Способ и усройство маршрутизации ввода-вывода и карта - RU2543558C2

Чертежи

Показать все 10 чертежа(ей)

Описание

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка основана на предварительной патентной заявке США №61/161,101, поданной 18 марта 2009 года, которая включена здесь в качестве ссылки во всей ее полноте.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение, относится к созданию логического сетевого уровня для доставки данных ввода-вывода в сети.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Во многих основанных на шасси системах многоядерная технология лежит в основе желания объединения различных приложений и услуг в отдельные физические системы. Эти приложения и услуги после физического разделения и объединения в сети теперь интегрируются в единственное шасси с теми же самыми требованиями по безопасности, которые обеспечивало физическое разделение, и межсоединение через сеть предусматривает удобство использования межпрограммного взаимодействия. Примеры этих требований по объединению включают возможность соединения региональных сетей WAN с виртуальными частными сетями (VPN), сетевую безопасность и сетевые услуги хранения, возможность соединения интерфейсных приложений с приложениями базы данных бэкэнда. В этих примерах, должны быть предусмотрен безопасный доступ к сети с фронтэнда и защита прикладного уровня между приложениями услуг во фронтэнде и бэкэнде. В то же время, каждый уровень услуг совместно использует единый набор устройств для безопасного хранения с помощью различных способов.

В конкретном примере телекоммуникационной архитектуры, а именно, в усовершенствованной телекоммуникационной архитектуре (АСТА), решение для шасси АТСА вылилось в большую экосистему типа карты, и поставщиков с решениями, которые направлены к различным областям продуктов в сервере приложений и шлюзовых программных продуктов. Системы АТСА сегодня реализуются в большие фермы по обработке продуктов с конкретными способами доставки данных ввода-вывода (I/O) в зависимости от предпочтения поставщика и требований по использованию продукта. Во всех случаях архитектуры доставки I/O не имеют надежных стандартов, чтобы обеспечить необходимую гибкость для различных типов продуктов на основе решений с шасси АТСА. Различные способы ввода-вывода создают сложность, в основном, в разработке программного обеспечения для этих систем, и ограничивают повторное использование карт определенных поставщиков, отвечающим определенным решениям. Должно быть создано уникальное программное обеспечение, чтобы работать с продуктами различных поставщиков.

Современная инфраструктура ввода-вывода в системе АТСА должна покрывать внешний график ввода-вывода от интранет и Интернет-соединений, трафик хранения, связанный с совместно используемыми требованиями по хранению, и низко-латентный трафик межсетевой обработки, требуемый для кластеризации и управления различными объектами обработки. Текущие стандарты АТСА не определяют подходящие способы для систем АТСА для обработки различных перечисленных видов графика. Система предназначена для промежуточных операций при связи, но отсутствуют способы смешивания внешних вводов-выводов и требований памяти для увеличенных технологических возможностей, которые становятся необходимыми с развитием систем обработки и хранения, как обсуждено выше. Некоторые поставщики используют комбинацию усовершенствованных карт Mezzanine (AMC) и модули обратного перехода (RTM) для хранения и внешнего графика ввода-вывода.

Это приводит к необычным способам применения программного обеспечения в действующих системах. Каждое применение карты требует своих собственных наборов правил для межсоединений, и тип карты, возможно, не удовлетворит все требования по хранению, кластеризации и внешнего графика ввода-вывода по пропускной способности, поскольку системы продолжают развиваться.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одной цели настоящего изобретения, оно обеспечивает способ для маршрутизации ввода-вывода данных в телекоммуникационной системе, которая содержит сетевой узел, имеющий множество первых карт на интегральных схемах (IC), множество вторых карт на интегральных схемах (IC) и коммутирующую матрицу, при этом каждая вторая карта IC соединена с соответствующей первой картой IC в соответствующем слоте сетевого узла; при этом указанный способ содержит: получение данных ввода-вывода через внешний порт любого из множества первых или вторых карт на интегральных схемах; когда пакеты данных ввода-вывода принимаются через внешний порт любого из множества вторых карт на интегральных схемах: по получении пакетов данной второй картой IC эта вторая карта IC выполняет классификацию, чтобы, по меньшей мере, частично определить место назначения для пакетов; передачу пакетов в место назначения первой или второй карты IC согласно классификации пакетов, выполняемой данной второй картой IC через логический сетевой уровень, существующий в первой и второй карте IC и Вт коммутирующей матрице.

В некоторых примерах воплощения способ включает выполнение в одной или нескольких из любых первых или вторых карт на интегральных схемах или коммутирующей матрице следующих операций: получение пакетов на уровне логической сети и выгрузку пакетов на уровень ввода-вывода для обработки или на уровень обработки для обработки через уровень ввода-вывода.

В некоторых примерах воплощения выгрузка пакетов на уровень ввода-вывода для обработки включает, по меньшей мере, одно из следующих действий: выгрузку пакетов на уровень ввода-вывода, чтобы включить поддержку виртуальной операционной среды с адресом изолированной сети и защищенного графика через использование одного или нескольких объектов: виртуальная локальная сеть (VLAN), виртуальная маршрутизация (VR) и способы, основанные на протоколе пересылки и выгрузки пакетов на уровень ввода-вывода для объединения ресурсов физического соединения для кластерной связи между серверами приложений и услуг, графика хранения между приложением и устройствами хранения, и графика ввода-вывода между приложениями и внешними портами с использованием сетевого уровня.

В некоторых примерах воплощения способ содержит доступ, по меньшей мере, к одному периферийному устройству в пределах сетевого узла через логический сетевой уровень.

В некоторых примерах воплощения доставка пакетов через логический сетевой уровень на место назначения первой или второй карты IC включает, по меньшей мере, одно из следующих действий: доставку пакетов, по меньшей мере, через одну из множества первых карт IC, сконфигурированную как коммутирующая карта, и доставку пакетов через сетевое межсоединение, объединяющее две или более из множества первых карт IC.

Согласно другой цели настоящего изобретения, оно обеспечивает карту на интегральной схеме (IC) для использования в заднем слоте сетевого узла, имеющего множество слотов, причем каждый слот имеет переднее местоположение слота и заднее местоположение слота; указанная карта IC содержит: по меньшей мере, один внешний порт для приема данных ввода-вывода; по меньшей мере, один внутренний порт для соединения с соответствующей картой переднего слота или с коммутирующей матрицей сетевого узла; сетевое устройство, сконфигурированное для выполнения классификации пакетов портов ввода-вывода и, по меньшей мере, частичного определения места назначения для пакетов, сетевое устройство, предназначенное для связи с сетевыми устройствами карты переднего слота и с коммутирующей матрицей так, что все вместе сетевые устройства формируют логический сетевой уровень для доставки пакетов данных ввода-вывода к месту назначения карты переднего слота или карты заднего слота согласно классификации, выполняемой сетевым устройством через логический сетевой уровень.

В некоторых примерах воплощения карта IC дополнительно содержит, по меньшей мере, одно устройство ввода-вывода, предназначенное для выгрузки пакетов данных ввода-вывода для последующей обработки.

В некоторых примерах воплощения устройство ввода-вывода предназначено для выполнения, по меньшей мере, одного из следующих действий: шифрование; дешифрование; формирование пакета и расформирование пакета; глубокая проверка пакета; выполнение протокола управления передачей (TCP); передачу данных по волоконно-оптическому каналу в Ethernet (FCOE) и Интернет-интерфейс малых вычислительных систем (ISCSI).

Согласно еще одной цели настоящего изобретения, оно обеспечивает устройство для маршрутизации данных ввода-вывода в телекоммуникационной системе, содержащее: множество первых карт на интегральных схемах (IC); множество вторых карт на интегральных схемах (IC) и коммутирующую матрицу, при этом каждая вторая карта IC соединена с первой картой IC в слоте устройства; в котором, по меньшей мере, одна из множества вторых карт на интегральных схемах предназначена для приема данных ввода-вывода через внешний порт; по получении пакетов данных ввода-вывода, по меньшей мере, одна вторая карта IC выполняет классификацию, чтобы, по меньшей мере, частично определить место назначения для пакетов; передачу пакетов в место назначения первой или второй карты IC согласно классификации пакетов через логический сетевой уровень, существующий на первой и второй карте IC и в коммутирующей матрице.

В некоторых примерах воплощения одна или несколько из первых или вторых карт на интегральных схемах (IC) или коммутирующая матрица используются для выполнения следующих действий: прием пакетов на уровне логической сети и выгрузку пакетов на уровень ввода-вывода для обработки или на уровень обработки для обработки через уровень ввода-вывода.

