專利名稱：千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡及其鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及網(wǎng)卡技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡及其鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)在計算機網(wǎng)絡(luò)中得以廣泛應(yīng)用，以太網(wǎng)卡已經(jīng)成為計算機的一個標(biāo)準(zhǔn)配置。在某些計算機網(wǎng)絡(luò)中，所使用的計算機要求實現(xiàn)冗余備份網(wǎng)卡，即計算機中的以太網(wǎng)卡通過兩條以太網(wǎng)鏈路與以太網(wǎng)絡(luò)相連，其中一條用于工作，另一條用于備份。當(dāng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前工作鏈路斷開后，需要自動切換到備份以太網(wǎng)鏈路上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通 {目。切換時間需要滿足規(guī)定的時間范圍。
在如圖I所示的百兆以太網(wǎng)中，采用以太網(wǎng)控制器芯片，通過復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)與以太網(wǎng)PHY (物理層)芯片A和以太網(wǎng)PHY芯片B連接，構(gòu)成百兆冗余網(wǎng)卡。
正常工作時，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD選擇MII總線A與以太網(wǎng)控制器芯片相連接，以太網(wǎng)鏈路A作為工作鏈路。當(dāng)鏈路A斷開時，以太網(wǎng)PHY芯片A通過LinkupA信號告知復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD。復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD將選擇MII總線B與以太網(wǎng)控制器芯片相連接，從而實現(xiàn)鏈路A到鏈路B的切換。
同時，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD向主CPU報告中斷，說明以太網(wǎng)鏈路發(fā)生切換。 CPU在中斷服務(wù)程序中通過鏈路B發(fā)送ARP (Address Resolution Protocol,地址解析協(xié)議)幀，通知以太網(wǎng)交換機通過新的鏈路與本機通信，進(jìn)而實現(xiàn)對鏈路A和鏈路B在以太網(wǎng)絡(luò)中的切換。
以太網(wǎng)PHY通過Linkup信號報告鏈路斷開需要一定的時間。如圖2所示，TO時刻網(wǎng)絡(luò)鏈路不能正常工作；百兆以太網(wǎng)PHY需要要到Tl時刻(Ims以內(nèi))，報告網(wǎng)絡(luò)斷開；而千兆以太網(wǎng)PHY則需要到T2時刻(100ms以上)才報告網(wǎng)絡(luò)斷開。
百兆以太網(wǎng)因為Linkup信號報告時間較短，所以采用圖I中的切換方法能有效滿足切換時間的要求。但因為千兆以太網(wǎng)PHY需要IOOrns以上的時間才能報告網(wǎng)絡(luò)斷開，這導(dǎo)致切換時間難以滿足應(yīng)用要求，使得大量以太網(wǎng)幀的丟失。
為了解決這一問題，一個方法是對千兆以太網(wǎng)PHY芯片作出修改，但這樣做設(shè)計難度大且成本過高。因此，如何在不修改千兆以太網(wǎng)PHY芯片相關(guān)電路的前提下，更早地確定以太網(wǎng)鏈路斷開是本發(fā)明最需要解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種在千兆以太網(wǎng)卡控制器芯片設(shè)計中，根據(jù)以太網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)特性，添加發(fā)送工作鏈路和備份鏈路的心跳幀電路，實現(xiàn)在不修改千兆以太網(wǎng)物理層芯片相關(guān)電路的情況下，快速確定以太網(wǎng)鏈路斷開與切換， 提高網(wǎng)卡冗余切換的響應(yīng)速度，優(yōu)化用戶的使用體驗，且結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用成本低廉，應(yīng)用范圍較為廣泛的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡及其鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡具有如下構(gòu)成
