基于pcie的數(shù)據(jù)傳輸、處理、分發(fā)系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理、分發(fā)系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PCI Express，簡稱PCIE或稱PC1-Ex,是新一代的高速總線接口。早在2001年的春季“英特爾開發(fā)者論壇”上，英特爾公司就提出了要用新一代的技術(shù)取代PCI總線和多種芯片的內(nèi)部連接，并稱之為第三代I/o總線技術(shù)。隨后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在內(nèi)的20多家業(yè)界主導(dǎo)公司開始起草新技術(shù)的規(guī)范，并在2002年完成，對其正式命名為 PCI Express。
[0003]PCI Express采用了目前業(yè)內(nèi)流行的點對點串行連接，比起PCI以及更早期的計算機總線的共享并行架構(gòu)，每個設(shè)備都有自己的專用連接，不需要向整個總線請求帶寬，而且可以把數(shù)據(jù)傳輸率提高到一個很高的頻率，達到PCI所不能提供的高帶寬。相對于傳統(tǒng)PCI總線在單一時間周期內(nèi)只能實現(xiàn)單向傳輸，PCI Express的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質(zhì)量，它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。
[0004]盡管PCI Express的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質(zhì)量，但由于采用的是點對點串行連接，對于實時性要求較高的海量數(shù)據(jù)處理存在一定的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理、分發(fā)系統(tǒng)及其方法，突破海量數(shù)據(jù)獲取、傳輸與交換、實時處理及海量數(shù)據(jù)固態(tài)存儲等技術(shù)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理及分發(fā)系統(tǒng)，包括CPU板、PCIE交換板、多個處理板和接口板，其特征在于:
CPU板上設(shè)置有與前端輸入設(shè)備進行TCP/UDP連接的1G網(wǎng)絡(luò)接口模塊，支持2路1G網(wǎng)絡(luò)輸入；
CPU板上插有I塊具備2個萬兆光纖口的XMC萬兆網(wǎng)模塊，該模塊通過8x PCIE連接到(PU 板。
[0007]PCIE交換板，輸入接CPU板；
PCIE交換板將CPU板輸入數(shù)據(jù)，分發(fā)給多個處理板；處理之后的數(shù)據(jù)經(jīng)由PCIE交換板，通過接口板輸出。
[0008]接口板上設(shè)置有6路萬兆網(wǎng)口，作為設(shè)備輸出接口 ；
當處理板將數(shù)據(jù)處理完成后，通過PCIE交換板的PCIE交換芯片傳送給接口板，由接口板的6路萬兆網(wǎng)口將數(shù)據(jù)發(fā)出。
[0009]基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理及分發(fā)方法，其特征在于:
包括以下步驟: (1)輸入:
通過CPU板上的1G網(wǎng)絡(luò)接口模塊與前端輸入設(shè)備進行TCP/UDP連接，支持2路1G網(wǎng)絡(luò)輸入；
CPU板上插I塊XMC萬兆網(wǎng)模塊，該模塊具備2個萬兆光纖口，通過8x PCIE連接到CPU板，通過該模塊，設(shè)備實現(xiàn)2通道萬兆網(wǎng)口輸入；
輸入采用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸；
(2)數(shù)據(jù)傳輸、交換、處理及分發(fā):
對于CPU板輸入的數(shù)據(jù)，經(jīng)由PCIE交換板分發(fā)給不同的處理板，在處理板上進行處理；
(3)輸出:
通過I塊萬兆網(wǎng)口接口板上的6路萬兆網(wǎng)口，作為設(shè)備輸出接口，當處理板將數(shù)據(jù)處理完成后，通過PCIE交換板的PCIE交換芯片傳送給萬兆網(wǎng)口接口板，由萬兆網(wǎng)口接口板的6路萬兆網(wǎng)口將數(shù)據(jù)發(fā)出。
[0010]接口板的6路萬兆網(wǎng)口中的2路作為數(shù)據(jù)輸入，另外4路作為數(shù)據(jù)輸出。
