CN100571180C - 保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法，该方法包括：当任一传输节点发生故障重启时，该传输节点a、获取到以太环网保护系统配置后，记录当前链路状态为重启状态，阻塞环上端口的保护业务VLAN和控制VLAN数据转发功能；b、等待环上端口加入控制VLAN和保护业务VLAN；c、开放环上端口的控制VLAN数据转发功能，设置环上端口的保护业务VLAN数据转发功能为预开放状态，记录链路状态为故障状态；d、接收到主节点发送的链路完好通知后，开放环上端口的保护业务VLAN数据转发功能，更新MAC地址表。同时，还提供了一种实现该方法的装置。本发明能解决以太环网在传输节点故障时暂时性不可用的问题。

Description

保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法及装置

技术领域

本发明涉及以太环网自动保护技术领域，具体涉及了一种保障以太环网在其传输节点发生故障重启时仍能够可靠运行的方法及设备。

背景技术

以太环网系统由多个节点相连构成环，环上可以定义多个域，一个域中包括了主节点和传输节点，以及一组属于某个域的用于用户数据的业务转发的业务VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)和用于协议报文转发的控制VLAN。对于以太环网自动保护系统而言，我们也可以把“业务VLAN”称为“保护业务VLAN”，意指被环网所保护的“业务VLAN”。

参考图1，图示了一种以太环网保护系统组网的拓扑结构。如图所示，交换机节点S1、S2、S3、S4组成了以太环网。将上述四个节点配置在一个域内，其中S2是主节点，其余节点为传输节点。每个节点都有两个端口——端口1和端口2。S2的端口1是主端口，端口2是次端口。

对于一个特定的域，当链路完好时主节点阻塞次端口的业务VLAN转发功能；当链路发生故障时开放次端口的业务VLAN转发功能，通知环上节点更新MAC(Media Access Control，介质访问控制)地址表；当链路恢复时重新阻塞次端口的业务VLAN转发功能，并通知环上节点更新MAC地址表。以太环网系统保证了业务VLAN不会形成环路，防止了由于环路引起的“广播风暴”。

以图1所示的以太环网为例，主节点S2周期的从主端口1发送健康检测hello帧，hello帧在域的控制VLAN中传输，当链路完好时主节点S2可以在次端口2收到健康检测hello帧。当主节点可以在次端口2收到hello帧时，就认为链路完好，阻塞次端口2的业务VLAN数据转发功能，防止网络中存在环路。域中的每个传输节点都在检测环上端口的链路状态，如果检测到链路发生故障，将会通知主节点链路发生故障。另外如果主节点在一定时间内没有从次端口收到hello帧，也认为链路发生故障。当主节点发现链路故障后，开放次端口的业务VLAN数据转发功能，并通知其他节点更新MAC地址表，使得网络重新连通。在链路存在故障期间，主节点仍然周期的从主端口发送健康检测hello帧，hello帧在域的控制VLAN中传输，如果在次端口收到hello帧，则认为链路恢复，重新阻塞次端口的业务VLAN数据转发功能，防止网络形成环路，并通知其他节点更新MAC地址表。

环上业务VLAN被以太环网系统保护的前提是环上业务VLAN的连通状态与控制VLAN的连通状态相同，即当控制VLAN中的hello帧可以传输时，业务VLAN中的数据一定可以传输(除了业务VLAN被阻塞的端口)，当控制VLAN中的hello帧不能传输时，业务VLAN中的数据一定不可以传输。一般情况下以太环网系统运行的该前提条件可以成立，但在实际运行中，当传输节点发生故障重启时，该前提条件就不成立，从而会引发以太环网暂时性不可用。

仍然以图1为例，同时参考图2，图2图示了现有技术中当传输节点发生故障重启时该传输节点与主节点的相互处理流程。假定环上的传输节点配置了4000个保护业务VLAN，传输节点发生故障重新启动阶段，环上端口加入到4000个VLAN需要100秒。当图1中传输节点(例如S3)发生故障时，参考图2的流程图，流程如下：

步骤201：传输节点发生故障，重新启动；

步骤202：主节点(S2)检测到环上故障后，开放次端口的保护业务VLAN数据转发功能，并通知其他节点更新MAC地址表，使得网络重新连通；

传输节点重新启动时，由于硬件芯片的限制，该传输节点上的环上端口无法立即加入到保护业务VLAN和控制VLAN中，4000个保护业务VLAN的加入时间为100秒，在这100秒时间内，会有如下步骤：