該千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡包括千兆以太網(wǎng)控制器、工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片和備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片，該千兆以太網(wǎng)控制器分別通過所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片和所述的備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片連接外部的以太網(wǎng)交換機。其中，所述的千兆以太網(wǎng)控制器包括工作鏈路控制模塊和備份鏈路控制模塊。
工作鏈路控制模塊通過工作鏈路Mil (Media Independent Interface,介質(zhì)無關(guān)接口)總線和工作鏈路MDIO (Management Data Input/Output,管理數(shù)據(jù)輸入輸出)總線連接所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片，用以發(fā)送工作心跳幀，并通過接收備份心跳幀的結(jié)果，判斷工作鏈路和備份鏈路的狀態(tài)；
備份鏈路控制模塊通過備份鏈路MII總線和備份鏈路MDIO總線連接所述的備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片，用以發(fā)送所述的備份心跳幀，并通過接收所述的工作心跳幀的結(jié)果，判斷工作鏈路和備份鏈路的狀態(tài)。
該千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡中，所述的千兆以太網(wǎng)控制器還包括工作MAC地址單元備份MAC地址單元，所述的工作MAC地址單元連接所述的工作鏈路控制模塊，所述的備份MAC 地址單元連接所述的備份鏈路控制模塊。
該千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡中，所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片和所述的備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片均具有狀態(tài)寄存器，用以存儲對應(yīng)鏈路的電氣狀態(tài)信息。
該千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡中，所述的千兆以太網(wǎng)控制器為FPGA千兆以太網(wǎng)控制器或ASIC千兆以太網(wǎng)控制器。
本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于所述的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡的鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法，該方法包括以下并行步驟
(I)處于工作狀態(tài)的工作鏈路控制模塊，以工作MAC地址為源MAC地址，以備用MAC 地址為目的MAC地址，通過工作鏈路MII總線定時發(fā)送工作心跳幀；處于備用狀態(tài)的備份鏈路控制模塊，以備用MAC地址為源MAC地址，以工作MAC地址為目的MAC地址，通過備份鏈路MII總線定時發(fā)送備份心跳幀；
(2)所述的工作鏈路控制模塊檢測接收的備份心跳幀校驗結(jié)果的錯誤率是否增加，若是，則設(shè)置工作鏈路初步錯誤標(biāo)志，若否，則重復(fù)步驟(2 );
(3)所述的備份鏈路控制模塊檢測接收的工作心跳幀校驗結(jié)果的錯誤率是否增加，若是，則設(shè)置備份鏈路初步錯誤標(biāo)志，若否，則重復(fù)步驟(3 );
(4)當(dāng)僅檢測到工作鏈路初步錯誤標(biāo)志時，則在規(guī)定的時間內(nèi)判斷備份鏈路是否有錯誤標(biāo)志，若是備份鏈路初步錯誤標(biāo)志無效，則設(shè)置工作鏈路高可能性錯誤標(biāo)志；
(5)當(dāng)僅檢測到備份鏈路初步錯誤標(biāo)志時，則在規(guī)定的時間內(nèi)判斷工作鏈路是否有錯誤標(biāo)志，若是工作鏈路初步錯誤標(biāo)志無效，則設(shè)置備份鏈路高可能性錯誤標(biāo)志；