В некоторых примерах воплощения, по меньшей мере, одна из множества вторых карт IC и, по меньшей мере, одна из множества первых карт IC имеет сетевое устройство, которое обеспечивает доставку пакетов на уровне логической сети.

В некоторых примерах воплощения коммутирующая матрица состоит, по меньшей мере, из одного из следующих устройств: по меньшей мере, одной из множества первых карт IC, используемой как коммутирующая карта, и сетевого межсоединения, соединяющего вместе две или больше из множества первых карт IC.

В некоторых примерах воплощения сетевой узел представляет собой шасси усовершенствованной телекоммуникационной вычислительной архитектурой (АСТА), содержащей множество слотов, предназначенных для приема множества первых карт IC и множества вторых карт IC.

В некоторых примерах воплощения, по меньшей мере, одно из множества вторых карт IC является картой заднего переходного модуля (RTM).

В некоторых примерах воплощения, по меньшей мере, одна из множества первых карт IC является одним из следующих устройств: картой приложения/услуг; картой соединителя ввода-вывода или картой хранения данных.

В некоторых примерах воплощения вторая карта IC и первая карта IC в одном и том же слоте представляют собой один и тот же тип карты и используют логический сетевой уровень для доставки пакетов другим первым и вторым картам IC.

В некоторых примерах воплощения, по меньшей мере, одна из множества первых карт IC и одна из множества вторых карт IC содержит, по меньшей мере, одно разгрузочное устройство, предназначенное для работы на уровне ввода-вывода.

В некоторых примерах воплощения, по меньшей мере, одно разгрузочное устройство предназначено для выполнения, по меньшей мере, одного из следующих действий: шифрование, дешифрование; формирование пакета; расформирование пакета; глубокая проверка пакета; выполнение протокола управления передачей (TCP); передача данных по волоконно-оптическому каналу в Ethernet (FCOE) и Интернет-интерфейс малых вычислительных систем (ISCSI).

В некоторых примерах воплощения сетевые устройства совместимы с одним или несколькими из: IEEE 802. lp, IEEE 802-lQua, IEEE 802 az, IEEE 802-lbb и PCI-E.

В некоторых примерах воплощения подмножество множества вторых карт IC служат для управления и отладки любого порта ввода-вывода, внутреннего или внешнего на любой другой первой или второй карте IC в устройстве.

Другие цели и признаки настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники при чтении следующего описания конкретных примеров воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 - принципиальная схема соединителя объединительной платы и схема соединений согласно одному примеру воплощения изобретения;

Фигура 2 - примерная принципиальная схема компонентов и межсоединений, которые используются в некоторых примерах воплощения изобретения;

Фигура 3 - блок-схема, иллюстрирующая способ согласно одному примеру воплощения изобретения;

Фигуры 4А, 4В, 4С, 4D, 4Е и 4F - примерные блок-схемы, иллюстрирующие расположение и устройство компонентов, обеспечивающих различные вводы-выводы и воплощения изобретения в процессе обработки данных;

Фигура 5 - примерная принципиальная схема компонентов и межсоединений, которые используются в некоторых примерах воплощения изобретения; и

Фигура 6 - принципиальная схема, иллюстрирующая некоторые примеры передачи данных через вводы-выводы и/или технологические процессы, используемые в каждом из уровней в соответствии с некоторыми примерами воплощения изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В последующем описании приводятся многочисленные детали устройств, чтобы обеспечить понимание различных примеров воплощения изобретения. Однако специалистам в данной области понятно, что некоторые примеры воплощения могут быть осуществлены без этих деталей и что могут быть сделаны многочисленные изменения или модификации описанных примеров воплощения.

Хотя многие из описанных ниже реализации относятся к примеру устройств АТСА и систем и способов, которые могут использоваться с этими устройствами и системами, следует понимать, что общие принципы, лежащие в основе конкретных реализации, могут быть применены к другим типам устройств и систем. Примером других типов устройств и систем, которые могут поддержать способы и обобщенные аппаратные средства, описанные здесь, являются устройства и системы, которые поддерживают протокол PICMG2.16.

Как обсуждено выше, решения АТСА относятся к поставщику конкретных способов доставки ввода-вывода, которые не разрешают повторное использованию проекта через технические решения. Некоторые примеры воплощения изобретения, описанные ниже, помогают создать универсальную систему доставки ввода-вывода. В некоторых примерах воплощения логический сетевой уровень обеспечивается через систему, используя набор соединенных сетевых устройств через систему. В некоторых примерах выполнения система или часть системы представляют собой шасси, на которых смонтированы многочисленные карты на интегральных схемах (IC). Карты IC могут быть распределены на шасси, например, так, что в одном слоте размещены две карты, причем шасси имеет множество слотов. Карты IC располагаются в каждом слоте так, что одна карта IC находится в переднем слоте, а другая карта IC находится в заднем слоте. Одна или несколько карт IC формируют коммутирующую матрицу, через которую другие карты IC на шасси соединены друг с другом и могут быть соединены с другими сетевыми элементами. В некоторых примерах выполнения карты IC используются для формирования коммутирующей матрицы, при этом карты коммутирующей матрицы располагаются в переднем слоте. Другие карты, расположенные в переднем слоте и соединенные с картами коммутирующей матрицы, включают, без ограничения: карты приложений и услуг, которые обеспечивают обработку данных приложения, например, обработку транзакций, передачу базы данных, обработку сообщений и обеспечение управления и сигнализации; карты соединителя ввода-вывода, которые облегчают маршрутизацию данных ввода-вывода между задними слот картами и картами коммутирующей матрицы и картами памяти, которые облегчают хранение данных ввода-вывода при необходимости, и карты, которые обеспечивают сетевое соединение с общим Интернетом или с определенными отдельными сетями (например, SS7 или клиентские сети), используя различный интерфейс (типа кабеля и протоколов) или различные сети или секции, такие как шлюз или большая база данных или доступ к узлам обработки, или особые цели, такие как связь с геостационарным спутником или другой тип связи на большое расстояние. Передние слот карты могут иметь один или несколько портов для приема/передачи данных ввода-вывода. Некоторые из задних слот карт также могут иметь один или несколько портов для приема/передачи данных ввода-вывода, как внешнее соединение на задней слот карте в противоположность внутреннему соединению через переднюю слот карту. Наличие устройств сетевого уровня, по меньшей мере, у некоторых из задних слот карт, так же как передних слот карт, который включает карты коммутирующей матрицы, позволяет задним слот картам, имеющим устройства сетевого уровня, формировать логический сетевой уровень с передними слот картами. Формирование такого логического сетевого уровня, в некоторых примерах воплощения позволяет данным ввода-вывода, которые достигают порта задней слот карты, имеющей карту сетевого уровня, могут быть переданы коммутирующей матрице через переднюю слот карту, с которой соединена задняя слот карта, без выполнения обработки процессорами на передней слот карте. В некоторых примерах воплощения устройство сетевого уровня предназначено для выполнения классификации данных ввода-вывода, принятых внешним портом. На основе этой классификации устройство сетевого уровня способно организовать маршрутизацию/передачу данных ввода-вывода в требуемое место назначения через переднюю слот карту и коммутирующую матрицу, в противоположность передней слот карте, которая должна обрабатывать данные ввода-вывода, чтобы определить, куда должны быть направлены/переданы данные ввода-вывода, и затем осуществить маршрутизацию/передачу этих данных. В некоторых примерах воплощения это уменьшает объем обработки в передней слот карте и улучшает время доставки данных ввода-вывода, поскольку требуется меньше времени для обработки данных ввода-вывода в передней слот карте.

В соответствии с некоторыми примерами воплощения изобретения, доставка данных ввода-вывода в описанной здесь системе, может относиться к сетевым функциям, которые включают коммутацию уровня 2, маршрутизацию уровня 3, передачу на основе политики, формирование/расформирование пакета, шифрование/дешифрование или другие такие сетевые функции.

Используем фигуру 1, чтобы описать различные компоненты в систему доставки ввода-вывода в рамках устройства, которое включает конкретные компоненты сетевого устройства и конкретные компоненты ввода-вывода. Фигура 1 будет описана применительно к конкретному примеру шасси АСТА и карт IC, которые могут быть смонтированы на шасси, но это сделано только в качестве примера и не предназначено ограничить объем изобретения.

