CN101068185A - 以太环网报文处理方法及应用该方法的以太环网保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以太环网控制报文的处理方法及应用该方法的以太环网自动保护系统，避免系统资源的浪费，所述以太环网控制报文的处理方法包括以下步骤：当节点构造报文发送时，在报文中携带有报文的类别标识，用于确定该报文是否需要由传输节点处理；当节点的端口接收到报文后，根据报文携带的类别标识，进行不同的处理，传输节点对报文的处理包括将所述报文从另一端口发至其他节点或将所述报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点。

Description

以太环网报文处理方法及应用该方法的以太环网保护系统
技术领域
本发明涉及以太环网自动保护技术领域，具体涉及了一种以太环网自动保护系统控制报文的高效处理方法及系统。
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，即以太环网保护域。一个域中包括了一个主节点和若干传输节点，以及一组被保护的用于用户数据的业务转发的业务虚拟局域网(Virtual Local Area Network，简称VLAN)和用于协议报文转发的控制VLAN，其中主节点在环上的两个端口分别定义为主端口和从端口，被保护的业务VLAN定义为保护业务VLAN。当链路完好时主节点阻塞从端口的保护业务VLAN转发功能，网络中无环路产生，防止了由于环路引起的“广播风暴”；当链路发生故障时放开从端口的保护业务VLAN转发功能，用户数据可以在主节点的从端口通过，保障业务的连通。
图1为以太环网自动保护系统的拓扑图，由节点S1、S2、S3和S4组成，在这四个节点组成的环上配置了一个以太环网保护域，域中的主节点(MASTER)是S2，其余节点S1、S3、S4是传输节点。主节点S2的两个环上端口分别是主端口和从端口，其中端口2是主端口(P)，端口1是从端口(S)。另外域中还定义了控制VLAN和保护业务VLAN，环上每个端口都配置在控制VLAN和保护业务VLAN中。当环上链路完好时，主节点S2阻塞了从端口1的保护业务VLAN数据转发功能，防止网络中存在环路，形成“网络风暴”；当环上链路出现故障时，主节点S2放开了从端口1的保护业务VLAN数据转发功能，使得业务VLAN中的数据重新连通。
以太环网自动保护系统的控制消息主要有健康检测HELLO报文、链路故障告警LINK-DOWN报文、链路故障通知FLUSH-DOWN报文、链路恢复通知FLUSH-UP报文。以太环网保护系统节点之间的通信和决策通过这几种报文进行。
在一个域中，主节点周期的从主端口向外发送健康检测HELLO报文，HELLO报文在域的控制VLAN中传输，当环中链路完好时，HELLO报文依次经过各传输节点到达主节点的从端口。当主节点能够在从端口收到HELLO报文时，就认为环上链路完好；当主节点在规定的时间内收不到HELLO报文时，就认为环上链路发生故障。
传输节点检测到环上直连链路对应的端口状态由完好到故障时，发送链路故障告警LINK-DOWN报文通知主节点，主节点收到LINK-DOWN报文后，获知环上链路发生故障。
主节点发现HELLO报文超时，或者收到LINK-DOWN报文时，认为环上链路发生故障，放开从端口的保护业务VLAN转发功能，并且发送链路故障通知FLUSH-DOWN报文，通知其他节点环上链路发生故障，需要更新节点环上端口的MAC(Media Access Control，介质访问控制)地址表。
传输节点收到FLUSH-DOWN报文后，获知环上链路发生故障，更新环上端口MAC地址表。
在链路故障期间，主节点仍然周期的从主端口向外发送HELLO报文，如果主节点在从端口收到了HELLO报文，则认为链路恢复，阻塞从端口的保护业务VLAN转发功能，并且发送链路恢复通知FLUSH-UP报文，通知传输节点链路恢复。
传输节点收到FLUSH-UP报文后，获知环上链路故障消失，更新环上端口MAC地址表。
