RU2580077C1

RU2580077C1 - Routing switch and router operating method

Info

Publication number: RU2580077C1
Application number: RU2015100368/08A
Authority: RU
Inventors: Игорь Витальевич Козлов; Владимир Григорьевич Коновалов
Original assignee: Акционерное общество " Ижевский радиозавод"
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: Information technology.

SUBSTANCE: invention relates to communication systems. Routing switch comprising a switching matrix (SM) with bidirectional ports is connected to automatic control machine and internal configuration port is additionally equipped with non-volatile memory, internal configuration port comprises zero port, connected by one input/output to SM and by another to a packet processor, which is connected through a common bus to a bridge, routing table management (TM) controller and common bus controller, bridge at internal bus is connected to input/output of register memory module, one of outputs of which is connected to TM controller, and another to control automatic machine, and non-volatile memory is connected by input/output to TM controller.

EFFECT: technical result is high independence of device operation.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах обмена информацией, где требуется высокая скорость начальной инициализации и быстрое восстановление работы сети после сбоев оборудования.The invention relates to the field of computer technology and can be used in information exchange systems where a high initialization initialization speed and fast network recovery after equipment failures are required.

Рассматриваемое устройство является маршрутизирующим коммутатором (далее маршрутизатор) пакетов информации (далее пакет), который является обязательной частью в сети передачи данных с коммутацией пакетов. Маршрутизирующий коммутатор (далее маршрутизатор) предназначен для передачи пакетов по заданному в нем маршруту между устройствами, объединенными в сеть.The device in question is a routing switch (hereinafter referred to as a router) of information packets (hereinafter referred to as a packet), which is a mandatory part of a packet-switched data network. A routing switch (hereinafter referred to as a router) is designed to transmit packets on a route specified in it between devices connected to a network.

Сеть состоит из узлов, каналов передачи данных (далее канал) и маршрутизаторов. Узлы являются источниками и получателями пакетов. Каналы предназначены для передачи пакетов между узлами и/или маршрутизаторами. Маршрутизаторы соединяют большое количество узлов сети и осуществляют маршрутизацию пакетов от узла источника информации к узлу-приемнику информации или нескольким узлам. Отказ маршрутизатора является критичным для работы системы и требует ее реконфигурации. Одиночная ошибка в работе маршрутизатора исправляется за счет цикличности процессов при передаче данных и возможности повторения передачи.The network consists of nodes, data transmission channels (hereinafter referred to as the channel) and routers. Nodes are the source and destination of packets. Channels are designed to transfer packets between nodes and / or routers. Routers connect a large number of network nodes and route packets from the information source node to the information receiver node or several nodes. The failure of the router is critical to the operation of the system and requires its reconfiguration. A single error in the operation of the router is corrected due to the cyclical processes during data transfer and the possibility of retransmission.

Каждый источник и получатель информации в сети имеет уникальный логический адрес, ассоциирующийся с ним в сети. В пакете, отправляемом от источника получателю, указывается логический адрес получателя, передаваемые данные и символ конца пакета. Для функционирования сети каждый маршрутизатор имеет таблицу маршрутизации, с помощью которой маршрутизатор выбирает физический маршрут пакета по его логическому адресу.Each source and recipient of information on the network has a unique logical address associated with it on the network. In the packet sent from the source to the recipient, the logical address of the recipient, the transmitted data and the symbol of the end of the packet are indicated. For the functioning of the network, each router has a routing table, with which the router selects the physical route of the packet at its logical address.

Недостатком описанного устройства является то, что таблица маршрутизации в нем хранится в энергозависимой памяти и при сбое или при начальной инициализации требуется настройка таблицы маршрутизации внешним устройством, а это дополнительное время и более низкая автономность рассматриваемого устройства.The disadvantage of the described device is that the routing table in it is stored in volatile memory and upon failure or initial initialization, the routing table must be configured by an external device, and this is an additional time and lower autonomy of the device in question.

