CN101068214B

CN101068214B - 一种路由收敛方法和设备

Info

Publication number: CN101068214B
Application number: CN200710123013.8A
Authority: CN
Inventors: 李毅
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-06-26
Also published as: WO2009000196A1; CN101068214A

Abstract

本发明公开了一种路由收敛方法和设备，属于通信领域。所述方法包括：预先获取每个路由的优先级；按照每个路由的优先级从高到低的顺序对路由表和转发信息库进行状态更新。所述设备包括：用于获取每个路由优先级的优先级获取模块和用于根据优先级由高到低的顺序进行处理的路由处理模块。本发明通过设置不同路由的优先级顺序，路由收敛时，以优先级为依据对路由进行处理，提高了路由的收敛性能和保证重要流量的业务不受损失。

Description

一种路由收敛方法和设备

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种路由收敛方法和设备。

背景技术

根据IETF发布的关于性能测试方法的RFC(Request for Comment，认证请求)和Draft(草案)中的描述，广义的网络收敛概念指所有的路由在路由表和FIB(ForwardingInformation Base，转发信息库)表中均完成状态更新的过程，故收敛时间应包括故障检测时间、路由层面的收敛时间和路由表信息下发至FIB表的时间。也就是说，收敛的快慢取决于故障检测过程、路由计算和更新的过程，以及路由表信息下发至FIB表的过程。因此提高路由的收敛性能，通常是通过对上述三个过程进行优化来实现的。现有技术有以下三种收敛方法：

第一种：采用控制层面的协议来支持快速故障检测，对介质和协议层进行实时检测，最大化地压缩路由收敛所需要的故障检测时间，如BFD(Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测)。

该方法仅对故障检测过程进行了优化，然而现网路由前缀的规模不断增长，路由收敛所需的故障检测时间可压缩空间有限，采用该技术所取得的优化效果难以和路由前缀的增加规模呈比例增长。

第二种：对路由协议本身路由计算和更新的过程进行优化。在路由计算方面，包括IGP(Interior Gateway Protocol，内部网关协议)的实时泛洪，即泛洪，后计算；增量SPF(Shortest Path First，最短路径优先)计算(i-SPF)，即当SPF树中某一树干发生变化(down/up)，只计算受该发生变化的树干影响的部分树，不需要完全重新路由计算；局部路由计算(PRC，Partial Route Calculation)：SPF树中，如果仅仅叶子发生变化，则只计算叶子部分，无须完全重新进行路由计算。在路由更新方面，主要的方法是优化路由更新报文的生成方式，如BGP(Border Gateway Protocol，边界网关协议)的报文队列优化、动态更新对等体组等。

当路由规模很大的时候，路由计算和更新耗费的时间仍然是收敛的瓶颈，且因算法选择因素，某些有重要流量去往的路由可能被排在靠后的收敛顺序，导致业务损失。

第三种：对FIB表下发的速度进行优化。通过从软硬件的角度，提高路由层面收敛完成后FIB表下发的性能，从而减少更新FIB表所需要的时间。

然而现网路由前缀增长迅速，当需要收敛的路由数量巨大时，更新FIB表所耗费的时间仍然是收敛的瓶颈，且因算法选择因素，某些有重要流量去往的路由可能被排在靠后的收敛顺序，导致业务损失。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有的技术在进行路由收敛时，不能进行有选择性的处理，导致重要流量的业务受到损失。

