专利名称：网络系统及网络至网络桥接器的制作方法
技术领域：
本发明关于计算机网络，特别是关于计算机系统间共用传输层与因特网层但不包含网络存取层的计算机网络。
背景技术：
—般而言，计算机系统与服务器(server)系经由乙太网络(Ethernet)建立网络连线。基本上，计算机系统与服务器的连线方式可分为一对一连线(one-to-oneconnection)及一对多连线(one-to-multiple connection)。图 IA 为于一对一连线方式下的计算机系统与服务器示意图，其中计算机系统120经由网络连线连接至服务器110。图IB为于一对多连线方式下的计算机系统与服务器示意图，其中计算机系统182、184、186于连接至服务器160前需经由网络交换器(network switch) 170处理网络封包的传递。由于网络连线两端的计算机系统、服务器、及网络交换器均需具备网络转换器(network adapter)，以自网络连线接收网络封包或传送网络封包至网络连线，所以网络转换器所包含的网络存取层(network access layer)的数据处理速度便经常成为网络连线速度的瓶颈。此外，由于网络线两端的数据传送/接收速度必须一致，因此网络连线的速度会被限制于较低的数据传送/接收速度。举例来说，若图IA的服务器110的数据传送/接收速度为lOGB/s，而计算机系统120的数据传送/接收速度为lOMB/s，因此服务器110与计算机系统120之间的网络连线的数据传送/接收速度将为lOMB/s。同样的，若图IB的服务器160及网络交换器170的数据传送/接收速度为lOGB/s，而计算机系统182的数据传送/接收速度为lOMB/s，服务器160与计算机系统182之间的网络连线的数据传送/接收速度将为lOMB/s。明显的，网络传输速度会受限于所有网络转换器底层的网络存取层的最低传输速度，而且还要进行封包侦错的时间，所以整体传输速度会更低。由于网络的传送必须遵循TCP/IP通讯协定的规定，因此数据传送端将依据TCP/IP模型各层(例如网络存取层之上分别为因特网层(internet layer)、传输层(transportlayer)、应用层(application layer))的规定，在操作系统上执行的软件应用程序将欲传送的数据从应用层开始进行封包，最后透过网络存取层传送到数据接收端，而数据接收端的网络存取层在接收到封包后，也依据TCP/IP的规定进行解封包的操作。在另一常用的OSI模型中则各层分别为实体层(physical layer)、数据链结层(data-link layer)、网络层(network layer)、传输层(transport layer)、会话层(session layer)、表不层(presentation layer)、应用层(application layer) ;TCP/IP 模型相较之下将 OSI 模型中功能类似的层次合并，包括将OSI的应用层、表示层及会话层合并为应用层，保留传输层和网络层，将OSI的实体层及数据链结层合并为网络存取层。图2为网络连线两端的网络转换器210及250的示意图，其中A系统经由网络转换器210连接至网络线260，而B系统经由网络转换器250连接至网络线260。当A系统要传送数据给B系统时，网络转换器210在A系统接收所欲传送的数据后，将依循应用层221、传输层222、因特网层223、网络存取层224的规定对数据进行编码且转换为封包，再透过传输端Tx送至网络线260。另一方面，网络转换器250透过接收端Rx从网络线260接收由网络转换器210传输端Tx所送来的封包，并依循网络存取层274、因特网层273、传输层272、应用层271对所接收封包进行解封包的操作，以取出A系统所要传送的数据。应注意的是，自B系统透过网络线260传送数据给A系统类似上述的操作，故不予以赘述。上述图2所描述的架构虽然已广泛运用在目前的网络传输中，但对于越来越重视的云端运算或是无线通讯基地台/机房而言，却在服务器所提供的服务越来越多样化之下，而逐渐出现效率不足的窘境。举例来说，现有的服务器会包含主系统与次系统两部分，并在接收到客户端的服务需求后，由主系统依据服务类型分配给后续的次系统进行做处理。应注意的是，主系统与次系统皆是可独立运作的计算机系统。以图IB为例，主系统160与次系统182/184/186透过乙太网络(Ethernet)相连，并 在主系统160接收客户端服务需求后，分派给次系统182/184/186作进一步处理，而次系统182/184/186处理后的数据亦透过乙太网络回传信息给主系统160。明显的，在服务器端的主/次系统传送数据过程中，除了网络存取层的传输速度与侦错操作会影响系统运作效率之外，近在咫尺的主/次系统又需要对数据不断地进行封包与解封包操作，因此又拖累系统整体的传输效率。为了提升网络连线的数据传输速度以配合更高的需求标准，必须改良网络转换器的设计。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种网络至网络桥接器(network-to-networkbridge)，以解决现有技术存在的问题。