CN110213168B - 一种fc转以太网的数据转换流量控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种FC转以太网的数据转换流量控制方法及装置，该方法在FC数据与以太网数据进行转换时，检测以太网的数据流量；将以太网的数据流量与设定的数据流量上限值进行比较：当判断以太网的数据流量大于设定的数据流量上限值时，控制触发FC数据反压。本发明不再使用传统的触发FC数据反压的机制，在FC数据与以太网数据进行转换时，由原来的检测FC的数据流量，改为主动检测以太网的数据流量，在检测到以太网的数据流量过大时，便触发FC数据反压。也就是说，提前触发了FC数据反压，进而避免了在大流量时产生数据丢失的情况出现，保证FC数据和以太网数据转换传输不丢包，提高数据传输的可靠性。

Description

一种FC转以太网的数据转换流量控制方法及装置

技术领域

本发明属于光纤传输技术领域，具体涉及一种FC转以太网的数据转换流量控制方法及装置。

背景技术

FC-AE是一种新型的光纤通道技术，具有高宽带、低延时、高可靠性、高抗干扰性的特点，在航空航天等领域有了较多的使用。符合FC-AE-ASM协议的FC网络已应用于航空领域的多种型号产品上，为新一代机载子系统之间的互联提供通信支持。

在系统整体设计过程中，采用FC网络作为主干网络时，考虑到子系统内部的各功能模块之间的通信要求、有效数据量、现有设备兼容性及技术成熟度等因素要求，会选用以太网作为子系统内部的局部总线使用。同时，FC本身已具备数据反压机制，在FC的数据流量达到FC数据带宽的上限时会触发数据反压，以免数据流量过大而造成数据丢包的现象。

但是，FC总线带宽包括2.125Gbps、4.25Gbps和8.5Gbps，与千兆以太网的以太网带宽相比，FC总线带宽要大很多。在子系统与FC主干网络进行互联和通信时，FC数据向网口发送信号时，当FC数据流量并达到FC数据带宽的上限时，不会触发数据反压，但是，该数据流量可能已经超过千兆以太网处理的带宽上限。此时，极大可能出现由于以太网数据带宽不足而丢包的现象，使得可靠性很高的FC网络变得不可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种FC转以太网的数据转换流量控制方法及装置，用以解决现有技术中FC数据与以太网数据进行转换时出现数据丢失的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种FC转以太网的数据转换流量控制方法，包括如下步骤：

在FC端口与以太网端口进行数据转换时，检测以太网端口的数据流量；

将以太网端口的数据流量与设定的数据流量上限值进行比较：

当判断以太网端口的数据流量大于设定的数据流量上限值时，控制触发FC数据反压，使FC端口停止接收数据。

进一步的，通过检测以太网端口缓存的以太网帧数目来检测以太网端口的数据流量。

进一步的，当判断以太网端口的数据流量小于等于设定的数据流量上限值时，FC端口恢复至接收数据的状态。

进一步的，所述数据流量上限值为固定的，或者通过外部配置接口进行设置。

本发明还提供了一种FC转以太网的数据转换流量控制装置，包括处理器、存储器、接口芯片，所述处理器用于执行指令实现如下方法：

在FC端口与以太网端口进行数据转换时，检测以太网端口的数据流量；

将以太网端口的数据流量与设定的数据流量上限值进行比较：

当判断以太网端口的数据流量大于设定的数据流量上限值时，控制触发FC数据反压，使FC端口停止接收数据。

进一步的，通过检测以太网端口缓存的以太网帧数目来检测以太网端口的数据流量。

进一步的，当判断以太网端口的数据流量小于等于设定的数据流量上限值时，FC端口恢复至接收数据的状态。

进一步的，所述数据流量上限值为固定的，或者通过外部配置接口进行设置。

本发明的有益效果：

本发明的FC转以太网的数据转换流量控制方法，不再单独使用传统的触发FC数据反压的机制，在FC端口与以太网端口进行数据转换时，由原来的检测FC端口的数据流量，改为主动检测以太网端口的数据流量，在检测到以太网端口的数据流量过大时，便触发FC数据反压，使得FC端口停止接收数据。也就是说，提前触发了FC数据反压，进而避免了在大流量时产生数据丢失的情况出现，保证FC数据和以太网数据传输、转换不丢包，提高数据传输的可靠性。

本发明的FC转以太网的数据转换流量控制装置，用于实现本发明的FC转以太网的数据转换流量控制方法，该装置能够实现FC端口和以太网端口的数据转换，并能保证FC数据和以太网数据传输、转换不丢包，提高了数据传输的可靠性。

附图说明

图1是数据转换装置原理图；

图2是FPGA功能框图；

图3是以太网数据处理模块功能框图；

图4是数据转换模块功能框图。

具体实施方式

为了实现本发明的FC转以太网的数据转换流量控制方法，现设计一个数据转换装置。

如图1所示，该装置包括FPGA芯片、光模块、电源转换芯片和以太网数据处理芯片。该装置能够将两路以太网信号转换成标准FC信号进行点对点传输或通过FC交换机进行传输。

