CN101151845A

CN101151845A - 多链路帧中继系统中物理重定位链路的自动再同步

Info

Publication number: CN101151845A
Application number: CNA2005800043186A
Authority: CN
Inventors: 西德维·西尼瓦萨恩; 普拉文·阿斯马纳斯; 纳勒什·沙勒马
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2025-01-25
Also published as: CN101151845B; US7440420B2; EP1774682A2; EP1774682A4; EP1774682B1; WO2005081764A2; US20050180465A1; WO2005081764A3

Abstract

描述了可操作来再同步与网络设备相关联的束接口的方法和装置。当先前同步的第一和第二束接口之间的多个连接中的所有连接都已从所述第二束接口物理重定位到第三束接口时，在无需手工干预的情况下将所述第一和第三束接口同步。

Description

多链路帧中继系统中物理重定位链路的自动再同步

背景技术

本发明涉及帧中继网络协议，具体而言，涉及包含了在帧中继论坛多链路帧中继UNI/NNI实现协定(FRF.16.1)中描述的功能的系统，该协定的全部公开内容通过引用而被包含于此，以用于各种目的。更具体而言，本发明提供了这样的技术，通过该技术，物理重定位的串行链路可在多链路上下文中被自动再同步。

大多数网络被组织为每个节点内的一系列硬件和软件级或“层”。这些层进行交互，以对在例如通过网络通信的源节点和目的地节点之间传送的数据进行格式编排。具体而言，当数据通过每一层时，预定的服务会在数据上被执行，并且各层利用预定协议来彼此通信。这种分层设计允许每一层使用标准化接口向其他层提供选定的服务，所述标准化接口对那些层屏蔽了服务的实际实现的细节。

图1示出了子网和网关与分层协议之间的关系。假设主机A中的用户应用102A将应用协议数据单元(PDU)发送到主机B中的应用层协议102B(例如文件传输系统)。文件传输软件执行多种功能，并将文件记录发送到用户。在很多系统中，主机B处的操作被称为服务器操作，而主机A处的操作被称为客户端操作。

如主机A处的协议栈中的向下箭头所指，该单元被传递到传输层协议104A，传输层协议104A执行多种操作并将头部添加到传给它的PDU。此时，数据单元通常被称为分段(segment)。来自上层的PDU被认为是到传输层的数据。

接下来，传输层将分段传递给网络层106A(也称为IP层)，网络层106A又执行特定服务并附加头部。该单元(现在在因特网用语中被称为数据包)被向下传递到下层。这里，数据链路层添加其头部以及尾部，并且数据单元(现在称为帧)被物理层108A投入子网110。当然，如果主机B向主机A发送数据，则处理被逆转并且箭头的方向改变。

因特网协议一般不知道网络内部发生了什么。网络管理者可以随意以任何必要的形式操纵和管理PDU。但是，在某些情形下，因特网PDU(数据和头部)在通过子网传送时保持不变。在图1中，它在网关处出现，在网关处，它通过下层1 14被处理并被传递到IP(网络)层112。这里，基于主计算机所提供的目的地地址来执行路由选择判决。

在作出这些路由选择判决之后，PDU被传递到连接到合适的子网(包括下层)的通信链路。PDU被重新封装为数据链路层帧，并被传递到下一子网116，在这里它最终到达目的地主机。

目的地(主机B)通过其下层接收流量，并逆转在主机A处进行的处理；它通过在适当的层剥去头部来对头部解封装。头部被该层用来确定它将执行的动作；因此头部支配层的操作。

应用服务层中的文件传输应用所创建的PDU被传递到驻留于主机B处的文件传输应用。如果主机A和B是大型计算机(large mainframecomputer)，则该应用很可能是发送主机处的软件的精确复本。但是，该应用可以依赖于其接收的头部而执行多种功能。可以设想，数据可被传递到主机B处的另一最终用户应用，但是在很多情形下，主机A处的用户仅希望获得服务器协议的服务，例如文件传输或电子邮件。如果是这种情形，则最终用户应用处理不必在主机B处被调用。

为了将从主机B处的服务器获取的数据返回到主机A处的客户端，处理被逆转。数据通过主机B机器中的各层被向下传输，通过网络、通过网关、到达下一网络，并向上通过主机A的各层到达最终用户。