В предлагаемом к рассмотрению маршрутизирующем коммутаторе таблица маршрутизации (ТМ) хранится в регистровой памяти и дублируется в энергонезависимой памяти устройства при любом изменении. Хранение ТМ в регистровой памяти позволяет увеличить скорость обработки информации в устройстве.In the routing switch proposed for consideration, the routing table (TM) is stored in the register memory and is duplicated in the non-volatile memory of the device with any change. Storing TM in register memory allows you to increase the speed of information processing in the device.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является высокая автономность работы устройства, что позволяет уменьшить время реакции на восстановление его работоспособности при сбоях за счет включения в схему энергонезависимой памяти для хранения ТМ.The technical result of the invention is the high autonomy of the device, which reduces the reaction time to restore its performance in case of failures due to the inclusion of non-volatile memory for storing TM in the circuit.

Указанный технический результат достигается тем, что маршрутизирующий коммутатор, содержащий коммутационную матрицу (КМ) с двунаправленными портами, к которой подключены управляющий автомат и внутренний порт конфигурации, дополнительно снабжен энергонезависимой памятью, при этом внутренний порт конфигурации содержит нулевой порт, одним входом/выходом подключенный к КМ, а другим к обработчику пакетов, который через общую шину соединен с мостом, контроллером управления ТМ и контроллером общей шины. Мост по внутренней шине соединен с входом/выходом модуля регистровой памяти, один из выходов которого соединен с контроллером управления ТМ, а другой с управляющим автоматом. Энергонезависимая память входом/выходом подключена к контроллеру управления ТМ.The specified technical result is achieved by the fact that the routing switch containing the switching matrix (KM) with bidirectional ports, to which the control machine and the internal configuration port are connected, is additionally equipped with non-volatile memory, while the internal configuration port contains a zero port connected to CM, and the other to the packet processor, which is connected via a common bus to the bridge, the TM control controller and the common bus controller. The bridge via the internal bus is connected to the input / output of the register memory module, one of the outputs of which is connected to the TM control controller, and the other to the control machine. Non-volatile memory I / O is connected to the TM control controller.

Известные схемы маршрутизаторов при сбое в сети требовали обращения к внешнему устройству сети для восстановления ТМ в маршрутизаторе, при этом увеличивается время восстановления работоспособности сети.Known router schemes in the event of a network failure required access to an external network device to restore the TM in the router, while increasing the recovery time of the network.

Техническим результатом от использования изобретения является обращение к внутренним ресурсам маршрутизатора, что позволяет уменьшить время реакции на восстановление работоспособности сети.The technical result from the use of the invention is to access the internal resources of the router, which allows to reduce the response time to restore the network.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе работы маршрутизатора, заключающемся в получении пакета информации на один из двунаправленных портов коммутационной матрицы, управляющий автомат отправляет его через нулевой порт во внутреннюю конфигурацию на обработчик пакетов, где осуществляется расшифровка и отправка пакета информации по общей шине через мост и внутреннюю шину в модуль регистровой памяти для записи, и используется управляющим автоматом для коммутации пакетов. В этот момент контроллеру управления ТМ выставляется флаг о наличии изменения и номер измененной ячейки в ТМ, и после получения этих данных контроллер управления ТМ считывает новое значение ТМ из модуля регистровой памяти по общей шине через мост и внутреннюю шину, и записывает в соответствующую область энергонезависимой памяти для хранения и восстановления. При сбое в работе маршрутизатора контроллер управления ТМ считывает из энергонезависимой памяти последнюю, сохраненную версию ТМ, передает по общей шине через мост и внутреннюю шину, и записывает в модуль регистровой памяти ТМ.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of operation of the router, which consists in receiving an information packet to one of the bidirectional ports of the switching matrix, the control machine sends it through the zero port to the internal configuration to the packet processor, where the information is decrypted and the packet is sent via the common bus via the bridge and internal bus to the register memory module for writing, and is used by the control machine for packet switching. At this moment, the TM control controller is flagged with the change and the number of the changed cell in the TM, and after receiving this data, the TM control controller reads the new TM value from the register memory module via the shared bus via the bridge and internal bus and writes to the corresponding non-volatile memory area for storage and recovery. In the event of a router malfunction, the TM control controller reads the last saved version of the TM from non-volatile memory, transfers it via the shared bus through the bridge and internal bus, and writes it to the TM register memory module.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема маршрутизатора.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, which shows the structural diagram of the router.