于一实施例中，该网络至网络桥接器，耦接于一第一系统与一第二系统之间，包括一第一网络转换器，包括一第一总线介面以及一第一网络处理堆叠，其中该第一总线介面自该第一系统接收一第一数据，且该第一网络处理堆叠对该第一数据进行编码处理以产生一第一编码数据；以及一第二网络转换器，包括一第二总线介面以及一第二网络处理堆叠，其中该第二网络处理堆叠以该第一编码数据作为一第一解码数据，且从该第二总线介面将该第一解码数据传送至该第二系统。本发明所述的网络至网络桥接器，该第一网络处理堆叠的传输层与该第二网络处理堆叠的传输层整合在一起、该第一网络处理堆叠的网络层与该第二网络处理堆叠的网络层整合在一起，其中该第一网络处理堆叠与该第二网络处理堆叠皆不包含一网络存取层。本发明所述的网络至网络桥接器，该第一网络处理堆叠与该第二网络处理堆叠皆符合TCP/IP通讯协定的规定。本发明所述的网络至网络桥接器，该高速互联介面标准为外围设备高速互联介面标准。本发明所述的网络至网络桥接器，还包含一用以储存该第一编码数据的缓冲器，其中该第一编码数据由该第一网络转换器所储存，并由该第二网络转换器所读取。本发明所述的网络至网络桥接器，还包含一用以储存对应于该第一网络处理堆叠与该第二网络处理堆叠的MAC地址的储存器。本发明所述的网络至网络桥接器，该网络至网络桥接器整合在一单芯片中。本发明提供一种网络至网络桥接器，耦接于一第一系统与一第二系统之间，包括一第一网络转换器，包括一第一总线介面以及一第一网络处理堆叠；多个第二网络转换器，每个该第二网络转换器包括一第二总线介面以及一第二网络处理堆叠；以及一路由裁决器，包含一第一路由网络处理堆叠与一第二路由网络处理堆叠，其中该第一网络处理堆叠与该第一路由网络处理堆叠整合，且该第二网络处理堆叠与该第二路由网络处理堆叠整合；其中该第一总线介面自该第一系统接收一第一数据，且该第一网络处理堆叠对该第一数据进行编码处理以产生一第一编码数据；其中路由裁决器经由整合的该第一网络处理堆叠与该第一路由网络处理堆叠而取得该第一编码数据，再经由整合的该第二网络处理堆叠与该第二路由网络处理堆叠送往该第二网络转换器中的一个；其中接收该第一编码数据的该第二网络转换器以该第一编码数据作为一第一解码数据，且从接收该第一编码数据的该第二网络转换器的该第二总线介面将该第一解码数据传送至该第二系统。本发明所述的网络至网络桥接器，该第一网络处理堆叠的传输层与该第一路由网络处理堆叠的传输层整合在一起、该第一网络处理堆叠的网络层与该第一路由网络处理堆叠的网络层整合在一起，其中该第一网络处理堆叠与该第一路由网络处理堆叠皆不包含一实体层。本发明所述的网络至网络桥接器，该第二网络处理堆叠的传输层与该第二路由网 络处理堆叠的传输层整合在一起、该第二网络处理堆叠的网络层与该第二路由网络处理堆叠的网络层整合在一起，其中该第二网络处理堆叠与该第二路由网络处理堆叠皆不包含一网络存取层。本发明所述的网络至网络桥接器，该第一网络处理堆叠与该第一路由网络处理堆叠皆符合TCP/IP通讯协定的规定。本发明所述的网络至网络桥接器，该高速互联介面标准为外围设备高速互联介面标准。本发明所述的网络至网络桥接器，还包含一用以储存该第一编码数据的缓冲器，其中该第一编码数据由该第一网络转换器所储存，并由该第一路由网络转换器所读取。本发明所述的网络至网络桥接器，还包含一用以储存对应于该第一网络处理堆叠与该第二网络处理堆叠的MAC地址的储存器。本发明所述的网络至网络桥接器，该网络至网络桥接器整合在一单芯片中。本发明能够提升数据传递速度，进而提升回复客户端服务需求的效率。
图IA为一对一连线方式下的计算机与服务器示意图；图IB为一对多连线方式下的计算机与服务器示意图；图2为网络连线两端的网络转换器210及250的示意图；图3A为依据本发明的一对一连线方式的网络至网络桥接器300的区块图；图3B为依据本发明的一对一连线方式的网络至网络桥接器300区块图的另一实施例；图4A为依据本发明的主系统的主机板的示意图；图4B为依据本发明的次系统的主机板的示意图；图4C为依据本发明的主系统的主机板与次系统的主机板耦接的示意图；图5为依据本发明的一对多连线方式的网络至网络桥接器区块图的再一实施例；图6为依据本发明的主系统主机板与次系统主机板耦接的示意图；以及
图7为依据本发明的主系统主机板与次系统主机板耦接示意图的另一实施例。附图中符号的简单说明如下110、160:服务器；120、182、184、186 :计算机系统；170 :交换器；210、250、310a、350a、310b、350b、510、551、552、553、55n :网络转换器；220、270、320a、325a、355a、370a、320b、370b、520、561、562、563、56n、736、7361、736n PCIe 介面；260:网络线； 300a、300b、436、500、606、706 :网络至网络桥接器；321a、351a、321b、371b、521、551-55n :应用层；322a、352a、322b、522、524 :传输层；323a、353a、323b、523、525 :因特网层；360a =PCIe 总线；380b,531 :缓冲器3801b,5311 :第一缓冲区3802b,5312 :第二缓冲区400、600、700 :主系统的主机板；402、432、602、632、702、7321、732n :处理器；404、434、604、634、704、7341、734n :芯片组；411-415、611-613、711-715 :插槽；430,630,730 :次系统的主机板；530 :裁决路由器；781-78Π :分支次系统。
