CN101079759B - 分布式双向转发检测方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式双向转发检测方法，包括：主控板建立双向转发检测BFD会话后，将BFD会话的控制权转移给本端一接口板，该主控板及该接口板均运行有BFD协议；接口板维护所述BFD会话，在检测到BFD会话状态发生改变时，删除本接口板的该BFD会话，并通知主控板；所述主控板执行后续删除处理。本发明还公开了一种分布式双向转发检测设备。通过本发明提供的分布式双向转发检测方法和设备，使BFD会话的维护工作由接口板进行，无需每次透传到主控板，减少了主控板和接口板之间的报文透传；从而，提高了故障检测的效率。

Description

分布式双向转发检测方法及设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种分布式双向转发检测(Bidirectiona1Forwarding Detection，简称BFD)方法及设备。

背景技术

BFD协议是一套国际通用标准协议，其与介质、协议无关，可以为各上层协议如各路由协议、多协议标签交换(Multi-Protoco1Label Switching，简称MPLS)等，提供统一、快速的故障检测机制，以实现对两台路由器间双向转发路径的故障快速检测。

BFD协议与上层协议交互的主要方式为：上层应用协议(例如路由协议)通过自己的邻居发现机制建立邻居后通知BFD协议建立BFD会话，BFD协议收到来自上层应用协议的通知消息后开始发送BFD控制报文建立会话；上层应用协议去使能或者删除邻居时通知BFD协议删除会话，BFD协议收到来自上层应用协议的删除会话消息后，如果没有其他应用协议需要监测该会话链路，则删除对应的会话。在BFD监测会话链路过程中，为了满足快速检测的要求，其检测时间间隔需小于1秒。

参见图1，为现有技术中BFD协议周期性发送BFD控制报文的处理机制示意图，其中，BFD协议和上层应用协议的交互在主控板上进行，即：当A设备的上层应用协议，如开放式最短路径优先协议(Open Shortest Path FirstProtoco1，简称OSPF)/中间系统-中间系统协议(Intermediate System-to—Intermediate System，简称ISIS)创建邻居B设备时，通告给本主控板上的BFD协议创建会话；当BFD会话在主控板上创建后，则启动发送报文定时器，并开始周期性地向对端(B设备)发送BFD控制报文；B设备接口板收到BFD控制报文后，透传给其主控板处理。在此过程中，BFD控制报文的发送路径为：A设备主控板--->A设备接口板--->B设备接口板--->B设备主控板，这样，A设备为了将BFD控制报文从A设备发送到B设备，必须经历两次板间透传，分别是从A设备主控板到A设备接口板的一次透传；B设备接口板到B设备主控板的又一次透传。由于BFD控制报文的发送频率小于1秒，因此，频繁的透传会导致一台设备上板间通信和数据流量负荷增大；特别是在传输大流量网络数据、板间通信繁忙的环境下，会因板间通信数据的暂时阻塞而导致对端不能及时收到本端的BFD控制报文，进而由于这种错误超时引起网络震荡。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式双向转发检测的机制，以克服现有技术中BFD控制报文频繁透传导致的板间数据负荷量大、检测效率低甚至引起网络震荡等问题。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种分布式双向转发检测方法，包括以下步骤：主控板建立BFD会话后，所述主控板终止维护所述BFD会话并将该BFD会话同步给本端所有接口板，然后将所述BFD会话的控制权转移给其中一接口板，所述主控板及所述接口板均运行有BFD协议；所述接口板维护所述BFD会话，在检测到所述BFD会话状态发生改变时，删除本接口板的所述BFD会话，并通知所述主控板；所述主控板执行后续删除处理。

本发明的实施例还提供了一种分布式双向转发检测设备，包括一主控板及至少一接口板，所述主控板包括第一BFD会话模块；其特征在于，所述至少一接口板分别包括第二BFD会话模块，且所述第二BFD会话模块与所述第一BFD会话模块连接；所述第一BFD会话模块用于指令所述第二BFD会话模块建立/删除BFD会话，还用于在主控板建立BFD会话后，指令全部接口板的第二BFD会话模块建立所述BFD会话，并将所述BFD会话的控制权转移给一接口板的第二BFD会话模块，由该第二BFD会话模块维护所述BFD会话；维护所述BFD会话的第二BFD会话模块用于在检测到所述BFD会话状态发生改变时，删除本接口板的所述BFD会话，并通知所述第一BFD会话模块执行后续删除处理。