发明内容

为了提高路由的收敛性能和保证重要流量的业务不受损失，本发明实施例提供了一种路由收敛方法和设备。所述技术方案如下：

一种路由收敛方法，所述方法包括：

预先获取每个路由的优先级；

按照每个路由的优先级从高到低的顺序对路由表和转发信息库进行状态更新；

所述预先获取每个路由的优先级包括：

采集网络中预设统计期内的数据包的流量；

对采集到的数据包的流量进行统计；

根据统计的结果建立路由的流量统计学模型；

根据所述流量统计学模型设置每个目的路由前缀的即时流量和预期流量的优先级收敛表；

根据所述收敛表确定每个路由的优先级；

或，

所述预先获取每个路由的优先级的步骤具体包括：

将数据包按照属性划分为不同的类型，为每个类型预设一个权值；

根据所述权值设置每类数据包对应的目的路由前缀的优先级；

根据所述目的路由前缀的优先级得到每个路由的优先级；

或，

所述预先获取每个路由的优先级的步骤具体包括：

采集网络中预设统计期内的数据包的流量；

根据所述数据包的类型对应的预设权值和采集的流量计算每个目的路由前缀对应的加权流量；

根据所述加权流量建立路由的流量统计学模型，所述流量统计学模型包括：目的路由前缀、转发时段和加权流量；根据所述流量统计学模型设置每个目的路由前缀的即时流量和预期流量的优先级收敛表；

根据所述收敛表确定每个路由的优先级；

或，

所述预先获取每个路由的优先级的步骤具体包括：

获取其他网络环境已建立的流量统计学模型；

根据所述流量统计学模型和预设即时流量、预期流量的权值得出每个路由的优先级。

本发明实施例还提供了一种路由收敛设备，

所述设备包括：

优先级获取模块，用于预先获取每个路由的优先级；

路由处理模块，用于按照所述优先级获取模块中每个路由的优先级从高到低的顺序对路由表和转发信息库进行状态更新；

所述优先级获取模块具体包括：

采集单元，用于采集网络中预设统计期内的数据包的流量；

统计单元，用于对所述采集单元采集到的数据包的流量进行统计；

统计学模型构造单元，用于根据所述统计单元统计的结果建立路由的流量统计学模型，并构造即时流量和预期流量的预设权值；

优先级建立单元，用于根据所述统计学模型构造单元中的流量统计学模型设置每个目的路由前缀的优先级收敛表，并根据所述优先级收敛表确定每个路由的优先级；

或，

所述优先级获取模块具体包括：

采集单元，用于采集网络中预设统计期内的数据包的流量；

加权流量计算单元，用于根据所述数据包的类型对应的预设权值和所述采集模块所采集的流量计算每个目的路由前缀对应的加权流量；

统计学模型构造单元，用于根据所述加权流量计算单元所计算的加权流量建立路由的流量统计学模型，所述流量统计学模型包括：目的路由前缀、转发时段和加权流量，同时构造即时流量和预期流量的预设权值；

优先级建立单元，用于根据所述统计学模型构造单元中的流量统计学模型设置每个目的路由前缀的优先级收敛表，并根据所述收敛表确定每个路由的优先级；

或，

所述优先级获取模块具体包括：

权值预设单元，用于将数据包按照属性划分为不同的类型，为每个类型预设一个优先级权值；

流量模型获取单元，用于将在其他网络环境中获取的流量统计学模型导入目标系统；

优先级设置单元，用于根据所述权值预设单元中预设的优先级权值设置每类数据包对应的流量的权值，并根据所述流量模型获取单元的流量统计学模型构造优先级收敛表，得到每个路由的优先级。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过设置不同路由的优先级顺序，路由收敛时，以优先级为依据对路由进行处理，提高了路由的收敛性能和保证重要流量的业务不受损失。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的路由收敛方法流程图；

图2是本发明实施例2提供的路由收敛方法流程图；

图3是本发明实施例4提供的路由收敛设备示意图；

图4是本发明实施例5提供的路由收敛设备示意图；

图5是本发明实施例6提供的路由收敛设备示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例先获取每个路由的优先级，进行路由收敛时，按照每个路由的优先级从高到低的顺序对路由表和转发信息库进行状态更新。