具体实施例方式为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。为了解决现有技术在网络存取层的数据处理造成网络连线速度瓶颈的问题，本案发明人提出一种可以直接将次系统安置在主系统插槽，并共用传输层与因特网层但不包含网络存取层的架构，并利用更快速的外围设备高速互联(Peripheral ComponentInterconnect express, PCIe)总线来传送数据，因此主/次系统间除了不再需要透过网络存取层来进行网络连线，而且可透过更快速的连接介面进行数据传输，于是服务器的主/次系统间的数据传递速度得以提升，进而提升回复客户端服务需求的效率。以下将利用图3至图6对本发明做更详尽的描述。图3A为本发明一对一连线方式的网络至网络桥接器300a的区块图。在图3A中，网络转换器(network adapter) 310a位于主系统的主机板上,而网络转换器350a则位于次系统的主机板上。应注意的是，次系统主机板插入主系统主机板的插槽上，因此主系统与次系统可分别透过PCIe介面325a与355a，并经由PCIe总线360a相连。图3A中的网络转换器310a亦包括与主系统芯片组(未绘示)相连的PCIe介面320a及一网络处理堆叠，网络转换器350a则包括与次系统芯片组(未绘示)耦接的PCIe介面370a及一网络处理堆叠。网络转换器310a的网络处理堆叠包括传输层322a、因特网层323a，但不包括网络存取层。同样的，网络转换器350a的网络处理堆叠中亦包含传输层352a与因特网层353a但不包括网络存取层。有利的是，在本实施例中，由于网络转换器3IOa及350a已透过PCIe总线360a相连以进行数据交换，所以网络存取层便不再需要而可除去，于是可大幅提升主系统与次系统之间数据传送及接收的速度。另外，当网络至网络桥接器300a连接于主系统及次系统的PCI-X总线或PCI总线之间时，网络转换器310a及350a的PCIe介面320a及370a亦可置换为PCI-X介面或PCI介面。再者，虽然上述实施例的网络虽用乙太网络(Ethernet)做说明，但任何与乙太网络类似、或是可应用本发明而除去网络存取层的网络、或是不脱离本发明精神所为的等效修饰与应用，皆应包含于本发明申请专利范围中。以下将针对网络转换器310a及350a的操作细节部分做进一步的描述。当主系统欲传送第一数据(例如是从客户端而来的服务需求)至次系统时，首先将利用网络至网络桥接器300a中的传输层322a与因特网层323a依序对第一数据进行编码而产生第一编码数据。应注意的是，由于第一数据已将TCP/IP网络堆叠最上端的应用层321a所需的数据编码在内，因此图3A以虚线绘示应用层321a的外框。接下来，第一编码数据将经由主系统PCIe介面325a、PCIe总线360a、再送往PCIe介面355a。在次系统的网络转换器350a接收第一编码数据后，将依据因特网层323a与传输层322a的顺序依序对第一编码数据进行解码，用以产生第一解码数据，最后再将第一解码数据透过次系统内部的PCIe介面370a送往次系统的芯片组(未绘示)与中央处理器(未绘示)做进一步的处理。同样的，当次系统处理完第一解码数据后，会将处理结果转换成第二数据(应用层351a的数据已包含在此第二数据中，所以应用层351a亦用虚线外框表示)并送往次系统的网络转换器350a。网络转换器350a于是利用传输层352a与因特网层353a的顺序依序对第二数据进行编码以产生第二编码数据，然后透过PCIe介面355a、PCIe总线360a、再送往PCIe介面325a送往主系统的网络转换器310a。主系统的网络转换器310a接收第二编码数据后，将依据因特网层323a与传输层322a的顺序依序对第二编码数据进行解码，用以产生第二解码数据，最后再将第二解码数据透过主系统内部的PCIe介面320a送往主系统的芯片组(未绘示)与中央处理器(未绘示)做进一步的处理(例如对客户端的服务需求进行回复)。明显的，由于图3A中的主系统与次系统各自具有一个网络转换器310a与350a，所以虽然可以利用PCIe总线来快速的传递数据，但若网络转换器310a与350a可以进一步整合在同一芯片中，并将网络转换器310a与350a做进一步的整合，不仅可进一步减少编码/解码的动作，同时减少一个芯片的运用。图3B为依据本发明的一对一连线方式的网络至网络桥接器 (network-to-network bridge) 300b区块图的另一实施例。于图3B中，网络至网络桥接器300b将主系统与次系统的两者的网络转换器整合于一单一芯片(single chip)中，而网络至网络桥接器300b连接于一主系统的PCIe总线与一次系统的PCIe总线之间。于图3B的网络至网络桥接器300b还包括网络转换器310b及350b。网络转换器310b包括PCIe介面320b及一网络处理堆叠，网络转换器350b则包括PCIe介面370b及一网络处理堆叠。