При доставке данных ввода-вывода в пределах обычного шасси АТСА важную роль играют стандарты объединительной платы. Системная плата АТСА обеспечивает двухточечные соединения между картами, смонтированными на шасси. Системная плата не использует шину данных. Определение системной платы делится на три секции, а именно, ЗОНА 1, ЗОНА 2 и ЗОНА 3. Соединители в ЗОНЕ 1 обеспечивают избыточную мощность и сигналы управления полками для карт. Соединители в ЗОНЕ 2 обеспечивают соединения с основным интерфейсом и с интерфейса коммутирующей матрицы. В АТСА интерфейс коммутирующей матрицы соединяет все карты для передачи приложений как сообщения о приложениях, передаваемые между картами. Основной интерфейс соединяет все карты и используется для графика обслуживания и управления. Основной интерфейс обеспечивает отдельную сеть, которая не зависит от интерфейса коммутирующей матрицы, так что функции обслуживания не влияют на работу приложения и позволяют решить такую задачу как управление перегрузкой, когда сообщения приложения не могут быть отправлены.

Интерфейс на основе АТСА определяется стандартом PICMG3.0. Интерфейс коммутирующей матрицы определяется рядом стандартов PICMG3.X, поскольку АТСА поддерживает соединения Ethernet, RapidIO, Infiniband Fabric. Хотя стандарты могут действовать как рабочее руководство для АСТА, они не предназначены ограничить объем настоящего изобретения или работу систем и устройств, не противоречащих изобретению.

Соединители в ЗОНЕ 3 определяются пользователем и обычно используются для соединения передней слот карты с задней слот картой, такой как карта заднего переходного модуля (RTM).

На фигуре 1 системная плата включает соединители 104 ЗОНЫ 1 и соединители 105 ЗОНЫ 2. Соединители ЗОНЫ 3, которые показаны как блоки 102, 108 и 111, определяют соединение между передней слот картой и RTM. Сигналы, имеющие место в соединителях ЗОНЫ 1 104, относятся к системе обслуживания системы, обеспечивающей питание передних слот карт и задних слот карт через передние слот карты. Сигналы в соединителях 105 ЗОНЫ 2 относятся к соединениям внутри полки между передними слот картами некоммутирующей матрицы и передними слот картами 106 коммутирующей матрицы. Коммутирующая матрица представляет собой электрические соединениям, которые формируют системную плату и, таким образом, реализуют функционирование графика. Карта коммутирующей матрицы получает сигналы от системной платы, преобразует их в пакеты и направляет их по другим путям коммутирующей матрицы, чтобы добраться до карты назначения. Матрица является соединением, и карта переключателя определяет корректный физический путь сигнала до места назначения.

В некоторых примерах выполнения коммутирующая матрица может быть реализована как решетчатая сеть соединений между передними слот картами некоммутирующей матрицы как, что никакие карты коммутирующей матрицы не используются для реализации коммутирующей матрицы. В некоторых примерах выполнения, которые не ограничивают объем изобретения, соединители ЗОНЫ 2 и передние слот карты коммутирующей матрицы могут включать, по меньшей мере, одно из основных межсоединений 1 Gbits/s системной платы и связанных с ними устройств, межсоединения 10 Gbits/s системной платы и связанных с ними устройств, и системная плата 40G соединяет и связанные устройства. В некоторых примерах воплощения соединители ЗОНЫ 2 и передние слот карты коммутирующей матрицы могут соответствовать стандарту PICMIG.

Сигналы ЗОНЫ 3 и соединители 102, 108 и 111 ЗОНЫ 3, не определяются стандартом АТСА, и в результате сигналы ЗОНЫ 3 и соединители определяются конкретным поставщиком. Соединители 102,108 и 111 ЗОНЫ 3 уникальны в том, что они переносят сигналы от слота карт RTM 101, 107 или 110 к передним слот картам 103, 109 или 113 соответственно. Нет никаких перекрестных сигналов между соединителями слотов ЗОНЫ 3 на системной плате 113, потому что передняя слот карта RTM, как полагают, является частью передней слот карты, с которой она непосредственно соединена. С другой стороны, сигналы, передаваемые через соединители 104 ЗОНЫ 1 и сигналы, передаваемые через соединители 105 ЗОНЫ 2, пересекают слоты в системной плате для взаимосвязи слотов и управления и обслуживания всей системы.

Задние слот карты RTM 101, 107 или 110 соединяются с передними слот картами 103, 109 или 113, соответственно, через соединители 102, 108 и 111 ЗОНЫ 3. Передние слот карты 103, 109 или 113 обычно являются картами приложений и услуг с некоторым количеством доступных объектов обработки. Примеры различных ролей и проектов передней слот карты в системе АТСА более подробно описываются ниже со ссылками на фигуры 4А, 4В, 4С, 4D, 4Е и 4F. Фигура 1 иллюстрирует отсутствие возможности соединения карты заднего слота RTM 101, 107 или 110 со слот картой коммутирующей матрицы 106 через соединения 104 ЗОНЫ 1 или соединения 105 ЗОНЫ 2. Стандарты АТСА в настоящее время запрещают передачу сигналов системной платы непосредственно между соединениями 102, 108 или 111 ЗОНЫ 3 и/или соединениями 104 ЗОНЫ 2 или 105 ЗОНЫ 3 других слотов. Любые соединения со слот картами коммутирующей матрицы 106, или контур коммутирующей матрицы от карты заднего слота RTM 101, 107 или 110 должны быть сделаны через устройства и межсоединения на соответствующих передних слот картах 103, 109 или 113. При обычной работе без описанного здесь логического сетевого уровня, без вставленных передних карт 103, 109, 113, нет никакой возможности доставки данных ввода-вывода между картами 106 коммутирующей матрицы и картами RTM 101, 107, 110.

Фигура 2 иллюстрирует пример типов основных компонентов и способов межкомпонентных соединений, обеспечивающими взаимосвязь в масштабе всей системы от любого порта на любой карте к любому другому порту на любой другой карте, независимо от того, является ли этот порт внешним соединением на задней слот карте RTM или внутренним соединением объекта обработки на передней слот карте.

Соединения карт на шасси АТСА будет теперь описаны более подробно со ссылкой на фигуру 2. На фигуре 2 показана задняя слот карта RTM 232, связанная с первой передней слот картой 209 через соединитель 233 ЗОНЫ 3 на пути прохождения сигнала 206. Первая передняя слот карта 209 связана с коммутирующей матрицей 231 через соединитель 234 ЗОНЫ 2 на пути прохождения сигнала 211. На фигуре 2, по меньшей мере, часть коммутирующей матрицы 231 расположена на карте коммутирующей матрицы 210. Как обсуждено выше, альтернативой коммутирующей матрицей 231 является решетчатая сеть соединений между передними слот картами. Вторая передняя слот карта 227 также связана с картой коммутирующей матрицы 210 через соединитель 234 ЗОНЫ 2 на пути прохождения сигнала 223. Хотя на чертеже показаны только две передних слот карты, связанные с коммутирующей матрицей, и только одна карта RTM соединена с единственной задней слот картой, следует понимать, что с коммутирующей матрицей могут быть связано больше двух передних слот карт и больше одной передней слот карты может быть связано с задней слот картой RTM.

Карта RTM 232 включает один или несколько внешних физических портов 208 для приема данных ввода-вывода с внешней стороны шасси. Карта RTM 232 включает сетевое устройство 207. Один или несколько внешних физических портов 208 соединены с сетевым устройством 207 через устройство ввода-вывода 252. В некоторых примерах воплощения устройство ввода-вывода является интерфейсом линейного драйвера. К сетевому устройству 207 также подключен процессор 250. В некоторых примерах воплощения карта RTM включает устройство памяти (не показано). Устройство памяти может быть хранилищем, используемым для других целей, чем с процессором 250. В некоторых примерах воплощения устройство памяти может быть одним или множеством дисков, используемых в качестве части сети хранения данных (SAN). В некоторых примерах воплощения процессор 250 может иметь встроенную память на микросхеме, встроенное в процессор, или, используя другое устройство памяти (не показано) в другом месте на карте RTM, или в обоих этих случаях.

Первая передняя слот карта 209 включает сетевое устройство 212. Вторая передняя слот карта 227 включает сетевое устройство 222. Карта коммутирующей матрицы 210 включает сетевое устройство 242. Сетевое устройство 212 на первой задней слот карте 209 соединено с сетевым устройством 207 на карте RTM 232, используя соединитель 233 ЗОНЫ 3. Сетевое устройство 212 на первой задней слот карте 209 соединено с сетевым устройством 242 на карте коммутирующей матрицы 210, используя соединитель 234 ЗОНЫ 2.