(6)當(dāng)檢測到備份鏈路初步錯誤標(biāo)志且工作鏈路初步錯誤標(biāo)志，則無效需要切換標(biāo)志，當(dāng)備份鏈路高可能性錯誤，也無效需要切換標(biāo)志；
(7)當(dāng)檢測到工作鏈路高可能性錯誤標(biāo)志，所述的工作鏈路控制模塊從所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片獲取工作鏈路狀態(tài)，在工作鏈路狀態(tài)為不穩(wěn)定狀態(tài)下，設(shè)置工作鏈路有錯誤標(biāo)志，并設(shè)置需要切換標(biāo)志，若工作鏈路狀態(tài)保持穩(wěn)定狀態(tài)，則進(jìn)入步驟(8);
(8)在規(guī)定時間內(nèi)檢測工作鏈路初步錯誤標(biāo)志和工作鏈路高可能性錯誤標(biāo)志是否撤消，若未被撤銷，則設(shè)置需要切換標(biāo)志，若被撤銷，且工作鏈路狀態(tài)保持穩(wěn)定狀態(tài)，則無效需要切換標(biāo)志。
采用了該發(fā)明的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡及其鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法，該千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡包括千兆以太網(wǎng)控制器、工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片和備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片，所述的千兆以太網(wǎng)控制器包括工作鏈路控制模塊和備份鏈路控制模塊。工作鏈路控制模塊和備份鏈路控制模塊通過對應(yīng)的鏈路MII總線和鏈路MDIO總線連接所述的對應(yīng)鏈路的以太網(wǎng)物理層芯片，從而能夠發(fā)送對應(yīng)的工作心跳幀和備份心跳幀，并通過接收對應(yīng)的備份心跳幀和工作心跳幀的結(jié)果，判斷工作鏈路和備份鏈路的狀態(tài)。從而實現(xiàn)在不修改千兆以太網(wǎng)物理層芯片的情況下，快速確定以太網(wǎng)鏈路斷開，并控制工作鏈路和備份鏈路間的切換，提高網(wǎng)卡冗余切換的響應(yīng)速度，優(yōu)化用戶的使用體驗。且本發(fā)明的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡及其鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法，其結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中的百兆冗余網(wǎng)卡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為利用現(xiàn)有技術(shù)的百兆冗余網(wǎng)卡與千兆冗余網(wǎng)卡中的以太網(wǎng)PHY通過Linkup 信號報告鏈路斷開所需時間的對比圖。
圖3為本發(fā)明的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡切換條件判定結(jié)果控制方法中的“工作心跳幀”的幀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡切換條件判定結(jié)果控制方法中的“備份心跳幀”的幀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細(xì)說明。
請參閱圖3所示，為本發(fā)明的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡的結(jié)構(gòu)示意圖。
在一種實施方式中，該千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡包括千兆以太網(wǎng)控制器、工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片和備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片。所述的千兆以太網(wǎng)控制器為FPGA千兆以太網(wǎng)控制器或ASIC千兆以太網(wǎng)控制器。該千兆以太網(wǎng)控制器分別通過所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片和所述的備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片連接外部的以太網(wǎng)交換機。所述的千兆以太網(wǎng)控制器包括工作鏈路控制模塊和備份鏈路控制模塊。