实施例1

参见图1，本实施例提供了一种路由收敛方法，该方法以采集的流量为基准，建立优先级收敛表，并根据优先级收敛表在收敛事件发生时对路由表和转发信息库进行相应的处理。

具体包括以下步骤：

步骤101：路由器在统计期内转发数据包时，采集数据包，并提取该数据包的属性。

步骤102：根据属性中携带的信息，查看该数据包是否符合预设条件，如果符合，执行步骤103；否则，执行步骤104。

这里的预设条件可以是源地址，也可以是IPv4报文头的ToS(Type of Service，服务类型)，或者是除目的前缀外的数据包的其他属性字段，如二层包头中的Vlan Tag，也可以作为统计流量的依据。实际上可作为ACL(Access Control List，访问控制列表)过滤规则的字段，都可以作为预设条件，包括二层头、三层头和TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)头、UDP(User Datagram Protocol用户数据报协议)头，如基于以太网帧头的筛选、时间段、协议、源地址和源端口、ICMP(Internet Control Message Protocol，以太网控制消息协议)类型和编码、IP优先级、ToS值、是否分片等。

步骤103：记录该数据包的目的路由前缀、转发时刻和流量。

本实施例中的记录是有选择性的记录，根据实际需要，也可以对收到的数据包都进行记录。

步骤104：对该数据包不记录。

例如：该网络的统计期07年1月10日至07年1月16日，共7天，预设条件为源地址在192.168.10.0至192.168.10.50地址段内。则在这7天中，路由器每收到一个转发数据包，将会提取该数据包中的IP头中的目的地址，得到目的路由前缀，然后查看该数据包的源地址是否满足在192.168.10.0至192.168.10.50段内，如果满足，进行记录，否则不记录。

其中，预设条件也可以是用户根据需要定义的某些属性，将这一属性作为过滤条件，对采集的数据包进行选择性记录。记录时间段的粒度可由用户根据网络实际情况确定。记录信息包括：目的路由前缀、T1时段内符合条件的流量、T2时段内符合条件的流量、T3时段内符合条件的流量、……。

上述网络7日内的统计记录为：

目的路由前缀	时段1的流量	时段2的流量
			前缀1	300	1000
前缀2	1000	10

前缀3

2000

500

步骤105：统计期满，根据记录的流量运行数据，构造一个按转发时段和路由前缀分布的流量统计学模型。

例如：上述网络根据7日内记录的数据，建立一个可对六十日内每日<转发时段，目的路由前缀，流量>三元组分布规律进行预测的统计学模型。

步骤106：根据流量的统计学模型，以某时段内转发的流量大小为权重，建立一个收敛优先级表。

每个路由的优先级可以按如下原则确定：以某时段内转发的流量大小为基准，即在收敛事件发生时间点之前一个给定的时间段t₀内，转发流量大于给定阈值M的目的路由前缀集合中，转发流量较大的目的路由前缀具有较高的优先级；转发流量小于给定阈值M的目的路由前缀集合中，统计学模型中给定时间段内转发流量较大的目的路由前缀具有较高的优先级。

设置时间段t₀和阈值M的意义在于确定待收敛路由的即时流量和预期流量。若以收敛事件发生的时间点为原点0，收敛完成的时间为t₁，而t₁＞t₀，则预期流量可认为是落在时间区间[-t₀，t₀]之外，但落在时间区间[t₀，t₁]内的流量。

若某条目的路由前缀在收敛事件发生时刻前的时间段t₀内具有超过阈值M的转发流量，则可认为该条目的路由前缀拥有对收敛性能影响较大、迫切需要紧急收敛的即时流量，流量在收敛事件发生后仍将持续。

若某条目的路由前缀在收敛事件发生时刻前的时间段t₀内拥有的转发流量达不到阈值M，则认为该条目的路由前缀的即时流量不会对收敛性能产生足够大的影响，但在收敛事件发生后该目的路由前缀可能拥有的预期流量以及收敛的紧急程度需要用流量统计学模型来确定。若以收敛事件开始发生的时间点为原点，收敛完成的时间为t₁，而t₁＞t₀，则预期流量可认为是落在时间区间[-t₀，t₀]之外，但落在时间区间[t₀，t₁]内的流量，也就是说，这部分流量会受到收敛完成时间的影响。