于一实施例中，网络转换器310b的网络处理堆叠包括传输层322b、因特网层323b，但不包括网络存取层。如图3B所示，网络转换器350b的网络处理堆叠中的传输层与因特网层与网络转换器310b的传输层322b与因特网层323b分别整合在一起，且如网络转换器310b —样不包括网络存取层。有利的是，在本实施例中，因网络转换器310与网络转换器350b在传输层322b与因特网层323b整合在一起且不包含网络存取层，加上可透过PCIe介面进行高速的数据交换，于是可大幅提升主系统与次系统之间数据传送及接收的速度。至于整合后的传输层322b与因特网层323b的操作细节部分将在后文再行详述。另外，当网络至网络桥接器300b连接于主系统及次系统的PCI-X总线或PCI总线之间时，网络转换器310b及350b的PCIe介面320b及370b亦可置换为PCI-X介面或PCI介面。再者，虽然上述实施例的网络用乙太网络(Ethernet)做说明，但任何与乙太网络类似、或是可应用本发明而除去网络存取层的网络、或是不脱离本发明精神所为的等效修饰与应用，皆应包含于本发明申请专利范围中。应注意的是，因每一台连上网络的计算机系统在硬件上皆有独一无二的地址(亦即MAC地址，Media Access Control Address),所以只要开机时将主系统的MAC地址由主系统取出并储存于网络转换器310b可读取之处(例如储存在缓冲器380b中)，同时把与次 系统的MAC地址放置在网络转换器350b可取得的位置(例如亦将储存在快闪存储器中的次系统MAC地址取出并储存在缓冲器380b中)，网络转换器310b/网络转换器350b在分析数据时依然能得知所分析数据是否将要传送给主系统/次系统，因此网络管理程序(例如驱动程序)在这部分只需要进行修改即可。再者，由于在传输层322b之上的应用层甚至是应用程序或操作系统等软件程序，皆不会感受到网络存取层已被除去、以及共用传输层与因特网层的情形，于是软件程序的开发亦与网络处理堆叠的变化无关。当图3B的网络至网络桥接器300b经由PCIe介面320b接收由主系统PCIe总线所传送的一第三数据(例如是从客户端而来的服务需求)后，由于第三数据已将TCP/IP网络堆叠最上端的应用层321b所需的数据编码在内(因此图3B以虚线表示)，所以当接下来网络转换器310b的传输层322b与因特网层323b依序对第三数据进行编码而产生第三编码数据后，因为网络转换器310b与网络转换器350b共用传输层322b与因特网层323b之故，因此网络转换器310b可将此第三编码数据储存在缓冲器380b的第一缓冲区3801b中。于是只要网络转换器350b知道第三编码数据存在第一缓冲器3801b的地址，即可直接从第一缓冲区3801b取得第三编码数据。应注意的是，由于第三编码数据就是网络转换器350b在执行解码操作后将获得的解码结果(亦即依序以因特网层323b与传输层322b对第三编码数据进行解码所产生的解码结果)，因此网络转换器350b可直接将第三编码数据做为第三解码结果，然后透过与次系统连接的PCIe介面370b传送至次系统。明显的，除了网络转换器350b不需再进行解码操作之外，透过高速的PCIe总线传送数据亦可大幅提升传输效率。应注意的是，储存第三编码数据的缓冲器380b可由暂存器或其他类似于数据队列的储存装置所取代，在本文中即不再详述。此外，储存于第一缓冲器3801b的编码结果可以视实际需要，而分别将传输层322b与因特网层323b的编码结果储存其中、或是仅储存因特网层323b的编码结果。于是当传输层322b与因特网层323b的编码结果(亦即第三编码数据)被视为第三解码数据时，传输层322b与因特网层323b可以直接从第一缓冲器3801b取出编码数据，而不需重新再进行解码的动作。再者，当网络至网络桥接器300b由次系统的PCIe总线接收一第四数据(例如是次系统针对所接收服务需求进行处理后再回复给客户端的数据)时，由于第四数据也将TCP/IP网络处理堆叠最上端的应用层371b所需数据编码在内，因此应用层371b的外框也以虚线表示。接下来，当网络转换器350b运用传输层322b与因特网层323b依序对第四数据进行编码而产生第四编码数据，并将第四编码数据储存在缓冲器的第二缓冲区3802b中。因为网络转换器310b与网络转换器350b共用传输层322b与因特网层323b之故，于是只要网络转换器310b知道第四编码数据储存在第二缓冲区3802b的地址，便可直接从第二缓冲区3802b取得第四编码数据。应注意的是，由于第四编码数据也是网络转换器310b在利用因特网层323b与传输层322b执行解码操作后将获得的解码结果，因此网络转换器310b可以直接将第四编码数据作为第四解码结果，然后透过与主系统连接的PCIe介面320b传送至主系统。所以除了网络转换器310b不需再进行解码操作外，透过高速的PCIe总线传送数据有可大幅提升传输效率。同样的，储存于第二缓冲器3802b的编码结果可以视实际需要，而分别将传输层322b与因特网层323b的编码结果储存其中、或是仅储存因特网层323b的编码结果。于是当传输层322b与因特网层323b的编码结果(亦即第四编码数据)被视为第四解码数据时，传输层322b与因特网层323b可以直接从第一缓冲器3802b 取出编码数据，而不需重新再进行解码的动作。