Комбинация соединенных друг с другом сетевых устройств на карте RTM, передних слот картах и карте коммутирующей матрицы создает единственный логический уровень сетевого устройства в системе АТСА, где любой порт ввода-вывода на любом сетевом устройстве может передавать, регулировать или направлять данных ввода-вывода к любому другому порту на любой другой карте, имеющей сетевое устройство.

Процессорное устройство, имеющее несколько ядер процессора, может быть разбито на несколько логических объектов процессора, выполняющих отдельные операции приложений и услуг на каждом логическом процессоре. Каждое из этих приложений или услуг должно отвечать требованиям безопасности по отделению их от других групп услуг или приложений, выполняемых либо на другом логическом процессоре, либо на том же самом физическом процессора или на другом логическом объекте другого физического процессора.

В некоторых примерах воплощения сетевой уровень передней слот карты может также содержать порты, соединенные с усовершенствованной картой Mezzanine (AMC). В некоторых примерах воплощения сетевой уровень может также содержать порты, соединенные с микрокартами АТСА (µАТСА). Эти порты могут быть непосредственно соединены с картами AMC или µАТСА, используя интерфейсы протокола сетевого уровня, или косвенно через устройство уровня ввода-вывода для передачи данных ввода-вывода от протоколов сетевого уровня до некоторого устройства PCI или по подобной технологии переноса памяти. В некоторых примерах воплощения уровень ввода-вывода включают устройства ввода-вывода, которые имеют обратную связь с устройствами сетевого уровня для внутриполосной обработки данных ввода-вывода. Внутриполосная обработка является протоколом, относящимся к обработке, такой как шифрование или дешифрование, которое может быть выполнено устройствами помимо сетевого устройства с тем, чтобы эта обработка могла быть снята с сетевого устройства, которое первоначально принимает данных ввода-вывода, и с сетевого устройства места назначения, делая обработку где-нибудь между этими двумя сетевыми устройствами. В некоторых примерах воплощения эти устройства ввода-вывода включают функцию выгрузки данных из процессора, которая реализуется аппаратными средствами, а не в программе, выполняемой непосредственно в самом процессоре.

Снова обратимся к фигуре 2, на которой первая передняя слот карта 209 включает устройство ввода-вывода и устройства обработки, описанные выше. С сетевым устройством 212 соединены четыре устройства ввода-вывода 204, 219, 220 и 214 через пути прохождения сигнала 205, 235, 221 и 213 соответственно. Первый процессор 202 соединен с первым устройство ввода-вывода 204 через путь прохождения сигнала 203. Первое устройство АМС или µАТСА 201 соединено со вторым устройством ввода-вывода 219 через путь прохождения сигнала 236. Второе устройство АМС или µАТСА 217 непосредственно соединено с сетевым устройством 212. Второй процессор 216 соединен с четвертым устройство ввода-вывода 214 через путь прохождения сигнала 215. Устройство ввода-вывода 220 соединено с одним или несколькими внешними физическими портами 237 через линию 238. На второй задней слот карте 227 два устройства ввода-вывода 225 246 соединены с сетевым устройством 222 через пути прохождения сигнала 224, 230, соответственно. Первый процессор 226 соединен с первым устройством ввода-вывода 225 через путь прохождения сигнала 244. Первое устройство АМС или µАТСАЗ 228 непосредственно подключено к сетевому устройству 222.

Хотя на фигуре 2 показано определенное число устройств ввода-вывода, процессоров и других устройств на соответствующих передних слот картах, следует понимать, что они приведены просто в качестве примера, и передняя слот карта может иметь любое число устройство ввода-вывода, процессоров и других устройств в той мере, в какой эти устройства отвечают требованиям по ограничению мощности, теплового излучения и ограничениям по размеру.

В некоторых примерах выполнения коммутирующая матрица является одной или несколькими передними картами, действующими как коммутирующая матрица. В некоторых примерах выполнения коммутирующая матрица основана на звездообразной сетевой топологии 40 Гбит/с, 10 Гбит/с или 1 Гбит/с, используя коммутационные карты, содержащие сетевые устройства. В некоторых примерах выполнения коммутирующая матрица является решетчатой сетью соединений 40 Гбит/с, 10 Гбит/с или 1 Гбит/с, устраняющей необходимость применения карты коммутирующей матрицы, кроме случаев, когда нужна совместимость с более старыми 10 Гбит/с или 1 Гбит/с системами, когда передние карты могут оказаться более предпочтительными. В некоторых примерах выполнения коммутирующая матрица совместима с продуктами стандарта PICMG. Например, обычные спецификации АТСА определяются или совместимы с серией PICMG 3.х. PICMG 3.0 является спецификацией на основе АТСА, и PICMG 3.1 определяет использование Ethernet для данных коммутирующей матрицы.

Следует понимать, что формирование единственного логического сетевого уровня, соединяя сетевые устройства, расположенные на передней слот карте и на задней слот карте системы, в частности, карты, которые имеют возможность приема или передачи данных ввода-вывода, как описано в настоящей заявке, может быть реализовано независимо от возможности соединения, выполняемого для коммутирующей матрицы.

На фигуре 2 сетевые устройства различных передних слот карт и задних слот карт составляют сетевой уровень, состоящий из портов, которые переносят данные ввода-вывода в систему через внешние физические порты, и портов, которые переносят данных ввода-вывода от внутренне соединенных логических объектов процессора, используя интерфейсные устройства на уровне ввода-вывода. Уровень ввода-вывода используется для передачи данных ввода-вывода от сетевого уровня на уровень обработки. Уровень обработки, например, может включать один или несколько процессоров, память процессора, разгрузочные устройства процессора и дополнительную память.

В некоторых примерах воплощения используются переключатели PCI-E для соединения устройства ввода-вывода на уровне ввода-вывода и логических объектов процессора вместе.

Способы соединения задней слот карта RTM с передней слот картой, используя соединитель ЗОНЫ 3 и сигналы, которые соответствуют сигналам ЗОНЫ 2, не ограничиваются возможностью внутреннего соединения устройства сетевого уровня и могут использоваться для реализации соединения устройств уровня ввода-вывода. В некоторых примерах выполнения внешние соединения порта выводятся непосредственно на уровень ввода-вывода, используя соединениями сетевого интерфейса.

В некоторых примерах воплощения сетевой уровень может быть внешне подключен к системе АТСА, используя специализированное сетевое оборудование.

В некоторых примерах воплощения устройства сетевого уровня и устройство ввода-вывода уровня конфигурируются для поддержания стандартов связи IEEE, таких как IEEE 802.lp, 802-lbb 802.1Qau, и 802.laz. При использовании вышеупомянутых стандартов IEEE устройства сетевого уровня могут отвечать требованиям данных ввода-вывода для карт приложений и услуг, чтобы обеспечить низкую задержку внутреннего графика как часть кластеризации приложения, требований высокоскоростного графика, для поддержки файловой системы, и требований внешнего ввода-вывода для потока данных от внешних сетевых портов. В некоторых примерах воплощения сетевой уровень может отвечать вводу-выводу данных для карт приложений и услуг, чтобы обеспечить низкую задержку внутрисервисного графика через удаленный прямой доступ к памяти (RDMA).

Некоторые примеры воплощения изобретения включают реализацию способов связи через виртуальные локальные сети (VLAN), способов виртуальной маршрутизации (VR), виртуальной маршрутизации и передачи (VRF), управления графиком и политики, основанной на фильтрации и передаче в устройства сетевого уровня, чтобы отвечать требованиям безопасности объединения приложений через различные логические объекты процессора в системе АТСА.

На шасси АТСА отношение портов ввода-вывода к логическим объектам процессора изменяется от одного сценария развертывания до другого сценария развертывания. В некоторых сценариях развертывания большое разветвление на выходе низкоскоростных портов объединяется в систему, имеющую меньшее число логических объектов процессора. В других сценариях развертывания имеется небольшое количество высокоскоростных портов, соединенных в систему, имеющую большое число логических объектов процессора. Есть также сценарии развертывания, имеющее множество портов и множество логических объектов процессора, которые находятся где-нибудь между двумя крайними значениями большого количества низкоскоростных портов с ограниченной возможностью соединения и небольшим количеством высокоскоростных портов, ограниченных требуемой обработкой.

Некоторые примеры воплощения изобретения включают способ для отделения особенностей ввода-вывода системы от особенностей процессора или, иными словами, ряд портов ввода-вывода отъединяется от ряда логических объектов процессора, используемых в системе. Например, когда задняя слот карта RTM должна быть заменена, процессор на передней слот карте оперативно выводится из обслуживания, потому что сигнал данных ввода-вывода от карты заднего слота RTM был потерян. Однако в некоторых примерах выполнения изобретения трафик ввода-вывода может все еще поддерживаться через другую заднюю слот карту RTM, изменяя внешний маршрут, по которому данные ввода-вывода передаются в систему, или путем совместного использования данных ввода-вывода между задними слот картами и передними слот картами в различных слотах. В результате потерь графика можно избежать.