工作鏈路控制模塊通過工作鏈路MII總線和工作鏈路MDIO總線連接所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片，用以發(fā)送工作心跳幀，并通過接收備份心跳幀的結(jié)果，判斷工作鏈路和備份鏈路的狀態(tài)。
備份鏈路控制模塊通過備份鏈路MII總線和備份鏈路MDIO總線連接所述的備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片，用以發(fā)送所述的備份心跳幀，并通過接收所述的工作心跳幀的結(jié)果，判斷工作鏈路和備份鏈路的狀態(tài)。
且所述的千兆以太網(wǎng)控制器還包括工作MAC地址單元備份MAC地址單元，所述的工作MAC地址單元連接所述的工作鏈路控制模塊，所述的備份MAC地址單元連接所述的備份鏈路控制模塊。
應(yīng)用于該實施方式所述的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡的鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法包括以下并行步驟
(I)處于工作狀態(tài)的工作鏈路控制模塊，以工作MAC地址為源MAC地址，以備用MAC 地址為目的MAC地址，通過工作鏈路MII總線定時發(fā)送工作心跳幀；處于備用狀態(tài)的備份鏈路控制模塊，以備用MAC地址為源MAC地址，以工作MAC地址為目的MAC地址，通過備份鏈路MII總線定時發(fā)送備份心跳幀；
(2)所述的工作鏈路控制模塊檢測接收的備份心跳幀校驗結(jié)果的錯誤率是否增加，若是，則設(shè)置工作鏈路初步錯誤標(biāo)志，若否，則重復(fù)步驟(2 );
(3)所述的備份鏈路控制模塊檢測接收的工作心跳幀校驗結(jié)果的錯誤率是否增加，若是，則設(shè)置備份鏈路初步錯誤標(biāo)志，若否，則重復(fù)步驟(3 );
(4)當(dāng)僅檢測到工作鏈路初步錯誤標(biāo)志時，則在規(guī)定的時間內(nèi)判斷備份鏈路是否有錯誤標(biāo)志，若是備份鏈路初步錯誤標(biāo)志無效，則設(shè)置工作鏈路高可能性錯誤標(biāo)志；
(5)當(dāng)僅檢測到備份鏈路初步錯誤標(biāo)志時，則在規(guī)定的時間內(nèi)判斷工作鏈路是否有錯誤標(biāo)志，若是工作鏈路初步錯誤標(biāo)志無效，則設(shè)置備份鏈路高可能性錯誤標(biāo)志；
(6)當(dāng)檢測到備份鏈路初步錯誤標(biāo)志且工作鏈路初步錯誤標(biāo)志，則無效需要切換標(biāo)志，當(dāng)備份鏈路高可能性錯誤，也無效需要切換標(biāo)志；
(7)當(dāng)檢測到工作鏈路高可能性錯誤標(biāo)志，所述的工作鏈路控制模塊從所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片獲取工作鏈路狀態(tài)，在工作鏈路狀態(tài)為不穩(wěn)定狀態(tài)下，設(shè)置工作鏈路有錯誤標(biāo)志，并設(shè)置需要切換標(biāo)志，若工作鏈路狀態(tài)保持穩(wěn)定狀態(tài)，則進(jìn)入步驟(8);
(8)在規(guī)定時間內(nèi)檢測工作鏈路初步錯誤標(biāo)志和工作鏈路高可能性錯誤標(biāo)志是否撤消，若未被撤銷，則設(shè)置需要切換標(biāo)志，若被撤銷，且工作鏈路狀態(tài)保持穩(wěn)定狀態(tài)，則無效需要切換標(biāo)志。
在實際應(yīng)用中，本發(fā)明的千兆冗余以太網(wǎng)卡芯片上實現(xiàn)了以太網(wǎng)鏈控制器(GMAC) A (工作鏈路控制模塊)和以太網(wǎng)鏈控制器(GMAC) B (備份鏈路控制模塊)；同時實現(xiàn)了工作 MAC地址和備用MAC地址。
本發(fā)明采取如下方法來動態(tài)實時監(jiān)測鏈路狀態(tài)
I、處于工作狀態(tài)的以太網(wǎng)控制器GMAC定時通過工作鏈路發(fā)送“工作心跳”幀。如圖4，“工作心跳”幀以工作MAC地址為源MAC地址，以備用MAC地址為目的MAC地址。
2、處于備用狀態(tài)的以太網(wǎng)控制器GMAC定時通過備用鏈路發(fā)送“備用心跳”幀。如圖5，“備用心跳”幀以備用MAC地址為源MAC地址，以工作MAC地址為目的MAC地址。
3、以太網(wǎng)控制器GMAC實現(xiàn)CRC出錯幀統(tǒng)計功能，以便實時監(jiān)測鏈路性能變化。
