CN101127653A - 设置有备份的以太网环网设备及其主设备备份的实现方法 - Google Patents

设置有备份的以太网环网设备及其主设备备份的实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种设置有备份的以太网环网设备，包括主设备和相邻的两台从设备，在以太网环网中设置有备份域，其中一台所述从设备在备份域内作为备份主设备，另一台从设备在备份域中作为备份从设备；备份主设备和备份从设备之间设置有链路，通过所述链路，备份主设备、备份从设备、主设备构成所述备份域中的环网结构；所述备份主设备上设置有上行端口。本发明还公开了一种以太网环网主设备备份的实现方法。本发明在现有以太网环网技术实现的基础上增加了备份主设备，在现有的网络中增加一个备份域，用来对主域的状态进行监控，实现环网中主设备的有效的备份。

Description

设置有备份的以太网环网设备及其主设备备份的实现方法
技术领域
本发明涉及一种以太环网应用中的主设备保护、备份技术，具体说，涉及一种设置有备份的以太网环网设备及其主设备备份的实现方法。
背景技术
在目前的以太网环路网络环境下，在一个环中有一个主设备和多个从设备组成，在以太网环网中同时传送业务数据报文和环路控制数据报文。在正常情况下，环网上的主设备会将其某一侧备用端口进行阻塞，切断环路使网络成为一个链，保障业务的正常转发。
在环路正常允许的情况下，主设备通过两种方式知道网络上故障发生：当业务数据报文在链状网络上转发时环路控制报文仍然在环路上传送，用来检测环网中是否有从设备发生故障，当主设备一侧发送的检测报文没有在另一侧的端口上接收到时，主设备就认为环网上有从设备发送故障；当从设备环路上一侧的端口出现故障时，会主动从另一侧发送控制报文给主设备，报告从设备故障信息。
当主设备认为环网上有从设备发生故障后，会将其阻塞的备用端口解除阻塞状态，保障网络设备之间的互通性，同时发送状态转换消息到从设备，通知从设备对其原来的二层转发表(MAC地址表)进行刷新。从设备收到二层转发表刷新消息会对本身的转发表进行刷新，保证业务数据的正常转发。
当主设备或从设备检测到网络恢复后，主设备会发送恢复消息给从设备，从设备收到恢复消息后，准备进行环路恢复。然后主设备将备用端口阻塞，再通知从设备将故障端口恢复，同时将二层转发表进行刷新。
从以上的以太网环路的避免、检测、恢复的流程中可以发现，大多的动作都是由主设备发起和控制的，现有流程有效运行的前提条件是：主设备不能发生故障，必须保证一直正常运行。实际上这个前提条件往往并不能保证。目前有些针对主设备备份的方案，但是只考虑环网上的环路控制功能，没有考虑到环网的上行链路的切换。
如图1所示，如果主设备(Master A)发生故障的话，即使启用一个从设备(Slave B～F之一)作为主设备，这只能保证环网上运行正常，但是主设备的上行端口(UPLINK)没有进行切换，这样整个环网与上行网络的通讯会中断，同样会引起所有业务的中断。
在正常情况下，以太网环网可以实现链路的快速切换并替代STP(生成树协议)的功能。若主设备出现故障，无法转发环网上的正常业务，会出现整个环网的上行链路失效，引起业务中断；或者主设备的出现软件异常，导致主设备还可以进行正常的业务转发，但环网控制功能失效时，如果出现从设备的链路故障事件将导致原先形成的交换机链产生断裂，直接影响从设备下的流量到环网的上行端口转发失败，引起部分业务中断。这两种情况都会降低以太网环网的健壮性，影响业务的正常开展。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种设置有备份的以太网环网设备，对环网上的主设备进行备份的同时，对上行端口同时进行切换，保证环网的业务正常转发。
技术方案如下：
设置有备份的以太网环网设备包括主设备和相邻的两台从设备，在以太网环网中设置有备份域，其中一台所述从设备在备份域内作为备份主设备，另一台从设备在备份域中作为备份从设备；备份主设备和备份从设备之间设置有链路，通过所述链路，备份主设备、备份从设备、主设备构成所述备份域中的环网结构；所述备份主设备上设置有上行端口。