在帧中继网络中，图1的示意图中的数据链路层的操作及其所提供的各种服务根据帧中继论坛(FRF)发布的实现协定而被支配，该协定可在(http://www.mplsforum.org/frame/frfia.shtml)处查看。FRF.16.1(通过上述引用而被结合于此)描述了使得多条串行链路可被聚合为单个带宽束(bundle of bandwidth)的技术，即多链路帧中继(MFR)。更具体而言，MFR使得可创建被称为束或束接口的虚拟接口。束接口模仿用于传输帧的物理接口。帧中继数据链路运行在束接口上，并且帧中继虚拟电路被建立于其上。

束由多条被称为束链路的串行链路构成。一束中的每条束链路对应于一个物理接口。这样的物理接口可例如对应于T1或T3接口。束链路对于帧中继数据链路层来说是不可见的。因此，帧中继功能不能在这些接口上被单独配置。相反，所需的帧中继功能必须在束接口上被配置。束链路对于对等设备来说是可见的。本地路由器和对等设备交换链路完整性协议控制消息，以确定哪些束链路是可工作的并且同步哪些束链路应当与哪些束相关联。

对于链路管理来说，束链路的每一端都遵循MFR链路完整性协议并与其对等体(束链路的另一端)交换链路控制消息。为了建立束链路，链路的两端必须都完成ADD_LINK和ADD_LINK_ACK消息的交换。为了维护该链路，两端都必须周期性地交换HELLO和HELLO_ACK消息。hello消息和确认的交换充当链路的“保持存活”机制。如果路由器发送hello消息但是没有接收到确认，则它将以被配置的最大次数重传hello消息。如果路由器用尽了最大重试次数，则链路状态被认为是“DOWN”(不工作的)。

当对等设备上的相应链路确认它将把同一链路用于束时，该链路的状态被认为是“UP”(工作的)。当相应链路确认hello消息时，链路的状态保持“UP”。当束接口的至少一条链路的状态为“UP”时，束接口的状态变为“UP”。当最后一条束链路不再处于“UP”状态时，束接口的状态变为“DOWN”。这一行为遵从FRF.16.1中定义的A类带宽要求。

多链路帧中继提供了一束中的多条束链路上的负载均衡。如果被选择用于传送的束链路碰巧正忙于传送长分组，则负载均衡机制可尝试另一链路，从而解决当对延迟敏感的分组必须等待时会出现的问题。

此外，通过将多个物理接口组合为束，帧中继接口可被设计为具有比从任意单个物理接口可获得的带宽更大的带宽。例如，很多新的网络应用要求比T1线路上可用的带宽更大的带宽。一种选择是投资于T3线路。但是，T3线路可能很昂贵并且在某些位置不可用。MFR通过允许多条T1线路被聚合为单个带宽束而提供了对该问题的划算的解决方案。

最后，当多个物理接口被提供作为单个束时，MFR可提供大得多的服务弹性。即，当链路出故障时，束通过在其余束链路上进行传送来继续支持帧中继服务。

与MFR协议相关联的挑战之一是它不允许在没有管理对网络的干预的服务提供商(例如AT&T)的人员的手工干预的情况下把束链路从一个束接口物理重定位到另一个。一个参考图2的框图的示例将示出与这种方法相关联的缺点。

在该示例中，设备202的束接口A(包括束链路A1、A2和A3)在逻辑上与设备204的束接口B(包括束链路B1、B2和B3)连接。当束链路A1、A2和A3在物理上分别连接到束链路B1、B2和B3时，MFR协议开始在包含各个束和链路标识(BID和LID)的对等端点之间交换控制消息。例如，从A1发送到B1的控制消息包含与A相对应的BID和与A1相对应的LID。类似地，从B1发送到A1的控制消息包含与B相对应的BID和与B1相对应的LID。通过这些控制消息的相互交换，束接口A和B获知他们的对等体、存储束和链路标识信息并变得可工作。

如果束接口A的束链路A1、A2和A3被顺序地物理重定位到(设备206的)束接口C的束链路C1、C2和C3，则这些链路之间的后续控制消息将向束接口A的链路指示：对等体已从束接口B变为束接口C。因为在束链路C1、C2和C3上接收的束ID与先前存储的值不匹配，因此所有链路(以至束接口)都保持在“DOWN”状态。因此，束接口A和C没有变得可工作。

当前，实现链路的这种物理重定位的唯一方法是通知管理干预网络的服务提供商，以使必要的重配置可由服务提供商的人员手工执行。这涉及链路的重供应。这一般需要服务提供商的代表登录到命令行接口(CLI)并手工删除与先前获知的(一个或多个)对等接口相关联的束和链路标识信息，然后添加新链路以便开始与新束的同步。与这种方法相关联的缺点是很明显的。