Способ для маршрутизации данных ввода-вывода в телекоммуникационной системе будет теперь описан на примере блок-схемы, показанной на фигуре 3. Система включает, по меньшей мере, один сетевой узел, содержащий множество первых карт на карт ICax (IC), множество вторых карт IC и коммутирующую матрицу. Каждая вторая карта IC соединена с соответствующей первой картой IC в соответствующем слоте сетевого узла. Первыя стадия 3-1 способа включает получение данных ввода-вывода через внешний порт любой из множества первых или вторых карт IC. Когда пакеты данных ввода-вывода принимаются через внешний порт любая из множества вторых карт IC по получении пакетов данной второй картой IC; вторая стадия включает выполнение указанной второй картой IC классификации пакетов и, по меньшей мере, частичного определения места назначения для пакетов. Третья стадия способа включает доставку пакетов на место назначения первой или второй карты IC согласно классификации пакетов, выполняемой указанной второй картой IC через логический сетевой уровень, существующий на первой и второй картах ICax и в коммутирующей матрице.

Как упомянуто выше, сетевой уровень состоит из нескольких сетевых устройств, соединенных вместе и логически функционирующих как единственный объект. Фигуры 4А, 4В, 4C_r 4D, 4Е и 4F иллюстрируют различные конфигурации системных карт, соответствующих различному количеству портов ввода-вывода и производительности процессора.

Относительно описания приведенных ниже фигур 4А, 4В, 4С, 4D, 4Е и 4F, ссылка снова делается на "слоты", занимаемые "картами IC". Слот имеет место для передней карты и задней карты или, в общем, первой карты и второй карты. На фигурах 4А и 4В, задние карты являются картами RTM, и передние карты показаны как карты приложений и услуг (фигура 4А) и соединительная карта ввода-вывода (фигура 4В). В некоторых примерах выполнения, например, показанном на фигуре 4С, слот может включать две карты приложений и услуг в переднем и заднем расположении слота, соответственно. На фигурах 4А, 4В, 4С, 4D, 4Е и 4F представлены примеры с ограниченным количеством передних и задних карт, расположенных в слоте. Следует понимать, что конфигурации, отличные от примеров, показанных на чертежах, также находятся в объеме изобретения. На фигурах 4А, 4В, 4С, 4D, 4Е и 4F показаны различные примеры расположения слота, которые могли бы быть поддержаны примерами воплощения изобретения.

На фигуре 4А первый слот включает карту приложений и услуг 311 в переднем слоте и карту RTM 312 в заднем слоте. Карта RTM 312 включает сетевое устройство 308, процессор 270, один или несколько внешних физических портов 307 для приема/передачи данных ввода-вывода, и устройство ввода-вывода 272, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 307 и сетевым устройством 308. Устройство ввода-вывода 272, например, может быть интерфейсом линейного драйвера. Карта RTM 312 также может включать устройство памяти (не показано). Карта приложений и услуг 311 включает сетевое устройство 310. Сетевое устройство 308 карты RTM 312 связано с сетевым устройством 310 карты приложений и услуг 311 через линию 309. Карта приложений и услуг 311 также включает первое устройство ввода-вывода 315, соединенное с сетевым устройством 310, и первый процессор 317, соединенный к первым устройством ввода-вывода 315, и второе устройство ввода-вывода 316, соединенное с сетевым устройством 310, и второй процессор 318, соединенный со вторым устройством ввода-вывода 316. В некоторых примерах воплощения передача данных между сетевым устройством 310 и устройствами ввода-вывода 315, 316 через уровень ввода-вывода и на соответствующие процессоры через уровень обработки может быть выполнена способом, не противоречащим приведенному выше описанию со ссылками на фигуры 1 и 2.

Следует понимать, что использование двух устройств ввода-вывода и двух процессоров являются только примерным и не предназначено ограничить объем изобретения, поскольку оно может включать менее или более двух таких компонентов, включенных в карту приложений и услуг.

В некоторых примерах воплощения устройства сетевого уровня 308, 305 из карт RTM 312 313 предназначены для выполнения классификации данных ввода-вывода, принятых через внешние порты 307 306. На основе этой классификации устройства сетевого уровня могут организовать маршрутизацию/передачу данных ввода-вывода к требуемому месту назначения через переднюю слот карту или коммутирующую матрицу, или их обеих, в противоположность передней слот карте, которая должна обрабатывать данные ввода-вывода, чтобы определить, куда должны быть направлены или переданы данные ввода-вывода, и затем обеспечить соответствующую маршрутизацию/передачу данных. В некоторых примерах воплощения это уменьшает обработку в передней слот карте и улучшает время доставки данных ввода-вывода на величину, меньше, чем время, необходимое для обработки данных ввода-вывода в передней слот карте.

Коммутирующая матрица представлена как две карты 301 коммутирующей матрицы в переднем слоте из двух соответствующих слотов коммутирующей матрицы, и эти карты соединены с другими передними и задними слот картами. Сетевое устройство 302 встроено в каждую карту коммутирующей матрицы 301. Карты коммутирующей матрицы также включают процессор 276. Сетевое устройство 302 на фигуре 4А имеет внешний физический порт 314 для приема/передачи данных ввода-вывода и устройство ввода-вывода 277, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 314 и сетевым устройством 302. Например, устройство ввода-вывода 277 может быть интерфейсом линейного драйвера. Карта коммутирующей матрицы также может включать устройство памяти (не показано). Сетевое устройство 310 карты приложений и услуг 311 связано с сетевым устройством 302 карты коммутирующей матрицы 301 через линию 303.

Сетевой уровень в этой конфигурации слота состоит из двух сетевых устройств 308 и 310, из которых сетевое устройство 310 карты приложений и услуг 311 используется для соединения сетевого устройство 308 карты RTM 312, используя сигналы соединителя ЗОНЫ 3 с сетевым устройством 302 карты коммутирующей матрицы 301. Сетевое устройство 310 на карте приложений и услуг 311 также обеспечивает подключение первого и второго процессоров 317, 313 к уровню сети через уровень ввода-вывода и через первое и второе устройства ввода-вывода 315 316.

Вторая карта RTM 313 имеет сетевое устройство 305, процессор 274, один или несколько внешних физических портов 306 для приема/передачи данных ввода-вывода и устройство ввода-вывода 275, расположенное между одним или несколькими внешним физическими портами 306 и сетевым устройством 305, как показано на фигуре 4А, и занимающее заднее местоположение слота из одного из двух слотов коммутирующей матрицы. Сетевое устройство 305 второй карты RTM 313 связано с сетевым устройством 302 карты коммутирующей матрицы 301. Вторая карта RTM 313 может увеличить число портов ввода-вывода в системе, соединяя сетевое устройство 305 на второй карте RTM 313 сигналами ЗОНЫ 2 с сетевым устройством 302 на карте коммутирующей матрицы 301.

Возможность направления данных ввода-вывода по единственному логическому уровню сети через ЗОНУ 3 и соединители ЗОНЫ 2 обеспечивают гибкость при создании различных наборов внешних физических соединений порта ввода-вывода в системе помимо индивидуальности проекта передней слот карты или проекта коммутирующей матрицы.

На фигуре 4А показан пример соединения сетевого устройства на карте RTM с сетевым устройством на карте приложений и услуг, обеспечивая портам ввода-вывода возможность соединения карты RTM с любой другой картой в системе без использования логических объектов процессора на карте приложений и услуг.

На фигуре 4В показана структура мультислота, аналогичная структуре на фигуре 4А, в котором первый слот включает карту RTM 331 в заднем слоте, имеющего сетевое устройство 328, процессор 279, один или несколько внешних физических портов 327 для получения и/или передачи данных ввода-вывода, и устройство ввода-вывода 280, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 327 и сетевым устройством 328, и карту соединений ввода-вывода 332 в переднем слоте. Устройство ввода-вывода 280, например, может быть интерфейсом линейного драйвера. Карта RTM также может включать устройство памяти (не показано).

Коммутирующая матрица показана состоящей из двух карт 320 коммутирующей матрицы в переднем слоте двух соответствующих слотов и различных соединений с различными передними и задними слот картами, при этом каждая карта 320 коммутирующей матрицы имеет сетевое устройство 321, процессор 284, один или несколько внешних физических портов 322 для получения и/или передачи данных ввода-вывода и устройство ввода-вывода 285, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 322, и сетевым устройством 321. Устройство ввода-вывода 285, например, может быть интерфейсом линейного драйвера. Карты коммутирующей матрицы также могут включать устройство памяти (не показано).