值得注意的是，虽然图3B中在缓冲器380b中切割出第一缓冲区3801b与第二缓冲区3802b来分别储存由主系统传送至次系统、以及由次系统回传至主系统的数据，但本领域技术人员应知，第一缓冲区3801b与第二缓冲区3802b可整合在同一缓冲区中，并分别以指针加以区隔与指示解码(编码)数据储存的地址，于是网络转换器310b与350b依然可透过这些指针取得所需的编码(解码)数据。另一方面，上述网络转换器310b与350b的操作系由网络至网络桥接器300b中的微处理器(未绘示)执行预先定义的控制码来完成，而这些控制码可储存在一非易失存储器(例如只读存储器或快闪存储器，未绘示)中，因这部分属于本领域技术人员所熟知的技术，所以不再详述。图4A为依据本发明主系统的主机板400示意图，其显示将网络至网络桥接器300b安置在次系统的不意图。主系统的主机板400包括一处理器402、一芯片组404、以及多个插槽411 415，其中插槽411 415与芯片组404之间借由PCIe总线相连。图4B为依据本发明次系统的主机板430的不意图。次系统的主机板430包括一处理器432、一芯片组434、以及网络至网络桥接器436，其中网络至网络桥接器436与芯片组434之间借由PCIe总线相连。应注意的是，图4B中的网络至网络桥接器436即为图3B的一对一连线方式的网络至网络桥接器300b。图4C为依据本发明主系统的主机板400与次系统的主机板430相连接的示意图。次系统的主机板430插入至主系统的主机板400中插槽411-415的一者，而使主系统的主机板400与次系统的主机板430相耦接。因此，主系统的芯片组404所发出的数据可经由次系统所插入的插槽，而传递至次系统中的网络至网络桥接器436。当网络至网络桥接器436将数据编码后，即可将编码结果做为次系统所需的解码结果(原因如前面对网络至网络桥接器300b操作细节的叙述)，再经由PCIe总线传送至次系统的芯片组434。另一方面，由次系统的芯片组434所发出的数据可经由PCIe总线传递到网络至网络桥接器436，当网络至网络桥接器436将数据编码后，再将编码结果做为主系统所需的解码结果(亦如前文所述)，并经由插槽及PCIe总线传送至主系统的芯片组404。应注意的是，在现有技术中，还要对编码结果再透过网络存取层的编码、并经由网络传送到次系统、次系统还要依序利用网络存取层、因特网层、传输层对所接收的编码数据进行解码后才能传送至芯片组。如此，主系统400与次系统430间可进行快速的网络数据传递，且对原先网络管理程序只需要些微修改即可。此外，图4A-4B所显示的是将次系统的主机板430插入在主系统的主机板400的示意图，其插入方式类似现有技术中在主机板400上插入一网络卡的情形。不同的是，现有的网络卡仅记录一个MAC地址，而且仅负责网络传输的编码/解码处理，而本发明的次系统则会至少记录两个MAC地址(一个是主系统的MAC地址，其他的为次系统的MAC地址)，并且因为次系统的整体功能与一计算机系统相同，因此可处理由主系统所传来的数据(例如使客户端需求)，所以不仅功能较现有网络卡强大许多，硬件架构的整体规模也较现有技术小(因次系统不再需要乙太网络，而只需要透过PCIe总线即可传送数据至主系统)。再者，在图4C的架构中，因每一个次系统都需要一个网络至网络桥接器436，而且每个网络至网络桥接器436都要知道主系统与次系统两者的MAC地址。是以，若主系统主机板400的插槽41广415上插有多个次系统时，主系统将会把欲传送至次系统的数据传送到所有的插槽41 f 415，而插有次系统的插槽41 f 415将透过PCIe总线接收该数据后，若经由网络处理堆叠进行数据分析后发现这笔数据是要传给自己的次系统时就会进行编码动作，随后再将编 码数据当作解码数据传送至子系统做进一步处理(如前文所述)。至于次系统回传处理完毕数据的流程大致前文所述，只是次系统只会将数据回传给主系统(亦即次系统之间并不会交换数据)，所以网络至网络桥接器436只要将欲回传给主系统的数据送到至主系统主机板400上的一缓冲器(例如数据队列)中，然后由主系统的芯片组404取回即可。再者，网络至网络桥接器436也可以安置在主系统，这部分的连结情形可如图6所示，操作细节亦稍后再透过图5、6详述的。图5为本发明的一对多连线方式的网络至网络桥接器500的区块图。于一实施例中，该网络至网络桥接器500亦整合于一单一芯片中，而且网络至网络桥接器500连接于一 PCIe总线与多个次系统的PCIe总线之间。于图5中，网络至网络桥接器500包括网络转换器 510、551、552、...、55n、一裁决路由器(arbitrator and IP router) 530。网络转换器510包括PCIe介面520及一网络处理堆叠521 523。同样的，网络转换器551、552、…、55η亦各自包括PCIe介面561、562、…、56η及各自的网络处理堆叠。裁决路由器530包括一缓冲器531与一裁决器532。明显的，网络转换器510、551、552、…、55η的网络处理堆叠包括传输层、因特网层，但不包括网络存取层。同样的，本实施例亦使用乙太网络做说明。此外，由于本发明中并不会处理应用层的数据(如上所述)，因此在图5中的网络处理堆叠521飞23皆不绘示应用层。