Маршрутизатор содержит коммутационную матрицу (КМ) 1 с двунаправленными портами (1÷N) 2, одним из входов/выходов соединенную с управляющим автоматом 3, а другим с внутренним портом конфигурации 4, и энергонезависимую память 5. Внутренний порт конфигурации (ВПК) 4 содержит нулевой порт 6, одним входом/выходом подключенный к КМ 1, а другим к обработчику пакетов 7, который через общую шину 8 соединен с мостом 9, контроллером управления ТМ 10 и контроллером общей шины 11. Мост 9 по внутренней шине 12 соединен с входом/выходом модуля регистровой памяти 13, один из выходов которого соединен с контроллером управления ТМ 10, а другим с управляющим автоматом 3. Энергонезависимая память 5 входом/выходом подключена к контроллеру управления ТМ 10.The router contains a switching matrix (KM) 1 with bidirectional ports (1 ÷ N) 2, one of the inputs / outputs connected to the control machine 3, and the other with an internal configuration port 4, and non-volatile memory 5. The internal configuration port (VPK) 4 contains port zero, one input / output connected to KM 1, and the other to a packet processor 7, which is connected via a common bus 8 to a bridge 9, a TM 10 control controller and a common bus 11 controller. A bridge 9 is connected to an input / via an internal bus 12 the output of the register memory module 13, one of the outputs being connected to control the TM controller 10, and the other with a control machine 3. The nonvolatile memory 5 input / output control connected to the controller 10 TM.

Маршрутизатор работает следующим образом.The router operates as follows.

Обмен пакетами выполняется через двунаправленные порты 2 коммутационной матрицы 1. Нулевой порт 6 используется для доступа к внутренним ресурсам маршрутизатора. Каждый пакет содержит логический адрес отправителя и получателя пакета. Задачей маршрутизатора является передача пакета с физического канала, на который поступает пакет, на физический канал, в соответствии с адресом назначения и согласно данных ТМ.Packet exchange is performed through the bidirectional ports 2 of the switching matrix 1. Zero port 6 is used to access the internal resources of the router. Each packet contains the logical address of the sender and receiver of the packet. The task of the router is to transfer the packet from the physical channel to which the packet arrives to the physical channel, in accordance with the destination address and according to the TM data.

Управляющий автомат 3 производит постоянный опрос двунаправленных портов 2 маршрутизатора и при приеме пакета по заголовку обращается к ТМ, находящейся в модуле регистровой памяти 13, для обнаружения номера выходного порта.The control machine 3 constantly polls the bidirectional ports 2 of the router and, upon receipt of the packet, uses the header to turn to the TM located in the register memory module 13 to detect the output port number.

При поступлении пакета через нулевой порт 6 на обработчик пакетов 7 выделяются адрес и данные для обращения к внутренним узлам ВПК 4 по записи и чтению. Информационный обмен между устройствами ВПК 4 выполняется через общую шину 8 под управлением контроллера общей шины 11 (например, шина АМВА).When a packet arrives through port 6 to the packet handler 7, the address and data are allocated for accessing the internal nodes of the military-industrial complex 4 for writing and reading. Information exchange between devices VPK 4 is performed through a common bus 8 under the control of the controller of the common bus 11 (for example, the AMBA bus).

По общей шине 8 возможно обращение к энергонезависимой памяти 5 через контроллер управления ТМ 10.On a shared bus 8, it is possible to access non-volatile memory 5 through a TM 10 control controller.

Через мост 9 по внутренней шине 12 возможно обращение к модулю регистровой памяти 13, в состав которой входят регистры управления, статусные регистры и регистровая память ТМ. Состояние ТМ в модуле регистровой памяти 13 передается в управляющий автомат 3.Through the bridge 9 via the internal bus 12, it is possible to access the register memory module 13, which includes control registers, status registers, and TM register memory. The state of the TM in the register memory module 13 is transmitted to the control machine 3.

При записи новых значений ТМ в модуль регистровой памяти 13 контроллеру управления ТМ 10 выставляется флаг о наличии изменения и номер измененной ячейки в ТМ. После получения этих данных контроллер управления ТМ 10 по общей шине 8 через мост 9 и внутреннюю шину 12 считывает новое значение ячейки ТМ и записывает в соответствующую область энергонезависимой памяти 5.When new TM values are written to the register memory module 13, the TM 10 control controller is flagged with the presence of a change and the number of the changed cell in the TM. After receiving this data, the TM 10 control controller via the shared bus 8 through the bridge 9 and the internal bus 12 reads the new value of the TM cell and writes it to the corresponding area of the non-volatile memory 5.