在以太环网自动保护系统中，HELLO报文在环路内的传输最为频繁，为了提高以太环网自动保护系统的链路切换收敛时间，通常把HELLO报文的发送周期设置得较小，有时在一秒以下，HELLO的发送频率较高。另外当同一个物理环上配置了多个以太环网保护域时，每个域都要发送各自的HELLO报文。因此环上每个节点都要收到大量的HELLO报文。但是在以太环网自动保护系统的各个节点中，只有主节点的CPU需要处理HELLO报文，传输节点只需要传输HELLO报文而不需要CPU处理，因此传输节点的CPU周期的收到HELLO报文时，CPU的处理都是无效的。在以太环网自动保护系统的控制消息中，只有FLUSH-DOWN和FLUSH-UP报文需要传输节点的CPU处理，其他的报文上送给传输节点的CPU时，会导致延时收到真正需要的报文，降低系统的可靠性，并且极大的浪费传输节点的系统资源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种以太环网报文处理方法及应用该方法的以太环网保护系统，避免系统资源的浪费。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种以太环网控制报文的处理方法，包括以下步骤：
当节点构造报文发送时，在报文中携带有报文的类别标识，用于确定该报文是否需要由传输节点处理；
当节点的端口接收到报文后，根据报文携带的类别标识，进行不同的处理，传输节点对报文的处理包括将所述报文从另一端口发至其他节点或将所述报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述类别标识包括报文的目的介质访问控制地址。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，当传输节点收到报文的目的介质访问控制地址为0x0180c2000035时，所述传输节点将所述报文从另一端口发至其他节点；当传输节点收到报文的目的介质访问控制地址为0x00e02b000004时，所述传输节点将所述报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述链路故障通知报文和链路恢复通知报文的目的介质访问控制地址为0x00e02b000004。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述主节点收到报文后均将该报文上送至CPU；需要由主节点处理的报文包括健康检测报文、链路故障告警报文以及查询报文。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种以太环网自动保护系统，包括环网上的主节点和传输节点，其特征在于，所述主节点，用于定期发送健康检测报文，并根据该检测报文的返回情况以及传输节点的故障告警确定链路状态，将链路状态通知传输节点，所述健康检测报文中携带有类别标识，用于确定该报文是否需要由传输节点处理；
所述传输节点，用于向主节点发出故障告警，以及接收主节点发出的健康检测报文，根据健康检测报文中携带的类型标识对报文进行如下之一处理：将所述报文从另一端口发至其他节点、将所述报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点，传输节点根据接收到的主节点的链路状态通知后，决定是否更新节点环上的介质访问控制地址表。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述类别标识包括报文的目的介质访问控制地址。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，当所述传输节点收到报文的目的介质访问控制地址为0x0180c2000035时，所述传输节点将所述报文从另一端口发至其他节点；当所述传输节点收到报文的目的介质访问控制地址为0x00e02b000004时，所述传输节点将所述报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述主节点将所述链路故障通知报文和链路恢复通知报文的目的介质访问控制地址设置为0x00e02b000004。
进一步地，上述系统还可具有以下特点，所述主节点收到所述健康检测报文和链路故障告警报文后均将其上送至CPU进行处理。
由以上的技术方案可见，本发明提出了以太环网控制报文的高效处理方法，将以太环网控制报文进行分类，并对不同类型的控制报文分别定义不同的目的MAC地址，将节点对不同类型MAC地址的报文处理方式分类，定义每个分类的特征。使得以太环网中的各个节点CPU只收到需要处理的报文，避免以太环网中节点的CPU收到大量不必要的报文，加快对以太环网控制报文的响应速度，提高在实际组网中以太环网的抗故障能力，大大降低了系统资源浪费。
附图说明
图1为以太环网自动保护系统的拓扑图；
图2为本实施例方法的传输节点实施流程图；
图3为本实施例方法的主节点实施流程图。
具体实施方式