由上述技术方案可知，本发明通过在设备主控板和接口板分别运行BFD协议，采用BFD会话的分布式维护，具有以下有益效果：

1、BFD会话的维护工作由接口板进行，无需每次透传到主控板，减少了主控板和接口板之间的报文透传；

2、提高了故障检测的效率。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术中BFD周期性发送BFD控制报文的处理机制示意图；

图2为本发明提供的分布式双向转发检测方法一实施例的流程图；

图3为图2所示实施例中，主控板建立会话的实施例流程图；

图4为本发明提供的分布式双向转发检测方法另一实施例的流程示意图；

图5为本发明提供的分布式双向转发检测设备一实施例的框图；

图6为本发明提供的分布式双向转发检测设备一较佳实施例的框图。

具体实施方式

为了克服现有技术中主控板与接口板之间BFD控制报文频繁透传所带来的诸多缺陷，提高BFD检测性能，减少主控板和接口板之间BFD控制报文的大量透传，本发明基于分离BFD会话的控制平面和转发平面的考虑，提供了分布式双向转发检测的技术方案，以下通过具体实施例加以说明。

参见图2，为本发明所提供的分布式双向转发检测方法的一个实施例的流程图，包括以下步骤：

步骤101、主控板建立双向转发检测BFD会话；

本步骤可采用如图3所示步骤实现，包括：

1011、主控板接收到上层应用协议创建会话的指令后，向对端(上层应用协议建立的邻居)发送BFD控制报文；此时BFD会话尚未建立完成，会话状态为关闭(Down)状态；

由于主控板发送BFD控制报文的目的在于通过与对端的握手实现BFD会话的建立，因此无需过于频繁地执行报文发送操作。因此，为了将BFD控制报文的发送控制在主控板发送性能许可的范围内，可根据主控板性能设置一阈值，比如设置一定时器，使主控板以大于1秒的间隔发送BFD控制报文。

1012、接口板接收到对端发送的BFD控制报文后，检测是否存在与所述BFD控制报文对应的会话，存在则说明已经建立了相应的会话，执行步骤103，由具有会话控制权的接口板维护所述BFD会话；不存在则需要主控板执行会话建立，执行步骤1013；

在本步骤中，之所以需要特别指出是由具有会话控制权的接口板维护所述BFD会话，是因为在某些特殊的情况下，比如发生线路混淆的时候，某一个或某几个BFD报文有可能被不具有会话控制权的其他接口板接收到；该接口板上虽然也存在该BFD会话，但不具备控制权。此时，该接口板会根据BFD控制报文中的板号信息，将该报文透传给相应的具有会话控制权的接口板。由于上述过程是在某些特殊的情况下发生的，不具有普遍性和重复性，因此少量的接口板间的透传不会影响本技术方案实施的效果。

1013、主控板根据所述接口板透传的BFD控制报文，控制会话状态的迁移；

一般来说，主控板根据将该BFD控制报文携带的会话状态迁移本端的BFD会话状态：当BFD控制报文携带的会话状态为Down状态时，将本端BFD会话状态从Down状态迁移到初始化(Init)状态；当BFD控制报文携带的会话状态为Init状态时，将本端BFD会话状态从Init状态迁移到激活(Up)状态。

其中，BFD会话状态在发生Down＝>Init变化后，会启动一个超时定时器，该定时器的作用是防止本端状态阻塞在Init，如果在该超时定时器规定的时间内仍未收到状态为Init＝>Up的BFD控制报文，则BFD会话状态自动切换回Down；比如有可能连接在Down＝>Init变化后断连，则会话不能正常建立。

当本端BFD会话状态迁移到Up状态，说明与对端的BFD会话建立成功。但在此之前，主控板需要负责BFD控制报文的发送、各种定时器的维护和BFD会话状态的迁移，也就是说，Up状态之前的BFD会话由主控板加以维护。