Вторая карта RTM 325 в заднем слоте одного из слотов коммутирующей матрицы имеет сетевое устройство 324, процессор 282, один или несколько внешних физических портов 326 для получения и/или передачи данных ввода-вывода и устройства ввода-вывода 283, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 326 и сетевым устройством 324.

Как показано на фигуре 4В, сохранение сигналов ЗОНЫ 3 аналогичными сигналам ЗОНЫ 2 предоставляют системе возможность использовать упрощенные картой соединителя ввода-вывода, например карту, которая имеет минимальная функциональность помимо маршрутизации данных ввода-вывода от RTM до коммутирующей матрицы в переднем слоте, чтобы перенести взаимосвязанные сигналы от сетевого устройства 328 карты RTM 331 через картой соединителя ввода-вывода 332 через комбинацию соединителей ЗОНЫ 3 и ЗОНЫ 2 в сетевые устройства 321 соответствующих карт коммутирующей матрицы 320 по трактам 329, 330, 333. Картой соединителя ввода-вывода 332 могут использоваться там, где пропускная способность порта ввода-вывода является проблемой, и использование карты приложений и услуг, такой как карты, используемые на фигуре 4А, не требуется для увеличения пропускной способности. Например, в некоторых примерах воплощения две или несколько карт RTM могут быть соединены, логически или физически, с картой IC соединителя, увеличивая пропускную способность порта ввода-вывода. В некоторых примерах воплощения карта RTM может выполнить обработку, которая, возможно, уже была иным образом выполнена передней слот картой приложений и услуг и как таковая, карта приложения или сервисная карта не требуется для повышения производительности. При такой конфигурации слота картой соединителя ввода-вывода 332 могут использовать некоторые активные компоненты, чтобы обеспечить необходимую мощность и сигналы управления картой для карты RTM 328.

Как и на фигуре 4А, На фигуре 3В также показано, как вторая карта RTM может использоваться в заднем слоте, по меньшей мере, одного из слотов коммутирующей матрицы, чтобы обеспечить дополнительную пропускную способность порта ввода-вывода системы, соединяя сетевое устройство 324 на второй карте RTM 325 через соединения ЗОНЫ 3 с сетевым устройством 321 на одной из карт 320 коммутирующей матрицы.

На фигуре 4С показана конфигурация, в которой слот включает две карты приложений и услуг, один в переднем слоте и один в заднем слоте. В таком сценарии внешние порты ввода-вывода могут быть соединены с передней слот картой. Внешние порты не показаны на фигуре 4С, однако карты приложений и услуг могут быть соединены с внешними физическими портами способом, подобным способу на фигурах 2 и 5. В некоторых примерах воплощения имеется меньше разветвлений на выходе, чем доступно, если внешние порты соединяются и с картой RTM и с передней слот картой. Однако из-за развития портов с большой пропускной способностью это, возможно, не вызовет проблем. При текущих стандартах АТСА с ограничениями мощности и размера карты заднего слота, величина пропускной способности, доступная задней слот карте, несколько ограничивается. Предложенные изменения в стандартах АТСА могут изменить эти ограничения и разрешить одинаковую производительность процессора как на передней слот карте, так и на задней слот карте.

Фигура 4С иллюстрирует многослотовую структуру, аналогичную структурам, показанным на фигурах 4А и 4В, в который первый слот включает первую и вторую карты приложений и услуг 349 и 350, каждая из которых имеет сетевое устройство 353 и 351, соответственно. Каждая карта приложений и услуг 349, 350 включает первое и второе устройства ввода-вывода 335, 336, 355, 356, соединенные с сетевым устройством 353, 351 соответствующих карт приложений и услуг 349, 350, и первый и второй процессоры 337, 338, 357, 358, соединенные с первым и вторым устройствам ввода-вывода 335, 336, 355, 356.

Коммутирующая матрица состоит из двух карт 341 коммутирующей матрицы в переднем слоте из двух соответствующих слотов и различных соединений между передними и задними слот картами, при этом каждая карта коммутирующей матрицы 341 имеет сетевое устройство 342, процессор 286, один или несколько внешних физических портов 343 для получения и/или передачи данных ввода-вывода, и устройство ввода-вывода 287, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 343 и сетевым устройством 342. Устройство ввода-вывода 287, например, может быть интерфейсом линейного драйвера. Карты коммутирующей матрицы также могут включать устройство памяти (не показано).

Фигура 4С также иллюстрирует карту RTM 346 в заднем слоте коммутирующей матрицы, которая обеспечивает дополнительную пропускную способность порта ввода-вывода системы, соединяя сетевое устройство 345 на карте RTM 346 через соединения 344 ЗОНЫ 3 с сетевым устройством 342 на карте 341 коммутирующей матрицы. Карта RTM 346 в примере на фигуре 4С также включает процессор 289, один или несколько внешних физических портов 347 для получения и/или передачи данных ввода-вывода и устройство ввода-вывода 290, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 347 и сетевым устройством 345. Устройство ввода-вывода 290, например, может быть интерфейсом линейного драйвера. Карты коммутирующей матрицы также могут включать устройство памяти (не показано).

Как показано на фигуре 4С, сетевое устройство 353 передней карты приложений и услуг 349 соединено с картой 341 коммутирующей матрицы, используя обычный соединитель ЗОНЫ 2. Соединитель ЗОНЫ 3 используется для соединения сетевого устройством 351 задней карты приложений и услуг 350 с сетевым уровнем, используя сетевое устройство 353 на передней карте 349. Комбинация сетевых устройств 353 351 на двух картах приложений и услуг 349, 350 вместе с сетевым устройством на карте 341 коммутирующей матрицы и сетевым устройством 345 на карте RTM 346 создает единственное устройство логического сетевого уровня, как и на предыдущих иллюстрациях соединенных вместе сетевых устройств. Сетевые устройства 353, 351 на передних и задних картах также используются для соединения логических объектов процессора 357, 358 на задней карте 350 через набор устройств уровня ввода-вывода 355, 356. Устройства уровня ввода-вывода 335, 336, 355, 356 на обеих картах 349, 350 используются для получения и передачи данных ввода-вывода от и до сетевого уровня и для их передачи в память процессора, используя некоторая виды технологии передачи памяти.

На фигуре 4D показана структура, основанная на решетчатой сети соединений. В некоторых примерах воплощения коммутирующая матрица состоит из сетки межсоединений на системной плате для соединения всех слотов в системе АТСА. При соединении всех слотов не используются никакие карты коммутирующей матрицы кроме возможных случаев обеспечения совместимости с более старыми типами карт.

На фигуре 4D первый слот включает карту приложений и услуг 360 в переднем слоте и первую карту RTM 365 в заднем слоте. Первая карта RTM 365 включает сетевое устройство 368, процессор 291, один или несколько внешних физических портов 371 для приема/передачи данных ввода-вывода и устройство ввода-вывода 292, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 371 и сетевым устройством 368. Устройство ввода-вывода 292, например, может быть интерфейсом линейного драйвера. Карты коммутирующей матрицы также могут включать устройство памяти (не показано). Карта приложений и услуг 360 включает сетевое устройство 370. Сетевое устройство 368 карты RTM 365 связано с сетевым устройством 370 карты приложений и услуг 360 через линию 363. Карта приложений и услуг 360 также включает первое устройство ввода-вывода 373, соединенное с сетевым устройством 370 и первый процессор 375, соединенный с первым устройством ввода-вывода 373, второе устройство ввода-вывода 374, соединенное с сетевым устройством 370, и второй процессор 376, соединенный со вторым устройством ввода-вывода 374. Следует понимать, что использование двух устройств ввода-вывода и двух процессоров приведено только в качестве примера и не предназначено ограничить объем изобретения, поскольку карта приложений и услуг может включать больше или меньше двух указанных компонентов.

Второй слот имеет расположение, подобное расположению первого слота карты приложений и услуг 362, и имеет сетевое устройство 369, два устройства ввода-вывода 377, 378 и два устройства обработки 379, 359 в переднем слоте и вторую карту RTM 375, имеющую сетевое устройство 378, процессор 293, по меньшей мере, один или несколько внешних физических портов 372 и устройство ввода-вывода 294, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 372 и сетевым устройством 378 в заднем слоте. Устройство ввода-вывода 294, например, может быть интерфейсом линейного драйвера. Карты коммутирующей матрицы также могут включать устройство памяти (не показано).

