УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ И МАРШРУТИЗАЦИИ ПАКЕТОВ C ПРОЦЕССОРОМ «ЭЛЬБРУС» И ИНТЕРФЕЙСАМИ 100 GBE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к области телекоммуникационной техники, в частности, к устройству коммутации и маршрутизации пакетов с интерфейсами 100 Гбит/с.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Наиболее близким аналогом является источник информации US 2014269738 A1, опубл. 18.09.2018, который раскрывает коммутатор для передачи пакетных данных включающий в себя коммутационные узлы, соединенные друг с другом в матрице соединений, обеспечивая множество путей данных между входящим данным или телекоммуникационным портом и исходящим данными или телекоммуникационным портом коммутатора данных. Взаимосвязанные коммутационные узлы могут обеспечить коммутацию данных с высокой пропускной способностью, обеспечивая решение частичной коммутации в каждом узле, распределяя коммутационную нагрузку. Протокол коммутации для соединения коммутационных узлов позволяет выборочно передавать пакеты данных от любого входящего порта на соединяющем коммутационном узле к любому соединяющемуся коммутационному узлу или исходящему порту, подключенному к нему.
Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков современного уровня техники и отличается от известных ранее тем, что предлагаемое техническое решение обеспечивает эффективную и отказоустойчивую работу при осуществлении коммутации и маршрутизации пакетов.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей заявленной полезной модели является разработка устройства коммутации и маршрутизации пакетов с интерфейсами 100 Гбит/с.
Техническим результатом заявленной полезной модели является расширение арсенала технических средств устройства.
Заявленный технический результат достигается посредством устройства коммутации и маршрутизации пакетов с интерфейсами 100 Гбит/с, содержащего закрепленные в едином корпусе и связанные между собой:
плату с процессором «Эльбрус»;
плату с интегральной схемой специального назначения коммутатора, на которой расположены сетевые интерфейсы 18 x 100GbE;
пять вентиляторов охлаждения с платой управления, обеспечивающей управление скоростью вращения вентиляторов в зависимости от температуры;
два блока питания, подключенных непосредственно к плате с интегральной схемой специального назначения коммутатора, на которой расположены сетевые интерфейсы 18 x 100GbE.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Полезная модель будет более понятной из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 иллюстрирует блок-схему устройства коммутации и маршрутизации пакетов с интерфейсами 100 Гбит/с.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В приведенном ниже подробном описании реализации полезной модели приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящей полезной модели. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, будет очевидно каким образом можно использовать настоящую полезную модель, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящей полезной модели.
Кроме того, из приведенного изложения будет ясно, что полезная модель не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящей полезной модели, будут очевидными для квалифицированных в предметной области специалистов.
Настоящее техническое решение реализуется в качестве устройства коммутации и маршрутизации пакетов с интерфейсами 100 Гбит/с (100GbE).
Под устройством коммутации и маршрутизации пакетов в настоящем решении подразумевается вид сетевого телекоммуникационного устройства, реализуемого без встроенного программного обеспечения, но с программной загрузочной средой, обеспечивающей установку совместимых сетевых операционных систем на базе ядра Linux. Это даёт возможность пользователям заменять сетевую операционную систему и избегать привязки к поставщику оборудования. Такой подход позволяет реализовывать построение программно-определяемых сетей и виртуализацию сетевых функций.
Аппаратная архитектура устройства коммутации и маршрутизации пакетов подразумевает использование интегральной схемы специального назначения (ASIC) коммутатора и управляющего процессора. В качестве ASIC могут использоваться готовые решения вендоров (например: Broadcom или Marvell).
ASIC обеспечивает неблокируемую коммутацию (line-rate packet forwarding) при передаче устройством информации. ASIC размещается на печатной плате с сетевыми интерфейсами, в данном случае 100GbE. Для возможности управления управляющим процессором логикой работы ASIC дополнительно реализовывается API от вендора и программное обеспечение (драйвер), обеспечивающий управление управляющим процессором портами ASIC. Одной из задач настоящего технического решения является реализация механизма взаимодействия (драйвера) 100 GbE интерфейсов ASIC коммутатора с управляющим процессором «Эльбрус». Драйвер обеспечивает представление ASIC коммутатора для управляющего процессора в качестве обычного PCIe устройства, а именно представление печатной платы коммутатора с сетевыми интерфейсами 18 x 100GbE, как PCIe устройство и управление/заполнение его внутренних структур/регистров конвертируя L2/L3 таблицы из операционной системы.
В настоящем техническом решении управляющий процессор располагается на отдельном процессорном модуле com-express. Следует отметить, что в рамках настоящего технического решения существует возможность выполнять замену управляющего процессора путем установки совместимого com-express модуля.
Устройство коммутации и маршрутизации пакетов с поддержкой интерфейсов 100 Гбит/с разработано с открытой программируемой архитектурой и содержит в своем составе следующие элементы.
1. Плату с управляющим процессором Эльбрус. Интерфейс взаимодействия с платой ASIC коммутатора - PCIe (форм фактор платы - Com Express Type 6).
2. Плату с интегральной схемой специального назначения коммутатора (Плату с ASIC коммутатора). Интерфейс взаимодействия с платой с управляющим процессором - PCIe. Непосредственно на плате располагаются сетевые интерфейсы 18 x 100GbE.
3. Плату управления пятью вентиляторами охлаждения, подключенную к плате с ASIC коммутатора, через которую осуществляется электропитание и передача команд от платы с управляющим процессором Эльбрус по увеличению/уменьшению количества оборотов вентиляторов в зависимости от температуры устройства коммутации и маршрутизации пакетов, и пять вентиляторов охлаждения.
4. Блоки питания - 2 шт., которые подключены непосредственно к Плате с ASIC коммутатора и осуществляющие электропитание всего устройства коммутации и маршрутизации пакетов с интерфейсами 100 Гбит/с.
Следует отметить, что все вышеуказанные элементы устройства коммутации и маршрутизации пакетов связаны между собой и находятся в конструктивном единстве (располагаются в корпусе устройства).
На Фиг. 1 проиллюстрирована блок-схема устройства коммутации и маршрутизации пакетов с интерфейсами 100 Гбит/с.
Электропитание устройства.
Питание от электросети переменного тока 220В подается в блоки питания, которые работают в режиме горячего резервирования. На выходе из блока питания уже постоянный ток 12/5В попадает на печатную плату с интегральной схемой специального назначения (ASIC), которая распределяет его на плату управления вентиляторами, плату с управляющим процессором Эльбрус и непосредственно на себя (на печатную плату с интегральной схемой специального назначения (ASIC).
Функционирование устройства.
На плате с управляющим процессором Эльбрус формируются правила перенаправления входящих в устройство пакетов (таблицы коммутации и маршрутизации). С помощью драйвера указанные таблицы записываются в регистры интегральной схемы специального назначения (ASIC). По записанным значениям печатная плата с интегральной схемой специального назначения (ASIC) коммутатора, на которой расположены сетевые интерфейсы 18 x 100GbE, обрабатывает (пересылает) поступающий трафик через сетевые интерфейсы.
В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.