当网络转接器510经由PCIe介面520从主系统接收欲传送至子系统的第五数据(例如从客户端而来的服务需求)时，将经由传输层522与网络处理层523对此第五数据进行编码以产生第五编码数据，由于传输层522与因特网层523与裁决路由器530共用之故，所以第五编码数据可以暂存在裁决路由器530所知悉的缓冲区中。例如将第五编码数据存放在缓冲器531的第一缓冲区5311，而此第一缓冲区5311专门用来储存传给裁决路由器530处理的第五编码数据。于是裁决路由器530可以直接从缓冲器531中取出第五编码数据，并将其做为欲传送网络转换器551-55η的第五解码数据。另一方面，由于传输层524与因特网层525由裁决路由器530与网络转换器551-55η所共用，因此当裁决路由器530于缓冲器531取出第五编码数据后，传输层524与因特网层525可将它作为第五解码数据。在分析第五编码数据后，若发现它是要传给网络转接器551、552、…、55η其中的一者(例如是网络转接器552)的话，随后将透过对应的PCIe介面(亦即PCIe介面562)把第五解码数据传送至目标次系统的芯片组与处理器(皆未绘示)做进一步的处理。应注意的是，从主系统传送至网络转换器510的第五数据已将TCP/IP网络堆叠最上端的应用层521数据编码在内，因此图5亦将应用层521以虚 线表示。此外，在图5中的网络转接器510、551、552、…、55η与图3Β中的网络转换器图310b/350b —样，亦未对应用层521的数据进行解码或编码。再者，储存于第一缓冲器5311的编码结果亦可以视实际需要，而分别将传输层522与因特网层523的编码结果储存其中、或是仅储存因特网层523的编码结果。于是当传输层522与因特网层523的编码结果(亦即第五编码数据)被视为第五解码数据时，传输层522与因特网层523可以直接从第一缓冲器5311取出编码数据，而不需重新再进行解码的动作。另一方面，当次系统(亦即与网络转换器551-55n相连的系统)欲传送数据(例如目标次系统处理第五数据后所产生的第六数据)至主系统时，将透过网络至网络桥接器500的PCIe介面561-56n其中一者由目标次系统的PCIe总线接收该第六数据，而目标次系统所对应的网络转换器再透过其PCIe介面取得第六数据。举例来说，若对应于网络转换器552的目标次系统欲将第六数据传送至主系统时，将经由PCIe介面562传送至网络转换器552。接着，传输层524与因特网层525将依序对第六数据进行编码以产生第六编码数据。同样的，因为网络转换器551-55n与裁决路由器530共用传输层524与因特网层525之故，因此网络转换器551-55n可将编码后的第六编码数据储存在裁决路由器530知悉的暂存器或缓冲器中。举例来说，可以将第六编码数据存放在缓冲器531的第二缓冲区5312，而此第二缓冲区5312是专门用来储存传给裁决路由器530处理的第六编码数据。应注意的是，由于第六编码数据也是裁决路由器530在分析后发现是将传给主系统的数据，而且第六编码数据也是网络转换器510在执行解码操作后将获得的解码数据，因此裁决路由器530可经由与网络转换器510所共用的传输层522与因特网层523通知网络转换器510从第二缓冲区5312取出第六解码数据，然后透过与主系统连接的PCIe介面520传送至主系统，所以除了网络转换器510不需再进行解码操作外，透过高速的PCIe总线传送数据有可大幅提升传输效率。同样的，从目标次系统传送给网络至网络桥接器500的第六数据亦将TCP/IP网络堆叠最上端的应用层数据编码在内，因此图5亦将应用层521的外框以虚线表示。因此，在图5中的网络转接器510、551、552、…、55η与图3Β中的网络转换器310b/350b —样，亦未对应用层521的数据进行解码或编码。与主系统传送次系统相同，储存于第二缓冲器5312的编码结果亦可以视实际需要，而分别将传输层524与因特网层525的编码结果储存其中、或是仅储存因特网层525的编码结果。于是当传输层524与因特网层525的编码结果(亦即第六编码数据)被视为第六解码数据时，传输层524与因特网层525可以直接从第一缓冲器5311取出编码数据，而不需重新再进行解码的动作。值得注意的是，第二缓冲区5312可更进一步划分η个区域，分别储存网络转换器551-55η将回传给主系统的数据(亦即第六数据)。再者，虽然图5中在缓冲器531中切割出第一缓冲区5311与第二缓冲区5312来分别储存由主系统传送至次系统、以及由次系统回传至主系统的数据，但本领域技术人员应知，第一缓冲区5311与第二缓冲区5312可整合在同一缓冲区中，并分别以指针加以区隔与指示解码(编码)数据储存的地址，于是网络转换器510与551-55n依然可透过这些指针取得所需的编码(解码)数据。另一方面，上述网络转换器510-55n的操作由网络至网络桥接器500中的微处理器(未绘示)执行预先定义的控制码来完成，而这些控制码可储存在一非易失存储器(例如只读存储器或快闪存储器，未绘示)中，因这部分属于本领域技术人员所熟知的技术，所以不再详述。再者，裁决路由器530所负责的是与系统服务有关的工作(例如DHCP)，而这部分与网络存取层无关，因此与系统服务相关的程序并不需要修改。