发明内容

根据本发明，提供了实现与网络设备相关联的束接口的自动再同步的方法和装置。在具体实施例中，先前同步的第一和第二束接口之间的多个连接已从第二束接口物理重定位到第三束接口，第一和第三束接口的同步在无需手工干预的情况下获得。

根据更具体的实施例，提供了用于再同步与网络中的网络设备相关联的束接口的方法和装置。与第一网络设备相关联的第一束接口和与第二网络设备相关联的第二束接口同步。第一束接口具有与其相关联的第一多条链路。第二束接口具有与其相关联的第二多条链路。多个连接存在于第一和第二多条链路之间。当第一多条链路和第二多条链路之间的所有连接都从第二多条链路物理重定位到与第三束接口相关联的第三多条链路时，在第一和第二束接口同步期间存储的束接口标识数据被自动删除。然后，第一束接口被与第三束接口同步。

通过参考说明书的其余部分和附图可进一步理解本发明的本质和优点。

附图说明

图1是示出网络设备与分层协议之间的关系的框图。

图2是示出多链路帧中继网络中的示例性网络设备的简化框图。

图3是示出本发明的特定实施例的流程图。

图4是适用于实现本发明的特定实施例的网络设备的简化框图。

具体实施方式

现在具体参考本发明的特定实施例，包括发明人认为是实现本发明的最佳模式。这些具体实施例的示例在附图中示出。虽然结合这些具体实施例描述本发明，但是应当理解，这并不是要将本发明限制为所描述的实施例。相反，它将覆盖可被包括落在所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的替换、修改和等同物。在下面的描述中列出了具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。本发明可在没有这些具体细节中的某些或全部的情况下被实现。此外，公知特征没有被详细描述，以避免不必要地混淆本发明。

根据各个实施例，本发明提供了这样的技术，利用该技术，多链路帧中继网络中的网络设备可自动获知链路已被物理重定位到的对等端。根据特定实施例，仅当最初连接到一个束接口的所有链路都已被物理重定位到另一束接口时，束接口的自动再同步才被实现。图3是示出本发明的这一特定实施例的流程图，其将参考图2的框图而被描述。

如上所述，网络设备202的束接口A最初与网络设备204的束接口B同步。即，一旦串行链路A1、A2和A3被分别物理连接到串行链路B1、B2和B3(302)，这些链路就交换ADD_LINK和ADD_LINK_ACK消息(304)，这使得在每个设备处存储束接口和链路标识数据。根据特定实施例，每个设备处的束接口和链路标识数据都在束和链路数据结构(即束和链路数据库)中，线路卡中有所述数据结构的RAM拷贝，硬盘上有所述数据结构的永久拷贝(在线路卡重置状况期间使用)。

一旦每条链路都已经获知和确认了对等设备的相应链路，它的状态就被指示为“UP”。直到“UP”的链路数到达阈值(306)，相应的束接口的状态都保持“DOWN”(308)。根据各种实施例，链路的阈值数可被设置为适合于特定应用。根据特定实施例，阈值被设置为1，从而即使仅有一条链路“UP”，束也会“UP”。

一旦工作的链路数到达阈值(306)，则束接口A和B的状态就被指示为“UP”(310)。在束接口“UP”时，各条链路周期性地交换“保持存活”消息(例如HELLO和HELLO_ACK消息)，以维护链路。如果对于链路之一没有接收到保持存活消息(312)，则该链路被置于“DOWN”状态(313)。应当理解，这一同步和维护束接口的处理可根据上面通过引用而包含的FRF.16.1来实现。

MFR网络中的链路的操作是由FRF.16.1定义的链路状态机支配的。根据特定实施例，新的链路状态被添加到链路状态机，以反映这样的情况，即链路连接已被物理重定位到另一束中的链路。该状态(在这里称为“AUTO_SYNC”)将与正常的链路“UP”状态相区别。

根据特定实施例，在线路卡代码中提供了特征使能校验，用于确定本发明的自动再同步特征是否被使能。如果被使能，则发生下列情况：当链路A1从B1移动到C1时，A1获知C1。当束A的所有链路(A1、A2和A3)都移动到束C时，束A和C对接(come up)。如果特征被禁用则情况将不是这样。下面将提供进一步细节。

