CN100440746C - 一种多端口多链路的通讯网络备份控制方法及其装置 - Google Patents

一种多端口多链路的通讯网络备份控制方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多端口多链路的通讯网络备份控制方法,应用于双端口主备备份,每个端口双收发模块,网络链路一主三备、交叉连接的交换网络中,同一侧主用和备用端口互为伙伴端口,每个端口中有两个收发模块,分别通过一条单独的链路与对端的一个端口连接,每个收发模块都能够单独地进行分组包的发送和接收,而各端口通过切换开关选择接收一个收发模块收到的数据;在切换时,主动方倒换端口,被动方切换收发模块,两个端口循环切换收发模块,在收到对端的检测包后,控制该端口进入固定模式,本发明可以提高通讯网络的可靠性,并可以在网络出现故障的时候快速的切换到备用网络。

Description

一种多端口多链路的通讯网络备份控制方法及其装置 技术领域本发明涉及于通讯领域,具体的说,是一种通讯网络的备份装置及其控 制方法。背景技术在通讯系统中,通讯网络的地位极其重要,它必须能够稳定的长期正常 运行,并要求在通讯网络设备或者链路出现故障时能够快速、安全可靠的自 动恢复。所以通讯网络备份的机制不可缺少^目前通讯网络备份方式主要有两种:1)端口1+1主备、复用同一条通讯 链路;2)端口1+1主备、链路对应1+1主备。这两种方法一个端口只与一个 网络链路相连。如果一端的备份端口出现故障,则链路无法切换到备用端口 上,即备份链路的作用将不再有效,网络无法备份,如果出现网络异常,就 会中断通讯。第二种备份方法只有一条备份链路,如果备份链路出现故障, 同样的要失去网络备份的功能。此外,第二种备份方式是一种平行结构,采用该方式时,当主用链路出 现异常,需要切换到备用链路,此时,两端需要协商一致,必须同时切换。 这样,就增加了一端切换到备用,而另一端还没有切换,导致网络不通的风 险。而且,还会增加网络链路切换的时间。公开号为1321004,名称为"交换机的主备倒换方法及其实现装置"的中国发明专利中,提出一种用于交换机的主备倒换方法,但是没有涉及网络 的备份方法,而且主备倒换时,需要进行链路的切换,影响速度与可靠性。公开号为20020178398的美国发明专利"备份网关设备和本地网络系统" (Backup gateway apparatus and home network system)中,提出一种网络系 统备份的方法,但是它采用平行的网络链路备份方法,当主网络链路出现故 障时,需要两端协商一致,同时倒换网络设备,同样影响速度与可靠性。发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种多端口多链路的通讯网络备份控 制方法,可以提高通讯网络的可靠性,并可以在网络出现故障的时候快速的 切换到备用网络。本发明还要提供一种实现该备份方法的装置。

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种多端口多链路的通讯网络备 份控制方法,应用于双端口主备备份,每个端口双收发模块,网络链路一主 三备、交叉连接的交换网络中,各端口的控制流程包括以下步骤:

(a) 确定初始的主用端口和备用端口;

(b) 设置定时器Tl,定时器T1到时,向对端发送带有本端口当前状 态信息的检测包,给伙伴端口发送本端口当前状态信息;

(c) 设置定时器T2, T2>T1,定时器到T2时,对当前收发模块进行未 收包次数和状态的设置,在循环模式下,还定时切换收发模块并判断是否需 要倒换端口,在固定模式下,还判断是否要改变端口的工作模式;

(d) 收到对端的检测包时,判断主动倒换方,将当前收发模块的未收 包次数清零,并根据收到的检测包对端口各收发模块的收包状态进行设置, 当主用端口收到备用检测包或者备用端口收到主用检测包时切换收发模块;

(e) 收到伙伴端口的包时,记录是否为主动方,并判断伙伴端口是否 能倒换:如果伙伴端口的两个收发模块不全是未收包状态,则能倒换。

所述步骤(d)中,在主用端口收到主用包时,进入固定模式,置当前 收发模块为收到主用包状态;备用端口收到备用包时,进入固定模式,当前 收发模块置为收到备用包状态;主用端口收到备用包时,当前收发模块置为 收到备用包状态,切换收发模块;备用端口收到主用包时,进入固定模式, 切换当前收发模块,并将当前收发模块置为收到主用包状态。

