CN101064687B - 路由收敛的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路由收敛的方法，步骤包括：在转发层面启动定时器，所述定时器的时长用于限定路由收敛的速度；当转发层面监测到网络异常时或者控制层面对端口的关闭(Shut down)命令后，在相应的转发条目中置上标记；根据所述被置上的标记，取次优先的下一跳和出接口进行转发；控制层面重新计算相应目的地址的路由，并且更新到转发表中。本发明方法可以在网络状态发生变化、需要路由收敛的第一时间，由转发层面先侦测出这一变化，并直接执行收敛的结果，然后再更新路由表。由于将路由更新，转发更新的操作置后，使得路由的收敛时间大大减少。

Description

路由收敛的方法

技术领域

本发明涉及一种数据网络通信技术，尤其是涉及一种路由器设备中路由的收敛方法。

背景技术

随着互联网技术的不断发展，新的市场需求不断出现，各大电信运营企业为了自身的发展必须提供多业务的融合承载平台，具体如3G，软交换，第三方视讯，IPTV等业务的发展对IP承载网提出了更高的要求；网络容量，服务质量，容错处理等也随着被提到了更重要和紧迫的位置，这些对运营企业的要求也随之转嫁到各大通讯设备提供商，尤其是处于核心位置的高端路由交换设备。在各大运营企业的设备选型中，路由的容量，快速路由收敛，快速重路由等都逐渐成为考察路由器性能必备的指标。

当前核心网络的路由设备对于路由收敛的性能通常都在10000条路由收敛在秒级，视其硬件及其实现的差别在1～4秒左右，然而这样的性能已经不能满足运营企业对于IP承载网的要求，运营企业对于这一指标的要求已经提高了2倍以上，即要求万条路由的收敛在500ms甚至更少，这无疑对通讯设备提供商提出了更高的要求。

对于快速的路由收敛，目前较为普遍的做法是使用更高速度的网络处理器，更大容量的内存，这种方法的优点是软件实现无需更改，缺点是需要不断升级硬件来提高其性能，一方面升级硬件需要成本，另一方面硬件的升级速度也赶不上网络对于路由收敛指标要求的速度，而且对于核心的网络设备来说，硬件被证明稳定也需要很长的时间。

如图1所示，在IP的承载网中，每个核心节点路由器都有多条链路到达另一个节点，这样即使其中1条链路出现故障，也不会导致整个通信一直断掉，仅会引起短暂的中断及其它链路的负荷增加，同时即便整个路由节点 瘫痪，也不会影响到全网。随着网络上如在线视频，VOIP等业务的迅速发展，运营商对由于某条链路中断后的业务恢复提出了更高要求，如果路由的收敛速度能够到达一定的指标，某些上层的业务即便在某条链路中断后也不会受到影响。如果路由器A下面的一个用户想访问路由器E下面的一个服务，那么报文经过路由器A出去的时候有3种选择，选择路由器A到路由器B链路1上的NextHop1，或者路由器A到路由器B链路2上的NextHop2，或者路由器A到路由器C上的NextHop3。在传统的路由协议中，对于图1所示的网络，各转发层面对于同一目的地址DestA均写入最优的下一跳NextHop1。

如图2所示，当链路出现故障，NextHop1失效后，上层协议计算出新的最优下一跳NextHop2，然后重新分发到各转发层面。这种方法实现简单，但由于是需要在全局重新计算最优下一跳(NextHop)后再写入各转发层面，导致新的最优下一跳生效时间较长，会导致网络某些业务的短暂中断。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种路由收敛的方法，降低由于路由收敛速度慢而引起的网络延时，提高网络的稳定性和容错性。

一种路由收敛的方法，步骤包括：

(1)在每个转发层面启动定时器，所述定时器的时长用于限定路由收敛的速度；

(2)当转发层面监测到网络异常时或者控制层面对端口的关闭命令后，在相应的转发条目中置上标记；

(3)根据所述被置上的标记，取次优先的下一跳和出接口进行转发；

(4)控制层面重新计算相应目的地址的路由，并且更新到每个转发层面的转发表中。

进一步，步骤(1)中，所述定时器采用循环定时器，并且定时消息的间隔时间和最后路由收敛的时间相关联。

进一步，步骤(1)中，在分布式系统中，有多个线卡作为转发层面，在每个线卡都启用定时器。

进一步，步骤(1)中，控制层面计算指向网络中目的地址的主用、备用下一跳和出接口列表，并将其记录到全局路由表和控制层面的转发表，所述转发表中的转发条目中置有下一跳和出接口的列表索引。