其中，时间段t₀可以是用户根据需要自定义的时段，t₁为预先估计的时间。

例如：对某个网络连续300日的流量进行了统计，统计发现某部分目的路由前缀每日早上8:30～9:30时间段的流量具有稳定特征，假设因使用该网络的大多数用户在9:00开始上班工作，因此数据流量从9:00开始激增。如果设定时间区间[-t₀，t₀]中的t₀取30秒，t₁取60秒。再假设收敛时间发生在8:59:00，虽然30秒内的即时流量较小，但根据流量统计学模型，则可以确定60秒后该部分路由前缀具有影响较大的预期流量，需要优先处理，则设置该部分目的路由前缀在9:00的预期流量的优先级权重高一些。

即时流量和预期流量的优先级权重可利用流量统计学模型来确定，用以区分即时流量和预期流量的时间段t₀和阈值M可由用户结合网络实际情况确定。举例如下：

收敛事件发生时，网络中有4*N单位的路由需要收敛，标记它们为N₁～N₄，经选择性记录情况和流量统计学模型确定出它们的流量为：

目的路由前缀	即时流量	预期流量
			N₁	2*A	2*A
N₂	2*A	1*A
			N₃	1*A	2*A
N₄	1*A	1*A

若预设的即时流量的权重高于预期流量，则映射后的优先级为：N₁＞N₂＞N₃＞N₄。

步骤107：在收敛事件发生后，按照收敛优先级表中各路由的优先级，对该次收敛涉及到的控制平面的路由表和转发平面的FIB表进行处理。

其中，路由表和转发信息库是由一条条路由以及路由相关联的属性组成的，一条路由以及相关联的属性可视为一个表项，处理路由表，实际上就是处理路由表或FIB中的表项。处理过程包括对路由表的路由计算、路由迭代、IGP泛洪、BGP更新报文队列的处理等，以及对FIB表更新。在一次下发FIB表的调度中，扫描收敛优先级表以确定本次收敛事件所影响的路由的处理顺序，优先级高的路由将被优先组织下发。

实施例2

参见图2，本实施例提供了另一种路由收敛方法，该方法以采集的流量和流量的类型为基准，建立优先级收敛表，并进行相应的路由收敛。具体包括以下步骤：

步骤201：路由器在统计期内转发数据包时，采集数据包，并提取该数据包的属性。

步骤202：按三元组<目的前缀、时间段、实际流量>对采集到的流量进行统计。

步骤203：根据属性对采集到的数据包进行分类，并为每个类型对应一个优先级权值。

步骤204：根据每个类型对应的优先级权值对各个目的路由前缀的流量进行加权，计算出加权流量。

例如：以前缀10.0.0.1为目的路由的流量共有1000M，这是一个实际流量，根据预设条件对这1000M流量进行分类，如按业务类型分为三种类型：视频业务、语音业务和数据业务。同时，这三种类型的流量对应的权值分别为2，1.5和1，设上述1000M流量由200M的视频业务、300M的语音业务和500M的数据业务组成，经加权计算：200×2+300×1.5+500×1＝1350，则该前缀对应的加权流量为1350M。