На фигуре 4D сетевое устройство 370 карты приложений и услуг 360 соединено с сетевым устройством 369 карты приложений и услуг 362, используя соединитель ЗОНЫ 2. Сетевые устройства 370 369 на картах приложений и услуг 360, 362 также соединены с сетевыми устройствами на картах RTM 365, 375, используя соединитель ЗОНЫ 3. Соединители ЗОНЫ 3 поддерживают тот же самый формат сигнала, что и сигнала, прошедшего по соединителю ЗОНЫ 2 для создания решетчатой сети соединений. Сетевые устройства 368, 370 на картах RTM 365, 375 используются для предоставления различных внешних портов для системы, не воздействуя на проект передней карты. Сетевые устройства 370, 369 на картах приложений и услуг 360, 362 также используются для соединения объектов 375, 376, 379, 359 процессора с сетевым уровнем системы, используя устройства ввода-вывода уровня 373, 374, 377, 378. Устройства ввода-вывода уровня 373, 374, 377, 378 получают данные ввода-вывода от устройств сетевого уровня 364, 362 и отправляют данные в память логических объектов процессора 375, 376, 379, 359, используя некоторые технологии передачи памяти.

На фигуре 4Е показана конфигурация, подобная конфигурации на фигуре 4А, за исключением того, что карта приложений и услуг 311 из фигуры 4А была заменена картой, сконфигурированной для хранения данных на фигуре 4Е.

На фигуре 4Е первый слот включает карту хранения данных 380 в переднем слоте и первую карту RTM 381 в заднем положении слота. Карта RTM 381 включает сетевое устройство 382, процессор 295, один или несколько внешних физических портов 383 для приема/передачи данных ввода-вывода и устройство ввода-вывода 296, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 383 и сетевым устройством 382. Устройство ввода-вывода 296, например, может быть интерфейсом линейного драйвера. Карта RTM также может включать устройство памяти (не показано). В некоторых примерах воплощения устройство памяти на карте RTM может быть частью SAN.

Карта хранения данных 380 включает сетевое устройство 384. Сетевое устройство 382 карты RTM 381 связано с сетевым устройством 384 карты хранения данных 380 через линию 385. Карта хранения данных 380 также включает контроллер массива хранения данных 386, соединенный с сетевым устройству 384, и четыре диска 387, соединенный с контроллером массива хранения 386. Диски 387 могут быть частью сети хранения данных (SAN). Следует понимать, что эти четыре диска используются просто в качестве примера, и число дисков могло быть больше или меньше четырех.

Некоторые дополнительные слоты в системе могут иметь коммутирующую матрицу, и конструкция этих слотов может быть конструкции слотов коммутирующей матрицы на фигурах 4А и 4В.

На фигуре 4Е сетевое устройство 384 карты хранения данных 380 соединено с сетевым устройством 389 на карте коммутирующей матрицы 388, используя обычный соединитель ЗОНЫ 2. Соединитель ЗОНЫ 3 используется для соединения сетевого устройства 382 карты RTM 381 с сетевым уровнем, используя сетевое устройство 384 на карте хранения данных 380. Комбинация сетевых устройств 384, 382 на карте хранения данных 380 и карте RTM 381, вместе с сетевым устройством 389 на карте коммутирующей матрицы 388 и сетевым устройством 390 на второй карте RTM 391 создает индивидуальное устройство логического сетевого уровня, как и на предыдущих схемах соединения сетевых устройств.

Карты коммутирующей матрицы 388 также включают процессор 299, один или несколько внешних физических портов 258 для приема/передачи данных ввода-вывода и устройство ввода-вывода 257, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 258 и сетевым устройством 389. Вторая карта RTM 391 также включает процессор 297, один или несколько внешних физических портов 259 для приема/передачи данных ввода-вывода и устройство ввода-вывода 298, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 259 и сетевым устройством 390. Эти устройство ввода-вывода 257, 298, например, может быть интерфейсами линейного драйвера. Коммутирующая матрица и вторые карты RTM также могут включать устройство памяти (не показано).

Контроллер массива хранения данных 386 на карте хранения данных 380 используется для приема/передачи данных ввода-вывода от и до сетевого уровня и передачи данных ввода-вывода, по меньшей мере, одному из дисков 397.

На фигуре 4F представлена еще одна конфигурация, в которой могут быть реализованы примеры воплощения изобретения. Фигура, в основном, повторяет фигуру 4А без карты RTM в заднем слоте позади карты приложений и услуг. Такая конфигурация может использоваться в плане управления и сигнализации.

В некоторых примерах воплощения, показанных на фигурах 4A-4F, процессоры на картах RTM, картах коммутирующей матрицы и/или на картах приложений и услуг могут иметь встроенную память на микросхеме процессора, используя процессор или устройство памяти (не показано) в другом месте на карте RTM.

Следует понимать, что устройства, показанные на фигурах 4A-4F, являются только примерами и не предназначены ограничить объем изобретение. Число процессоров, блоков памяти, устройств ввода-вывода, число передних слот карт и задних слот карт в определенной реализации может измениться по сравнению с числом компонентов, показанных на чертежах, не выходя из объема изобретения. В некоторых примерах воплощения различные комбинации описанных выше карт могут быть включены в определенную систему.

На фигуре 5 показан пример гибкости внешних устройств ввода-вывода по возможностям соединения с системой АТСА в соответствии с примером воплощения изобретения.

На фигуре 5 показан первый слот, который содержит карту приложений и услуг 401 в переднем расположении слота и первую карту RTM 404 в заднем слоте. Первая карта RTM 404 включает сетевое устройство 417, процессор 452, один или несколько внешних физических портов ввода-вывода 408 для приема/передачи данных ввода-вывода и устройство ввода-вывода 450, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 408 и сетевым устройством 417. Первая карта RTM 404 может также содержать устройство памяти (не показано). Карта приложений и услуг 401 включает сетевое устройство 414, первое устройство ввода-вывода 432, процессор 434, соединенный с первым устройство ввода-вывода 432, один или несколько внешних физических портов ввода-вывода 405 для приема/передачи данных ввода-вывода и второе устройство ввода-вывода 430, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами ввода-вывода 405 и сетевым устройством 414. Сетевое устройство 417 первой карты RTM 404 связано с сетевым устройством 414 карты приложений и услуг 401 через линию 409 через соединитель ЗОНЫ 3 419.

Второй показанный на чертеже слот имеет карту коммутирующей матрицы 402 в переднем слоте и вторую карту RTM 403 в заднем слоте. Вторая карта RTM 403 включает сетевое устройство 416, процессор 462, один или несколько внешних физических портов ввода-вывода 407 для приема/передачи данных ввода-вывода и устройство ввода-вывода 460, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами 407 и сетевым устройством 416. Вторая карта RTM 403 может также содержать устройство памяти (не показано). Карта коммутирующей матрицы 402 включает сетевое устройство 415, первое устройство ввода-вывода 442, процессор 444, соединенный с первым устройством ввода-вывода 442, один или несколько внешних физических портов ввода-вывода 406 для приема/передачи данных ввода-вывода и вторые устройство ввода-вывода 440, расположенное между одним или несколькими внешними физическими портами ввода-вывода 406 и сетевым устройством 415. Сетевое устройство 416 второй карты RTM 403 связано с сетевым устройством 415 карты коммутирующей матрицы 402 через линию 413 с помощью соединителя ЗОНЫ 3 421.

Сетевое устройство 414 карты приложений и услуг 401 соединено с коммутирующей матрицей 422 через линию 410 и через соединитель ЗОНЫ 2 420. Сетевое устройство 415 карты коммутирующей матрицы 402 соединено с коммутирующей матрицей 422 через линию 412 и соединитель 420 ЗОНЫ 2. Дополнительные соединения с другими слотами на шасси могут быть выполнены, в основном, по линиям, обозначенным как 411.

Поскольку устройства сетевого уровня 417, 414, 415, 416 соединены с коммутирующей матрицей 422, чтобы сформировать единственный логический сетевой уровень, любой порт на любой карте на фигуре 4 или на карте, не показанной на чертеже, но включенной в шасси, может осуществлять переключение, маршрутизацию или передачу данных ввода-вывода любому другому порту на любой другой карте. Проекты карты с различными внешними физическими конфигурациями порта ввода-вывода могут удовлетворить требования развертывания без необходимости специального развертывания в конкретной плоскости управления аппаратными или программными средствами. В некоторых примерах воплощения единственный глобальный слот и спецификация обозначения порта в пользовательском интерфейсе системы управления и программируемом интерфейсе плоскости управления могут использоваться, чтобы определить внешние порты ввода-вывода.