FPGA为转换装置的核心处理芯片，用于实现以太网数据和FC数据间的协议转换、状态上报等功能。这里采用的是Xilinx Kintex7xc7k325t-ffg676芯片。

以太网数据处理芯片用于进行信号收发，通过GMII接口与FPGA交互。这里采用的是Marvell的88E1111。

该装置还包括串口模块和指示灯模。该装置可通过串口进行配置，也可通过串口将自身的一些状态信息进行上报。指示灯模块可实时显示当前转换装置的工作状态。

FC传输时采用双路热冗余的方式进行传输，而且，为了保证链路数据的可靠传输，FC数据采用信用值反压机制保证端口数据流量在合理范围内，避免数据包由于带宽不足而丢失。

为了实现以太网数据与FC数据之间的转换，如图2所示，FPGA芯片包括以太网数据缓存监控模块、FC信用反压控制模块、FC数据处理模块、数据转换模块、以太网数据缓存模块(图2中包括两个以太网数据缓存模块)和以太网数据处理模块(图2中包括两个以太网数据处理模块)。

整体来说，通过以太网数据缓存监控模块来检测并存储以太网缓存的状态信息(即以太网端口的数据流量)，并能够实时将各缓存的状态信息与对应的设定的数据流量上限值作比较，当判断以太网端口的数据流量大于设定的数据流量上限值时，通过FC信用反压控制模块来触发FC数据反压，以实现FC端口停止接收数据。该方法不是在达到FC数据带宽的上限时触发FC数据反压，而是在以太网的数据流量较大时，便控制FC不再接收数据，防止数据丢包的现象发生，从源头上防止数据丢包的现象发生，提高了数据传输的可靠性。

下面对FPGA中设计的每个模块做详细的介绍与说明。另外，需说明的是，这里的各个模块是软件模块，而不是实际的硬件结构。

1、以太网数据缓存监控模块

该模块能够将所有以太网缓存的状态收集起来，即以太网的数据流量，具体可通过以太网帧数目来表现；并可实时将各缓存的状态与对应的设定的数据流量上限值进行比较。为了将这些信息清晰的展示出来，该模块中维护着一张缓存状态表，存储着收集的各缓存的状态以及各缓存比较的结果。该表可如表1所示。

表1

若某个缓存的数据存储量超过该存储对应的设定的数据流量上限值时，将该缓存对应的状态信息置为高，并通知FC信用反压控制模块。

2、FC信用反压控制模块

FC信用反压控制模块能够实时监控来自以太网缓存监控模块中各缓存对应的状态信息，根据该状态信息来控制FC端口的信用值。

若检测到以太网缓存的状态信息为高，即该缓存超过设定的数据流量上限值时，则控制当前端口不再发送RDY信号，FC端口停止数据的接收；若检测到以太网缓存的状态信息为低，即该缓存不再超过设定的数据流量上限值时，将当前端口的RDY信号恢复至正常发送，可正常接收数据。

3、以太网数据处理模块

如图3所示，该模块包括接收端缓存模块、接收帧统计模块、MAC地址提取模块、发送端缓存模块和发送帧统计模块。

接收端缓存模块将来自外部的以太网数据存储起来，其他模块可通过接收帧统计模块产生的读使能控制信号来从接收端缓存中读取数据。

接收帧统计模块可记录当前接收端缓存中存入的以太网数据帧的个数。当有一帧数据完全写入接收端缓存时，该模块加1；当有一帧数据从接收端缓存中完全读出时，该模块减1。同时，该模块还产生一个接收端缓存读使能控制信号，当统计的缓存中帧数目大于等于1时，读使能控制信号开启，否则读使能控制信号关闭，将不能从接收端缓存中读取数据。

MAC地址提取模块将从接收的以太网数据帧中提取出目的MAC地址和源MAC地址。其中，目的MAC地址将传递给下一模块使用，源MAC地址将记录在MAC地址表中用作当前网口的标识符，通过查询该地址信息可实现以太网信号的正确分发。

发送端缓存模块将来自FPGA的以太网数据存储起来，通过发送帧统计模块产生的读使能控制信号来从发送端缓存中逐帧读取数据并发送给外部芯片。

发送帧统计模块可记录当前发送端缓存中存入的以太网数据帧的个数。当有一帧数据完全写入接收端缓存时，该模块加1；当有一帧数据从发动端缓存中完全读出时，该模块减1。同时，该模块还产生一个发送端缓存读使能控制信号，当统计的缓存中帧数目大于等于1时，读使能控制信号开启，否则读使能控制信号关闭，将不能从缓存中读取数据。从而保证数据帧能够完整的逐帧进行发送。

4、数据转换模块

数据转换模块一端将以太网数据帧转换为FC数据帧，另一端将接收的FC数据帧转换为以太网数据帧。如图4所示，数据转换模块包括目的MAC地址映射模块、以太网信号获取模块、FC数据帧输出模块、FC数据帧输入模块、以太网信号提取模块、MAC地址提取模块和数据分发模块。