进一步，步骤(2)中，当一个转发层面监测到网络异常的时候，在本转发层面相应的转发条目中置上标记，同时通知其它转发层面。

进一步，步骤(2)中，在分布式系统中，控制台对端口的关闭操作给各个转发层面发送消息，各个转发层面需要将这一条目置上主路径失效的标记。

进一步，步骤(2)中，所述转发层面具有整个路由器各转发层面的列表，列表的每个条目对应一个转发层面标识，当转发层面监测到网络异常时或者控制层面对端口的关闭命令后，在所述标识上进行标记，根据所述标记查找并通知其它转发层面本转发层面链路失效，其它转发层面收到所述链路失效的消息后，采用备用路径进行数据报文的发送。

进一步，步骤(2)中，当定时器消息到来后，监测本转发层面的链路是否正常，如果正常，此次监测结束；如果不正常，则说明经过此链路的下一跳出现异常，执行步骤(3)。

进一步，步骤(3)中，转发逻辑对于转发表中具有下一跳及出接口列表的条目，采取的是优先级策略，当前在用的具有最高优先级，当转发逻辑发现当前在用的下一跳失效标记后，直接启用次优先的下一跳。

进一步，步骤(4)具体为：控制层面在收到转发层链路失效的消息后，重新计算路由，更新全局路由表；控制层面查找转发层面列表，根据全局路由表，同步更新每个转发层面的转发表。

本发明方法可以在网络状态发生变化、需要路由收敛的第一时间，由转发层面先侦测出这一变化，并直接执行收敛的结果，然后再更新路由表。由于将路由更新，转发更新的操作置后，使得路由的收敛时间大大减少。

由于在转发层面上能够及时探测到以某接口为转发出口并及时采用备用路径进行数据报文的发送，IP网络协议在该种环境下对于能否及时捕捉到网络拓扑改变的事件、重新进行路由计算要求不需要很高，仅仅要求在一段 时间后计算出来的路由能够反映当前的网络环境即可，可以消除使用fast-hello/BFD等方法的实现代价。

在主用路由失效时，由于备用路由的计算也是按照路由计算的方法计算的，能够保证其是主用路由失效后的最优路由，所以不会再次修改转发层面的当前主路径，只是原来的备用路径状态更新为主路径然后通知转发层面，新的备用路径也通知转发层面。

总之，能够在网络异常的第一时间进行路由收敛，提高了路由收敛速度；对IP网络协议及时发现网络拓扑变化的要求大幅度降低，不需要实现fast-hello/BFD等功能，降低了实现路由收敛的代价；提高了IP核心承载网的稳定性和容错性，满足不断发展的多业务的要求；给设备厂商提供了一种不升级硬件而提高路由收敛性能的方法。

附图说明

图1是现有技术中组网示意图；

图2是现有技术中的路由收敛过程原理图；

图3是本发明的路由收敛过程原理图；

图4是本发明的路由收敛流程图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的优选实施例作详细描述。

如图3所示，首先将3个下一跳(NextHop)(NextHop1、NextHop2和NextHop3)全部写入到所有转发逻辑中，在各转发表条目中写入各个NextHop的优先级，同时在转发表条目中置上次优先下一跳列表索引。每个转发层面均选择最优先的一个进行转发，当链路断掉(Down)后，各转发层面会立刻收到该消息，并立刻在相应的转发条路中置上当前NextHop失效的标记，转发逻辑选择次优先的下一跳(NextHop)进行转发。在本转发层通知其它转发层相应链路断掉(Down)的消息后，再通知控制层面进行全局路由表的更新，继而更新各转发层面的转发表。这样，对于负责报文处理 的转发层面，新的最优下一跳在网络出现异常的第一时间就已经生成了，也就大大缩短了路由收敛的时间。

如图4所示，路由收敛的方法的具体步骤如下。

1、在转发层面启动定时器，定时器的时长用于限定路由收敛的速度。

Step1：创建循环定时器，此定时器的时长决定了路由收敛的速度，同时时长可以配置。

定时器采用循环定时器，并且定时消息的间隔时间直接和最后路由收敛的时间关联，定时器的时间间隔除了默认以外，在终端控制台上还提供可配置的命令。另外，在分布式系统中，有多个线卡作为转发层面，需要在每个线卡都启用监测定时器。

控制层面预先计算指向网络中某个目的地址的主用、备用下一跳和出接口列表，并将其更新到全局路由表以及控制层面的转发表中，转发表的转发条目中置有下一跳和出接口的列表索引。

根据IP路由协议计算出本地网络结点到目的网络结点的主用路由以及若干备用路由，然后将其同步到转发层面上，转发条目中置有下一跳和出接口的列表索引，需要注意三点：

(1)备用路由包括计算出符合负荷分担条件的、但当前协议没有负荷分担的配置的若干其他路由，以及按照下一跳的IP地址大小的规则进行选举但没有被选为主路由的若干其他路由。