[0011]數(shù)據(jù)輸出之后增加SAN存儲系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)存儲。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明將CPU與FPGA結(jié)合使用，CPU板除了帶有一塊1G萬兆網(wǎng)絡(luò)模塊，還支持與PCIE板卡的連接，完成從CPU到FPGA的數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明最大可以達到12塊處理板同時使用，PCIE交換板可以根據(jù)需要智能選用一塊或多塊處理板進行數(shù)據(jù)處理，支持對海量數(shù)據(jù)的智能處理。本發(fā)明支持多種數(shù)據(jù)處理算法，單板處理速度可達到3Gbps，集高速傳輸、交換、分發(fā)于一體；支持多種格式的數(shù)據(jù)輸出，可以支持6路萬兆網(wǎng)絡(luò)輸出，也可以選用2路PCIE光纖接口板進行數(shù)據(jù)輸出；海量數(shù)據(jù)固態(tài)存儲，可以支持SAN存儲系統(tǒng)。具體具有以下優(yōu)勢:
1、支持數(shù)據(jù)的多種輸入方式:10G以太網(wǎng)2路，光纖接口2路；
2、輸出接口:1G以太網(wǎng)接口 6路；光纖接口 12路；
3、數(shù)據(jù)交換帶寬:點對點20Gbps，交換容量200Gbps；
4、處理板數(shù)據(jù)處理能力:單板可以滿足3Gbps實時處理；
5、支持各種數(shù)據(jù)處理算法(如信息安全處理、云判、目標識別等)；
6、自動化任務(wù)管理、系統(tǒng)資源動態(tài)配置。
【附圖說明】
[0013]圖1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2是數(shù)據(jù)流程圖；
圖3是分布式互聯(lián)拓撲圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細的說明。
[0015]本發(fā)明涉及的一種基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理及分發(fā)系統(tǒng)，包括CPU板、PCIE交換板、多個處理板和接口板。CPU板接入PCIE交換板，PCIE交換板上接有多個處理板和接口板。
[0016]其中:
(I )CPU板上設(shè)置有與前端輸入設(shè)備進行TCP/UDP連接的1G網(wǎng)絡(luò)接口模塊，支持2路1G網(wǎng)絡(luò)輸入。CPU板上還插有I塊具備2個萬兆光纖口的XMC萬兆網(wǎng)模塊，該模塊通過8xPCIE連接到CPU板。
[0017](2)接口板為萬兆網(wǎng)口接口板，其上包括6路萬兆網(wǎng)口。
[0018](3)系統(tǒng)提供了多個處理板，當需要進行海量數(shù)據(jù)處理，或者數(shù)據(jù)處理算法比較復(fù)雜時，可以根據(jù)實際需求，將任務(wù)進行自動化分解，將資源進行合理配置，從而提高整體運行速率，并且大大增加數(shù)據(jù)的吞吐量。
[0019](4)如需要進行數(shù)據(jù)存儲，接口板上還可連接SAN存儲系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出之后的存儲。
[0020](5)系統(tǒng)除了通過CPU板上2路1G網(wǎng)絡(luò)模塊輸入數(shù)據(jù)之外，還可通過接口板上的6路萬兆網(wǎng)口中的2路作為數(shù)據(jù)輸入，另外4路作為數(shù)據(jù)輸出。
[0021]上述系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括以下步驟:
⑴輸入:
通過CPU板上的1G網(wǎng)絡(luò)接口模塊與前端輸入設(shè)備進行TCP/UDP連接，支持2路1G網(wǎng)絡(luò)輸入；
CPU板上插I塊XMC萬兆網(wǎng)模塊，該模塊具備2個萬兆光纖口，通過8x PCIE連接到CPU板，通過該模塊，設(shè)備實現(xiàn)2通道萬兆網(wǎng)口輸入；
輸入采用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸，這樣可以保證傳輸?shù)目煽啃?、系統(tǒng)互聯(lián)的通用性和標準化。
[0022](2)數(shù)據(jù)傳輸、交換、處理及分發(fā):
對于CPU板輸入的數(shù)據(jù)，經(jīng)由PCIE交換板分發(fā)給不同的處理板，在處理板上進行處理。
[0023](3)輸出:
通過I塊萬兆網(wǎng)口接口板上的6路萬兆網(wǎng)口，作為設(shè)備輸出接口，當處理板將數(shù)據(jù)處理完成后，通過PCIE交換板的PCIE交換芯片傳送給萬兆網(wǎng)口接口板，由萬兆網(wǎng)口接口板的6路萬兆網(wǎng)口將數(shù)據(jù)發(fā)出。
[0024](4)分布式互聯(lián)拓撲:
A、多種輸入、輸出:
本系統(tǒng)除了通過CPU板上2路1G網(wǎng)絡(luò)模塊輸入數(shù)據(jù)之外，還可通過接口板的6路萬兆網(wǎng)口中的2路作為數(shù)據(jù)輸入，另外4路作為數(shù)據(jù)輸出。
[0025]B、并行處理:
系統(tǒng)提供了多個處理板，當需要進行海量數(shù)據(jù)處理，或者數(shù)據(jù)處理算法比較復(fù)雜時，可以根據(jù)實際需求，將任務(wù)進行自動化分解，將資源進行合理配置，從而提高整體運行速率，并且大大增加數(shù)據(jù)的吞吐量。
