專利名稱：在無限帶寬網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)包的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中傳送數(shù)據(jù)包，以及尤其涉及在無限帶寬網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)包的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
計算機的處理器可以通過輸入/輸出(I/O)網(wǎng)絡(luò)與諸如網(wǎng)絡(luò)適配器的外圍設(shè)備(I/O單元)進行通信。一種眾所周知的I/O網(wǎng)絡(luò)類型被稱做無限帶寬(IB)網(wǎng)。作為無限帶寬貿(mào)易協(xié)會商標的無限帶寬是最近用于I/O通信的產(chǎn)業(yè)架構(gòu)(IBA)。通過IBA結(jié)構(gòu)或由交換機和路由器構(gòu)成的子網(wǎng)，在同一子網(wǎng)中或經(jīng)由幾個子網(wǎng)IBA使服務(wù)器，遠程存儲器和其他組網(wǎng)設(shè)備(也稱作端節(jié)點)能夠并行通行，所述交換機和路由器將數(shù)據(jù)包傳遞到它們的目的。交換機容許通過子網(wǎng)管理器(SM)實體、子網(wǎng)管理器代理(SMA)的控制在同一子網(wǎng)內(nèi)將從一個源端節(jié)點接收的數(shù)據(jù)包傳送到目的端節(jié)點。通過向子網(wǎng)管理器代理發(fā)送命令，子網(wǎng)管理器在網(wǎng)絡(luò)的初始化時配置交換機，包括在每個交換機內(nèi)配置稱作轉(zhuǎn)發(fā)表(Forwarding Table)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫(FDB)的路由表。
每個目的端節(jié)點包括具有一個或多個輸出端口的一個或多個信道適配器。將唯一地址分配給每個輸出端口，被認為是端口的本地識別符(LID)，以及在源端節(jié)點處將該地址置于數(shù)據(jù)包的路由字段首標中，即本地路由首標(LRH)來限定它的目的地址。每個數(shù)據(jù)包具有由SM分配的唯一目的本地識別符(DLID)，并且是通過交換機傳遞數(shù)據(jù)包的輸出端口的16位地址。位于交換機中的轉(zhuǎn)發(fā)表將DLID映射到輸出端口。安排FDB為端口塊的列表，每個端口塊包括目的輸出端口的列表。
可以在無限帶寬結(jié)構(gòu)規(guī)約卷1(InfiniBand ArchitectureSpecification Volume 1)中得到FDB的完整說明和所有先前限定的IB網(wǎng)絡(luò)的元件，在www.無限帶寬.org可獲得版本1.0的發(fā)布，該版本合并在此以做參考。
為了支持大容量的交換，交換機可以由相互連接的幾個芯片來實現(xiàn)。在數(shù)據(jù)包到達它的目的外部輸出端口之前，可以對到達該交換機的外部輸入端口的數(shù)據(jù)包內(nèi)部安排路由以通過幾個芯片層。這些芯片從子網(wǎng)管理器的觀點來看可以是分離的交換機，也就是其每一個帶有分離的子網(wǎng)管理器代理，或是僅具有一個子網(wǎng)管理器代理的經(jīng)組合的交換機，因此極大地簡化了這種交換結(jié)構(gòu)的管理。
無論在一個或多個交換機內(nèi)的內(nèi)部路由路徑是什么，使用這樣的多芯片實現(xiàn)的主要要求是維護每個數(shù)據(jù)包的完整路由路徑。
此外，必須滿足優(yōu)先級、負載平衡或服務(wù)質(zhì)量(QoS)的所有不同的限制，這些限制通過子網(wǎng)管理器來限定。
本發(fā)明提供實現(xiàn)這些要求的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種分解為多個子交換機或路由實體的交換機結(jié)構(gòu)，而且這些呈現(xiàn)為單一無限帶寬適應交換機實體。
在優(yōu)選實施例中，實現(xiàn)對于至少具有SL對VL映射表和包括通過路由實體耦合到多個輸出端口的多個輸入端口的交換系統(tǒng)的方法。所述方法包括步驟a)從相關(guān)于交換系統(tǒng)的交換機路由表得到分配給數(shù)據(jù)包的輸出端口；b)確定輸出端口是否耦合到第一路由實體；以及轉(zhuǎn)到步驟d)或c)如果先前獲得的輸出端口沒有耦合到第一路由實體，則從相關(guān)于第一路由實體的本地路由表得到分配給數(shù)據(jù)包的本地輸出端口；d)確定輸出端口是否耦合到第一路由實體；以及轉(zhuǎn)到步驟f)或e)從SL對VL映射表得到相關(guān)于數(shù)據(jù)包的VL；以及g)將數(shù)據(jù)包放在VL隊列中。