Способ работы вышеописанного маршрутизатора осуществляется следующим образом. В случае обращения к ТМ, при получение пакета на один из двунаправленных портов 2 коммутационной матрицы 1, управляющий автомат 3 отправляет его через нулевой порт 6 ВПК 4 на обработчик пакетов 7, где осуществляется расшифровка и отправка пакета по общей шине 8, через мост 9 и внутреннюю шину 12 в модуль регистровой памяти 13 для записи, и используется управляющим автоматом 3 для коммутации пакетов. В этот момент контроллеру управления ТМ 10 выставляется флаг о наличии изменения и номер измененной ячейки в ТМ. После получения этих данных контроллер управления ТМ 10 по общей шине 8 через мост 9 и внутреннюю шину 12 считывает новое значение ТМ и записывает в соответствующую область энергонезависимой памяти 5 для хранения. При необходимости изменения ТМ (изменения в процессе работы, вызванные сменой конфигурации оборудования, или при кратковременном пропадании питания) контроллер управления ТМ 10 считывает из энергонезависимой памяти 5 последнюю сохраненную версию ТМ и записывает ее в модуль регистровой памяти 13.The method of operation of the above router is as follows. In the case of access to TM, when a packet is received on one of the bidirectional ports 2 of the switching matrix 1, the control machine 3 sends it through the zero port 6 of the VPK 4 to the packet processor 7, where the packet is decrypted and sent via the shared bus 8, through bridge 9 and the internal bus 12 to the register memory module 13 for recording, and is used by the control machine 3 for packet switching. At this moment, the TM 10 control controller is flagged for the presence of a change and the number of the changed cell in the TM. After receiving this data, the TM control controller 10 via the common bus 8 through the bridge 9 and the internal bus 12 reads the new TM value and writes it to the corresponding area of the non-volatile memory 5 for storage. If necessary, TM changes (changes during operation caused by a change in the configuration of the equipment, or during a short-term power failure), the TM 10 control controller reads the last saved version of the TM from the non-volatile memory 5 and writes it to the register memory module 13.

За счет хранения текущей версии ТМ в собственной энергонезависимой памяти 5 осуществляется высокая автономность работы как устройства, так и всей сети, в которую входит маршрутизатор. А хранение таблицы маршрутизации в модуле регистровой памяти 13 ВПК 4 позволяет уменьшить время обработки заголовка пакета информации.By storing the current version of the TM in its non-volatile memory 5, the autonomy of both the device and the entire network into which the router is included is highly autonomous. And storing the routing table in the register memory module 13 VPK 4 can reduce the processing time of the header of the information packet.

Claims

1. A routing switch containing a switching matrix (CM) with bidirectional ports, to which a control machine and an internal configuration port are connected, characterized in that it is additionally equipped with non-volatile memory, while the internal configuration port contains a zero port connected to the CM by one input / output and the other to the packet processor, which is connected via a common bus to the bridge, the routing table management controller (TM) and the common bus controller, the bridge is connected to the I / O via the internal bus the output of the register memory module, one of the outputs of which is connected to the TM control controller and the other to the control machine, while the non-volatile memory is connected to the TM control controller by input / output.

2. The method of operation of the router, which consists in receiving a packet of information to one of the bidirectional ports of the switching matrix (CM), the control machine sends it through the zero port to the internal configuration to the packet processor, where the packet is decrypted and sent to the information on the shared bus through the bridge and internal the bus to the register memory module for recording, and is used by the control machine to switch packets, at this moment the flag on the presence of a routing table (TM) is set and the changes and the number of the changed cell in the TM, and after receiving this data, the TM control controller reads the new TM value from the register memory module via the shared bus via the bridge and internal bus and writes to the corresponding non-volatile memory area for storage and recovery, if the router malfunctions the TM control controller reads from the non-volatile memory the last saved version of the TM, transfers it via the common bus through the bridge and internal bus, and writes it to the TM register register module.