1014、检测所述BFD会话状态是否迁移到Up状态，是则与对端的BFD会话建立完成，执行步骤102，否则执行步骤1013。

在本步骤1014中，较佳的，主控板在检测所述BFD会话状态迁移到Up状态之后，记录透传导致该会话状态Up的BFD控制报文的接口板信息，设置该接口板具有会话维护权；比如，主控板从本端一接口板接收到导致某个BFD会话状态Up的BFD控制报文时，记录下该接口板的板号信息(记作IO1)，以保证控制权的顺利转交；通过这种选取接口板的方法，可以解决全局接口(如虚拟局域网VLAN接口)下会话的控制权问题。

步骤102、主控板将所述BFD会话的控制权转移给本端一接口板；

具体可以包括：所述主控板将所述BFD会话的控制权转移给接口板包括：所述主控板终止维护所述BFD会话，包括停止发送BFD控制报文以及删除各种定时器；主控板将该BFD会话同步给本端所有接口板，由这些接口板分别创建该BFD会话；以及，由其中一接口板，优选为具有会话维护权的接口板，对该BFD会话进行控制。

步骤103、所述接口板通过发送、接收BFD控制报文执行双向转发检测；即有会话维护权的接口板(IO1)开始承担起维护对应BFD会话的责任，包括发送/接收BFD控制报文，启动各种定时器，状态迁移控制等。

步骤104、接口板检测所述BFD会话状态是否发生改变，是则执行步骤105，否则执行步骤103；

步骤105、接口板删除本地的BFD会话，并通知所述主控板该会话BFD状态改变；比如，当接口板上的BFD会话检测定时器超时，BFD会话状态迁移为Down，则接口板通知主控板本端到对端的路径出现故障，同时删除本接口板的BFD会话；

步骤106、该主控板进行后续的BFD会话删除工作；具体可包括：

主控板收到接口板BFD会话Down的通知后，通知上层应用协议(如OSPF/ISIS)删除邻居；

上层应用协议删除对应的邻居后，指令主控板删除相应的会话；

该主控板收到该删除会话通知后，指令除上报会话状态接口板以外的本端所有接口板进行该BFD会话的删除。

通过上述实施例可以看出，虽然主控板和接口板均运行BFD协议，但二者承担的工作重点各有侧重：主控板上主要实现BFD协议控制平面的功能，即与上层应用协议之间的接口处理，包括BFD会话的添加与删除；接口板主要实现BFD协议转发平面的功能，即BFD控制报文的收发以及根据BFD控制报文收发情况进行BFD会话状态的更新。当主控板上上层应用协议通知创建BFD会话后，通过同步BFD会话使接口板创建该会话，将此后BFD会话的维护以及报文收发均转交给接口板进行，因此，此后该BFD会话的报文不再需要透传到主控板，直至报文状态发生变化，从而避免了主控板和接口板上BFD控制报文大量、频繁透传的问题。

参见图4，为本发明所提供的分布式双向转发检测方法另一实施例的过程示意图，发生在设备A和设备B之间，包括以下步骤：

201、设备A主控板接收到上层应用协议创建会话的指令，向对端设备B发送BFD控制报文；从上层应用协议向主控板发送指令后，其BFD控制报文的发送路径为：A设备上层应用协议--->A设备主控板--->A设备接口板--->B设备接口板--->B设备主控板，该上层应用协议也运行于主控板中；

202、在本地对应会话状态Up之前，设备A接口板收到设备B发送的BFD控制报文；由于没有对应的BFD会话，因此转发给设备A的主控板；其BFD控制报文的发送路径为：B设备主控板--->B设备接口板--->A设备接口板--->A设备主控板；

203、BFD会话建立完成，A设备主控板将BFD会话信息同步到接口板，使每个接口板建立该BFD会话；其同步路径为：A设备主控板--->A设备接口板；

204、获得该BFD会话控制权的接口板通过发送、接收BFD控制报文执行双向转发检测，比如，第一个收到BFD控制报文的接口板负责后续BFD控制报文的发送和接收、定时器的更新等；其BFD控制报文的发送路径为：B设备接口板<--->A设备接口板；由于无需经过主控板，因此减少了板间报文透传，提高了故障检测的效率；