通過結(jié)合附圖來閱讀以下本發(fā)明的具體說明，上述和其他目、特征以及優(yōu)點將能更好的理解，其中圖1是優(yōu)選應用本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的示意性方框圖；圖2是由4×4端口芯片組成的8端口交換機的示意性方框圖；圖3是用于安排路由以單播數(shù)據(jù)包的步驟流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明最好在如圖1所說明的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實現(xiàn)，其中圖1的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境示出了高層的IBA子網(wǎng)100。為了簡略起見，示出了一個IBA子網(wǎng)，但是應該理解IB網(wǎng)可以包括通過路由器102相互連接的多個IBA子網(wǎng)。路由器102也可以是在IBA子網(wǎng)和其他類型的諸如WAN和LAN的網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)橋。IBA子網(wǎng)100包括多個交換機104，以容許多個端節(jié)點106通過數(shù)據(jù)包傳輸鏈路進行通信。
子網(wǎng)管理器(SM)108容許在對包括在交換機中的路由表進行初始化和維護期間對子網(wǎng)進行配置。子網(wǎng)管理器也負責SL對VL映射表(SL2VL)的初始化和配置，該映射表包括輸入包的服務(wù)層(SL)到其輸出虛擬路徑(VL)之間的對應。SL是在每個數(shù)據(jù)包的本地路由首標中放置的值，該值限定了數(shù)據(jù)包在哪個服務(wù)層上工作。
VL容許在單個物理鏈路中創(chuàng)建多個虛擬鏈路。虛擬路徑由子網(wǎng)管理器配置，以及虛擬路徑是基于數(shù)據(jù)包的服務(wù)層值。當數(shù)據(jù)包遍歷交換機結(jié)構(gòu)時，通過指向由交換機中的子網(wǎng)管理器配置的SL對VL映射表，其相關(guān)的SL確定在每個鏈路上使用哪個VL。
再次聲明，在前述的無限帶寬架構(gòu)規(guī)約文檔中，讀者將發(fā)現(xiàn)有關(guān)SL和VL的所有信息。
現(xiàn)在參考圖2，詳細說明用作本發(fā)明的優(yōu)選實施例的交換系統(tǒng)104。圖2示出由4×4端口芯片(201-1、202-2、202-3和202-4)構(gòu)建的8端口全局交換機。雖然對于本發(fā)明使用任何組合的芯片(例如，基于為負載平衡所要求的冗余路徑的數(shù)量，而決定的由12×8端口芯片構(gòu)建的32端口交換機，或者由24或32芯片構(gòu)建的64端口交換機)都是可行的，但應該理解本示例僅是為了容易進行說明。此外，由于同樣的端口可以作為輸入端口和輸出端口，所以用在描述中的對于輸入端口和輸出端口的命名習慣上也是為了清楚的目的，并不作為限定。
如圖2所示，8端口全局交換機具有四個外部輸入端口(212-1至212-4)或耦合到兩個芯片(201-1和202-2)的交換機輸入端口，以及四個外部輸出端口(214-1至214-4)或耦合到兩個芯片(202-3和202-4)的交換機輸出端口。在示例的兩級結(jié)構(gòu)中，四個芯片(201-1、202-2、202-3和202-4)的每一個具有兩個內(nèi)部端口或芯片端口(208-1至208-4和210-1至210-4)。所述內(nèi)部端口(208-1、208-2、208-3和208-4)分別耦合到內(nèi)部端口(210-1、210-3、210-2和210-4)。
由子網(wǎng)管理器代理管理的配置寄存器容許將每個端口分類為外部或內(nèi)部端口(交換機或芯片端口)。并且對于每個端口也存在對交換機輸出端口之一的映射規(guī)則。
當數(shù)據(jù)包在外部輸入端口212-i輸入交換機時，必須為數(shù)據(jù)包安排路由到由它的對應目的本地識別符(DLID)所限定的、被指定的外部端口214-i。通過參考圖3描述的算法來確定內(nèi)部路由路徑。
因此參考圖3，現(xiàn)將說明在交換機內(nèi)安排路由給數(shù)據(jù)包的步驟流程圖。為了更好的理解請參考圖2。在步驟302，在外部輸入端口212-i接收的到達交換機的外部鏈路的數(shù)據(jù)包。從數(shù)據(jù)包的首標提取輸入數(shù)據(jù)包的DLID并被用在步驟304，以便得到分配到該數(shù)據(jù)包的外部輸出端口號214-i。通過使用提取的作為指向與交換機104相關(guān)的映射表(轉(zhuǎn)發(fā)表FWD)的索引的DLID，來獲得輸出端口號。
在步驟306，進行檢查來確定從轉(zhuǎn)發(fā)表獲得的外部輸出端口號是否對于數(shù)據(jù)包正通過的芯片來講是本地的。
如果對于芯片外部輸出數(shù)據(jù)端口是本地的(分支，是)，則在步驟308檢查輸入端口以確定它是內(nèi)部端口還是外部端口。
如果輸入端口是內(nèi)部端口(分支，是)，則在步驟310設(shè)置輸出VL等于包VL，以及將數(shù)據(jù)包放在對應于VL的隊列。在步驟312，通過轉(zhuǎn)發(fā)輸出自交換機的數(shù)據(jù)包，結(jié)束該過程。
如果輸入端口是外部端口(分支，否)，則過程轉(zhuǎn)到步驟316。
在步驟316，執(zhí)行SL對VL映射。在先前步驟中獲取的輸入SL、輸入端口號和外部輸入端口用來尋址SL2VL表以獲得VL，該VL將與數(shù)據(jù)包一同發(fā)送。
隨后，該過程跟隨前述的步驟310和312。
回到步驟306，如果從轉(zhuǎn)發(fā)表獲得的外部輸出端口號對于芯片來講不是本地的(分支，否)，則該過程轉(zhuǎn)到步驟314。
在步驟314，在先前步驟獲得的外部輸出端口號用來作為指向與當前芯片相關(guān)的第二映射表(內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)表IFWD)的索引，以便得到分配給數(shù)據(jù)包的本地輸出端口號。
在可替換要求負載平衡的實施例中，一個或多個DLID的最低有效位(lsb)的位數(shù)可以組合成用于索引IFWD表的第i個外部輸出端口號。
然后，該過程跟隨前述的步驟308。
可以理解已經(jīng)說明了用于數(shù)據(jù)包的單播通信，但是可以通過較小的改變而應用到組播通信。更具體地講，基于用在子網(wǎng)的組播地址的數(shù)量、交換機中端口的數(shù)量和其他實現(xiàn)的折衷方案，利用位數(shù)對外部端口進行編碼。
權(quán)利要求
1.一種在交換系統(tǒng)中用于傳送在第一路由實體處所接收的數(shù)據(jù)包的方法，該交換系統(tǒng)至少具有SL對VL映射表和包括通過路由實體耦合到多個輸出端口的多個輸入端口，所述方法包括步驟a)從相關(guān)于交換系統(tǒng)的交換機路由表得到分配給數(shù)據(jù)包的輸出端口；b)確定輸出端口是否耦合到第一路由實體；以及轉(zhuǎn)到步驟d)或c)如果先前獲得的輸出端口沒有耦合到第一路由實體，則從相關(guān)于第一路由實體的本地路由表得到分配給數(shù)據(jù)包的本地輸出端口；d)確定輸入端口是否耦合到第一路由實體；以及轉(zhuǎn)到步驟f)或e)從SL對VL映射表得到相關(guān)于數(shù)據(jù)包的VL；以及f)將數(shù)據(jù)包放在VL隊列中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從交換機路由表得到輸出端口的步驟包括使用數(shù)據(jù)包的目的本地識別符來指向交換機的路由表的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中從本地路由表得到本地輸出端口的步驟包括使用在步驟a)獲得的輸出端口來指向本地路由表的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中從本地路由表得到本地輸出端口的步驟包括使用步驟a)獲得的輸出端口并結(jié)合目的本地識別符的來指向本地路由表的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任何一個所述的方法，還包括在步驟f)之后，轉(zhuǎn)發(fā)輸出自所述交換系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任何一個所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)包是單播數(shù)據(jù)包。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任何一個所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)包是組播數(shù)據(jù)包。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任何一個所述的方法，其中所述交換系統(tǒng)是無限帶寬網(wǎng)絡(luò)的交換機節(jié)點。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中無限帶寬網(wǎng)絡(luò)包括一個或多個交換系統(tǒng)。
10.一種交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括操作權(quán)利要求1至9的任何一個的方法的步驟的裝置。
11.一種存儲在計算機可使用的介質(zhì)上的計算機程序產(chǎn)品，包括計算機可讀程序，其用于操作權(quán)利要求1至10的任何一個的方法的每個步驟。
全文摘要
所公開的發(fā)明涉及一種通過交換系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)包的系統(tǒng)和方法，該交換系統(tǒng)由多個路由實體組成。通過指向路由表，該方法容許確定在每個路由實體內(nèi)分配給數(shù)據(jù)包的輸出端口和輸入端口是否對路由實體來講是本地的。
文檔編號H04L12/56GK1638334SQ20041004909
公開日2005年7月13日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者利厄·謝勒夫, 克勞迪厄·希勒 申請人:國際商業(yè)機器公司