定时器Tl和T2较佳设置为2T1 < T2 < 3T1 。

所述步骤(b)中发送到对端的检测包带有该端口的物理信息,所述步 骤(d)中判断主动倒换方是根据两端的实时物理信息加以比较后确定的。所述步骤(C)中,如果当前收发模块的未收包次数超过设定值,则置 其为未收包状态。所述步骤(C)中,进行主备端口倒换需满足的条件是:本端是主动方, 主端口两个收发模块都不能收到对端的主用检测包,且本端有备份端口可以 倒换;或者是本端是被动方,对端主用端口不能收主用检测包,但是没有备 份端口可以倒换。所述步骤(C)中,进行端口的工作模式改变需满足的条件是:主用端 口不是收到主用包状态,或者备用端口不为收到备用包状态。为了解决上述技术问题,本发明还提供了一种多端口多链路的通讯网络 备份控制装置,包括网络两端的至少一组主用端口、备用端口,以及对端口 进行控制的相应处理单元,其中:同一侧主用和备用端口互为伙伴端口,每个端口中有两个收发模块,分 别通过一条单独的链路与对端的一个端口连接,每个收发模块都能够单独地 进行分组包的发送和接收,而各端口通过切换开关选择接收一个收发模块收 到的数据;各端口可与交换中心或接口节点相应的控制处理单元通讯。所述端口的控制处理单元用于在正常情况下,控制端口间进行握手联络 了解各自状态信息,工作链路故障时,当本端是主动方,主用端口两个收发 模块都不能收到对端的主用检测包,且本端有备份端口可以倒换时,或者是 本端是被动方,对端主用端口不能收主用检测包,但是没有备份端口可以倒 换时控制主动方倒换端口,当主用端口收到备用检测包或者备用端口收到主 用检测包时被动方切换收发模块,两个端口循环切换收发模块,在收到对端 的检测包后,当主用端口收到主用检测包或者备用端口收到备用检测包或者 备用端口收到主用检测包时控制该端口进入固定模式。由上可知,本发明的通讯网络备份装置是一种交叉结构,当主链路出现 故障的时候,链路一端倒换端口,而一端切换收发模块,两端因为已经确定 主动方、被动方,所以不需要协商,可以快速的切换链路。还可以避免因为 两端同时切换时,出现两端主、备不一致的情况。此外,因为采用双端口主备备份、网络链路一主三备的网络备份方法, 即使在网络的两端都有端口出现故障,或者链路有三处出现故障的情况下, 只要有一条备份链路正常,就能保持网络的正常通讯,在很大程度上保证了 通讯网络的可靠性。

此外,当网络出现故障时,通过备份链路的收包情况,可以准确的定位 出现故障是网络的某一个端口、或者是链路,减少网管的工作量。

附图说明

图1是本发明一端对一端的备份交换网络的组网图。

图2是本发明实施例多个终端对应一个交换中心的备份交换网络的组网图。

图3是本发明实施例的端口控制的总体^程图。

图4是图3的总流程中,定时器T2到时端口的处理流程图。

图5是图3的总流程中,端口收到对端发送来的检测包时的处理流程图d

具体实施方式

本发明是一种网络两端都采用双端口主备备份,每个端口双收发模块, 网络链路一主三备、交叉连接的网络备份方法。

图1示出了本发明的一端对一端备份交换网络的组网结构,如图所示, 端口 1~4各有两个收发模块A、 B,同一侧的两个端口 l和2、 3和4之间互

为伙伴端口, 一个作为主用端口, 一个作为斧用端口,可以相互倒换。各端 口为单收双发的结构,即每个收发模块都能够单独地进行分组包的发送和接 收,而端口通过切换开关选择接收一个收发模块收到的数据。每个端口的两 个收发模块分别通过一条单独的链路与对端的一个端口连接,整个网络可以 采用光纤连接,两端实现1000M交换。