205、当A设备接口板检测到BFD会话状态Down时，上报给主控板；上报路径为：A设备接口板--->A设备主控板；

206、A设备主控板收到接口板通知后，通知上层应用协议；上报路径为A设备主控板--->A设备上层应用协议；

207、A设备主控板收到通知后，指令其他接口板删除BFD会话；该指令路径为A设备上层应用协议--->A设备主控板--->A设备接口板。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：

主控板建立双向转发检测BFD会话后，将所述BFD会话的控制权转移给本端一接口板，所述主控板及所述接口板均运行有BFD协议；

所述接口板维护所述BFD会话，并在检测到所述BFD会话状态发生改变时，通知所述主控板；

所述主控板执行后续删除处理。

所述的存储介质包括：ROM/RAM、磁碟或者光盘等。

本发明还提供了一种分布式双向转发检测设备，如图4所示，为一实施例的系统框图，包括一主控板1及多个接口板2，该主控板1通过接口板2实现报文的发送/接收。

该主控板1和接口板2都运行有BFD协议，具体为：该主控板1包括第一BFD会话模块11，该接口板2包括分别与第一BFD会话模块11连接的第二BFD会话模块21。

所述第一BFD会话模块11用于在主控板1建立BFD会话后，指令全部接口板2的第二BFD会话模块21建立所述BFD会话，并将所述BFD会话的控制权转移给一接口板2的第二BFD会话模块21，由该第二BFD会话模块21维护所述BFD会话；

维护所述BFD会话的第二BFD会话模块21用于在检测到所述BFD会话状态发生改变时，删除本地的BFD会话，并通知所述第一BFD会话模块11执行后续删除处理，具体包括：第一BFD会话模块11指令除了通知状态改变的接口板以外，其他接口板的第二BFD会话模块21删除所述BFD会话。

可以看出，第二BFD会话模块21负责后续的BFD会话维护工作，使BFD报文无需再透传给主控板1。其中，执行BFD会话维护的接口板2选取方法为：主控板1的BFD会话模块11设置透传导致会话状态Up的BFD控制报文的接口板2具有对应BFD会话的会话维护权，则BFD会话建立后，主控板1在指令全部接口板2的第二BFD会话模块21建立所述BFD会话时，在指令中携带该接口板2的板号信息，接收到指令的第二BFD会话模块21一旦检测到自身板号信息，即行激活。

如图5所示，为一较佳实施例的系统框图，以包括一个主控板1和一个接口板2为例：

所述主控板1除了包括第一BFD会话模块11以外，还包括第一控制报文模块12，所述接口板2除了包括第二BFD会话模块21以外，还包括第二控制报文模块22。

第二控制报文模块22在接收到BFD控制报文以后，对不同的情况区分处理：

如果不存在对应的BFD会话，则透传给主控板的第一控制报文模块12，由第一控制报文模块12发送给第一BFD会话模块11，进行BFD会话的建立，并在BFD会话Up 之前，维护该BFD会话；

如果存在对应的BFD会话，说明相应会话在接口板2上进行维护，则直接发送给第二BFD会话模块21进行维护。

上述对不同情况的区分处理可以由第二控制报文模块22直接完成，但较佳的，所述接口板2可以包括与所述第二控制报文模块22连接的控制报文分析模块23，用于分析是否存在与所述第二控制报文模块22接收到的BFD控制报文对应的会话，存在则指令所述第二控制报文模块22将所述BFD控制报文转发给所述第二BFD会话模块21，不存在则直接发送给所述第一控制报文模块12。

需要指出的是，当有多个接口板时，第二控制报文模块22应当将BFD控制报文透传给具有会话控制权接口板的第二BFD会话模块21，但一般情况下，这个具有会话控制权的接口板都是收到BFD控制报文的接口板。