步骤203：传输节点的环上端口加入了一部分保护业务VLAN；

此时，由于该传输节点的环上端口还没有加入控制VLAN，主节点主端口发送的hello帧无法经过该传输节点传输，到达主节点的次端口，因此主节点判断链路出现故障，开放次端口的业务VLAN数据转发功能，而此时传输节点的环上端口已经加入了部分保护业务VLAN，这些保护业务VLAN会形成环路，引起的“广播风暴”，导致网络不可用，即图2中T1时间段内网络不可用。

步骤204：传输节点的环上端口加入控制VLAN；

步骤205：在传输节点的环上端口加入到控制VLAN之后，主节点主端口发送的hello帧可以经过该传输节点传输，到达主节点的次端口，因此主节点判断链路恢复，阻塞次端口的业务VLAN数据转发功能；

但此时，传输节点的环上端口还有加入另一部分保护业务VLAN，这些保护业务VLAN的数据既不能通过该传输节点，也不能通过主节点的次端口，形成了断路，导致网络不可用，即图2中T2时间段内网络也不可用。

只有等到传输节点运行完步骤206：环上端口加入另一部分保护业务VLAN后，以太环网才会恢复正常。

可以看出，在传输节点的环上端口加入到控制VLAN之前，网络存在环路；在环上端口加入到控制VLAN之后，到环上端口加入到所有的保护业务VLAN之前，网络存在断路，从而影响了以太环网的可靠性和稳定性。就上面的例子而言，以太环网将会有100秒的不稳定状态，这会影响到网络的传输和服务质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法及装置，用于解决由于传输节点发生故障重新启动引起的以太环网形成环路和断开，导致网络不可用的技术问题。

基于以上发明目的，本发明一方面提供了一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法，所述以太环网由主节点和至少一个传输节点以环网拓扑结构连接而成，所述方法包括：当任一传输节点发生故障重启时，该传输节点

a、获取到以太环网保护系统配置后，记录当前链路状态为重启状态，阻塞环上端口的保护业务VLAN和控制VLAN数据转发功能；

b、等待所述环上端口加入控制VLAN和保护业务VLAN；

c、开放所述环上端口的控制VLAN数据转发功能，设置所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能为预开放状态，记录链路状态为故障状态；

d、主节点的次端口收到主节点主端口发送的健康检测hello帧，判断环路恢复，阻塞次端口的保护业务VLAN数据转发功能，向环上发送链路完好通知；该任一传输节点接收到所述主节点发送的链路完好通知后，开放所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能，更新MAC地址表。

优选地，所述节点为以太网交换机节点或路由交换机节点。

优选地，所述步骤b包括：

b1、判断所述环上端口是否完全加入控制VLAN和保护业务VLAN，如果是则步骤b结束；如果否，则

b2、返回步骤b1。

本发明另一方面提供了一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的装置，所述以太环网由主节点和至少一个传输节点以环网拓扑结构连接而成，所述装置部署在传输节点上，该装置包括：

获取单元，用于获取以太环网保护系统配置；

阻塞单元，用于在获取单元获取以太环网保护系统配置后记录当前链路状态为重启状态，阻塞环上端口的保护业务VLAN和控制VLAN数据转发功能；

等待单元，用于等待所述环上端口加入控制VLAN和保护业务VLAN；

控制VLAN开放单元，用于开放所述环上端口的控制VLAN数据转发功能，设置所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能为预开放状态，记录链路状态为故障状态；

接收单元，用于接收所述主节点发送的链路完好通知；

业务VLAN开放单元，用于接收单元接收到所述主节点发送的链路完好通知后开放所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能，更新MAC地址表。

优选地，所述节点为以太网交换机节点或路由交换机节点。

优选地，所述等待单元包括：

判断单元，用于判断所述环上端口是否完全加入控制VLAN和保护业务VLAN，产生用于表示肯定的第一结果或用于表示否定的第二结果；

与所述第一结果相对应的结束单元，用于产生等待结束信息；

与所述第二结果相对应的返回单元，用于返回所述判断单元。

实施本发明的有益效果为：

由以上的技术方案可见，本发明提供的方法及设备，引入了传输节点的的重启、故障状态等概念，在传输节点的环上端口都已经加入到保护业务VLAN和控制VLAN后才启动正常的以太环网保护系统功能，避免了在实际组网中由于传输节点发生故障重新启动时保护业务VLAN形成环路和断路等网络不可用的问题，提高了环网的抗故障能力，保障了业务可靠、稳定的运行。

