CN100428697C - 旁路组合系统及基于旁路组合系统的业务处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旁路组合系统，包括一台以上通信处理设备以及一条以上物理链路，任一通信处理设备通过物理旁路接口单元在任一物理链路上串接，任一物理链路上有且仅有一个物理旁路接口单元处于非旁路状态以及通信处理设备通过数据链路实时同步业务信息。还公开了一种旁路组合系统，包括一台以上通信处理设备以及一条物理链路，任一通信处理设备通过物理旁路接口单元在该条物理链路上串接以及通信处理设备彼此之间通过数据链路实时同步业务信息，任一通信处理设备中设有业务处理单元和交换单元。本发明还公开了基于旁路组合系统的业务处理方法。通过本发明公开的系统及方法，保证了业务处理系统的性能，提高了设备处理效率和系统扩展性。

Description

旁路组合系统及基于旁路组合系统的业务处理方法

技术领域

本发明涉及旁路组合系统及基于旁路组合系统的业务处理方法，特别是基于设备串接实现的旁路组合系统以及基于该系统的业务处理方法，属于通信技术领域.

背景技术

在通信系统中，通信处理设备通常串接在物理链路上，可称为串接设备，起到防攻击、业务过滤、地址转换等功能.如图1所示，图中所示的路由器和局域网(Local Area Network，简称LAN)交换机仅仅是为说明方便所举的例子，在实际通信中两侧设备可以为任何类型的通信设备。

由图1可以看出，由于通信处理设备的串接，往往存在单点故障问题，即一旦该串接设备故障，将导致整条物理链路的瘫痪.为了克服上述问题，设备旁路以及主从备份的技术方案被广泛采用.

参见图2，为设备旁路方案的示意图：通过采用物理旁路方式，直接跨越不能提供服务的串接设备；其中虚线所示为物理旁路器件起作用，故障串接设备被隔离.

在物理旁路方式具体实现上，一种方式为硬件自动触发的方式，在串接设备中设置物理旁路接口单元，该物理旁路接口单元具有两种工作状态，即非旁路状态和旁路状态；当物理旁路接口单元处于非旁路状态时，串接设备正常进行业务处理.在串接设备掉电、死机、启动等不能提供服务的情况下，自动触发该物理旁路接口单元，使其由非旁路状态跳转到旁路状态；比如，掉电时由于电位突然降低，物理旁路接口单元自动触发；死机、启动时能够被串接设备通过硬件检测得到，物理旁路接口单元硬件触发。物理旁路接口单元的触发使串接设备被隔离；这种硬件自动触发需要针对不同的物理链路采用不同的物理旁路接口单元。例如对于电信号链路旁路需要采用继电器进行线路倒换，使非旁路状态跳转为旁路状态。如图3A、3B所示：将继电器的常闭节点设置于旁路路径；则正常工作时，由于电路正常，则继电器保持与串接设备的非旁路状态，如图3A所示；当串接设备故障时，继电器由于掉电或其他硬件控制的原因，自动旁路，如图3B所示。再例如对于光纤链路旁路需要采用光开关进行线路倒换，具体连接与继电器方式相同；同样，为了使掉电时光开关自动跳转为非旁路状态，所选用的光开关需要具有常闭节点功能，并将该常闭节点设置于旁路路径。

在物理旁路方式具体实现上，另一种方式为软件控制方式，即在故障状态可控的情况下，串接设备通过软件控制物理旁路接口单元的切换，使自身得到隔离。但这种方式所适用的故障状态必须满足可控条件，如掉电、死机等恶性故障发生时，串接设备本身已经不具有调用软件进行控制的机会。

上述通过设备旁路来克服串接设备单点故障的技术方案本身无法克服下述缺陷：

第一、旁路时，串接设备功能丧失，会导致部分通信网络功能无法提供；比如，防病毒设备被旁路，将使整个系统暴露在病毒威胁之下；

第二、对于提供通信必须功能的串接设备而言，当该设备被旁路时，通信根本无法继续；比如，私有IP地址和公网地址的转换设备，当该设备被旁路时，整个通信链路也随之瘫痪，相当于未对单点故障问题进行处理的状态。

可以看出，单纯的旁路保护适用场合很有限，且在能够适用的场合中往往也带来了功能的缺失。

参见图4，为目前克服串接设备单点故障问题所采取的另一种方案--主从备份方案的示意图：两侧通信设备(本示意图中分别为LAN交换机和路由器)之间并联有处理相同业务的串接设备A和串接设备B，该串接设备A和串接设备B工作在主备模式，由主设备进行业务流的处理，并实时将状态同步到备份设备；当主设备发生故障时，备份设备基于已经连接好的物理链路，根据备份信息能够及时接管业务流，保证绝大多数业务流不会中断。但是，由于主备方式下，一台设备处于备份状态，因此设备利用率为50％；同时，处于主备方式的设备进行业务倒换时，需要将业务从一台设备转移到另一台设备，即从备用状态转变为主用状态的设备需要进行所有业务的接续；而且，这种接续涉及到并联线路的选择，需要将业务从一条物理链路转移到另外一条物理链路，需要两侧通信设备(本示意图中为LAN交换机和路由器)进行倒换配合操作.

