МАРШРУТИЗИРУЮЩИЙ КОММУТАТОР И СПОСОБ РАБОТЫ МАРШРУТИЗАТОРА
ROUTING SWITCH AND ROUTER OPERATING METHOD

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Техническим результатом от использования изобретения является обращение к внутренним ресурсам маршрутизатора, что позволяет уменьшить время реакции на восстановление работоспособности сети.
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.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема маршрутизатора.
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.
Маршрутизатор работает следующим образом.
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.
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.
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).
По общей шине 8 возможно обращение к энергонезависимой памяти 5 через контроллер управления ТМ 10.
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.
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.
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.
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.