图2示出了本发明实施例多个终端对应一个交换中心的备份交换网络的 组网图。图中包括了两个终端,每个终端与交换中心对端端口的组网结构和 图1相同。交换中心的各端口可与交换中心的处理器通讯,而各终端的端口 可与接口节点的相应处理单元器(未示现)通讯。经过选定的网络传过来的协议栈包,通过交换中心,交换到别的端口。为了实现主备链路的快速平滑切换,本发明各收发模块发送和接收的分 组包分为协议栈包和检测包,主用端口发出的包含主用端口信息的检测包为 主用检测包,备用端口发出的包含备用端口信息的检测包为备用检测包,检 测包内包含本端的物理地址和端口信息。此外,各端口还向伙伴端口发送当 前端口状态信息(发送到伙伴端口对应的处理单元上)。这些信息包括:a. 当前切换到的收发模块;b. 是否主用c. 端口索引d. 对端端口索引e. 收发模块A的收包状态f. 收发模块B的收包状态g. 当前的切换模式h. 是否能够倒换(伙伴端口是否正常)本实施例中在发送到对端和伙伴端口的信息是相同的,伙伴端口和对端 使用的信息不完全相同,各自会有一些信息没有用到,也可以分别传送其各 自所需的信息。本发明各收发模块的收包状态有三种状态,即收到主用包状态、收到备 用包状态和未收包状态。各状态的设置和作用将在下面的流程中介绍。本发明实施例对于链路管理的主要方法是:主动方倒换端口,被动方切 换收发模块;此后,两个端口可能会循环切换收发模块,直到收到对端的检 测包。因而在正常通讯时,两端还需要决定倒换的主动方和被动方,主动方倒 换端口,被动方切换收发模块;本实施例两端都有其对端的物理信息(包含 在检测包的对端端口索引中,可以是架、框、MAC等物理信息),采用一 种统一的算法,以值大的一方为主动方。这样两端随时交换自己的物理信息, 可以保证主动方的唯一性,也支持某一方其f理信息的随时改变。而根据切换开关的状态可以将端口的工作模式分为循环模式和固定模式,在循环模式下,定时切换开关,轮流接通两个收发模块,而在固定模式 下,切换开关保持接通其中的一个收发模块。

端口的倒换、端口内收发模块的切换及工作模式的确定,在交换中心上 是由交换中心的相应处理单元根据该端口的状态及检测包所提供的对端和 伙伴端口的状态来控制的,在终端上则是由终端接口节点的相应处理单元控 制的。

各端口控制的总体流程如图3所示,包括以下步骤: 根据主备竞争,确定初始的主用端口和备用端口,步骤100; 设置200ms定时器Tl,定时器到时,向对端发送带有本端口当前状态

信息的检测包,给伙伴端口发送本端口当前状态信息,步骤110;

设置500ms定时器T2,对当前收发模块进行未收包次数和状态的设置, 在循环模式下,还进行定时切换收发模块并判断是否需要倒换端口,在固定 模式下,还判断是否要改变端口的工作模式(具体处理流程如图4所示), 步骤120;为了实现平滑快速切换,建议2T1〈T2〈3T1;

收到对端的检测包时,判断主动倒换方,将当前收发模块的未收包次数 清零,并根据收到的检测包对端口各收发模块的收包状态进行设置,满足条 件时切换收发模块(具体流程如图5所示),步骤130;

收到伙伴端口的包时,记录是否为主动方(同侧两端口的物理信息是一 样的,总是一致的为主动方或者被动方),判断伙伴端口是否可倒换,步骤 140;即査看伙伴端口的两个收发模块的收包状态,如果不全是未收包状态,

表明是正常的,可以倒换的。

T2定时器到时的处理流程如图4所示,包括以下步骤:

定时器T2到,先判断是否为循环模式,如果是,执行下一步,否则执 行步骤260,步骤200;

判断当前选择的收发模块是否A,如果是,执行步骤220a,否则执行步 骤220b,步骤210;

将A收发模块的未收包次数加1,并根据未收包次数设置收发模块的状态,步骤220a;(如果当前未收包次数是否大于设定值,设为未收包状态) 将B收发模块的未收包次数加1,并根据未收包次数设置收发模块的状

态,步骤220b;

切换当前的收发模块,步骤230;

判断倒换端口的条件是否成立,如果是,执行下一步,否则结束,步骤 240;该步骤中,进行主备端口倒换需满足的条件是:本端是主动方,主端 口两个收发模块都不能收到对端的主用检测包,且本端有备份端口可以倒 换;或者是本端是被动方,对端主用端口不能收主用检测包,但是没有备份 端口可以倒换。