当链路断开时，当来自一端的HELLO未被另一端确认时，链路一般将进入“DOWN”状态。如上所述，如果有足够数目的链路停工，则束接口的状态也变为停工。当这样的断开链路随后被重新连接到与不同的束相关联的链路时，链路在其尝试对接时将被置于“AUTO_SYNC”状态，并且束接口标识数据与从早先的束接口同步存储的数据不匹配。“AUTO_SYNC”状态是LINK_MISMATCH状态之外的一个状态并且不同于LINK_MISMATCH状态。

返回去看图3，如果束接口的状态是“DOWN”(308)，并且束接口(例如束接口B)的所有链路都已被物理重定位到与另一束接口(例如束接口C)相关联的链路(314)，则认为该重定位是有意的，并且束接口A与束接口C的再同步开始。根据特定实施例，所有链路对同一束的重定位由上述“AUTO_SYNC”状态中的所有链路指示。

然后，存储在网络设备202中的束和链路标识数据被删除(316)，束接口A的链路(链路A1、A2和A3)与束接口C的链路(C1、C2和C3)之间的同步处理被发起(304)。与先前的实现相比，这一解除供应和后续的新供应是自动完成的，无需手工干预。

应当注意，除非所有链路都已被重定位到与单个束接口相对应的链路，否则再同步处理不会开始。即，仅当所有新链路都属于同一束接口时，才认为链路的重定位是有意的(因此再同步是适当的)。

一般地，本发明的技术可在软件和/或硬件中实现。例如，它们可被实现在操作系统内核中、独立的用户处理中、绑定在网络应用中的库包中、专门构造的机器上或网络接口卡上。在本发明的特定实施例中，本发明的技术在一个或多个多链路帧中继接口卡上实现。更具体而言，根据一些实施例，本发明的技术在线路卡软件上实现。

本发明的技术的软件或软件/硬件混合实现可在由存储在存储器中的计算机程序选择性地激活或重配置的通用可编程机器上实现。所述可编程机器可以是被设计为处理网络流量的网络设备，例如路由器或交换机。所述网络设备可具有多个网络接口，例如包括帧中继(包括MFR)和ISDN接口。这种网络设备的具体示例包括可从San Jose，California的Cisco System，Inc.获得的路由器和交换机。这些机器中的一些的一般结构将从下面的描述中显现出来。

现在参考图4，适用于实现本发明的技术的网络设备460包括主中央处理单元(CPU)462、接口468和总线467(例如PCI总线)。当在适当的软件或固件控制下动作时，CPU462可以负责实现与所需网络设备的功能相关联的特定功能。例如，CPU462可以负责分析分组、封装分组、将分组转发到适当的网络设备等。CPU462优选地在包括操作系统和任何适当的应用软件的软件控制下完成所有这些功能。

CPU462可包括一个或多个处理器463，例如来自Motorola微处理器族或MIPS微处理器族的处理器。在替换实施例中，处理器463是专门设计的硬件，用于控制网络设备460的操作。在特定实施例中，存储器461(例如非易失性RAM和/或ROM)也形成CPU462的一部分。但是，还有很多不同的方法可将存储器耦合到系统。存储器块461可被用于多种目的，例如缓存和/或存储数据、对指令编程，等等。

接口468一般被提供作为接口卡(有时称为“线路卡”)。一般地，它们控制通过网络的数据分组的发送和接收，并且有时支持与网络设备460一起使用的其他外围设备。可提供的接口有以太网接口、帧中继(例如MFR)接口、线缆接口、DSL接口、令牌环接口等。另外也可以提供各种甚高速接口，例如快速以太网接口、千兆比特以太网接口、ATM接口、HSSI接口、POS接口、FDDI接口等。一般地，这些接口可包括适用于与适当的介质通信的端口。在一些情形下，它们还可包括独立处理器，并且在一些情形下，包括易失性RAM和/或ROM。独立处理器可控制通信密集型任务，例如分组交换、媒体控制和管理。这些处理器还可被用来执行与本发明的技术相关联的所有或一些任务。通过提供用于通信密集型任务的独立处理器，这些接口允许主微处理器462高效地执行路由选择计算、网络诊断和安全功能等。

虽然图4所示的系统示出了本发明的一个特定的网络设备，但是它决不是可实现本发明的唯一网络设备体系结构。例如，具有处理通信以及路由选择计算等的单个处理器的体系结构常被使用。此外，其他类型的接口和介质也可与该网络设备一起使用。