目的MAC地址映射模块中维护着一张地址映射表，该表中存储着以太网数据帧的目的MAC地址与FC数据帧的D_ID地址(即表2中的FC_DID)的对应关系，如表2所示。该表可通过外部配置端口进行配置。

表2

通过该表，可根据当前以太网数据帧的目的MAC地址，得到与之对应的FC数据帧的D_ID地址，用于后续数据交互。

以太网信号获取模块通过检测以太网数据处理模块中的各接收帧统计模块所统计的帧的数目，来判断当前是否有数据需要发送。当有数据需要发送时，以太网信号获取模块控制FC数据帧输出模块开始组帧，并将待发送数据从以太网数据处理模块的接收端缓存模块中读取出来，进行数据发送。

FC数据帧输出模块根据目的MAC地址映射应模块中的D_ID信号进行数据组帧，并根据以太网信号获取模块的控制信号将以太网数据组装在数据帧的数据域中进行发送。

FC数据帧输入模块接收来自前端模块输出的FC数据帧，并产生各字节的指示信号。

以太网信号提取模块根据输入的数据帧将数据域中的以太网信号输出出来。

MAC地址提取模块中维护有一张地址查询表，该表中存储着MAC地址与端口的对应关系，如表3所示。

表3

将以太网信号提取模块中输出的以太网信号中的目的MAC地址提取出来后，根据该表3，可得到对应的端口号，根据该端口号，控制数据分发模块进行以太网数据的正确分发。

数据分发模块根据MAC地址提取模块产生的控制信号将以太网数据分发到正确的端口。

5、FC数据处理模块

FC数据处理模块由光电收发器、GTX(高速串行收发器)及FC_IP核等实现。通过光电收发器实现FC电信号至光信号的转换；Serdes基于FPGA的GTX，实现FC信号的串/并转换、8B/10B编码、时钟恢复以及CRC校验等功能；采用FC MAC协议IP核处理FC链路原语信号及原语序列，实现对FC数据帧的解析和封装。

另外，对于数据转换模块，在该实施例中，其结构形式如图4所示。但是，并不局限于该形式，只要能够实现FC端口与以太网端口数据的相互转换即可。

Claims (6)

1.一种FC转以太网的数据转换流量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

在FC端口与以太网端口进行数据转换时，检测以太网端口的数据流量；

将以太网端口的数据流量与设定的数据流量上限值进行比较：

当判断以太网端口的数据流量大于设定的数据流量上限值时，通过FC信用反压控制模块控制触发FC数据反压，使FC端口停止接收数据；当判断以太网端口的数据流量小于等于设定的数据流量上限值时，FC端口恢复至接收数据的状态；

其中，所述FC信用反压模块用于实时监控来自以太网缓存监控模块中各缓存对应的状态信息，根据该状态信息来控制FC端口的信用值：若检测到以太网缓存的状态信息为高，即缓存超过设定的数据流量上限值，则控制当前FC端口不再发送RDY信号，FC端口停止数据的接收；若检测到以太网缓存的状态信息为低，即缓存不再超过设定的数据流量上限值，将当前FC端口的RDY信号恢复至正常发送，可正常接收数据。

2.根据权利要求1所述的FC转以太网的数据转换流量控制方法，其特征在于，通过检测以太网端口缓存的以太网帧数目来检测以太网端口的数据流量。

3.根据权利要求1所述的FC转以太网的数据转换流量控制方法，其特征在于，所述数据流量上限值为固定的，或者通过外部配置接口进行设置。

4.一种FC转以太网的数据转换流量控制装置，其特征在于，包括处理器、存储器和接口芯片，所述处理器用于执行指令实现如下方法：

在FC端口与以太网端口进行数据转换时，检测以太网端口的数据流量；

将以太网端口的数据流量与设定的数据流量上限值进行比较：

当判断以太网端口的数据流量大于设定的数据流量上限值时，通过FC信用反压控制模块来控制触发FC数据反压，使FC端口停止接收数据；当判断以太网端口的数据流量小于等于设定的数据流量上限值时，FC端口恢复至接收数据的状态；

其中，所述FC信用反压模块用于实时监控来自以太网缓存监控模块中各缓存对应的状态信息，根据该状态信息来控制FC端口的信用值：若检测到以太网缓存的状态信息为高，即缓存超过设定的数据流量上限值，则控制当前FC端口不再发送RDY信号，FC端口停止数据的接收；若检测到以太网缓存的状态信息为低，即缓存不再超过设定的数据流量上限值，将当前FC端口的RDY信号恢复至正常发送，可正常接收数据。

5.根据权利要求4所述的FC转以太网的数据转换流量控制装置，其特征在于，通过检测以太网端口缓存的以太网帧数目来检测以太网端口的数据流量。

6.根据权利要求4所述的FC转以太网的数据转换流量控制装置，其特征在于，所述数据流量上限值为固定的，或者通过外部配置接口进行设置。

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