3-1若處于工作狀態(tài)的以太網(wǎng)控制器GMAC發(fā)現(xiàn)接收到的以太網(wǎng)幀CRC出錯概率增加，且能夠收到處于備用狀態(tài)的以太網(wǎng)控制器GMAC發(fā)來的“備用心跳”幀，則初步判斷是工作鏈路出現(xiàn)問題，我們稱之為判定WorkO狀態(tài)。若在規(guī)定的時間內(nèi)，備用狀態(tài)的以太網(wǎng)控制器GMAC還能收到滯留在以太網(wǎng)內(nèi)部的“工作心跳”幀。若超過該規(guī)定時間后，備用狀態(tài)的以太網(wǎng)控制器GMAC不能收到“工作心跳”巾貞，則可以進(jìn)一步判定是工作鏈路出現(xiàn)問題，我們稱之為判定Workl狀態(tài)。此時因為工作鏈路出問題，導(dǎo)致“工作心跳”幀出錯，被交換機或以太網(wǎng)絡(luò)丟棄。
3-2若處于備用狀態(tài)的以太網(wǎng)控制器GMAC發(fā)現(xiàn)接收到的以太網(wǎng)幀CRC出錯概率增加，且能夠收到處于工作狀態(tài)的以太網(wǎng)控制器GMAC發(fā)來的“工作心跳”幀，則初步判斷是備用鏈路出現(xiàn)問題，我們稱之為判定BackupO狀態(tài)。若在規(guī)定的時間內(nèi)，工作狀態(tài)的以太網(wǎng)控制器GMAC還能收到滯留在以太網(wǎng)內(nèi)部的“備用心跳”幀。若超過該規(guī)定時間后，工作狀態(tài)的以太網(wǎng)控制器GMAC不能收至Ij“備份心跳”巾貞，則可以進(jìn)一步判定是備份鏈路出現(xiàn)問題，我們稱之為判定Backupl狀態(tài)。此時因為備份鏈路出問題，導(dǎo)致“備份心跳”幀出錯，被交換機或以太網(wǎng)絡(luò)丟棄。
4、當(dāng)以太網(wǎng)控制器GMAC進(jìn)入判定WorkO狀態(tài)、判定Workl狀態(tài),判定BackupO狀態(tài)、判定Backupl狀態(tài)，則啟動相應(yīng)的MDIO總線查詢相應(yīng)以太網(wǎng)PHY的狀態(tài)寄存器。此時處于鏈路不穩(wěn)定狀態(tài)，以太網(wǎng)PHY雖然不報告鏈路是否斷開，但在相關(guān)寄存器中會報告鏈路電氣狀態(tài)。若在一段時間范圍內(nèi)，以太網(wǎng)PHY狀態(tài)寄存器連續(xù)報告鏈路不穩(wěn)定狀態(tài)。則可以判定該鏈路將要斷開，提出切換需求。
實際應(yīng)用中，本發(fā)明可采用現(xiàn)場可編程門陣列FPGA來實現(xiàn)，也可以開發(fā)專用的雙冗余以太網(wǎng)卡控制器芯片來實現(xiàn)。同時根據(jù)需要，可基于FPGA或?qū)Ｓ秒p冗余以太網(wǎng)卡控制器芯片開發(fā)PCI\CPCI或PCIE以太網(wǎng)卡板，也可以將FPGA或?qū)Ｓ秒p冗余以太網(wǎng)卡控制器芯片放置在目標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)用板上(如系統(tǒng)主板)。
采用現(xiàn)場可編程門陣列FPGA或開發(fā)專用的雙冗余以太網(wǎng)卡控制器芯片來實現(xiàn)， 其工作分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。
本發(fā)明的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡的工作原理是
I)工作鏈路發(fā)送工作心跳幀，備份鏈路發(fā)送備份心跳幀。
2)工作鏈路和備份鏈路按照同一時鐘來分別發(fā)送工作心跳幀和備份心跳幀。
3)工作心跳幀經(jīng)過以太網(wǎng)延時(數(shù)毫秒)后，到達(dá)備份鏈路。備份心跳幀經(jīng)過以太網(wǎng)延時(數(shù)毫秒)后，到達(dá)工作鏈路。即在時刻T0，工作鏈路已經(jīng)發(fā)送了 10000個工作心跳幀，此時，備份鏈路只是接收到了 9900個工作心跳幀，還有100個工作心跳幀還在路上。同樣在時刻T0，備份鏈路已經(jīng)發(fā)送了 10000個備份心跳幀，此時，工作鏈路只是接收到了 9900 個備份心跳幀，還有100個備份心跳幀還在路上。
4)若工作鏈路出錯，則工作鏈路首先檢測到接收的備份心跳幀出錯或接收不到備份心跳幀。即此時TO時刻，工作鏈路只收能到9900個備份心跳幀。而在TO+若干毫秒(規(guī)定的時間)后，備份鏈路仍然能接收到在以太網(wǎng)上存在的工作心跳幀，即10000個工作心跳幀。
5)比較二者的差值，我們便可以初步判斷工作鏈路出錯。此時再通過讀取工作鏈路PHY上的狀態(tài)寄存器來證實工作鏈路不穩(wěn)定，若不穩(wěn)定，則判斷工作鏈路出錯。
否則延時規(guī)定時間(若干毫秒)進(jìn)行等待，在工作鏈路上看能否收到正確的備份心跳幀，同時讀取工作鏈路PHY上的狀態(tài)寄存器來證實工作鏈路不穩(wěn)定。若能重新收到備份心跳幀，則說明工作鏈路狀態(tài)恢復(fù)。若等待時間超過門限時間(數(shù)十毫秒)，則不管PHY上的狀態(tài)寄存器的狀態(tài)值，直接判斷工作鏈路出錯。
