[发明专利]基于CPU和SDI芯片的软件定义交换系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于CPU和SDI芯片的软件定义交换系统及方法，包括：CPU单元：对SDI芯片构成的交换单元进行配置实现各种软件定义交换；交换单元：实现网络数据的交换；BMC单元：对CPU单元和交换单元实施健康管理，对两个单元的健康信息进行上报，并根据设定的健康管理策略进行实施；所述CPU单元和交换单元通过PCIE总线进行通信，实现软件定义交换；所述BMC单元通过串口与CPU单元进行通信，获得CPU单元和交换单元的工作状态，BMC单元通过I2C与CPU单元和交换单元的传感器互联获取相应的健康信息。本发明实现异构网络间的融合互联，提高了互联效率，减小了融合时性能和实时性的下降。

技术领域

本发明涉及软件定义技术领域，具体地，涉及一种基于CPU和SDI芯片的软件定义交换系统及方法。

背景技术

当前，信息系统体系架构正在经历从冯诺依曼到软件定义的变革，伴随人工智能技术的飞速发展，对新一代软件定义体系架构的需求愈发紧迫。体系架构属于基础性、通用性、颠覆性和非对称性技术，创新难度大，需要长期持续投入；适用范围广，可广泛用于各类基础设施、系统、部件和芯片。因此，体系架构的研究意义重大，效益巨大。体系架构包括处理部件和连接关系两个部分，连接关系即互连，互连是体系架构的两个重要决定因素之一，互连技术正在成为信息领域未来竞争的焦点和制高点。

未来的信息系统更加看重人机交互的智能化、控制操作的自动化，未来的网络将是一个智能网络，必然是一个复杂性系统，其需要的互连技术必然是协议多样、连接发达、动态触发、随需组网、安全低耗的灵活多变互连网络。

然而当前的交换互连技术远远滞后于发展的需求，具体体现在以下几个方面：

1、现有互连都是基于特定协议，针对不同协议之间的互连需求，大量采用桥接芯片的解决方案；

2、现有互连每个端口的互连带宽也是固定分配的，造成了系统组网的不灵活和扩容的不方便；

3、现有互连的内部交换拓扑结构也是固定的，通常依据特定的通信模型构建，无法适用更多的应用场景；

4、现有互连的内部工作模式通常也是固定的，要么电路交换，要么分组交换，无法在多种工作模式之间灵活切换；

5、现有互连的协议转换通常通过专门的桥接芯片来完成，无法支持各个端口灵活的协议转换模式。

所以，当前的信息系统本质上仍然是固定协议互连的刚性结构，为了实现支持业务的灵活性与多样性，提出了软件定义网络(SDN)、软件定义存储(SDM)、软件定义数据中心(SDC)等诸多技术，但它们都是在高层协议实现的基于标准化构件的软件定义，其底层硬件结构(尤其是物理层和链路层)仍是刚性的，需要通过软件虚拟化实现功能和性能的软件定义，存在效率低下、性能受损、实时性下降等突出问题，要破解现有软件定义系统存在的上述问题，就必须打破硬件的刚性结构，实现硬件的可软件定义。同时，软件定义硬件是物理层面的软件定义，既是软件定义的基础与内核，也是软件定义中最难和最有挑战的技术。

基于软件定义互联技术研制开发基于自主可控国产处理器和SDI芯片的软件定义交换，其技术内涵具体包括：1)协议类型可软件定义：可分别定义SRIO协议、以太网协议和FC协议；2)协议转换可软件定义：在各个互连端口上可实现所支持任意异构协议之间的相互转换；3)互连带宽可软件定义：每个互连端口所支持的速率以及整体互连带宽都可以进行定义，包括部分利用度、全利用度，以及不同的调度策略和服务质量等；4)互连端口可软件定义：每个互连端口的绑定方式可以从1x、2x、4x等模式任意定义，端口的类型以及端口的流控方式也可以定义；5)交换模式可软件定义：不仅可以支持点到点的单播、点到多点的组播、点到所有点的广播，还可以支持电路交换模式、分组交换模式以及混合交换模式等。6)软件定义互连技术天然支持异构、冗余、动态，属于内生安全的拟态架构。