即使将上述主从备份方案优化为主主备份方案，即并联在两侧通信设备之间的串接设备都进行业务的处理并彼此备份，以提高设备利用率以及降低所需接续业务的数量，但仍然需要进行部分业务接续，且该接续同样需要两侧通信设备的配合。

综上所述，无论是设备旁路方案还是主从备份方案，都在解决串接设备单点故障问题上存在着诸多缺陷，目前尚无同时解决上述缺陷的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供基于设备串接实现的旁路组合系统以及基于该系统的业务处理方法，以克服现有技术中的旁路方案中所存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种旁路组合系统，包括一台以上通信处理设备以及一条以上物理链路，所述物理链路两端分别连接到两侧的通信设备；

任一通信处理设备在任一物理链路上设有物理旁路接口单元，使所述通信处理设备通过所述物理旁路接口单元在任一物理链路上串接；

所述任一物理链路上有且仅有一个物理旁路接口单元处于非旁路状态；处于非旁路状态的物理旁路接口单元用于将相应物理链路的业务发送给该物理旁路接口单元所在的通信处理设备；

所述通信处理设备通过数据链路实时同步业务信息，用于根据所述业务信息控制物理旁路接口单元状态，使任一物理链路的业务在同一时刻仅被一台通信处理设备处理。

其中，所述物理链路的数目可小于所述通信处理设备的数目，且任一通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元至多为一个，任一全部物理旁路接口单元处于旁路状态的通信处理设备为备份设备.

则较佳的技术方案是，当非备份设备故障时，仅仅备份设备被启动，即任一非备份设备与且仅与备份设备通过数据链路实时同步业务信息.

或者，所述物理链路的数目大于或者等于所述通信处理设备的数目.则为了保证发生设备故障后的业务流处理能力，较佳的技术方案是所述通信处理设备中设有利用率统计单元，用于统计并通过数据链路发送所述通信处理设备的利用率，并将与其他通信处理设备的利用率的比较结果发送给所述通信处理设备的业务处理单元。所述通信处理设备中还可设有优先级处理单元，用于区分业务的优先级，优先将高优先级的业务送入所述通信处理设备的业务处理单元.

本发明还公开了一种基于上述旁路组合系统的业务处理方法，包括以下步骤：

设置步骤：在两侧通信设备之间设置同时在一条以上物理链路上通过物理旁路接口单元串接的一台以上通信处理设备，设置所述一台以上通信处理设备进行业务信息的同步，并设置任一物理链路上有且仅有一个物理旁路接口单元处于非旁路状态；在两侧通信设备设置通过所述任一物理链路传输的业务类型；

旁路步骤：当任一通信处理设备发生故障时，旁路该通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元；正常工作的通信处理设备检测到所述通信处理设备故障，至少一个正常工作的通信处理设备进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的有且仅有一个物理旁路接口单元跳转到非旁路状态。

其中，在设置步骤中可设置物理链路的数目小于通信处理设备的数目，并设置任一通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元至多为一个，且任一非备份设备与且仅与备份设备通过数据链路实时同步业务信息，其中任一全部物理旁路接口单元处于旁路状态的通信处理设备为备份设备.

则旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制具体为：检测到所述通信处理设备故障时，随机选择一正常工作的备份设备，并对其进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的物理旁路接口单元跳转到非旁路状态。

或者，在设置步骤中设置物理链路的数目大于或者等于通信处理设备的数目.

则旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制包括：检测到所述通信处理设备故障时，至少一个正常工作的通信处理设备随机进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的有且仅有一个物理旁路接口单元跳转到非旁路状态。或者，为了保证发生设备故障后的业务流处理能力，旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制具体为：检测到所述通信处理设备故障时，正常工作的通信处理设备进行利用率统计；按照利用率由低到高的顺序依次进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的有且仅有一个物理旁路接口单元跳转到非旁路状态.

为了保证发生设备故障后的业务流处理能力，较佳的技术方案是所述旁路步骤以后还包括：任一正常工作的通信处理设备对业务数据的优先级进行区分，对具有与利用率匹配的优先级的业务数据进行处理。

本发明还公开了一种旁路组合系统，包括一台以上通信处理设备以及一条物理链路；所述物理链路的两端分别连接到两侧的通信设备；

任一通信处理设备在该条物理链路上设有物理旁路接口单元，使所述通信处理设备通过所述物理旁路接口单元在该条物理链路上串接；所述通信处理设备彼此之间通过数据链路实时同步业务信息；其中，任一通信处理设备中还设有业务处理单元和交换单元：

所述业务处理单元用于进行业务处理，以及接收同步的业务信息，并通知所述交换单元；所述交换单元分别与所述业务处理单元和所述物理旁路接口单元连接，用于接收所述业务处理单元发送的业务信息，并根据所述业务信息分离从物理旁路接口单元获取的业务数据发送给所述业务处理单元。

其中，所述交换单元为时序交换单元或者分组交换单元。

为了保证发生设备故障后的业务流处理能力，较佳的技术方案是所述通信处理设备中还设有利用率统计单元，用于统计并通过数据链路发送所述通信处理设备的利用率，并将与其他通信处理设备的利用率的比较结果发送给所述通信处理设备的业务处理单元。

所述通信处理设备中还可设有优先级处理单元，用于区分业务的优先级，优先将高优先级的业务送入所述通信处理设备的业务处理单元。

本发明还公开了一种基于上述旁路组合系统的业务处理方法，包括以下步骤：

设置步骤：在两侧通信设备之间设置同时在一条物理链路上通过物理旁路接口单元串接的一台以上通信处理设备，设置所述一台以上通信处理设备之间进行业务信息的同步；

旁路步骤：当任一通信处理设备发生故障时，旁路该通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元；正常工作的通信处理设备检测到所述通信处理设备故障，至少一个正常工作的通信处理设备进行物理旁路接口单元控制，接续所述通信处理设备的业务.