优选的，正常情况下，备份域内备份主设备、备份从设备、主设备、上行端口的端口状态为阻塞。
优选的，以太网环网检测包在以太网环路域中转发，备份域环网检测包在备份域中转发，主设备在以太网环路域和备份域同时发送环路检测报文，用来维护以太网环域和备份域中的链路状态。
优选的，当主设备出现故障的情况下，备份域内的备份主设备和备份从设备分别将和主设备的级联端口阻塞，备份主设备切换到主设备状态，和从设备级联的阻塞的端口切换到转发状态，备份域的上行端口切换到转发状态，备份主设备和备份从设备将出现故障的主设备隔离。
优选的，当主设备故障消除后，主设备发送环网检测报文，备份主设备和备份从设备收到原主设备的报文后，备份主设备与备份从设备之间的链路阻塞，备份域中的上行端口阻塞，主设备、备份主设备、备份从设备之间的链路打开。
本发明所解决的另外一个技术问题是提供一种以太网环网主设备备份的实现方法，对环网上的主设备进行备份的同时，对上行端口同时进行切换，保证环网的业务正常转发。
技术方案如下：
以太网环网主设备备份的实现方法，包括如下步骤：
(1)设置备份域；
(2)当主设备出现故障时，备份域内的备份主设备和备份从设备分别将和主设备的级联端口阻塞，备份主设备切换到主设备状态，原先和从设备级联的阻塞的端口切换到转发状态，备份域的上行端口切换到转发状态，备份主设备和备份从设备协作将出现故障的主设备隔离出原环网结构；
(3)备份主设备向域内发送地址表更新通知，各从设备接收后刷新地址表，备份主设备在域内执行以太网环网正常控制功能。
进一步，步骤(1)具体为，备份域由主设备及其相邻的两台从设备组成，其中一台从设备在备份域内作为备份主设备，另一台从设备在备份域中作为备份从设备，备份主设备和备份从设备间增加一条链路，与主设备一起构成备份域中的环网结构；在备份主设备上设置有上行端口，作为上行端口备份；正常情况下，备份域内备份主设备、主设备、从设备、备份从设备、上行端口的端口状态为阻塞。
进一步，步骤(2)中，当备份域内备份主设备在设定次数内接收不到主设备的检测报文，认为主设备出现故障，向域内从设备发送通知报文，以及，备份从设备在特定次数内接收不到主设备检测报文，并收到备份主设备通知报文，则隔离主设备。
进一步包括：
(4)主设备控制功能恢复正常后，向外发送检测报文；
(5)备份主设备和备份从设备阻塞打开的端口；
(6)将被阻塞的端口切换到转发状态，备份主设备同时向域内发送地址表更新通知，各从设备接收后刷新地址表；
(7)此时域控制权交给主设备，备份域的逻辑连接断开。
进一步，步骤(5)具体为：
(51)备份主设备在设定次数内收到主设备检测报文，向备份从设备发送恢复报文，并阻塞备份过程中打开的端口；
(52)备份从设备在设定次数内接收到主设备检测报文，并接收到备份主设备恢复报文，阻塞备份过程中打开的端口。
和现有技术相比，本发明在现有以太网环网技术实现的基础上增加了备份主设备(Backup Master)，在现有的网络中增加一个备份域，用来对主域的状态进行监控，实现环网中主设备的有效的备份。本发明加强了以太网环网的实用程度，增加了系统的健壮性。
附图说明
图1现有技术中的以太网环路正常组网图；
图2本发明的以太网环路备份域与正常工作域组网图；
图3本发明的以太网环路主设备故障后组网图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例作详细描述。
图2和图3中的粗线表示备份域中设备之间的连接线或关系，细线表示工作域中设备之间的连接线或关系。
如图2所示，设置有备份的以太网环网主设备包括主设备和相邻的两台从设备。备份域由主设备及其直接相邻的两台从设备组成，其中一台从设备在备份域内作为备份主设备，另一台从设备在备份域中仍然是备份从设备。备份主设备和备份从设备间增加一条链路，与主设备一起构成备份域中一个环网结构，这个环网的域称为备份域。在主设备和备份主设备上均设置有上行端口(UPLINK)，互相作为上行端口备份。