附图说明

图1为一种以太环网保护系统组网的拓扑结构图；

图2为现有技术中以太环网的传输节点发生故障重启时该传输节点与主节点的处理流程图；

图3为本发明提供的一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的装置的模块结构图；

图4为本发明提供的一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法的处理流程图。

具体实施方式

本发明的基本思路是，将以太环网的链路状态描述为三种状态，即完好状态(Link-Up-State)、故障状态(Link-Down-State)、启动状态(Link-Start-State)。其中Link-Start-State只对于传输节点有效。当链路完好时，域中的主节点和传输节点记录的链路状态是Link-Up-State；当链路发生故障时，主节点和传输节点记录的链路状态是Link-Down-State；当传输节点发生故障重新启动的一段时间内，传输节点的环上端口还没有全部加入到业务VLAN中，该节点把端口阻塞，使得主节点发送的hello帧和业务VLAN数据都不能通过，记录的链路状态是Link-Start-State。

按照上述基本思路，下面结合附图给出本发明的优选实施例。

参考图3，图示了本发明提供的一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的装置的模块结构。如图所示，装置300可以部署在以太环网的传输节点上，例如，部署在图1所述的以太环网的传输节点S1、S3和S4上。这些传输节点可以是以太网交换机，也可以是路由交换机。部署的方式可以是软件、硬件或固件等方式，即装置300可以是软件、硬件或固件。

参考图3，装置300包括获取单元301，其用于获取以太环网保护系统配置信息。在实际应用中，当以太环网的传输节点(例如图1中的S3)出现故障，需要重启时，部署在该传输节点上的装置300被启动，所述获取单元301将获取到以太环网保护系统配置信息。

与所述获取单元301相接的阻塞单元302，用于在获取单元301获取以太环网保护系统配置后记录当前链路状态为重启状态，阻塞环上端口的保护业务VLAN和控制VLAN数据转发功能。

与所述阻塞单元302相接的等待单元303，用于等待所述环上端口加入控制VLAN和保护业务VLAN。在本发明的一个优选实施例中，所述等待单元303包括判断单元，用于判断所述环上端口是否完全加入控制VLAN和保护业务VLAN，产生用于表示肯定的第一结果或用于表示否定的第二结果；还包括与所述第一结果相对应的结束单元，用于产生等待结束信息；还包括与所述第二结果相对应的返回单元，用于返回所述判断单元。即采用逻辑判断功能，不断扫描环上端口加入控制VLAN和保护业务VLAN情况，扫描停止条件是环上端口完全加入控制VLAN和保护业务VLAN。所述等待单元303的作用，实际是保证了环上业务VLAN的连通状态与控制VLAN的连通状态相同，从而也就保证以太环网具备了环上业务VLAN被以太环网系统保护的前提。

与所述等待单元303相接的控制VLAN开放单元304，用于开放所述环上端口的控制VLAN数据转发功能，设置所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能为预开放状态，记录链路状态为故障状态。

与所述控制VLAN开放单元304相接的接收单元305，用于接收所述主节点发送的链路完好通知。即当控制VLAN开放单元304将环上端口的控制VLAN数据转发功能开放后，主节点将会检测到链路完好，在阻塞次端口的保护业务VLAN数据转发功能后将向各传输节点发送链路完好通知，而接收单元305则是用来接收这个通知的。

与所述接收单元305相接的业务VLAN开放单元306，用于接收单元305接收到所述主节点发送的链路完好通知后开放所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能，更新MAC地址表。

值得说明的是，传输节点部署装置300最为简便的方式是软件方式，即在传输节点的信息处理流程中加入装置300所包括的功能模块，来实现其功能。

传输节点部署了所述装置300后的以太环网，就能够实现本发明提供的保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法。参考图4，图示了本发明提供的一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法的处理流程。其中，传输节点已部署了装置300。处理流程包括传输节点和主节点之间相继交互处理，处理流程如下：

步骤401：传输节点发生故障，重新启动；

步骤402：主节点检测到环上故障后，开放次端口的保护业务VLAN数据转发功能，并通知其他节点更新MAC地址表，使得网络重新连通；

步骤403：传输节点获取以太环网保护系统配置；

步骤404：传输节点记录当前链路状态为重启状态(Link-Start-State)，阻塞环上端口的保护业务VLAN和控制VLAN数据转发功能；

步骤405：传输节点等待所述环上端口加入控制VLAN和保护业务VLAN；在本发明的一个优选实施例中，该步骤进一步包括判断所述环上端口是否完全加入控制VLAN和保护业务VLAN，如果是则步骤405结束；如果否，则继续判断。即以扫描的方式一直等到环上端口完全加入控制VLAN和保护业务VLAN后才结束步骤。