其中，接续所述通信处理设备的业务包括：从所述物理链路的数据流中分离出所述通信处理设备的至少一类业务数据，并对所述业务数据进行处理。

旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制包括：检测到所述通信处理设备故障时，一个处于备份状态的通信处理设备进行物理旁路接口单元控制.

或者，旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制包括：检测到所述通信处理设备故障时，至少一个正常工作的通信处理设备随机进行物理旁路接口单元控制。

或者，为了保证发生设备故障后的业务流处理能力，较佳的技术方案是旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制具体为：检测到所述通信处理设备故障时，正常工作的通信处理设备进行利用率统计；按照利用率由低到高的顺序依次进行物理旁路接口单元控制。

所述旁路步骤以后还可包括：任一正常工作的通信处理设备对业务数据的优先级进行区分，对具有与利用率匹配的优先级的业务数据进行处理。

由上述技术方案可知，本发明通过多台通信处理设备串接，采用旁路组合的方式，具有以下有益效果：

1、保证了一个或者多个通信处理设备故障的情况下，业务处理系统的性能；

2、任一通信处理设备都参与业务处理，提高了设备处理效率；

3、旁路业务接续过程无需两侧通信设备的配合，提高了系统扩展性，降低了系统操作的复杂性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为通信系统中串接设备的示意图；

图2为现有技术中设备旁路方案的示意图；

图3A为设备旁路方案中，继电器保持与串接设备非旁路状态的示意图；

图3B为设备旁路方案中，继电器跳转到旁路状态的示意图；

图4为现有技术中主从备份方案的示意图；

图5为本发明所提供的一种旁路组合系统的一个实施例的框图；

图6为图5所示系统，在M小于N的情况下一个实施例的框图；

图7为图5所示系统，在M小于N的情况下另一个实施例的框图；

图8为图5所示系统，在M大于等于N的情况下，一个实施例的框图；

图9为采取了优先级措施的通信处理设备的一个实施例的框图；

图10为本发明所提供的，基于图5所示旁路组合系统的业务处理方法的一个具体实施例的流程图；

图11为本发明所提供的另一种旁路组合系统的一个实施例的框图；

图12为采取了优先级措施的通信处理设备的一个实施例的框图。

具体实施方式

为了克服现有技术中旁路方案存在的缺陷，本发明提供了两种旁路组合系统以及基于该两种旁路组合系统的业务处理方法，下面分别加以描述。

本发明所提供的第一种旁路组合系统X1，参见图5，包括N台通信处理设备，以1到N来标识；还包括M条物理链路，以L1到LM标识，所述N、M大于1。

所述物理链路两端分别连接到两侧的通信设备，即所述旁路组合系统通过所述物理链路分别连接到两侧通信设备，本实施例中为路由器和LAN交换机；如图5所示，所述任一通信处理设备i(i∈(1，N))在任一物理链路j(j ∈(L1，LM))上设有物理旁路接口单元ij，使所述通信处理设备通过所述物理旁路接口单元在任一物理链路上串接；例如，通信处理设备1、2至N通过物理旁路接口单元11、21......N1，在物理链路L1上串联起来。

所述任一物理链路上j有且仅有一个物理旁路接口单元处于非旁路状态；处于非旁路状态的物理旁路接口单元用于将相应物理链路的业务发送给该物理旁路接口单元所在的通信处理设备；因此，本技术方案需要两侧的通信设备预先在每一条物理链路上设置相应的业务数据，当一侧设备接收到业务数据时，立时进行区分并送入不同的物理链路进行处理.

所述通信处理设备通过数据链路实时同步业务信息，该同步业务信息可以为心跳及状态同步信息.具体的，可以采取任一通信处理设备都与其他通信处理设备通过数据链路实时同步业务信息的方案，如图5所示，这样，每一台通信处理设备都能够及时获知其他的设备是否处于正常工作状态。在图5中，通信处理设备1与2之间的数据链路用12′标识，通信处理设备1与N之间的数据链路用1N′标识，通信处理设备2与N之间的数据链路用2N′标识，其余类推。相应的，也可以采取部分通信设备通过数据链路实时同步业务信息的方案，这种情况将在后面的备份设备中详细说明。

通信处理设备根据获取的业务信息即可实时了解其他通信处理设备的工作状态.当某个处于工作状态的通信处理设备i出现故障时，其原本处于非旁路状态的物理旁路接口单元ij通过硬件或者软件方式旁路，则另一通信处理设备就可以控制其在Lj物理链路上的物理旁路接口单元状态，使该物理旁路接口单元跳转到非旁路状态，接手物理链路Lj的业务，保持在同一时刻，某一条物理链路上的业务仅被一台通信处理设备处理，而不至于发生处理冲突.