正常情况下，备份域内备份主设备和其它设备的端口状态为阻塞，包括和主设备、从设备、上行端口。
本发明目的是要做到真正的以太网环路的主设备的保护，在图2中链路是没有保护的以太网环路域(ZESR 1(VLAN 10)域)，在此组网中由六个网络设备A-F组成，其中设备A是主设备(Master)，其他的都为从设备，以太网环网检测包在VLAN 10中转发。将与主设备A直连的从设备B和C分别定义为备份域的备份主设备和备份从设备，设备A、B、C组成备份域(ZESR1-bakDetect(VLAN 20)域)，环网检测包在VLAN 20中转发。
在正常情况下，设备B的UPLINK端口是阻塞(BLOCK)的，设备B和设备C互联的端口也是BLOCK的。业务流在ZESR 1域中转发，上行流量从设备A的UPLINK端口进行上行。主设备会在VLAN10和VLAN20同时发送环路检测报文，用来维护ZESR 1域和ZESR1-bakDetect域中的链路状态。
如图3所示，当主设备A的环路控制功能失效时，备份主设备B在备份域中收不到主设备A的环路检测报文，识别出主设备A已经发生故障，此时备份主设备B会通知备份从设备C，备份主设备B和备份从设备C联合实现将主设备A从环网中隔离出去，即将设备B和设备C与设备A连接的端口阻塞，将备份主设备B和备份从设备C之间的链路打开，同时备份主设备B的UPLINK口也设置为转发状态，同时备份主设备B代替主设备A成为环网中的备份主设备B，执行环网中主设备A的一切功能，包括通知从设备进行地址表刷新、发送环路检测包。业务流在不包括原主设备A的环网中转发，业务从备份主设备B(原主设备，现备份主设备)的上行端口进行上行，此时保证了整个环网上的业务都能够正常处理。
当原主设备A故障恢复后，此设备会开始发送环网检测报文，此时备份主设备B和备份从设备C会重新收到原主设备A的报文，开始触发将环网恢复的过程。为了防止在状态转换中形成环路，备份主设备B先将备份主设备B与备份从设备C之间的链路阻塞，将备份主设备B的UPLINK端口阻塞。然后，备份主设备B与备份从设备C一起将他们与主设备A之间的链路打开，将控制权交还给主设备A，返回到主设备A发生故障以前的组网，此时，备份主设备B转变为从设备B，备份从设备C转变为从设备C。
下面对以太网环网主设备备份的实现方法作详细描述。
1、备份域设置。
备份域由主设备A及与其直接相邻的两台从设备组成，其中一台从设备B在备份域内作为备份主设备B，另一台从设备C在备份域中仍然是备份从设备C。备份主设备B和备份从设备C间增加一条链路，与主设备A一起构成备份域中一个环网结构，这个环网的域称为备份域。在主设备A和备份主设备B上均设置有上行端口(UPLINK)，互相作为上行端口备份。
正常情况下，备份域内备份主设备和其它设备的端口状态为阻塞，包括和主设备，从设备，上行端口。
2、当备份域内备份主设备B在设定次数内接收不到主设备A的检测报文时，备份主设备B认为主设备A出现故障，备份主设备B向备份域内备份从设备C发送通知报文。
3、备份从设备C在设定次数内接收不到主设备A的检测报文，收到备份主设备B的通知报文。
4、在上述情况下，备份域内的备份主设备B和备份从设备C分别将其和主设备A的级联端口阻塞，备份主设备B切换到主设备状态，原先和从设备级联的阻塞的端口切换到转发状态，备份主设备B的上行端口切换到转发状态。备份主设备B和备份从设备C协作，将出现故障的主设备A隔离出原环网结构。
5、备份主设备B向域内发送地址表更新通知，各从设备接收后刷新地址表。
6、备份主设备B在域内执行以太网环网正常控制功能。
7、原主设备A控制功能恢复正常后，向外发送检测报文。
8、备份主设备B在设定次数内收到原主设备A的检测报文后，向备份域内的从设备发送恢复报文，并阻塞过程4打开的端口。
9、备份从设备C在设定次数内接收到主设备A的检测报文，并接收到备份主设备B的恢复报文，阻塞过程4打开的端口。