进一步的，所述主控板1还包括上层应用协议模块13，与所述第一BFD会话模块11连接，用于通知所述第一BFD会话模块11建立/删除BFD会话。

可以看出，主控板1用于实现BFD协议控制平面功能，接口板2用于实现BFD协议转发平面功能，从而避免了现有技术中进行每一报文透传所带来的板间传输压力大、故障检测率低的缺陷。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种分布式双向转发检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

主控板建立双向转发检测BFD会话后，所述主控板终止维护所述BFD会话并将该BFD会话同步给本端所有接口板，然后将所述BFD会话的控制权转移给其中一接口板；所述主控板及所述接口板均运行有BFD协议；

所述接口板维护所述BFD会话，在检测到所述BFD会话状态发生改变时，删除本接口板的所述BFD会话，并通知所述主控板；

所述主控板执行后续删除处理;

其中所述主控板建立BFD会话的步骤包括：

所述主控板接收到上层应用协议创建会话的指令，向对端发送BFD控制报文，所述BFD控制报文的发送间隔大于一阈值；

所述主控板根据所述接口板接收并透传的BFD控制报文，控制BFD会话状态的迁移；

当所述BFD会话状态迁移到激活Up状态，与对端的BFD会话建立完成。

2.根据权利要求1所述的分布式双向转发检测方法，其特征在于，所述主控板将所述BFD会话的控制权转移给其中一接口板包括：所述主控板收到导致所述BFD会话状态激活Up的BFD控制报文时，记录发送所述BFD控制报文的接口板；所述主控板将所述BFD会话的控制权转移给所记录的接口板。

3.根据权利要求1或2所述的分布式双向转发检测方法，其特征在于，还包括当所述接口板接收到对端发送的BFD控制报文后，检测是否存在与所述BFD控制报文对应的会话的步骤，存在则由具有会话控制权的接口板维护所述BFD会话，不存在则将该BFD控制报文透传给所述主控板。

4.根据权利要求1所述的分布式双向转发检测方法，其特征在于，所述主控板执行后续删除处理包括：

所述主控板通知上层应用协议删除与对端的邻居关系；

所述上层应用协议删除对应的邻居关系后，指令所述主控板删除相应的BFD会话；

所述主控板指令除所述接口板以外的本端所有接口板删除所述BFD会话。

5.一种分布式双向转发检测设备，包括一主控板及至少一接口板，所述主控板包括第一BFD会话模块；其特征在于，所述至少一接口板分别包括第二BFD会话模块，且所述第二BFD会话模块与所述第一BFD会话模块连接；

所述第一BFD会话模块用于指令所述第二BFD会话模块建立/删除BFD会话，还用于在主控板建立BFD会话后，指令全部接口板的第二BFD会话模块建立所述BFD会话，并将所述BFD会话的控制权转移给一接口板的第二BFD会话模块，由该第二BFD会话模块维护所述BFD会话；

维护所述BFD会话的第二BFD会话模块用于在检测到所述BFD会话状态发生改变时，删除本接口板的所述BFD会话，并通知所述第一BFD会话模块执行后续删除处理；

其中所述主控板还包括第一控制报文模块，所述至少一接口板还分别包括第二控制报文模块；

所述第一控制报文模块用于接收所述第二控制报文模块透传的BFD控制报文，并发送给第一BFD会话模块进行BFD会话的建立；

所述第二控制报文模块用于向第一控制报文模块透传BFD控制报文，或者向具有会话控制权接口板的第二BFD会话模块发送BFD控制报文。

6.根据权利要求5所述的分布式双向转发检测设备，其特征在于，所述主控板还包括上层应用协议模块，与所述第一BFD会话模块连接，用于通知所述第一BFD会话模块建立/删除BFD会话。

7.根据权利要求5所述的分布式双向转发检测设备，其特征在于，所述接口板还包括与所述第二控制报文模块连接的控制报文分析模块，用于分析是否存在与所述第二控制报文模块接收到的BFD控制报文对应的会话，存在则指令所述第二控制报文模块将所述BFD控制报文转发给具有会话控制权接口板的第二BFD会话模块，不存在则直接发送给所述第一控制报文模块。

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