通过上述技术方案能够保证当一个或者几个通信处理设备发生故障时，能够保证系统对该项功能的处理继续，同时，无需两侧的通信设备进行物理链路的业务配合调整，因此能够较为灵活的进行系统通信处理设备的调整，提高了系统的扩展性；而且，与现有的主从备份技术方案比较，也提高了设备的利用率，比如，在正常工作状态下假设由一个通信处理设备来处理，想要完成某项功能的设备利用率是100％；则采取主从备份的技术方案，一个设备工作在100％的状态，另一设备闲置，相当于每一设备的利用率是50％；而采用本发明所提供的旁路组合系统，当系统中提供的设备数是2的时候，每一个设备都投入使用则平均利用率也是50％.本领域技术人员很容易理解，设备工作于轻负载时，有利于提高业务的服务质量(Quality of Service，QoS)，如减小时延和时延抖动等，因此本发明所提供的旁路组合系统能够在正常工作时提高通信处理设备的工作效率。

在上述技术方案中，M和N的数值由系统管理员根据实际业务量设置，具体分为以下情况：

(1)当M＜N的时候，即物理链路的数量小于通信处理设备的数量，且任一通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元至多为一个，则任一全部物理旁路接口单元都处于旁路状态的通信处理设备为备份设备，因此，此时的旁路组合系统也称为X+Y备份方案，X台设备处于主用状态，Y台设备处于备份状态，由于各个设备之间通过数据链路连接，因此各主用设备通过心跳及状态同步能够实时的把业务信息发布到处于备份的设备。参见图6，为一个2+1的旁路组合系统的实施例的框图，该旁路组合系统通过物理链路L1和L2分别连接到两侧的通信设备，在本实施例中是LAN交换机和路由器。

在本实施例中，正常工作时，2台通信处理设备处于主用状态，进行业务处理，标识为1和2；1台通信处理设备处于备份状态，标识为3；设备1、2和3之间通过数据链路12′、13′和23′联系，进行心跳及状态同步。具体的，设备1在物理链路L1上设有物理旁路接口单元11，在物理链路L2上设有物理旁路接口单元12，设备2在物理链路L1上设有物理旁路接口单元21，在物理链路L2上设有物理旁路接口单元22，设备3在物理链路L1上设有物理旁路接口单元31，在物理链路L2上设有物理旁路接口单元32；正常工作状态下，11、22处于非旁路状态，即与通信处理设备上的业务处理单元连接，12、21、31、32都处于旁路状态。

当设备1或者设备2故障时，以设备1故障为例，物理旁路接口单元11自动跳转为旁路状态。通过心跳及状态同步，设备3探知设备1故障，则控制L1上的物理旁路接口单元31跳转为非旁路状态，承担设备1故障前处理的业务。

由上述技术方案可以看出，由于设备故障时启用的是备份设备，因此从节约系统资源的角度出发，可以采取部分通信设备通过数据链路实时同步业务信息的方案，即任一非备份设备与且仅与备份设备通过数据链路实时同步业务信息.如图7所示，为2+1的旁路组合系统的另一实施例的框图，设备1、3之间以及2、3之间通过数据链路13′和23′联系，进行心跳及状态同步.

可以看出，这种业务的接续以一个设备替换另外一个设备，不会出现接续后超出处理能力的问题.

(2)当M≥N的时候，即物理链路的数量等于或者大于通信处理设备的数量，此时，物理链路与通信处理设备的关系可能是一一对应的，也有可能一个通信处理设备同时处理多条物理链路的业务，可见在M≥N的情况下，任一正常工作的通信处理设备都处于主用状态，其处于非旁路状态的物理旁路接口单元为一个或者一个以上。

为了说明方便，以两个处于主用状态的通信处理设备为例，参见图8，该旁路组合系统通过物理链路L1和L2分别连接到两侧的通信设备，在本实施例中是LAN交换机和路由器.

在本实施例中，正常工作时，2台通信处理设备处于主用状态，进行业务处理，标识为1和2；设备1、2之间通过数据链路12′联系，进行心跳及状态同步。设备1在物理链路L1上设有物理旁路接口单元11，在物理链路L2上设有物理旁路接口单元12，设备2在物理链路L1上设有物理旁路接口单元21，在物理链路L2上设有物理旁路接口单元22.正常工作状态下，11、22处于非旁路状态，即与通信处理设备上的业务处理单元连接，12、21都处于旁路状态.

当设备1或者设备2故障时，以设备1故障为例，物理旁路接口单元11自动跳转为旁路状态.通过心跳及状态同步，设备2探知设备1故障，则控制L1上的物理旁路接口单元21跳转为非旁路状态，承担设备1故障前处理的业务.

可以看出，倒换后，两台通信处理设备的业务集中到同一台设备进行处理，可能存在下述情况：

第一、两条物理链路上的业务总量不超过单台设备的处理能力，则显然当两设备均正常工作时，单台设备的负载较小，有利于业务的处理；当一台设备故障时，其承担的业务由另一台接手继续处理，不会丢失，且需要接续的业务总量也比现有技术中主备方式小，无需两侧通信设备配合；

第二、两条物理链路上的业务总量超过单台设备的处理能力，则显然，当两设备均正常工作时，两台通信处理设备均可充分利用，即可以达到100％，最大处理性能是单台通信处理设备或者并联通信处理设备的2倍；即使倒换时，也仅仅是故障设备正在处理的业务需要接续，但倒换后，有可能造成部分业务的处理滞后或者跳过.