图6为依据本发明的主系统的主机板600与次系统的主机板630相连接的示意图。主系统的主机板600包括一处理器602、一芯片组604、一网络至网络桥接器606、以及多个插槽611飞13，其中插槽611飞13与网络至网络桥接器606之间借由一PCIe总线相连，而网络至网络桥接器606与芯片组604之间亦借由一 PCIe总线相连。网络至网络桥接器606是图5的一对多连线方式的网络至网络桥接器500。次 系统的主机板630包括一处理器632、一芯片组634以及PCIe总线。次系统的主机板630可插入至主系统的主机板600的一插槽，而使主系统的主机板600耦接至次系统的主机板630。因此，主系统的芯片组604发出的数据可送至网络至网络桥接器606，并在网络至网络桥接器606将数据编码与分析后再传送至次系统所插入的插槽对应的PCIe总线，因此次系统的芯片组634可由插槽耦接的PCIe总线接收主系统所发出的数据。另一方面，次系统的芯片组634所发出的数据可经由PCIe总线传递至插槽，而网络至网络桥接器606可在插槽的PCIe总线接收到数据并进行将数据编码与分析后，再经由PCIe总线传送至主系统的芯片组604。如此，主系统600与次系统630间可进行快速的网络数据传递，而不需修改主系统600与次系统630内的应用程序。此外，图6所显示的是将次系统的主机板630插入在主系统的主机板600的示意图，其插入方式类似现有技术中在主机板600上插入一网络卡的情形。但不同的是，现有的网络卡仅记录一个MAC地址，而且仅负责网络传输的编码/解码处理，而本发明主系统中的网络至网络桥接器606会记录至少两个MAC地址，其中一个MAC地址为主系统的MAC地址，其他的则为次系统的MAC地址。此外，因为网络至网络桥接器606的功能类似网络裁决器，因此网络至网络桥接器606在接收到主系统欲传给次系统的数据时，将分析此数据中将传送给哪一个次系统，随后再依据该目标次系统的MAC地址进行编码(利用传输层522与因特网层523)并储存在第一缓冲区5311中。随后，裁决路由器530在取出编码数据时，因传输层524与因特网层525由裁决路由器530与次系统的网络转换器所共用，因此裁决路由器530可在编码数据中得知此编码数据将传送的目标次系统为哪个，因此接下来只要将编码数据当作解码数据，并透过对应的PCIe介面送往次系统的缓冲器(例如数据队列)中，然后由次系统的芯片组取出即可执行进一步的处理。至于次系统回传处理完毕数据的流程亦大致图5所述，只是次系统同样只会将数据回传给主系统(亦即次系统之间并不会交换数据)，所以由次系统传回给主系统的数据将透过对应的PCIe介面传送至裁决路由器530进行编码处理，而裁决路由器530在编码与分析时亦得知目前所编码的数据将回传给主系统，因此将在编码并储存在第二缓冲区5312后，由网络转换器510取出并送往主系统的数据缓冲器(例如数据队列)，然后由主系统的芯片组取回做进一步处理。图7为依据本发明的主系统的主机板700与次系统的主机板730相连接的示意图，其是将网络至网络桥接器500安置在次系统的另一实施例。主系统的主机板700包括一处理器702、一芯片组704、以及多个插槽71广715，其中插槽71广715与一 PCIe总线相连。次系统的主机板730包括多个分支次系统781-78n，而每个分支次系统包含一处理器、一芯片组、一网络至网络桥接器、以及一与主系统主机板700耦接的PCIe总线耦接的PCIe介面。举例而言，分支次系统781包含一处理器7321、一芯片组7341、一网络至网络桥接器7061、以及一与主系统主机板700耦接的PCIe总线耦接的PCIe介面736。至于其他的分支次系统782-78n的架构与分支次系统781相同，因此不再赘述。明显的，每个分支次系统781-78n可视为可独立运作的计算机系统，举例而言，分支次系统781可透过PCIe介面7361从网络至网络桥接器706接收从主系统所传来的数据，再经由芯片组7341传送给处理器7321做处理，并在处理完毕后经由PCIe介面7361回传至网络至网络桥接器706，最后再传送至主系统。应注意的是，网络至网络桥接器706内部的操作细节，例如共用传输层与因特网层的操作(包含分析而得知主系统/次系统的MAC地址)、从第一 /第二缓冲区取出编码数据…等皆在图5详细说明，故在此不予赘述。明显的，主系统700与次系统730间可透过PCIe总线与介面进行快速的网络数据传递，而不需修改主系统与次系统的应用 程序。再者，图7所显示的架构类似于图4C，但在图7中的次系统中又架构出许多分支次系统781-78n，而这些计算机系统781_78n可视情形再被整合于一单芯片中。应注意的是，图7仅显示一个包含多个分支次系统781-78n的次系统730的运用，实际上可在主系统主机板700的插槽711-715中插入不只一个次系统主机板730，于是主系统在更多次系统的支持、而且透过快速的PCIe总线传送数据下，可在云端运用下大幅提升服务器的运作能力。应注意的是，本发明实施例虽以PCIe总线做说明，但任何在计算机系统中可提供高速数据传输的任何总线，皆可取代PCIe总线在主系统与次系统间进行数据传输。