На фигуре 5 один или несколько внешних физических портов ввода-вывода 406 на карте коммутирующей матрицы 402 непосредственно соединены с устройством сетевого уровня 415 карты коммутирующей матрицы 402. Один или несколько внешних физических портов ввода-вывода 406 обеспечивают возможность соединения для всех других карт в системе, используя сетевой уровень. Слоты карт коммутирующей матрицы также обеспечивают соединения ЗОНЫ 3 с картой RTM, например, со второй картой RTM 403. На фигуре 5, один или несколько внешних физических портов ввода-вывода 407 на второй карте RTM 403 слота карты коммутирующей матрицы соединены с устройством сетевого уровня 416 второй карты RTM 403. Это сетевое устройство соединено с остальной частью сетевого уровня, используя сигналы соединителя ЗОНЫ 3 в устройстве сетевого уровня 415 карты коммутирующей матрицы 402.

Один или несколько внешних физических портов ввода-вывода первых и вторых карт RTM 404, 403 обеспечивают физический доступ к заднему слоту порта в системе для тех сценариев развертывания, которые включают соединения заднего слота. Один или несколько внешних физических портов ввода-вывода на карте коммутирующей матрицы 402 являются передними портами доступа к слоту для тех сценариев развертывания, которые включают соединения переднего слота. В обоих случаях, внешние физические порты ввода-вывода, соединенные со слотами коммутирующей матрицы, обеспечивают соединение со всеми картами в системе, используя сетевой уровень.

Для некоторых сценариев развертывания соединения, основанные на карте ввода-вывода коммутирующей матрицы предпочтительны для других соединений внешнего порта ввода-вывода на слотах некоммутирующей матрицы, по меньшей мере, для возможности передачи данных ввода-вывода от внешнего порта карты коммутирующей матрицы к карте приложений и услуг и обратно, снова используя единственное межсоединение коммутирующей матрицы.

В случае, когда данных ввода-вывода вводятся во внешний физический порт на задней карте или внешний физический порт на передней карте слот карты, основанной на некоммутирующей матрице, данные ввода-вывода могут быть переданы через карту приложений и услуг в другом слоте через устройство сетевого уровня карты коммутирующей матрицы, и затем снова назад к тому же самому порту ввода-вывода, используя две из линий межсоединения коммутирующей матрицы.

В некоторых примерах воплощения преимуществом соединений с портом RTM некоммутирующей матрицы является возможность поддержки многих соединений внешнего порта ввода-вывода от увеличенной полезной площади пластины с большим количеством слотов.

В некоторых примерах воплощения фигуры 5 процессоры на картах RTM, картах коммутирующей матрицы и/или картах приложений и услуг могут иметь встроенную память на микросхеме процессора, используя процессор и/или устройство памяти (не показано) в выделенном месте в карте RTM.

Хотя на фигуре 5, как и на фигурах 4A-4F, речь идет о картах RTM в реальном расположении слота и о картах коммутирующей матрицы и картах приложений и услуг в переднем слоте, в более широком смысле карты могут упоминаться как передние карты и задние карты, или первые карты и вторые карты.

Фигура 6 является схемой, иллюстрирующей процессы, поддерживаемые в каждом из этих трех уровней, а именно, сетевой уровень 503, уровень ввода-вывода 502 и уровень обработки 501, описанный выше для случая обработки данных ввода-вывода, подаваемых в систему и выводимых из системы.

Сетевой уровень 503 может поддерживать процессы виртуальной локальной сети (VLAN) 513 для уровня 2 выделения адреса линии и уровня 2 передачи. Сетевой уровень 503 поддерживает процессы виртуальной маршрутизации (VR) 514 для уровня 3 выделения адреса сети и поддержки маршрутизации. Процессы VR также используются в соединении с процессами VPN 519 для того, чтобы обеспечить виртуализацию сетей системы. Сетевой уровень 503 поддерживает основанное на политике регулирование процесса 515 по специальным руководствам. Сетевой уровень 503 поддерживает процесс управления 517 для управления графиком. Процессы обеспечения безопасности 516 поддерживаются в сети, создавая статический брандмауэр и защиту DOS (отказ сервиса). Дополнительные процессы брандмауэра или процессы брандмауэра, не сохраняющие состояние, или оба также развертываются как на уровне ввода-вывода 502, так и на уровне обработки 501. Сетевой брандмауэр обеспечивает улучшенное управление и безопасность, отслеживая динамическое состояние и реагируя соответственно. Например, отслеживание прошлого соединения и соединения в текущем состоянии и удаление всех пакетов, не относящихся к этому состоянию, как усовершенствование мер безопасности. Разделение способов защиты является вопросом сложности и объема соответствующих правил.

Уровень ввода-вывода 502 поддерживает функциональные возможности интерфейса уровня в виртуальной рабочей среде, используя процесс однокорневой визуализации ввода-вывода (SR-IOV) 507. Уровень ввода-вывода 502 поддерживает процессы регулирования 506, основанные на обработке. Уровень ввода-вывода 502 также поддерживает функциональность уровня обработки по разгрузке, которая иным образом использовала бы ценные ресурсы уровня процессора для выполнения текущей задачи. Функциональность выгрузки на уровне ввода-вывода включает волоконно-оптический канал для связи по Ethernet (FCOE) 508, SOE 518, и Интернет-интерфейс малых вычислительных систем (ISCSI) 509 по протоколу для доступа к блокам памяти, протоколу управления передачей/протокол Интернета (TCP/IP) 510 по загрузке и протоколу Интернета по защите с безопасным уровнем сокетов (SSL) (IPSEC/SSL) 511 для способов загрузки и шифрования/дешифрования. Уровень ввода-вывода 502 также поддерживает защиту межсетевыми экранами (брандмауэр) 512 более применимую к приложениям, работающим на логических объектах процессора, на уровне обработки, связанным с конкретным устройством ввода-вывода, работающими на уровне ввода-вывода 502.

Уровень обработки 501 является уровнем, в котором приложения и/или услуги 504 выполняются для работы системы. В некоторых сценариях эти приложения являются "концом дороги" приложений, где ответы на запросы приложения отсылают назад к инициатору запроса. В других случаях услуги на уровне обработки 501 являются внутриполосными интенсивными сетевыми услугами для хранения, кластеризации или ввода-вывода. Внутриполосные сетевые услуги включают средства изучения и интенсивную обработку пакетов, направленных через систему. Примером является шифрование пакетов, когда выполняется проверка пакета, и выполняется обработка, чтобы произвести кодирование, которое существенно отличает обработанный пакет от исходного. В любом сценарии уровень обработки 501 поддерживает состояние защиты и безопасность обработки 505 конкретно по приложениям заявкам и/или услугам 504 выполняемым в конкретном устройстве обработки.

В системе АТСА доставка данных ввода-вывода системы включают несколько типов различного трафика с различными требованиями по задержке и пропускной способности. Виртуализация системы АТСА приводит к различных типам используемой связи и к выделению логических объектов процессора в системе. Это выделение включает выделение адресации сети, топологию сети и защиту между виртуальными доменами. В некоторых примерах воплощения использование описанного здесь логического сетевого уровня включает доставку данных ввода-вывода в шасси АТСА от любого числа внешних физических данных ввода-вывода с любой скоростью к любому числу виртуализированных доменов логических объектов процессора и приложений и услуг, которые являются результатом их выполнения.

В свете вышеупомянутого описания возможны различные модификации и изменения настоящего изобретения. Следовательно, нужно понимать, что в рамках приложенной формулы изобретения это изобретение может быть осуществлено иным образом, чем конкретно описано здесь.

Реферат

Изобретение относится к устройствам маршрутизации. Технический результат заключается в повышении скорости передачи данных. Способ содержит: сетевой узел, имеющий множество первых карт на интегральных схемах (IC), множество вторых карт IC и коммутирующую матрицу, причем каждая вторая карта IC соединена с соответствующей первой картой IC в соответствующем слоте сетевого узла. Способ включает получение данных ввода-вывода через внешний порт любого из множества первых или вторых карт IC. Когда пакеты данных ввода-вывода принимаются через внешний порт указанной второй карты IC, указанная вторая карта IC выполняет пакетную классификацию пакетов и, по меньшей мере, частично определяет место назначения для пакетов. Способа включает доставку пакетов в первое или второе место назначения карты IC согласно классификации пакетов, выполняемой указанной второй картой IC через логический сетевой уровень, существующий на первой и второй картах IC и в коммутирующей матрице. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула