本發(fā)明屬于網絡技術與fpga，具體涉及一種雙冗余fc數據鏈路ip核。

背景技術：

1、fc(fibre?channel，簡稱fc)協(xié)議是美國國家標準協(xié)會于1988年提出的一種高速串行通信協(xié)議。可以實現(xiàn)遠距離、高帶寬、低延遲的數據傳輸，提供完善的錯誤處理和流量控制機制，具備靈活的拓撲結構，支持scsi、ipv4等多種上層協(xié)議，主要應用于高性能網絡存儲和航空電子通信領域。fc協(xié)議和以太網協(xié)議類似，均采用分層結構，包括物理層(fc-0)、編碼層(fc-1)、協(xié)議層(fc-2)、服務層(fc-3)和映射層(fc-4)，其中fc-2層是最為復雜的一層，主要規(guī)定了fc網絡系統(tǒng)中數據傳輸的規(guī)則。大多數fc網絡系統(tǒng)將fc-2層的功能卸載到硬件，利用fpga高并發(fā)、低延遲的特性，完成其他協(xié)議數據與標準fc幀的轉換，大大提高轉換效率，減輕cpu的負載。

2、隨著技術的不斷更新發(fā)展，目前市面上應用的fc網絡系統(tǒng)的傳輸速率已從最初的1.0625gbps不斷提升到2.125gbps、4.25gbps、8.5gbps、16gbps，最新的fc協(xié)議標準更是支持最高256gbps的傳輸速率。在高速數字系統(tǒng)中，數據傳輸很容易因為微小的干擾出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，為了構建高速且可靠的網絡，雙冗余結構是一種解決方式。然而現(xiàn)有的雙冗余結構性能較差。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種雙冗余fc數據鏈路ip核解決上述提到的技術問題，具體采用如下的技術方案：

2、一種雙冗余fc數據鏈路ip核，包含：fc發(fā)送組幀引擎、fc雙冗余接口和fc接收雙冗余傳輸引擎；

3、所述fc發(fā)送組幀引擎用于接收dma模塊傳輸的fc數據報文，并將fc數據報文轉換成遵循fc協(xié)議的標準fc幀；

4、所述fc雙冗余接口用于采用雙活全對稱數據競爭雙冗余模式發(fā)送或接收fc幀，所述fc雙冗余接口同時兼容非雙冗余模式和主備切換雙冗余模式；

5、所述fc接收雙冗余傳輸引擎用于考慮多個fc序列同時接收的情況，并進行冗余判斷后對fc幀選擇dma傳輸或丟棄。

6、進一步地，所述fc發(fā)送組幀引擎包含：分片模塊、組幀模塊和校驗模塊；

7、所述分片模塊用于將fc數據報文的幀起始定界符和首部提取出來寫入首部fifo，并對載荷進行分片寫入載荷fifo，同時使用一個幀信息fifo記錄每個載荷分片組幀所需的信息；

8、所述組幀模塊從首部fifo讀取幀起始定界符和首部并暫存至寄存器，根據不同載荷分片修改部分首部信息，與載荷fifo讀出的載荷分片拼接后寫入幀數據fifo；

9、所述校驗模塊對非起始幀跟在首部后面的4字節(jié)載荷進行替換，并在fc幀最后添加循環(huán)冗余校驗碼和幀終止定界符，完成標準fc幀的傳輸。

10、進一步地，所述分片模塊對載荷以2048字節(jié)為單位進行分片寫入載荷fifo；每個載荷分片組幀所需的信息包含載荷長度、數據報文類型標志位、起始幀標志位、結束幀標志位和短幀標志位。

11、進一步地，所述組幀模塊組幀時使用兩個狀態(tài)機協(xié)同工作，主狀態(tài)機負責首部、載荷和信息的傳輸，子狀態(tài)機負責首部的讀取、暫存和更新。

12、進一步地，所述fc雙冗余接口包含fc發(fā)送雙冗余接口和fc接收雙冗余接口；

13、所述fc發(fā)送雙冗余接口在雙活全對稱數據競爭雙冗余模式下將fc幀復制雙份并發(fā)往兩個fc節(jié)點，在非雙冗余模式下僅從fc節(jié)點1發(fā)送fc幀，在主備切換雙冗余模式下可選擇的從fc節(jié)點1或fc節(jié)點2發(fā)送fc幀；

14、所述fc接收雙冗余接口用于交替接收兩個fc節(jié)點的fc幀并匯成一路，不對fc幀具體內容進行判斷，允許兩路fc幀不完全相同，或是只有一路fc幀。

15、進一步地，所述fc發(fā)送雙冗余接口使用第一軟件寄存器mode_sel進行模式選擇。

16、進一步地，所述fc發(fā)送雙冗余接口在主備切換雙冗余模式下通過第二軟件寄存器port_sel控制從fc節(jié)點1或fc節(jié)點2發(fā)送fc幀。

17、進一步地，所述fc接收雙冗余傳輸引擎考慮多個fc序列同時接收的情況，使用一個序列管理bram記錄每個fc序列的傳輸狀態(tài)，根據序列管理bram提供的信息進行冗余判斷，選擇傳輸或丟棄當前fc幀，并及時更新信息，用于后續(xù)fc幀的冗余判斷。

18、進一步地，所述fc接收雙冗余傳輸引擎對每個fc序列的s_id和seq_id進行哈希計算，得到唯一的認定標識flow_id，作為序列管理bram的地址。

19、進一步地，所述序列管理bram包含幀校驗正確標志位、幀存在標志位、序列存在標志位、超時標志位、起始幀有效標志位、結束幀有效標志位、需要傳輸的幀總數和當前接收的幀總數。

20、本發(fā)明的有益之處在于所提供的雙冗余fc數據鏈路ip核，在fc-2層數據鏈路的設計中加入雙冗余結構，提高數據傳輸的可靠性，且采用雙活全對稱數據競爭雙冗余策略，在接收節(jié)點內部做冗余處理，冗余時間僅為兩個相同fc幀傳輸的時間差，相較于其他雙冗余策略，通過硬件邏輯資源的消耗獲取了更高的性能。

21、本發(fā)明的有益之處還在于所提供的雙冗余fc數據鏈路ip核，將協(xié)議數據與標準fc幀轉換的功能卸載到硬件，減少dma讀寫次數和存儲空間的占用，利用fpga高并發(fā)、低延遲的特性，大大提高轉換效率，減輕cpu的負載，有助于發(fā)揮fc網絡高速傳輸的性能。

22、本發(fā)明的有益之處還在于所提供的雙冗余fc數據鏈路ip核，不僅支持雙冗余數據傳輸，只需要通過一個軟件寄存器的設置即可切換為非雙冗余傳輸模式，具有很強的通用性。

技術特征：

1.一種雙冗余fc數據鏈路ip核，其特征在于，包含：fc發(fā)送組幀引擎、fc雙冗余接口和fc接收雙冗余傳輸引擎；

2.根據權利要求1所述的雙冗余fc數據鏈路ip核，其特征在于，

3.根據權利要求2所述的雙冗余fc數據鏈路ip核，其特征在于，

4.根據權利要求2所述的雙冗余fc數據鏈路ip核，其特征在于，

5.根據權利要求1所述的雙冗余fc數據鏈路ip核，其特征在于，

6.根據權利要求5所述的雙冗余fc數據鏈路ip核，其特征在于，

7.根據權利要求5所述的雙冗余fc數據鏈路ip核，其特征在于，

8.根據權利要求1所述的雙冗余fc數據鏈路ip核，其特征在于，

9.根據權利要求8所述的雙冗余fc數據鏈路ip核，其特征在于，

10.根據權利要求9所述的雙冗余fc數據鏈路ip核，其特征在于，

技術總結
本發(fā)明公開了一種雙冗余FC數據鏈路IP核，包含：FC發(fā)送組幀引擎、FC雙冗余接口和FC接收雙冗余傳輸引擎；FC發(fā)送組幀引擎用于接收DMA模塊傳輸的FC數據報文，并將FC數據報文轉換成遵循FC協(xié)議的標準FC幀；FC雙冗余接口用于采用雙活全對稱數據競爭雙冗余模式發(fā)送或接收FC幀，F(xiàn)C雙冗余接口同時兼容非雙冗余模式和主備切換雙冗余模式；FC接收雙冗余傳輸引擎用于考慮多個FC序列同時接收的情況，并進行冗余判斷后對FC幀選擇DMA傳輸或丟棄。本發(fā)明提供雙冗余FC數據鏈路IP核，采用雙活全對稱數據競爭雙冗余策略，在接收節(jié)點內部做冗余處理，冗余時間僅為兩個相同F(xiàn)C幀傳輸的時間差，相較于其他雙冗余策略，通過硬件邏輯資源的消耗獲取了更高的性能。

技術研發(fā)人員：邢錢艦,余鋒,張博涵
受保護的技術使用者：浙江大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2