(2)保证备用路由为除主路由到达目的网络结点的无环最优、次优路由。

(3)通知转发层面转发表中与该路由相关的转发条目的主用、备用性质。

2、当转发层面监测到网络异常时或者控制层面端口的关闭(Shutdown)命令后，在相应的转发条目中置上标记。

当一个转发层面监测到网络异常的时候，除了需要立刻在本转发层面相应的转发条目中置上标记，同时也需要通知其它转发层面，所以在本发明中，这种情况的路由收敛速度决定于循环定时器所配置的时间间隔和各个转发 层面消息通讯的时间。

在分布式系统中，控制台对端口进行关闭(Shutdown)操作，这一操作将给各个转发层面发送消息，各个转发层面均需要将这一条目置上主路径失效标记。这种方法带来的路由收敛速度实际上由各个转发层面收到消息的时间决定，关闭(Shutdown)端口操作带来的路由收敛速度会更快，通常在20ms以下，这比传统的重新计算路由，再更新各个转发层面转发表的速度要快的多。

Step2：当定时器消息到来后，监测本转发层面的链路是否都正常，如果正常，此次监测结束；如果不正常，则说明经过此链路的下一跳出现异常，执行步骤Step3。

Step3：取所有的转发层面列表，每个独立的转发层面都有整个路由器各转发层面的列表，列表的每个条目对应一个转发层面标识。

当转发层面监测到网络异常时或者控制层面的端口关闭(Shutdown)命令后，在标识上进行标记，根据标记查找并通知其它转发层面本转发层面链路失效，其它转发层面收到链路失效的消息后，采用备用路径进行数据报文的发送。

3、根据被置上的标记，取次优先的下一跳和出接口进行转发。

微引擎等转发逻辑对于转发表中具有下一跳及出接口列表的条目，采取的是优先级策略，即各个下一跳都具有不同的优先级，目前在用的具有最高优先级，当转发逻辑发现目前在用的下一跳失效标记后，直接启用次优先的下一跳，当次优下一跳也失效后，采用再次下一跳，依此类推。

Step4：通知控制层面，发送本转发层面链路失效的消息。

4、控制层面重新计算相应目的地址的路由，并且更新到转发表中。

Step5：控制层面在收到某个转发层链路失效的消息后，重新计算路由，更新全局路由表。

Step6：控制层面查找转发层面列表，根据全局路由表，同步更新每个转发层面的转发表。

Claims (7)

1.一种路由收敛的方法，步骤包括：

(1)在每个转发层面启动定时器，所述定时器的时长用于限定路由收敛的速度，控制层面计算指向网络中目的地址的主用、备用下一跳和出接口列表，并将其记录到全局路由表和控制层面的转发表，所述转发表中的转发条目中置有下一跳和出接口的列表索引；

(2)当定时器消息到来后，监测本转发层面的链路是否正常，如果正常，此次监测结束；如果不正常，则说明经过此链路的下一跳出现异常，当转发层面监测到网络异常时或者控制层面的端口关闭命令后，在相应的转发条目中置上标记；

(3)根据所述被置上的标记，取次优先的下一跳和出接口进行转发；

(4)控制层面重新计算相应目的地址的路由，并且更新到每个转发层面的转发表中。

2.根据权利要求1所述的路由收敛的方法，其特征在于，步骤(1)中，在分布式系统中，有多个线卡作为转发层面，在每个线卡都启用定时器。

3.根据权利要求1所述的路由收敛的方法，其特征在于，步骤(2)中，当一个转发层面监测到网络异常的时候，在本转发层面相应的转发条目中置上标记，同时通知其它转发层面。

4.根据权利要求1所述的路由收敛的方法，其特征在于，步骤(2)中，在分布式系统中，控制台对端口的关闭操作给各个转发层面发送消息，各个转发层面将这一条目置上主路径失效标记。

5.根据权利要求1所述的路由收敛的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述转发层面具有整个路由器各转发层面的列表，列表的每个条目对应一个转发层面标识，当转发层面监测到网络异常时或者控制层面的端口关闭命令后，在所述标识上进行标记，根据所述标记查找并通知其它转发层面本转发层面链路失效，其它转发层面收到所述链路失效的消息后，采用备用路径进行数据报文的发送。

6.根据权利要求1所述的路由收敛的方法，其特征在于，步骤(3)中，转发逻辑对于转发表中具有下一跳及出接口列表的条目，采取的是优先级策略，当前在用的具有最高优先级，当转发逻辑发现当前在用的下一跳失效标记后，直接启用次优先的下一跳。

7.根据权利要求1所述的路由收敛的方法，其特征在于，步骤(4)具体为：控制层面在收到转发层链路失效的消息后，重新计算路由，更新全局路由表；控制层面查找转发层面列表，根据全局路由表，同步更新每个转发层面的转发表。

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