6)是否需要切換到備份鏈路，還需要看備份鏈路的狀態(tài)
利用本發(fā)明提供的方法能準(zhǔn)確地判斷鏈路將要斷開。根據(jù)以太網(wǎng)IEEE千兆以太網(wǎng)的規(guī)范，在百米5類電纜傳輸千兆信號的情況下，出錯率為10億分之一。理論推算，準(zhǔn)確率大于99. 999999%，誤判率小于O. 000001%。10億分之一的位出錯概率不會在數(shù)毫秒范圍內(nèi)影響本發(fā)明的“心跳”幀CRC出錯概率。
本發(fā)明采用“心跳”幀的方式，雖然一定程度上增加了以太網(wǎng)的通信負(fù)擔(dān)。但對于千兆以太網(wǎng)來說，數(shù)毫秒發(fā)一個64字節(jié)的“心跳”幀對千兆以太網(wǎng)的帶寬來說是非常小的一個負(fù)擔(dān)。64字節(jié)“心跳”幀只需要640ns的千兆以太網(wǎng)的帶寬時間，以I毫秒發(fā)一個“心跳”幀來計算，約僅占2000分之一的以太網(wǎng)帶寬。
目前，本發(fā)明在基于FPGA的CPCI/PCI、PCIE冗余網(wǎng)卡；以及冗余網(wǎng)卡控制器芯片 82545，和基于82545開發(fā)了 CPCI和PCI冗余網(wǎng)卡都能完全滿足冗余切換需求。
采用了該發(fā)明的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡及其鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法，該千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡包括千兆以太網(wǎng)控制器、工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片和備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片，所述的千兆以太網(wǎng)控制器包括工作鏈路控制模塊和備份鏈路控制模塊。工作鏈路控制模塊和備份鏈路控制模塊通過對應(yīng)的鏈路MII總線和鏈路MDIO總線連接所述的對應(yīng)鏈路的以太網(wǎng)物理層芯片，從而能夠發(fā)送對應(yīng)的工作心跳幀和備份心跳幀，并通過接收對應(yīng)的備份心跳幀和工作心跳幀的結(jié)果，判斷工作鏈路和備份鏈路的狀態(tài)。從而實現(xiàn)在不修改千兆以太網(wǎng)物理層芯片的情況下，快速確定以太網(wǎng)鏈路斷開，并控制工作鏈路和備份鏈路間的切換，提高網(wǎng)卡冗余切換的響應(yīng)速度，優(yōu)化用戶的使用體驗。且本發(fā)明的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡及其鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法，其結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛。
在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡，所述的網(wǎng)卡包括千兆以太網(wǎng)控制器、工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片和備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片，該千兆以太網(wǎng)控制器分別通過所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片和所述的備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片連接外部的以太網(wǎng)交換機，其特征在于，所述的千兆以太網(wǎng)控制器包括 工作鏈路控制模塊，通過工作鏈路MII總線和工作鏈路MDIO總線連接所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片，用以發(fā)送工作心跳幀，并通過接收備份心跳幀的結(jié)果，判斷工作鏈路和備份鏈路的狀態(tài)； 