步骤205：根据计算出的加权流量更新统计的三元组<目的前缀，时间段，加权流量>。

步骤206：根据统计结果构造流量统计学模型，并根据该流量统计学模型按即时流量和预期流量的预设权值计算出各个目的路由前缀的收敛优先级表。

步骤207：收敛事件发生后，按收敛优先级表对该次收敛涉及到的控制平面的路由表和转发平面的FIB表进行处理。

本实施例也可以将流量分为两类：保证服务AF和尽力而为服务BE，设定保证服务AF的权重为3倍的尽力而为服务BE的权重。

例如：统计出转发至前缀1的流量100M，转发至前缀2的流量120M，并且，前缀1的流量中有80M属于保证服务AF，20M属于尽力而为服务BE，前缀2的流量中有20M属于保证服务AF，有100M属于尽力而为服务BE。如以尽力而为服务BE的权重为1进行计算，前缀1的加权流量为：80×3+20＝260，前缀2的加权流量为：20×3+100＝160，转发至前缀1的流量的加权流量值大于转发至前缀2的。再根据转发的时间段进行即时流量和预期流量的划分，并进行再次加权，得到收敛优先级表。收敛事件发生时，根据收敛优先级表的优先级对前缀1和前缀2对应的路由进行处理。

本实施例也可以根据所属的用户对流量进行分类。例如，按数据包源地址所属的用户，将流量分成三类：重要用户A、重要用户B和一般用户。设定重要用户A的权值为3，重要用户B的权值为2，一般用户的权值为1。统计出转发至前缀1和前缀2的流量同为1000M，并且，前缀1的流量中按前述分类所占的比重是：重要用户A为500M，重要用户B为300M，一般用户为200M；前缀2的流量中按前述分类所占的比重是：重要用户A200M，重要用户B100M，一般用户700M。则前缀1和前缀2的加权流量分别为：3×500+2×300+200＝2300、3×200+2×100+700＝1500。

以上实施例可用静态和动态的方法对统计学模型和收敛优先级表进行维护。收敛优先级表的更新既可以是按统计学模型动态进行，也可由用户根据需要静态维护。

用户静态维护的含义如下：实施例1和实施例2的流量统计学模型是根据采集的数据包流量建立的，实际应用时，也可以直接从其他网络环境获取已经建立好的流量统计学模型，根据该模型得知路由的优先级。

上述方法根据采集一段时间内的网络中的数据设置不同路由的优先级顺序，路由收敛时，以优先级为依据进行处理，提高了路由的收敛性能和保证重要流量的业务不受损失。

实施例3

实际应用时，也可以根据经验直接将数据包按照属性划分为不同的类型，为每个类型预设一个优先级权值；根据每类优先级权值设置每类数据包对应的目的路由前缀的优先级；进而得到每个路由的优先级。

发生收敛事件时，根据每个路由的优先级对该次收敛涉及到的控制平面的路由表和转发平面的FIB表进行处理。

实施例4

参见图3，本实施例提供了一种路由收敛设备，包括：

优先级获取模块301，用于预先获取每个路由的优先级；

路由处理模块302，用于按照优先级获取模块201中每个路由的优先级从高到低的顺序对路由表和转发信息库进行状态更新。

其中，优先级获取模块301具体包括：

采集单元301a，用于采集网络中预设统计期内的数据包的流量；

统计单元301b，用于对采集单元301a采集到的数据包的流量进行统计；

统计学模型构造单元301c，用于根据统计单元301b统计的结果建立每个目的路由前缀的流量统计学模型；

优先级建立单元301d，用于根据统计学模型构造单元301c中的流量统计学模型设置每个路由的即时流量和预期流量的优先级收敛表，并根据优先级收敛表确定每个路由的优先级。

为了进一步地完善设备，需要对每个路由的优先级顺序进行动态更新，这时设备还包括：

优先级更新模块，用于用于每隔预设时段，通知优先级获取模块201重新获取每个路由的优先级。

实施例5

参见图4，本实施例提供了另一种路由收敛设备，包括：

优先级获取模块401，用于预先获取每个路由的优先级；

路由处理模块402，用于按照优先级获取模块401中每个路由的优先级从高到低的顺序对路由表和转发信息库进行状态更新。

其中，优先级获取模块401具体包括：

采集单元401a，用于采集网络中预设统计期内的数据包的流量；

加权流量计算单元401b，用于根据数据包的类型对应的预设权值和采集模块401a所采集的流量计算每个目的路由前缀对应的加权流量；

统计学模型构造单元401c，用于根据加权流量计算单元401b所计算的加权流量建立路由的流量统计学模型，该流量统计学模型包括：目的路由前缀、转发时段和加权流量；

优先级建立单元401d，用于根据统计学模型构造单元401c中的流量统计学模型设置每个目的路由前缀的即时流量和预期流量的优先级收敛表，并根据收敛表确定每个路由的优先级。