为了克服M≥N情况下对业务的随机处理滞后或者跳过，较佳的技术方案是在通信处理设备中增设利用率统计单元x2。以通信处理设备1为例，该利用率统计单元x2用于统计并通过数据链路发送所述通信处理设备的利用率，并将与其他通信处理设备的利用率的比较结果发送给所述通信处理设备的业务处理单元x1。则业务处理单元x1根据各个设备利用率的排序结果，发现自己所处的通信处理设备利用率最低时，自动将对应物理链路上的物理旁路接口单元跳转至非旁路状态，用来替代故障设备的通信处理设备，以最大限度的避免超过单台设备处理能力情况的出现。

当不存在利用率统计单元x2时，很容易出现待处理的业务超出通信处理设备负载的情况；即使存在利用率统计单元x2，也有可能出现即使对设备利用率最低的通信处理设备而言，接手故障设备的业务后仍超出负载的情况。因此，无论是否存在利用率统计单元x2，较佳的技术方案是在通信处理设备中增设优先级处理单元x3.该优先级处理单元x3用于区分业务的优先级，优先将高优先级的业务送入所述通信处理设备的业务处理单元x1，则业务处理单元优先处理高优先级的业务，保证物理链路最基本的功能。上述较佳实施例如图9所示.

基于上述旁路组合系统，本发明提供了相应的业务处理方法，同样存在下述两种情况：

(1)物理链路的数目M＜通信处理设备数目N的情况，包括以下步骤：

步骤1a、在两侧通信设备之间设置同时在M条物理链路上通过物理旁路接口单元串接的N台通信处理设备，所述N、M大于1；

步骤1b、设置所述N台通信处理设备通过心跳及状态同步进行业务信息的同步；

步骤1c、设置所述任一物理链路上有且仅有一个物理旁路接口单元处于非旁路状态，并设置任一通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元至多为一个；

步骤1d、在两侧通信设备设置通过所述任一物理链路传输的业务类型；

上述步骤1a～1d为设置步骤；

步骤1e、当任一通信处理设备发生故障时，旁路该通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元；

步骤1f、正常工作的通信处理设备检测到所述通信处理设备故障，一个正常工作的备份设备被随机选择，进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的有且仅有一个物理旁路接口单元跳转到非旁路状态。

上述步骤1e～1f为旁路步骤.

例如，对于2+2的技术方案，正常状态下通信处理设备1、2处理物理链路L1和L2的业务，通信处理设备3和4作为备用；当通信处理设备1发生故障时，3或4随机启动，比如通信处理设备3启动，并进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的物理旁路接口单元跳转至非旁路状态，并通过心跳及状态同步通知给通信处理设备2和4，使通信处理设备4无需启动。

可见，对于备份的技术方案，在设置步骤1b中设置任一非备份设备与且仅与备份设备通过数据链路实时同步业务信息，即可满足非备份设备故障时启动备份设备的要求，同时节省了系统资源.

在实际应用中，N+1的技术方案应用较多，即一台通信处理设备用作备份，一般即可满足处理需求。

(2)物理链路的数目M大于等于通信处理设备数目N的情况，包括以下步骤：

步骤1a′、在两侧通信设备之间设置同时在M条物理链路上通过物理旁路接口单元串接的N台通信处理设备，所述N、M大于1；

步骤1b′、设置所述N台通信处理设备之间通过心跳及状态同步进行业务信息的同步；

步骤1c′、设置所述任一物理链路上有且仅有一个物理旁路接口单元处于非旁路状态；

步骤1d′、在两侧通信设备设置通过所述任一物理链路传输的业务类型；

上述步骤1a′～1d′为设置步骤；

步骤1e′、当任一通信处理设备发生故障时，旁路该通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元；

步骤1f′、正常工作的通信处理设备检测到所述通信处理设备故障，至少一个正常工作的通信处理设备被随机选择，进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的有且仅有一个物理旁路接口单元跳转到非旁路状态。

上述步骤1e′～1f′为旁路步骤。

由于被随机选择的通信处理设备要同时对更多的业务进行处理，有可能导致物理链路上的业务总量超过单台设备的处理能力，降低本发明的技术效果。因此，较佳的技术方案是步骤1f′为检测到所述通信处理设备故障时，正常工作的通信处理设备进行利用率统计；按照利用率由低到高的顺序依次进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的有且仅有一个物理旁路接口单元跳转到非旁路状态.即首先进行利用率最低的物理旁路接口单元的跳转，如果故障设备同时处理多条物理链路的业务，那么再进行利用率次低的物理旁路接口单元的跳转，或者重新排序，选择新的利用率最低的物理旁路接口单元进行跳转，依次类推。

对于少数情况，即时当前利用率最低的通信处理设备在接续后也无法完全处理所接续的业务，因此，步骤1f′之后还包括：任一正常工作的通信处理设备对业务数据的优先级进行区分，对具有与利用率匹配的优先级的业务数据进行处理。

参见图10，为基于旁路组合系统的业务处理方法一个具体实施例的流程图，以三台处于主用模式的通信处理设备和3条物理链路为例，包括以下步骤：

步骤101、在两侧通信设备之间设置同时在3条物理链路上通过物理旁路接口单元串接的3台通信处理设备；

步骤102、设置所述3台通信处理设备之间通过心跳及状态同步进行业务信息的同步；

步骤103、设置所述任一物理链路上有且仅有一个物理旁路接口单元处于非旁路状态，本实施例中通信处理设备1、2、3分别设在物理链路L1、L2、L3上的物理旁路接口单元处于非旁路状态；