[0026]C、海量數(shù)據(jù)存儲:
如需要進行數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)輸出之后增加SAN存儲系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)存儲。
[0027]本發(fā)明的內(nèi)容不限于本實例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理及分發(fā)系統(tǒng)，包括CPU板、PCIE交換板、多個處理板和接口板，其特征在于: CPU板上設(shè)置有與前端輸入設(shè)備進行TCP/UDP連接的1G網(wǎng)絡(luò)接口模塊，支持2路1G網(wǎng)絡(luò)輸入； CPU板上插有I塊具備2個萬兆光纖口的XMC萬兆網(wǎng)模塊，該模塊通過8x PCIE連接到(PU 板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理及分發(fā)系統(tǒng)，其特征在于: PCIE交換板，輸入接CPU板； PCIE交換板將CPU板輸入數(shù)據(jù)，分發(fā)給多個處理板；處理之后的數(shù)據(jù)經(jīng)由PCIE交換板，通過接口板輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理及分發(fā)系統(tǒng)，其特征在于: 接口板上設(shè)置有6路萬兆網(wǎng)口，作為設(shè)備輸出接口 ； 當處理板將數(shù)據(jù)處理完成后，通過PCIE交換板的PCIE交換芯片傳送給接口板，由接口板的6路萬兆網(wǎng)口將數(shù)據(jù)發(fā)出。
4.基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理及分發(fā)方法，其特征在于: 包括以下步驟: ⑴輸入: 通過CPU板上的1G網(wǎng)絡(luò)接口模塊與前端輸入設(shè)備進行TCP/UDP連接，支持2路1G網(wǎng)絡(luò)輸入； CPU板上插I塊XMC萬兆網(wǎng)模塊，該模塊具備2個萬兆光纖口，通過8x PCIE連接到CPU板，通過該模塊，設(shè)備實現(xiàn)2通道萬兆網(wǎng)口輸入； 輸入采用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸； (2)數(shù)據(jù)傳輸、交換、處理及分發(fā): 對于CPU板輸入的數(shù)據(jù)，經(jīng)由PCIE交換板分發(fā)給不同的處理板，在處理板上進行處理； 輸出: 通過I塊萬兆網(wǎng)口接口板上的6路萬兆網(wǎng)口，作為設(shè)備輸出接口，當處理板將數(shù)據(jù)處理完成后，通過PCIE交換板的PCIE交換芯片傳送給萬兆網(wǎng)口接口板，由萬兆網(wǎng)口接口板的6路萬兆網(wǎng)口將數(shù)據(jù)發(fā)出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理及分發(fā)方法，其特征在于: 接口板的6路萬兆網(wǎng)口中的2路作為數(shù)據(jù)輸入，另外4路作為數(shù)據(jù)輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理及分發(fā)方法,其特征在于: 數(shù)據(jù)輸出之后增加SAN存儲系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)存儲。
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于PCIE的數(shù)據(jù)傳輸、處理、分發(fā)系統(tǒng)及其方法。PCI？Express的雙單工連接采用點對點串行連接，對于實時性要求較高的海量數(shù)據(jù)處理存在一定的問題。本發(fā)明涉及系統(tǒng)包括CPU板、PCIE交換板、多個處理板和接口板；CPU板接入PCIE交換板，PCIE交換板上接有多個處理板和接口板；通過CPU板上的10G萬兆網(wǎng)絡(luò)接口模塊進行數(shù)據(jù)輸入，CPU板將10G網(wǎng)絡(luò)收到的數(shù)據(jù)，經(jīng)由PCIE交換板分發(fā)給各處理板，進行相關(guān)處理后再經(jīng)由PCIE交換板送給接口板，接口板萬兆網(wǎng)絡(luò)輸出。本發(fā)明具有通用性強、海量數(shù)據(jù)智能處理、高速一體化等特點，突破海量數(shù)據(jù)獲取、傳輸與交換、實時處理及海量數(shù)據(jù)固態(tài)存儲等技術(shù)。
【IPC分類】H04L29-10, H04L12-40
【公開號】CN104579880
【申請?zhí)枴緾N201410815578
【發(fā)明人】田利輝, 胡瓊, 任碩, 魏珍, 胡鵬濤, 王楠
【申請人】西安航天恒星科技實業(yè)(集團)公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日