进行端口的倒换并结束,步骤250;

判断当前选择的收发模块是否A,如果是,执行步骤270a,否则执行步 骤270b,步骤260;

将A收发模块的未收包次数加1,并根据未收包次数设置收发模块的状 态,步骤270a;

将B收发模块的未收包次数加1,并根据未收包次数设置收发模块的状 态,步骤270b;

判断"主用端口不是收到主用包状态,或者备用端口不为收到备用包状

态"的条件是否成立,如果是执行下一步,否则结束,步骤280;

将当前端口设置为循环模式后结束,步骤290。 收到对端检测包后的详细处理流程如图5所示,包括以下步骤:

比较对端的物理地址等信息判断主动方,步骤300;

判断当前选择的收发模块是否A,如果是,执行步骤320a,否则执行步 骤320b,步骤310;

将A收发模块的未收包次数清零,步骤320a; 将B收发模块的未收包次数清零,步骤320b;

判断当前端口是否为主用端口 ,如果是,执行下一步,否则执行步骤370, 步骤330;

判断收到的是否主用包,如果是执行步骤350a,否则执行步骤350b,步骤340;

将当前收发模块置为收到主用包状态,步骤350a; 进入固定模式,并结束,步骤360a; 将当前收发模块置为收到备用包状态,步骤350b; 切换收发模块,并结束,步骤360b;

判断收到的是否主用包,如果是执行步骤380a,否则执行步骤380b, 步骤370;

进入固定模式,步骤380a; 切换收发模块,步骤390a;

设置当前收发模块(指切换前的收发模块,下同)为收到主用包状态, 并结束,步骤400;

进入固定模式,步骤380b;

设置当前收发模块为收到备用包状态,并结束,步骤390b。

其实现的逻辑是:在主用端口收到主用包时进入固定模式,置当前收发 模块为收到主用包状态;备用端口收到备用包时,进入固定模式,当前收发 模块置为收到备用包状态;主用端口收到备用包时,当前收发模块置为收到 备用包状态,切换收发模块;备用端口收到主用包时,进入固定模式,切换 当前收发模块,并将当前收发模块置为收到主用包状态。

为了能更直观的理解,以图1中的组网图为例分析一下切换过程。如在 正常情况下,假设端口 1、 3为主用端,端口 2、 4为备用端,端口 1、 2为 主动倒换端,端口 3、 4为被动倒换端。端口 1的收发模块A (以下简称1A) 和端口3的收发模块A (以下简称3A,其它类似)之间的链路为工作链路。 假设其他端口与链路都正常,则2B与4B为备用链路,2B与4B都为固定 模式。1B、 3B、 2A、 4A的状态则保留原来的状态,有可能为任何状态。

此时1A出现故障或1A和3A之间的链路故障,导致1A和3A间通讯 中断,1A和3A都收不到对方发送的主用包,这样,在T2定时的处理流程 中,1A和3A都将被置为未收包状态(此时不会被清零),并满足图4中步 骤280的主用端口不是收到主用包状态的条件,端口 1和3的工作模式均变为循环模式;

然后,端口l在循环模式下,在执行图4中步骤240时,满足本端是主 动方,主端口两个收发模块都不能收到对端的主用检测包,且本端有备份端 口可以倒换(因为端口2为收到备用包状态)的条件,执行倒换端口,即端 口 l变为备用,端口2变为主用;

然后,2B和4B之间发送的检测包,对于端口 2属于主用端口收到备用 包,按图5中的流程,将2B切换到2A (仍为固定模式),而端口4属于备 用端口收到主用包,将4B切换到4A;

然后,端口 3在循环模式下,3B会收到2A的主用包,2A会收到3B的 主用包,这时按图5的流程,端口3将改为固定模式,2A和3B之间建立工 作链路,而1B会收到4A的备用包,改为固定模式,1B和4A之间为备用 链路,完成一次切换过程。

如果工作链路再次出现故障,则按照同样的方法,再次进行切换。可以 看出,上述方法的主要过程可归纳为:在切换时,主动方倒换端口,被动方 切换收发模块;两个端口可能会进入循环模式,在收到对端的检测包后,进 入固定模式。