步骤104、在两侧通信设备设置通过所述任一物理链路传输的业务类型；

步骤105、通信处理设备1发生故障，其在物理链路L1上的物理旁路接口单元自动硬件旁路；

步骤106、接收到旁路信息的通信处理设备2、3进行利用率统计，通信处理设备2的利用率低于通信处理设备3的利用率；

步骤107、通信处理设备2控制其在物理链路L1上的物理旁路接口单元跳转到非旁路状态，即通信处理设备2同时处理物理链路L1和L2上的业务数据，旁路组合系统工作在M大于N的模式下；

步骤108、通信处理设备2检测当前设备利用率是否超出负荷，是则执行步骤109，否则执行步骤110；

步骤109、对从物理旁路接口单元接收的业务流进行优先级区分，选择具有与利用率匹配的优先级的业务数据执行步骤110；

步骤110、进行业务处理，结束。

从上述的旁路组合系统及相应的业务处理方法可知，N个设备串按时需要每台通信处理设备提供M个物理旁路接口单元，而两侧的通信设备也需要提供M个端口。当为了增加系统性能而增加串接设备及物理链路时，需要增加各设备的物理旁路接口单元，也需要增加通信设备的端口.

本发明还提供了第二种旁路组合系统，使各个串接设备之间通过一条物理链路连接，同样实现对现有旁路方案的改进。

参见图11，为本发明所提供的第二种旁路组合系统X2的框图，包括N台通信处理设备，以1到N来标识；还包括一条物理链路，以L1标识，所述N大于1。

所述物理链路两端分别连接到两侧的通信设备，即所述旁路组合系统X2通过所述物理链路分别连接到两侧通信设备，本实施例中为路由器和LAN交换机，该条物理链路上同时传送全部的业务数据；如图10所示，所述任一通信处理设备i(i∈(1，N))在物理链路L1上设有物理旁路接口单元i1，使所述通信处理设备通过所述物理旁路接口单元在该条物理链路L1上串接；具体的，通信处理设备1、2至N通过物理旁路接口单元11、21......N1，在物理链路L1上串联起来.

所述通信处理设备彼此之间通过数据链路实时同步业务信息，该同步业务信息可以为心跳及状态同步信息，这样，每一台通信处理设备都能够及时获知其他的设备是否处于正常工作状态。在图10中，通信处理设备1与2之间的数据链路用12′标识，通信处理设备1与N之间的数据链路用1N′标识，通信处理设备2与N之间的数据链路用2N′标识，其余类推。通信处理设备根据获取的业务信息即可实时了解其他通信处理设备的工作状态。

其中，任一通信处理设备中还设有业务处理单元x1和交换单元x4：

所述业务处理单元x1用于进行业务处理，以及接收同步的业务信息，并通知所述交换单元x4；

所述交换单元x4分别与所述业务处理单元x1和所述物理旁路接口单元i1连接，用于接收所述业务处理单元x1发送的业务信息，并根据所述业务信息分离从物理旁路接口单元i1获取的业务数据发送给所述业务处理单元x1；具体的，交换单元x4从物理链路的业务数据中分离出需要本设备处理的包或帧，并发送给业务处理单元x1，将不需要本设备处理的信息直接通过物理旁路接口单元i1转发出去；

当所述物理旁路接口单元i1处于非旁路状态时，将业务信息送入所述业务处理单元x1。

对于交换单元x4，其可以是分组交换单元，比如2/3层以太网交换芯片，能够根据数据包的IP地址、MAC地址、VLAN等属性识别出需要本串接设备处理的数据包；

或者，交换单元x4可以是时序交换单元，包括SDH/SONET网中的交叉连接单元或者ADM单元，以分离并插入特定VC中的信息。

通过上述技术方案可知，需要串接设备1处理的信息包或者帧在其分组或者时序交换单元x4中提取出来，并发送其业务处理单元x1；而串接设备2......N直接将该串接设备1需要处理的信息通过物理旁路接口单元11的旁路路径发送出去，不进行任何处理.当串接设备A发生掉电、死机、启动等不能提供服务的情况时，串接设备1旁路，该串接设备1被隔离；而该串接设备1原来承担的业务转由串接设备2......N中的一个或者几个来分离、处理。可见，本发明所提供的第二种旁路组合系统，能够保证当一个或者几个通信处理设备发生故障时，系统对该项功能的处理继续，同时，无需两侧的通信设备进行物理链路的业务配合调整；而且，与现有的主从备份技术方案比较，也提高了设备的利用率，且无需两侧通信设备进行接口配合。进一步的，由于串接设备的数目不依赖于两侧通信设备，因此，对串接设备的调整相对灵活，增强了系统的扩展性。

在本技术方案中，通信处理设备可以工作在主-主模式，即每一台通信处理设备都处于工作状态，随机选择通信处理设备接续故障设备的业务；也可以工作在主-从模式，比如N+1模式，即正常工作状态下，有一台通信处理设备不对物理链路上的任何业务进行处理，而是直接转发出去，当有工作状态的通信处理设备故障后，才启动进行故障设备的业务接续。