优先级更新模块403，用于用于每隔预设时段，通知优先级获取模块401重新获取每个路由的优先级。

实施例6

参见图5，本实施例提供了另一种路由收敛设备，包括：

优先级获取模块501，用于预先获取每个路由的优先级；

路由处理模块502，用于按照优先级获取模块501中每个路由的优先级从高到低的顺序对路由表和转发信息库进行状态更新。

优先级获取模块501具体包括：

权值预设单元501a，用于将数据包按照属性划分为不同的类型，为每个类型预设一个优先级权值；

流量模型获取单元501b，用于将在其他网络环境中获取的流量统计学模型导入目标系统；

优先级设置单元501c，用于根据权值预设单元501a中预设的优先级权值设置每类数据包对应的流量的权值，并根据流量模型获取单元501b的流量统计学模型构造优先级收敛表，得到每个路由的优先级。

优先级更新模块503，用于用于每隔预设时段，通知优先级获取模块501重新获取每个路由的优先级。

以上实施例提供的路由收敛设备，在路由收敛时，根据优先级获取模块获取的不同路由的优先级顺序，由路由处理模块进行处理，进而提高了路由的收敛性能和保证重要流量的业务不受损失。

上述方案中的全部或部分步骤可以通过指令控制相应的硬件完成，该指令可以存储于存储介质中，存储介质，如计算机或服务器的硬盘和内存中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。

Claims

1.一种路由收敛方法，其特征在于，所述方法包括：

预先获取每个路由的优先级；

所述预先获取每个路由的优先级包括：

采集网络中预设统计期内的数据包的流量；

对采集到的数据包的流量进行统计；

根据统计的结果建立路由的流量统计学模型；

根据所述收敛表确定每个路由的优先级；

或，

所述预先获取每个路由的优先级的步骤具体包括：

根据所述目的路由前缀的优先级得到每个路由的优先级；

或，

所述预先获取每个路由的优先级的步骤具体包括：

采集网络中预设统计期内的数据包的流量；

根据所述收敛表确定每个路由的优先级；

或，

所述预先获取每个路由的优先级的步骤具体包括：

获取其他网络环境已建立的流量统计学模型；

2.如权利要求1所述的路由收敛方法，其特征在于，所述对采集到的数据包的流量进行统计的步骤具体为：

判断采集到的数据包是否符合预设条件；

统计符合预设条件的数据包的目的路由前缀、转发时段和流量。

3.如权利要求2所述的路由收敛方法，其特征在于，所述判断采集到的数据包是否符合预设条件的依据是数据包的属性。

4.如权利要求3所述的路由收敛方法，其特征在于，所述属性具体为：

所述数据包的源地址和/或服务类型。

5.如权利要求1所述的路由收敛方法，其特征在于，所述方法还包括：

每隔预设时段，重新采集所述网络中的数据包的流量和确定每个路由的优先级。

6.一种路由收敛设备，其特征在于，所述设备包括：

优先级获取模块，

用于预先获取每个路由的优先级；

所述优先级获取模块具体包括：

采集单元，用于采集网络中预设统计期内的数据包的流量；

或，

所述优先级获取模块具体包括：

采集单元，用于采集网络中预设统计期内的数据包的流量；

或，

所述优先级获取模块具体包括：

7.如权利要求6所述的路由收敛设备，其特征在于，所述设备还包括：

优先级更新模块，用于每隔预设时段，通知所述优先级获取模块重新获取每个路由的优先级。