一种基于fpga实现数据中心框式交换机线卡架构的制作方法
【专利说明】一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构
[0001]
技术领域
[0002]本发明具体涉及网络交换设备架构领域，具体的说就是一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构。
【背景技术】
[0003]目前，在数据中心核心层，机框式交换机线卡大多采用单级交换芯片架构，功能扩展性存在很大局限；同时，对于用户来说，功能的升级需要购买新的设备，需要用户额为投入更多的财力。另外，即使采用两级交换芯片架构的交换机，一般第一级作为基础交换芯片，第二级作为拓展交换芯片。两级交换芯片都使用专用集成电路ASIC技术，虽然能极大的丰富交换机的功能特性，但依然无法满足日益增长的交换机功能扩展需求。相对于基于CPLD实现数据中心框式交换机线卡的架构，FPGA技术可以提供更多的门电路资源，因此采用FPGA单级交换芯片架构可以将多种交换功能电路灵活的集成到一块芯片上，从而降低开发成本与对用户进行投资保护。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术存在的不足之处，提供了一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构。
[0005]本发明所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，解决上述技术问题采用的技术方案如下:所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，采用FPGA单级交换芯片架构，可以将多种交换功能电路灵活的集成到一块芯片上，实现对交换机功能扩展的灵活编程;其架构系统主要包括:主控制模块、协控制模块、线卡模块、交换矩阵、风扇组模块、电源、网络接口以及编程调试接口；其中，所述主控制模块包括交换机CPU，所述协控制模块包括系统控制模块CPU，所述线卡模块包括FPGA芯片I与FPGA芯片2，所述括FPGA芯片I与FPGA芯片2交互;并且所述交换机CPU与系统控制模块CPU连接通信，且两者均与线卡模块相连；同时所述交换矩阵、网络接口、编程调试接口均与线卡模块连接通信，所述协控制模块控制连接所述风扇组模块和电源。
[0006]优选的，所述主控制模块还包括16G RAM内存、64G SSD固态硬盘、串行控制端口、双USB端口、RJ45网络管理端口以及PPS时钟输入子模块;其中，所述16G RAM内存、64G SSD固态硬盘、串行控制端口、双USB端口、RJ45网络管理端口、PPS时钟输入均与所述交换机CPU直接相连通信。
[0007]优选的，所述交换机CPU采用4核Intel处理器。
[0008]优选的，所述协控制模块还包括设备管理模块、数据管理模块、机箱管理模块、分担监管任务模块、风扇控制模块、电源控制模块功能模块;其中，所述设备管理模块、数据管理模块、机箱管理模块、分担监管任务模块、风扇控制模块、电源控制模块均与所述系统控制模块(PU直接相连通信。
[0009]优选的，所述系统控制模块CPU采用双核ARM架构处理器。
[0010]优选的，所述网络接口包括两种类型:48 1/10G SFP+/Base-T类型和4 40G QSFP+类型；其中48 1/10G SFP+/Base-T类型的接口与线卡模块的FPGA芯片I直接相连;4 40GQSFP+类型的接口与线卡模块的FPGA芯片2直接相连。
[0011]优选的，所述交换矩阵包括若干个矩阵模块，且每个矩阵模块中包括两个交换芯片。
[0012]优选的，所述风扇组模块包括若干个风扇组，并且每个风扇组又包括两个风扇;所述风扇组模块与所述协控制模块的风扇控制模块直接相连。
[0013]优选的，所述电源包括若干个电源模块;所述电源与所述协控制模块的电源控制模块直接相连。
[0014]本发明的一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构与现有技术相比具有的有益效果是:本发明在交换机线卡模块上采用FPGA单级交换芯片架构，可以将多种交换功能电路灵活的集成到一块芯片上，实现对交换机功能扩展的灵活编程，从而满足数据中心场景下不断更新的协议需求以及实现对用户的投资保护。
【附图说明】
[0015]附图1为基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构的示意框图。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参考附图，对本发明所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构进一步详细说明。
[0017]本发明所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，在交换机线卡模块上采用FPGA单级交换芯片架构，可以将多种交换功能电路灵活的集成到一块芯片上，实现对交换机功能扩展的灵活编程;本发明适用于可编程交换机架构设计、灵活网络构建与实现SDN(Software Defined Network，软件定义网络)控制等领域。
[0018]实施例1:
本实施例所述一种基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构，如附图1所示，其架构系统主要包括:主控制模块、协控制模块、线卡模块、交换矩阵、风扇组模块、电源、网络接口以及编程调试接口；其中，所述主控制模块包括交换机CPU，所述协控制模块包括系统控制模块CPU，所述线卡模块包括FPGA芯片I与FPGA芯片2，所述括FPGA芯片I与FPGA芯片2交互；同时所述交换矩阵、网络接口、编程调试接口均与线卡模块连接通信，并且，所述风扇组模块、电源均与所述协控制模块相连，所述协控制模块能够控制所述风扇组模块和电源。
[0019]本实施例所述框式交换机线卡架构中，如附图1所示，所述主控制模块还包括16GRAM内存、64G SSD固态硬盘、串行控制端口、双USB端口、RJ45网络管理端口以及PPS(PulsePer Second，每秒脉冲)时钟输入子模块;其中，所述16G RAM内存、64G SSD固态硬盘、串行控制端口、双USB端口、RJ45网络管理端口、PPS时钟输入均与所述交换机CPU直接相连通信。并且，所述交换机CPU采用4核Intel处理器。
[0020]本实施例所述框式交换机线卡架构中，如附图1所示，所述协控制模块还包括设备管理模块、数据管理模块、机箱管理模块、分担监管任务模块、风扇控制模块、电源控制模块功能模块;其中，所述设备管理模块、数据管理模块、机箱管理模块、分担监管任务模块、风扇控制模块、电源控制模块均与所述系统控制模块CPU直接相连通信。并且，所述系统控制模块CHJ采用双核ARM架构处理器。
[0021]所述基于FPGA实现数据中心框式交换机线卡架构中，所述交换矩阵包括若干个矩阵模块，可以设置四个、六个或八个矩阵模块，且每个矩阵模块中包括两个交换芯片。本实施例所述框式交换机线卡架构中，如附图1所示，所述交换矩阵包括六个矩阵模块，分别为:矩阵模块1、矩阵模块2、矩阵模块3、矩阵模块4、矩阵模