10、备份域内的备份主设备B和备份从设备C将过程4中被阻塞的端口切换到转发状态，备份主设备B同时向域内发送地址表更新通知，各从设备接收后刷新地址表。
此时，域控制权交由主设备A，备份域的额外逻辑连接被断开，拓扑恢复到故障前状态。

Claims (10)

1.一种设置有备份的以太网环网设备，包括主设备和相邻的两台从设备，其特征在于，在以太网环网中设置有备份域，其中一台所述从设备在备份域内作为备份主设备，另一台从设备在备份域中作为备份从设备；备份主设备和备份从设备之间设置有链路，通过所述链路，备份主设备、备份从设备、主设备构成所述备份域中的环网结构；所述备份主设备上设置有上行端口。
2.根据权利要求1所述的设置有备份的以太网环网设备，其特征在于，正常情况下，备份域内备份主设备、备份从设备、主设备、上行端口的端口状态为阻塞。
3.根据权利要求2所述的设置有备份的以太网环网设备，其特征在于，以太网环网检测包在以太网环路域中转发，备份域环网检测包在备份域中转发，主设备在以太网环路域和备份域同时发送环路检测报文，用来维护以太网环路域和备份域中的链路状态。
4.根据权利要求1所述的设置有备份的以太网环网设备，其特征在于，当主设备出现故障的情况下，备份域内的备份主设备和备份从设备分别将和主设备的级联端口阻塞，备份主设备切换到主设备状态，和从设备级联的阻塞的端口切换到转发状态，备份域的上行端口切换到转发状态，备份主设备和备份从设备将出现故障的主设备隔离。
5.根据权利要求4所述的设置有备份的以太网环网设备，其特征在于，当主设备故障消除后，主设备发送环网检测报文，备份主设备和备份从设备收到原主设备的报文后，备份主设备与备份从设备之间的链路阻塞，备份域中的上行端口阻塞，主设备、备份主设备、备份从设备之间的链路打开。
6.一种以太网环网主设备备份的实现方法，包括如下步骤：
(1)设置备份域；
(2)当主设备出现故障时，备份域内的备份主设备和备份从设备分别将和主设备的级联端口阻塞，备份主设备切换到主设备状态，原先和从设备级联的阻塞的端口切换到转发状态，备份域的上行端口切换到转发状态，备份主设备和备份从设备协作将出现故障的主设备隔离出原环网结构；
(3)备份主设备向域内发送地址表更新通知，各从设备接收后刷新地址表，备份主设备在域内执行以太网环网正常控制功能。
7.根据权利要求6所述的以太网环网主设备备份的实现方法，其特征在于，步骤(1)具体为，备份域由主设备及其相邻的两台从设备组成，其中一台从设备在备份域内作为备份主设备，另一台从设备在备份域中作为备份从设备，备份主设备和备份从设备间增加一条链路，与主设备一起构成备份域中的环网结构；在备份主设备上设置有上行端口，作为上行端口备份；正常情况下，备份域内备份主设备、主设备、从设备、备份从设备、上行端口的端口状态为阻塞。
8.根据权利要求6所述的以太网环网主设备备份的实现方法，其特征在于，步骤(2)中，当备份域内备份主设备在设定次数内接收不到主设备的检测报文，认为主设备出现故障，向域内从设备发送通知报文，以及，备份从设备在特定次数内接收不到主设备检测报文，并收到备份主设备通知报文，则隔离主设备。
9.根据权利要求6所述的以太网环网主设备备份的实现方法，其特征在于，进一步包括：
(4)主设备控制功能恢复正常后，向外发送检测报文；
(5)备份主设备和备份从设备阻塞打开的端口；
(6)将被阻塞的端口切换到转发状态，备份主设备同时向域内发送地址表更新通知，各从设备接收后刷新地址表；
(7)此时域控制权交给主设备，备份域的逻辑连接断开。
10.根据权利要求9所述的以太网环网主设备备份的实现方法，其特征在于，步骤(5)具体为：
(51)备份主设备在设定次数内收到主设备检测报文，向备份从设备发送恢复报文，并阻塞备份过程中打开的端口；
(52)备份从设备在设定次数内接收到主设备检测报文，并接收到备份主设备恢复报文，阻塞备份过程中打开的端口。
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