对于存在备份设备的情况，一般设备利用率不会超出负荷；但对于随机选择通信处理设备进行业务接续的情况，则存在设备利用率超出负荷的可能。因此，更佳的技术方案是在通信处理设备中增设利用率统计单元x2。以通信处理设备1为例，该利用率统计单元x2用于统计并通过数据链路发送所述通信处理设备的利用率，并将与其他通信处理设备的利用率的比较结果发送给所述通信处理设备的业务处理单元x1。则业务处理单元x1根据各个设备利用率的排序结果选择用来接续故障设备业务的通信处理设备，以最大限度的避免超过单台设备处理能力情况的出现。

无论是否设置了利用率统计单元，较佳的技术方案还包括在通信处理设备中增设优先级处理单元x3。该优先级处理单元x3用于区分业务的优先级，优先将高优先级的业务送入所述通信处理设备的业务处理单元x1，则业务处理单元优先处理高优先级的业务，保证物理链路最基本的功能。上述较佳实施例如图12所示。

基于上述第二种旁路组合系统，本发明还提供了一种业务处理方法，包括以下步骤：

设置步骤：在两侧通信设备之间设置同时在一条物理链路上通过物理旁路接口单元串接的N台通信处理设备，设置所述N台通信处理设备之间进行业务信息的同步，所述N大于1；旁路步骤：当任一通信处理设备发生故障时，旁路该通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元；

正常工作的通信处理设备检测到所述通信处理设备故障，至少一个正常工作的通信处理设备进行物理旁路接口单元控制，按续所述通信处理设备的业务。

具体的，接续所述通信处理设备的业务具体为：从所述物理链路的数据流中分离出所述通信处理设备的至少一类业务数据，并对所述业务数据进行处理。

旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制具体为：检测到所述通信处理设备故障时，一个处于备份状态的通信处理设备进行物理旁路接口单元控制.此种模式为主从模式，比较常见的是N+1的模式，即N个设备处于工作状态，分离物理链路中相应的数据包，而另为一个设备直接对所有数据进行转发，直到出现设备故障需要进行接续。

或者，旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制具体为：检测到所述通信处理设备故障时，至少一个正常工作的通信处理设备随机进行物理旁路接口单元控制.但这种方式下，有可能导致设备利用率超过负荷上限。

或者，旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制具体为：检测到所述通信处理设备故障时，正常工作的通信处理设备进行利用率统计；按照利用率由低到高的顺序依次进行物理旁路接口单元控制。

较佳的技术方案为所述旁路步骤以后还包括：任一正常工作的通信处理设备对业务数据的优先级进行区分，对具有与利用率匹配的优先级的业务数据进行处理。

综合本发明所提供的两种旁路组合系统及相应的业务处理方法，可以看出，所述旁路组合系统具备业务备份功能，不是简单的旁路，适用面广。进一步的，能够提高设备的利用率，有利于业务处理，同时减小物理旁路接口单元切换时，需要接续的业务量；同时，业务接续时，不需要两侧通信设备的配合。

相对来说，采用N+1主从备份方式所组成的系统，因为能够确保所有业务的不间断，以及不会超过设备负荷，因此具有更高的性能和系统稳定性。

本发明所提供的第二种旁路组合系统相对于第一种旁路组合系统，能够减少串接需要的物理链路和减少两侧通信设备所需提供的端口；但是，本发明所提供的第一种旁路组合系统相对于第二种旁路组合系统，无需对通信处理设备进行改造，实现难度相对较低。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围.

Claims (23)

1、一种旁路组合系统，包括一台以上通信处理设备以及一条以上物理链路，所述物理链路两端分别连接到两侧的通信设备；其特征在于：

任一通信处理设备在任一物理链路上设有物理旁路接口单元，使所述通信处理设备通过所述物理旁路接口单元在任一物理链路上串接；

所述任一物理链路上有且仅有一个物理旁路接口单元处于非旁路状态；处于非旁路状态的物理旁路接口单元用于将相应物理链路的业务发送给该物理旁路接口单元所在的通信处理设备；

所述通信处理设备通过数据链路实时同步业务信息，用于根据所述业务信息控制物理旁路接口单元状态，使任一物理链路的业务在同一时刻仅被一台通信处理设备处理。

2、根据权利要求1所述的旁路组合系统，其特征在于所述物理链路的数目小于所述通信处理设备的数目，且任一通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元至多为一个，任一全部物理旁路接口单元处于旁路状态的通信处理设备为备份设备。

3、根据权利要求2所述的旁路组合系统，其特征在于任一非备份设备与且仅与备份设备通过数据链路实时同步业务信息。

4、根据权利要求1所述的旁路组合系统，其特征在于所述物理链路的数目大于或者等于所述通信处理设备的数目。

5、根据权利要求4所述的旁路组合系统，其特征在于所述通信处理设备中设有利用率统计单元，用于统计并通过数据链路发送所述通信处理设备的利用率，并将与其他通信处理设备的利用率的比较结果发送给所述通信处理设备的业务处理单元。

6、根据权利要求4或5所述的旁路组合系统，其特征在于所述通信处理设备中设有优先级处理单元，用于区分业务的优先级，优先将高优先级的业务送入所述通信处理设备的业务处理单元。