本文将以太环网控制消息定义为两类，即传输节点CPU处理报文和非传输节点CPU处理报文。
在本实施例中，设置传输节点CPU处理报文的目的MAC地址为0x00e02b000004，非传输节点CPU处理报文的目的MAC地址为0x0180c2000035。0x0180c2000035是自定义的，0x00e02b000004与rfc3619相关。FLUSH-DOWN和FLUSH-UP报文属于传输节点CPU处理报文，HELLO、LINK-DOWN报文属于非传输节点CPU处理报文。
另外，将节点的以太环网控制消息报文传输方式定义为三种，即上送CPU类、定向传输类、上送CPU且定向传输类。节点收到符合上送CPU类特征的报文时，将报文送给节点的CPU处理，不向其他端口发出；节点收到符合定向传输类特征的报文时，将报文从定向传输的出端口发出，不送给节点的CPU处理；节点收到符合上送CPU且定向传输类特征的报文时，将报文从定向传输的出端口发出，并且送给节点的CPU处理。
如图1所示，以太环网自动保护系统中包括主节点和传输节点，其中：
主节点用于定期发送健康检测报文，并根据该检测报文的返回情况以及传输节点的故障告警确定链路状态，将链路状态通知传输节点，所述健康检测报文中携带有类别标识，用于确定该报文是否需要由传输节点处理；
传输节点用于向主节点发出故障告警，以及接收主节点发出的健康检测报文，根据健康检测报文中携带的类型标识对报文进行如下之一处理：该报文从另一端口发至其他节点、将该报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点，传输节点根据接收到的主节点的链路状态通知后，决定是否更新节点环上的介质访问控制地址表。
主节点和传输节点的区别在于，主节点接收到的报文都需要送交CPU处理，而传输节点有可能仅转发报文或转发同时送交CPU处理。
以太环网控制报文采用目的MAC地址进行分类，主节点和传输节点对报文自动识别，避免不必要的控制报文上送CPU和占用系统资源，使得系统高效可靠。
以太环网控制报文处理方法，包括：当节点(包括主节点和传输节点)构造报文发送时，在报文中携带有报文的类别标识，用于确定该报文是否需要由传输节点处理；当节点的端口接收到报文后，根据报文携带的类别标识，进行不同的处理，主节点的处理为将该报文上送至CPU，传输节点的处理包括将该报文从另一端口发至其他节点(定向传输)、将该报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点。
在具体实现时，以太环网传输节点对报文处理的设置包括：
步骤101，传输节点创建以太环网保护域，确定控制VLAN和环上两个端口号，两个端口分别为a和b；
步骤102，在端口a描述定向传输类特征，即从端口a收到VLAN号等于控制VLAN、目的MAC为0x0180c2000035的报文时，从环上另外一个端口即端口b发送出去，不送给CPU；
步骤103，在端口a描述上送CPU且定向传输类特征，即从端口a收到VLAN号等于控制VLAN、目的MAC为0x00e02b000004的报文时，在端口b发送出去，并且拷贝一份送给CPU；
步骤104，在端口b描述定向传输类特征，即从端口b收到VLAN号等于控制VLAN、目的MAC为0x0180c2000035的报文时，在端口a发送出去，不送给CPU；
步骤105，在端口b描述上送CPU且定向传输类特征，即从端口b收到VLAN号等于控制VLAN、目的MAC为0x00e02b000004的报文时，在端口a发送出去，并且拷贝一份送给CPU。
上述步骤102至105不分执行顺序。
以太环网主节点对报文处理的设置包括：
步骤201，主节点创建以太环网保护域，确定控制VLAN和环上两个端口号，两个端口分别为c和d；
步骤202，在端口c描述上送CPU类特征，即从端口c收到VLAN号等于控制VLAN、目的MAC为0x0180c2000035或者0x00e02b000004的报文时，送给CPU，不向其他端口发送出去；
步骤203，在端口d描述上送CPU类特征，即从端口d收到VLAN号等于控制VLAN、目的MAC为0x0180c2000035或者0x00e02b000004的报文时，送给CPU，不向其他端口发送出去。
上述步骤202、203不分执行顺序。