此外，本发明实施例中虽然以TCP/IP的网络处理堆叠做说明，但任何可应用于计算机系统中，并可整合传输层与因特网层且除去网络存取层的通讯协定，例如将在OSI模型中整合传输层(transport layer)与网络层(network layer)且除去实体层(physical layer),且可进行高速数据传输的网络通讯协定者，皆属本发明实施例的等效替换实施例，故皆应包含于本发明申请专利范围中的。以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种网络至网络桥接器，其特征在于，耦接于一第一系统与一第二系统之间，包括 一第一网络转换器，包括一第一总线介面以及一第一网络处理堆叠，其中该第一总线介面自该第一系统接收一第一数据，且该第一网络处理堆叠对该第一数据进行编码处理以产生一第一编码数据；以及 一第二网络转换器，包括一第二总线介面以及一第二网络处理堆叠，其中该第二网络处理堆叠以该第一编码数据作为一第一解码数据，且从该第二总线介面将该第一解码数据传送至该第二系统。
2.根据权利要求I所述的网络至网络桥接器，其特征在于，该第一网络处理堆叠的传输层与该第二网络处理堆叠的传输层整合在一起、该第一网络处理堆叠的网络层与该第二网络处理堆叠的网络层整合在一起，其中该第一网络处理堆叠与该第二网络处理堆叠皆不包含一网络存取层。
3.根据权利要求2所述的网络至网络桥接器，其特征在于，该第一网络处理堆叠与该第二网络处理堆叠皆符合TCP/IP通讯协定的规定。
4.根据权利要求I所述的网络至网络桥接器，其特征在于，该高速互联介面标准为外围设备高速互联介面标准。
5.根据权利要求I所述的网络至网络桥接器，其特征在于，还包含一用以储存该第一编码数据的缓冲器，其中该第一编码数据由该第一网络转换器所储存，并由该第二网络转换器所读取。
6.根据权利要求I所述的网络至网络桥接器，其特征在于，还包含一用以储存对应于该第一网络处理堆叠与该第二网络处理堆叠的MAC地址的储存器。
7.根据权利要求I所述的网络至网络桥接器，其特征在于，该网络至网络桥接器整合在一单芯片中。
8.—种网络至网络桥接器，其特征在于，耦接于一第一系统与一第二系统之间，包括 一第一网络转换器，包括一第一总线介面以及一第一网络处理堆叠； 多个第二网络转换器，每个该第二网络转换器包括一第二总线介面以及一第二网络处理堆叠；以及 一路由裁决器，包含一第一路由网络处理堆叠与一第二路由网络处理堆叠，其中该第一网络处理堆叠与该第一路由网络处理堆叠整合，且该第二网络处理堆叠与该第二路由网络处理堆叠整合； 其中该第一总线介面自该第一系统接收一第一数据，且该第一网络处理堆叠对该第一数据进行编码处理以产生一第一编码数据； 其中该路由裁决器经由整合的该第一网络处理堆叠与该第一路由网络处理堆叠而取得该第一编码数据，再经由整合的该第二网络处理堆叠与该第二路由网络处理堆叠送往该第二网络转换器中的一个； 其中接收该第一编码数据的该第二网络转换器以该第一编码数据作为一第一解码数据，且从接收该第一编码数据的该第二网络转换器的该第二总线介面将该第一解码数据传送至该第二系统。
9.根据权利要求8所述的网络至网络桥接器，其特征在于，该第一网络处理堆叠的传输层与该第一路由网络处理堆叠的传输层整合在一起、该第一网络处理堆叠的网络层与该第一路由网络处理堆叠的网络层整合在一起，其中该第一网络处理堆叠与该第一路由网络处理堆叠皆不包含一实体层。
10.根据权利要求8所述的网络至网络桥接器，其特征在于，该第二网络处理堆叠的传输层与该第二路由网络处理堆叠的传输层整合在一起、该第二网络处理堆叠的网络层与该第二路由网络处理堆叠的网络层整合在一起，其中该第二网络处理堆叠与该第二路由网络处理堆叠皆不包含一网络存取层。
11.根据权利要求10所述的网络至网络桥接器，其特征在于，该第一网络处理堆叠与该第一路由网络处理堆叠皆符合TCP/IP通讯协定的规定。
12.根据权利要求8所述的网络至网络桥接器，其特征在于，该高速互联介面标准为外围设备高速互联介面标准。
13.根据权利要求8所述的网络至网络桥接器，其特征在于，还包含一用以储存该第一编码数据的缓冲器，其中该第一编码数据由该第一网络转换器所储存，并由该第一路由网络转换器所读取。
14.根据权利要求8所述的网络至网络桥接器，其特征在于，还包含一用以储存对应于该第一网络处理堆叠与该第二网络处理堆叠的MAC地址的储存器。
15.根据权利要求8所述的网络至网络桥接器，其特征在于，该网络至网络桥接器整合在一单芯片中。
全文摘要
本发明提供一种网络系统。于一实施例中，该网络系统包括一主系统及至少一次系统。该主系统的主机板包括至少一插槽以使次系统经由插入插槽而与主系统耦接，该插槽符合一外围设备高速互联介面标准。一包含一传输层与因特网层但不包含网络存取层的网络至网络桥接器，安置在主系统与次系统之间，以透过该外围设备高速互联介面标准传送数据于主/次系统间，其中该网络至网络桥接器存取及/或储存主系统与次系统两者的MAC地址来进行数据传输，并可依实际需求安置在主系统主机板或次系统主机板上。本发明能够提升数据传递速度，进而提升回复客户端服务需求的效率。
文档编号H04L12/46GK102694712SQ20121021758
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者陈昰叡 申请人:威盛电子股份有限公司