7、一种基于旁路组合系统的业务处理方法，其特征在于包括以下步骤：

设置步骤：在两侧通信设备之间设置同时在一条以上物理链路上通过物理旁路接口单元串接的一台以上通信处理设备，设置所述一台以上通信处理设备进行业务信息的同步，并设置任一物理链路上有且仅有一个物理旁路接口单元处于非旁路状态；

在两侧通信设备设置通过所述任一物理链路传输的业务类型；

旁路步骤：当任一通信处理设备发生故障时，旁路该通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元；

正常工作的通信处理设备检测到所述通信处理设备故障，至少一个正常工作的通信处理设备进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的有且仅有一个物理旁路接口单元处于非旁路状态。

8、根据权利要求7所述的业务处理方法，其特征在于在设置步骤中设置物理链路的数目小于通信处理设备的数目，并设置任一通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元至多为一个，且任一非备份设备与且仅与备份设备通过数据链路实时同步业务信息，其中任一全部物理旁路接口单元处于旁路状态的通信处理设备为备份设备。

9、根据权利要求8所述的业务处理方法，其特征在于旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制包括：检测到所述通信处理设备故障时，随机选择一正常工作的备份设备，并对其进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的物理旁路接口单元跳转到非旁路状态。

10、根据权利要求7所述的业务处理方法，其特征在于在设置步骤中设置物理链路的数目大于或者等于通信处理设备的数目。

11、根据权利要求10所述的业务处理方法，其特征在于旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制包括：检测到所述通信处理设备故障时，至少一个正常工作的通信处理设备随机进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的有且仅有一个物理旁路接口单元跳转到非旁路状态。

12、根据权利要求10所述的业务处理方法，其特征在于旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制包括：检测到所述通信处理设备故障时，正常工作的通信处理设备进行利用率统计；按照利用率由低到高的顺序依次进行物理旁路接口单元控制，使对应物理链路上的有且仅有一个物理旁路接口单元跳转到非旁路状态。

13、根据权利要求7或10或11或12所述的业务处理方法，其特征在于所述旁路步骤以后还包括：任一正常工作的通信处理设备对业务数据的优先级进行区分，对具有与利用率匹配的优先级的业务数据进行处理。

14、一种旁路组合系统，包括一台以上通信处理设备以及一条物理链路，所述物理链路的两端分别连接到两侧的通信设备；其特征在于：

任一通信处理设备在该条物理链路上设有物理旁路接口单元，使所述通信处理设备通过所述物理旁路接口单元在该条物理链路上串接；

所述通信处理设备彼此之间通过数据链路实时同步业务信息；

其中，任一通信处理设备中还设有业务处理单元和交换单元：

所述业务处理单元用于进行业务处理，以及接收同步的业务信息，并通知所述交换单元；

所述交换单元分别与所述业务处理单元和所述物理旁路接口单元连接，用于接收所述业务处理单元发送的业务信息，并根据所述业务信息分离从物理旁路接口单元获取的业务数据发送给所述业务处理单元。

15、根据权利要求14所述的旁路组合系统，其特征在于所述交换单元为时序交换单元或者分组交换单元。

16、根据权利要求14或15所述的旁路组合系统，其特征在于所述通信处理设备中还设有利用率统计单元，用于统计并通过数据链路发送所述通信处理设备的利用率，并将与其他通信处理设备的利用率的比较结果发送给所述通信处理设备的业务处理单元。

17、根据权利要求14或15所述的旁路组合系统，其特征在于所述通信处理设备中还设有优先级处理单元，用于区分业务的优先级，优先将高优先级的业务送入所述通信处理设备的业务处理单元。

18、一种基于旁路组合系统的业务处理方法，其特征在于包括以下步骤：

设置步骤：在两侧通信设备之间设置同时在一条物理链路上通过物理旁路接口单元串接的一台以上通信处理设备，设置所述一台以上通信处理设备之间进行业务信息的同步；

旁路步骤：当任一通信处理设备发生故障时，旁路该通信处理设备处于非旁路状态的物理旁路接口单元；

正常工作的通信处理设备检测到所述通信处理设备故障，至少一个正常工作的通信处理设备进行物理旁路接口单元控制，接续所述通信处理设备的业务。

19、根据权利要求18所述的业务处理方法，其特征在于接续所述通信处理设备的业务包括：从所述物理链路的数据流中分离出所述通信处理设备的至少一类业务数据，并对所述业务数据进行处理。

20、根据权利要求18或19所述的业务处理方法，其特征在于旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制包括：检测到所述通信处理设备故障时，一个处于备份状态的通信处理设备进行物理旁路接口单元控制。

21、根据权利要求18或19所述的业务处理方法，其特征在于旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制包括：检测到所述通信处理设备故障时，至少一个正常工作的通信处理设备随机进行物理旁路接口单元控制。

22、根据权利要求18或19所述的业务处理方法，其特征在于旁路步骤中进行物理旁路接口单元控制包括：检测到所述通信处理设备故障时，正常工作的通信处理设备进行利用率统计；按照利用率由低到高的顺序依次进行物理旁路接口单元控制。

23、根据权利要求18或19所述的业务处理方法，其特征在于所述旁路步骤以后还包括：任一正常工作的通信处理设备对业务数据的优先级进行区分，对具有与利用率匹配的优先级的业务数据进行处理。

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