在某以太环网保护系统中，应用了上述方法。环上的有5个传输节点和1个主节点，配置了10个域，HELLO报文的发送周期为100ms，则每秒环上有100个HELLO报文传输。在没有应用上述方法的以太环网保护系统中，传输节点和主节点的CPU利用率都为30％，链路切换时CPU利用率都为40％，并且有报文丢失现象，系统有时会出现故障；在以太环网保护系统应用本发明后，传输节点的CPU利用率为7％，主节点的CPU利用率为30％，链路切换时传输节点CPU利用率都为10％，主节点的CPU利用率为40％，无报文丢失，链路切换无故障出现。
本发明提出的以太环网控制报文的处理方法，对控制报文进行分类定义目的MAC地址，并对节点的报文处理方式进行特征定义，使得每个节点用最有效地方式处理控制报文，大大降低了系统资源浪费，增加了系统的可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
例如，对于控制报文类别的定义不仅采用MAC地址的方式，还可采用其他标识符进行标识。当采用MAC地址进行分类定义时，也不限于采用0x0180c2000035和0x00e02b000004这两个MAC地址。定义这两个地址主要是为了便于实现，可以使得硬件能够自动识别环网控制报文是属于哪一类。除了这两个值外，也可以设置其他的值。
例如，本文所述的以太环网控制消息还包括ask(查询)报文，该报文的作用是传输节点在初始化时，发送ask帧向主节点查询当前的链路状态，在主节点中属于上送cpu类，在传输节点中属于定向传输类。

Claims (10)

1、一种以太环网控制报文的处理方法，包括以下步骤：
当节点构造报文发送时，在报文中携带有报文的类别标识，用于确定该报文是否需要由传输节点处理；
当节点的端口接收到报文后，根据报文携带的类别标识，进行不同的处理，传输节点对报文的处理包括将所述报文从另一端口发至其他节点或将所述报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述类别标识包括报文的目的介质访问控制地址。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，
当传输节点收到报文的目的介质访问控制地址为0x0180c2000035时，所述传输节点将所述报文从另一端口发至其他节点；
当传输节点收到报文的目的介质访问控制地址为0x00e02b000004时，所述传输节点将所述报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述链路故障通知报文和链路恢复通知报文的目的介质访问控制地址为0x00e02b000004。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主节点收到报文后均将该报文上送至CPU；需要由主节点处理的报文包括健康检测报文、链路故障告警报文以及查询报文。
6、一种以太环网自动保护系统，包括环网上的主节点和传输节点，其特征在于，
所述主节点，用于定期发送健康检测报文，并根据该检测报文的返回情况以及传输节点的故障告警确定链路状态，将链路状态通知传输节点，所述健康检测报文中携带有类别标识，用于确定该报文是否需要由传输节点处理；
所述传输节点，用于向主节点发出故障告警，以及接收主节点发出的健康检测报文，根据健康检测报文中携带的类型标识对报文进行如下之一处理：将所述报文从另一端口发至其他节点、将所述报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点，传输节点根据接收到的主节点的链路状态通知后，决定是否更新节点环上的介质访问控制地址表。
7、如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述类别标识包括报文的目的介质访问控制地址。
8、如权利要求7所述的系统，其特征在于，
当所述传输节点收到报文的目的介质访问控制地址为0x0180c2000035时，所述传输节点将所述报文从另一端口发至其他节点；
当所述传输节点收到报文的目的介质访问控制地址为0x00e02b000004时，所述传输节点将所述报文上送至CPU并且从另一端口发送至其他节点。
9、如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述主节点将所述链路故障通知报文和链路恢复通知报文的目的介质访问控制地址设置为0x00e02b000004。
10、如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主节点收到所述健康检测报文和链路故障告警报文后均将其上送至CPU进行处理。
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