综上所述,本发明对于一条网络两端都采用双端口主备备份、网络链路 一主三备、交叉连接的网络备份方法,在主用链路出现故障时,网络实时平 滑切换,不需要开关端口或者网络链路。使得通讯链路和端口在出现多处异 常的时候,也能迅速的启动备用链路,恢复通讯,并能确切的上报出现故障 的链路,实现通讯网络可靠备份,提高整个系统通讯的可靠性。

需要说明的是,在满足本发明切换原则的情况下,具体实施例的软件流 程上可能会有一些变换,如主、备端口的确定也可以采用指定的方式。这些 变换应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种多端口多链路的通讯网络备份控制方法,应用于双端口主备备份,每个端口双收发模块,网络链路一主三备、交叉连接的交换网络中,各端口的控制流程包括以下步骤: (a)确定初始的主用端口和备用端口; (b)设置定时器T1,定时器T1到时,向对端发送带有本端口当前状态信息的检测包,给伙伴端口发送本端口当前状态信息; (c)设置定时器T2,T2>T1,定时器T2到时,对当前收发模块进行未收包次数和状态的设置,在循环模式下,还定时切换收发模块并判断是否需要倒换端口,在固定模式下,还判断是否要改变端口的工作模式; (d)收到对端的检测包时,判断主动倒换方,将当前收发模块的未收包次数清零,并根据收到的检测包对端口各收发模块的收包状态进行设置,当主用端口收到备用检测包或者备用端口收到主用检测包时切换收发模块; (e)收到伙伴端口的包时,记录是否为主动方,并判断伙伴端口是否能倒换:如果伙伴端口的两个收发模块不全是未收包状态,则能倒换。
2、 如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述步骤(d)中,在 主用端口收到主用包时,进入固定模式,置当前收发模块为收到主用包状态; 备用端口收到备用包时,进入固定模式,当前收发模块置为收到备用包状态; 主用端口收到备用包时,当前收发模块置为收到备用包状态,切换收发模块; 备用端口收到主用包时,进入固定模式,切换当前收发模块,并将当前收发 模块置为收到主用包状态。
3、 如权利要求1所述的控制方法,其特征在于定时器Tl和T2满足2T1 < T2 < 3T1 。
4、 如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述步骤(b)中发送 到对端的检测包带有该端口的物理信息,所述步骤(d)中判断主动倒换方 是根据两端的实时物理信息加以比较后确定的。
5、 如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述步骤(c)中,如果当前收发模块的未收包次数超过设定值,则置其为未收包状态。
6、 如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述步骤(c)中,进行主备端口倒换需满足的条件是:本端是主动方,主端口两个收发模块都不能收到对端的主用检测包,且本端有备份端口可以倒换;或者是本端是被动 方,对端主用端口不能收主用检测包,但是没有备份端口可以倒换。
7、 如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述步骤(c)中,进 行端口的工作模式改变需满足的条件是:主用端口不是收到主用包状态,或 者备用端口不为收到备用包状态。
8、 一种多端口多链路的通讯网络备份控制装置,包括网络两端的至少 一组主用端口、备用端口,以及对端口进行控制的相应处理单元,其特征在 于:同一侧主用端口和备用端口互为伙伴端口,每个端口中有两个收发模 块,分别通过一条单独的链路与对端的一个端口连接,每个收发模块都能够 单独地进行分组包的发送和接收,而各端口通过切换开关选择接收一个收发模块收到的数据;各端口可与交换中心或接口节点相应的控制处理单元通 讯;所述端口的控制处理单元用于在正常情况下,控制端口间进行握手联络 了解各自状态信息,工作链路故障时,当本端是主动方,主用端口两个收发 模块都不能收到对端的主用检测包,且本端有备份端口可以倒换时,或者是 本端是被动方,对端主用端口不能收主用检测包,但是没有备份端口可以倒 换时控制主动方倒换端口 ,当主用端口收到备用检测包或者备用端口收到主 用检测包时被动方切换收发模块,两个端口循环切换收发模块,在收到对端 的检测包后,当主用端口收到主用检测包或者备用端口收到备用检测包或者 备用端口收到主用检测包时控制该端口进入固定模式。
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