備份鏈路控制模塊，通過備份鏈路MII總線和備份鏈路MDIO總線連接所述的備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片，用以發(fā)送所述的備份心跳幀，并通過接收所述的工作心跳幀的結(jié)果，判斷工作鏈路和備份鏈路的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡，其特征在于，所述的千兆以太網(wǎng)控制器還包括工作MAC地址單元和備份MAC地址單元,所述的工作MAC地址單元連接所述的工作鏈路控制模塊，所述的備份MAC地址單元連接所述的備份鏈路控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡，其特征在于，所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片和所述的備份鏈路以太網(wǎng)物理層芯片均具有狀態(tài)寄存器，用以存儲對應(yīng)鏈路的電氣狀態(tài)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡，其特征在于，所述的千兆以太網(wǎng)控制器為FPGA千兆以太網(wǎng)控制器或ASIC千兆以太網(wǎng)控制器。
5.一種應(yīng)用于權(quán)利要求I所述的千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡的鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下并行步驟 (1)處于工作狀態(tài)的工作鏈路控制模塊，以工作MAC地址為源MAC地址，以備用MAC地址為目的MAC地址，通過工作鏈路MII總線定時發(fā)送工作心跳幀；處于備用狀態(tài)的備份鏈路控制模塊，以備用MAC地址為源MAC地址，以工作MAC地址為目的MAC地址，通過備份鏈路MII總線定時發(fā)送備份心跳幀； (2)所述的工作鏈路控制模塊檢測接收的備份心跳幀校驗結(jié)果的錯誤率是否增加，若是，則設(shè)置工作鏈路初步錯誤標(biāo)志，若否，則重復(fù)步驟(2 ); (3)所述的備份鏈路控制模塊檢測接收的工作心跳幀校驗結(jié)果的錯誤率是否增加，若是，則設(shè)置備份鏈路初步錯誤標(biāo)志，若否，則重復(fù)步驟(3)； (4)當(dāng)僅檢測到工作鏈路初步錯誤標(biāo)志時，則在規(guī)定的時間內(nèi)判斷備份鏈路是否有錯誤標(biāo)志，若是備份鏈路初步錯誤標(biāo)志無效，則設(shè)置工作鏈路高可能性錯誤標(biāo)志； (5)當(dāng)僅檢測到備份鏈路初步錯誤標(biāo)志時，則在規(guī)定的時間內(nèi)判斷工作鏈路是否有錯誤標(biāo)志，若是工作鏈路初步錯誤標(biāo)志無效，則設(shè)置備份鏈路高可能性錯誤標(biāo)志； (6)當(dāng)檢測到備份鏈路初步錯誤標(biāo)志且工作鏈路初步錯誤標(biāo)志，則無效需要切換標(biāo)志，當(dāng)備份鏈路高可能性錯誤，也無效需要切換標(biāo)志； (7)當(dāng)檢測到工作鏈路高可能性錯誤標(biāo)志，所述的工作鏈路控制模塊從所述的工作鏈路以太網(wǎng)物理層芯片獲取工作鏈路狀態(tài)，在工作鏈路狀態(tài)為不穩(wěn)定狀態(tài)下，設(shè)置工作鏈路有錯誤標(biāo)志，并設(shè)置需要切換標(biāo)志，若工作鏈路狀態(tài)保持穩(wěn)定狀態(tài)，則進(jìn)入步驟(8); (8)在規(guī)定時間內(nèi)檢測工作鏈路初步錯誤標(biāo)志和工作鏈路高可能性錯誤標(biāo)志是否撤消，若未被撤銷，則設(shè)置需要切換標(biāo)志，若被撤銷，且工作鏈路狀態(tài)保持穩(wěn)定狀態(tài)，則無效需要切換標(biāo) 志。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡及其鏈路切換條件判定結(jié)果控制方法，屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。該千兆以太網(wǎng)冗余網(wǎng)卡包括千兆以太網(wǎng)控制器、工作鏈路PHY芯片和備份鏈路PHY芯片，千兆以太網(wǎng)控制器包括工作鏈路控制模塊和備份鏈路控制模塊。工作鏈路控制模塊和備份鏈路控制模塊通過對應(yīng)的鏈路MII總線和鏈路MDIO總線連接對應(yīng)鏈路的PHY芯片，能夠發(fā)送對應(yīng)的工作心跳幀和備份心跳幀，并通過接收對應(yīng)的備份心跳幀和工作心跳幀，判斷工作鏈路和備份鏈路的狀態(tài)，從而實現(xiàn)在不修改千兆以太網(wǎng)物理層芯片的情況下，快速確定以太網(wǎng)鏈路斷開，并控制工作鏈路和備份鏈路間的切換，提高網(wǎng)卡冗余切換的響應(yīng)速度，優(yōu)化用戶的使用體驗。
文檔編號H04L12/28GK102984059SQ201210479979
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者聶新義, 段國東, 張立明 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十二研究所