所述的工作链路以太网物理层芯片和所述的备份链路以太网物理层芯片均具有状态寄存器，用以存储对应链路的电气状态信息。

该千兆以太网冗余网卡中，所述的千兆以太网控制器为FPGA千兆以太网控制器或ASIC千兆以太网控制器。

本发明还提供一种应用于所述的千兆以太网冗余网卡的链路切换条件判定结果控制方法，该方法包括以下并行步骤：