步骤406：传输节点开放所述环上端口的控制VLAN数据转发功能，设置所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能为预开放状态(pre-forward)，记录链路状态为故障状态(Link-Down-State)；

步骤407：主节点的次端口收到主节点主端口发送的hello帧，判断环路恢复，阻塞次端口的保护业务VLAN数据转发功能，向环上发送链路完好通知；

步骤408：传输节点接收到所述主节点发送的链路完好通知后，开放所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能，更新MAC地址表。此时，网络恢复正常。

以太环网保护系统应用本方法后，发生故障重新启动的传输节点在环上端口加入到所有保护业务VLAN和控制VLAN之前，环上端口的保护业务VLAN和控制VLAN的数据转发功能被阻塞，主节点认为环路断开，主节点次端口的业务保护VLAN数据转发功能保持开放状态，保护业务VLAN的数据可以通过主节点传输，主节点和该传输节点之间最多只有一条可以连通的逻辑路径，因此网络上既不存在环路，也不存在断路，网络运行正常。发生故障重新启动的传输节点在环上端口加入到所有保护业务VLAN和控制VLAN之后，环上端口的控制VLAN的数据转发功能开放，主节点收到hello帧后，处理环路切换，以太环网保护系统开始正常运行。在传输节点发生故障重新启动阶段，网络都能够正常运行，不存在网络故障。

Claims (6)

1.一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法，所述以太环网由主节点和至少一个传输节点以环网拓扑结构连接而成，其特征在于，所述方法包括：任一传输节点发生故障重启，主节点检测到故障后，开放次端口的保护业务VLAN数据转发功能，并通知其他传输节点更新MAC地址表，使得以太环网重新连通；

该任一传输节点

a、获取到以太环网保护系统配置后，记录当前链路状态为重启状态，阻塞环上端口的保护业务VLAN和控制VLAN数据转发功能；

b、等待所述环上端口加入控制VLAN和保护业务VLAN；

c、开放所述环上端口的控制VLAN数据转发功能，设置所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能为预开放状态，记录链路状态为故障状态；

d、主节点的次端口收到主节点主端口发送的健康检测hello帧，判断环路恢复，阻塞次端口的保护业务VLAN数据转发功能，向环上发送链路完好通知；该任一传输节点接收到所述主节点发送的链路完好通知后，开放所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能，更新MAC地址表。

2.根据权利要求1所述的一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法，其特征在于：所述节点为以太网交换机节点或路由交换机节点。

3.根据权利要求1或2任意一项权利要求所述的一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的方法，其特征在于：所述步骤b包括：

b1、判断所述环上端口是否完全加入控制VLAN和保护业务VLAN，如果是则步骤b结束；如果否，则

b2、返回步骤b1。

4.一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的装置，所述以太环网由主节点和至少一个传输节点以环网拓扑结构连接而成，其特征在于，所述装置部署在传输节点上，该装置包括：

获取单元，用于获取以太环网保护系统配置；

阻塞单元，用于在获取单元获取以太环网保护系统配置后记录当前链路状态为重启状态，阻塞环上端口的保护业务VLAN和控制VLAN数据转发功能；

等待单元，用于等待所述环上端口加入控制VLAN和保护业务VLAN；

控制VLAN开放单元，用于开放所述环上端口的控制VLAN数据转发功能，设置所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能为预开放状态，记录链路状态为故障状态；

接收单元，用于接收所述主节点发送的链路完好通知；

业务VLAN开放单元，用于接收单元接收到所述主节点发送的链路完好通知后开放所述环上端口的保护业务VLAN数据转发功能，更新MAC地址表。

5.根据权利要求4所述的一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的装置，其特征在于：所述节点为以太网交换机节点或路由交换机节点。

6.根据权利要求4或5权利要求所述的一种保障以太环网在传输节点故障时可靠运行的装置，其特征在于：所述等待单元包括：

判断单元，用于判断所述环上端口是否完全加入控制VLAN和保护业务VLAN，产生用于表示肯定的第一结果或用于表示否定的第二结果；

与所述第一结果相对应的结束单元，用于产生等待结束信息；

与所述第二结果相对应的返回单元，用于返回所述判断单元。

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