硬件bypass 原理介绍

 

硬件bypass 目的:

作为串接产品为了避免产品的单点故障,在设备出现断电,死机时,不能因为串接产品的不可用而导致用户的网络不可用,硬件Bypass功能已经是流控产品必备功能,在设备断电,死机时能够直接将内,外两个端口物理连通,变成一根网线,这样用户的数据流量可以直接通过设备,而不受设备自身当前状态的影响。

 

如下图所示,在支持硬件Bypass的端口后部会存在继电器,每个端口后面的一个继电器负责两心线路,因此如果要Bypass1,2,3,6100M端口)四芯线路需要2个继电器,如果要Bypass1,2,3,4,5,6,7,81000M端口) 八芯线路则需要4个继电器,下图的每个端口后方有4个继电器,因此是1000MBypass。 

 

另外还有2代的bypass 可以控制断电后的bypass状态为连接或者断开。共9颗继电器控制一对网口

当断电时,继电器失去电力,因此将开关搭接到了和下方网口联通的线路上,于是两个端口就变成了一个物理线路,相当于两个端口短路,当电力恢复时则继电器将开关搭接到了和自身系统连接的线路上,于是就成为了两个独立的网口,通过这样的方式,当断电时就可以避免网络中断。

 

下面一组图示以2bypass为例说明了Bypass的工作方式,1代的只具有上面2种状态。Bypass Behavior A是正常状态下,两个网络的封包都经过应用软件处理后再传播。Bypass BehaviorB是设备处于Bypass后,设备的应用程序已经不再对网络封包处理了。Bypass Behavior c 是设备断电后不bypass

 

Bypass Behavior A:

 

Bypass Behavior B:

 

Bypass Behavior C:

 

 

  Bypass分类及应用                 

 

Bypass一般按照控制方式或者称为触发方式来分,可以分为以下几个方式
  1 通过电源触发。这种方式下,一般是在设备没有通电的情况下,Bypass功能打开,如果设备一旦通电后,Bypass立即调整为关闭状态。
  2 GPIO来控制。在进入OS后,可以通过GPIO来对特定的端口操作,从而实现对Bypass开关的控制。
  3 Watchdog来控制。这种情况实际是对方式2的一种延伸应用,可以通过Watchdog来控制GPIO Bypass程序的启用与关闭,从而实现对Bypass状态的控制。使用这种方式后,平台如果死机就可以由Watchdog来打开Bypass

         4 设备上的bypass开关,可以手动设置bypass强制开启或者关闭

 

一般的应用方法为,在断电的情况下,设备处于Bypass打开状态,然后设备上电后,由于BIOS接管,可以在BIOS中设定bypass ,所以在BIOS接管设备后,Bypass仍然处于打开状态,然后OS启动,当OS启动后,一般会执行GPIO Bypass程序,将Bypass关闭,这样可以应用程序就可以发挥作用了。也就是说在整个启动过程中,几乎不会造成网络的断开。只有在OS接管这短短的几秒钟的时间会使网络断开

 

在硬件层面上,要实现Bypass,主要使用的就是继电器。这些继电器主要连接两个Bypass网口的各个网口信号线上,下图以其中一根信号线来说明继电器在其中的工作方式。以电源触发为例,当断电的情况下,继电器内的开关将会跳拨到1的状态,即将LAN 1 RJ45接口上的Rx直接和LAN2 RJ45 Tx 导通,而当设备上电以后,开关就会导通到2上,这样如果要使LAN1LAN2 上的网络间通讯,就需要通过这台设备上的应用程序来实现了。

 

软件层面。
对于GPIOWatchdog两种方式来控制、触发Bypass,实际上这两种方式都是对GPIO作操作,然后由 GPIO来控制硬件上的继电器作相应的跳转。具体一点,就是相应的GPIO如果被置成高电平,那么继电器就相应的跳转到位置1,相反如果GPIO被置成了低电平,则继电器就跳转到位置2

对于Watchdog Bypass,实际上是在上面的GPIO控制的基础上,增加Watchdog控制Bypass。首先系统激活Watchdog功能,传统上,当 Watchdog生效后,系统会Reset ,但如果你使用了Watchdog Bypass功能,则在Watchdog生效后,系统不会Reset,而是将相对应的网口Bypass打开,使设备呈现为Bypass状态。实际是这种 Bypass,也是通过GPIO来控制Bypass的,只不过这种情况下,向GPIO写入低电平的工作由Watchdog来执行,不需要另外编程来写 GPIO。注意 如果使用了Watchdog Bypass,则Watchdog将不能再实现让系统Reset了。

一般watchdog启用bypass 都是在主板上设置跳线 进行选择,可以选择reset 或者触发bypass