不论网络设备的配置如何，它都可采用被配置为存储用于通用网络操作的数据、程序和/或与这里描述的技术的功能有关的其他信息的一个或多个存储器或存储器模块(例如存储器块465)。程序指令可控制例如操作系统和/或一个或多个应用的操作。由于这些信息和程序指令可被用来实现这里描述的系统/方法，因此本发明涉及包括用于执行这里描述的各种操作的程序指令、状态信息等的机器可读介质。机器可读介质的示例包括但不限于：磁性介质，例如硬盘、软盘和磁带；光介质，例如CD-ROM盘；磁-光介质，例如可光读的软磁盘；以及被专门配置为存储和执行程序指令的硬件器件，例如只读存储器器件(ROM)和随机访问存储器(RAM)。本发明还可被实现在通过适当介质传送的载波中，例如无线电波、光线、电线等。程序指令的示例包括例如由编译器产生的机器代码和包含可由计算机使用解释器来执行的高级代码的文件。

虽然参考特定实施例示出了描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可对所公开的实施例的细节和形式进行改变。

此外，虽然这里参考各种实施例讨论了本发明的各种优点、方面和目的，但是应当理解，本发明的范围不应限于这些优点、方面和目的。此外，本发明的范围应参考所附权利要求确定。

Claims

1.一种用于再同步与网络中的网络设备相关联的束接口的用计算机实现的方法，包括：

将与第一网络设备相关联的第一束接口和与第二网络设备相关联的第二束接口同步，所述第一束接口具有与其相关联的第一多条链路，所述第二束接口具有与其相关联的第二多条链路，多个连接存在于所述第一和第二多条链路之间；

当所述第一多条链路和所述第二多条链路之间的所有连接都已在物理上从所述第二多条链路重定位到与第三束接口相关联的第三多条链路时，自动删除在所述第一和第二束接口同步期间存储的束接口标识数据；以及

将所述第一束接口与所述第三束接口同步。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述网络包括多链路帧中继网络。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一、第二和第三多条链路中每一条的操作都由链路状态机支配，所述链路状态机包括与存储的束接口标识符和接收到的束接口标识符之间的不匹配相对应的第一状态。

4.如权利要求3所述的方法，其中仅当所述第一多条链路中的所有链路都处于所述第一状态时，自动删除所述束接口标识符数据。

5.如权利要求1所述的方法，其中将所述第一束接口与所述第二束接口同步的操作包括：

经由所述连接在所述第一多条链路和所述第二多条链路之间交换控制消息；以及

当达到所述第一和第二多条链路的阈值数目时，建立所述第一和第二束接口。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述阈值数目是可编程的。

7.如权利要求4所述的方法，其中所述阈值数目是1或2。

8.如权利要求1所述的方法，其中自动删除所述束接口标识数据的操作包括从与所述第一多条链路相关联的线路卡上的一个或多个存储器删除所述束接口标识数据。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述第三束接口与独立于所述第二网络设备的第三网络设备相对应。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述第三束接口与所述第二网络设备相对应。

11.如权利要求1所述的方法，其中将所述第一束接口与所述第三束接口同步的操作包括：

经由所述连接在所述第一多条链路和所述第三多条链路之间交换控制消息；以及

当达到所述第一和第三多条链路的阈值数目时，建立所述第一和第三束接口。

12.如权利要求1所述的方法，还包括确定是否所有所述连接都已从所述第二多条链路物理重定位到所述第三多条链路。

13.如权利要求12所述的方法，其中确定是否所有所述连接都已从所述第二多条链路物理重定位到所述第三多条链路的操作包括识别所述第一多条链路中的所有链路在何时都对应于第一状态，该第一状态与存储的束接口标识符和接收到的束接口标识符之间的不匹配相对应。

14.一种网络设备，包括：

包括第一多条链路的第一束接口；以及

处理器，所述处理器可被操作来：

将所述第一束接口和与第二网络设备相关联的第二束接口同步，所述第二束接口具有与其相关联的第二多条链路，多个连接存在于所述第一和第二多条链路之间；

将所述第一束接口与所述第三束接口同步。

15.如权利要求14所述的网络设备，还包括用于所述第一多条链路中的每一条的线路卡，所述处理器被部署在所述线路卡上。

16.如权利要求15所述的网络设备，其中所述线路卡是多链路帧中继(MFR)线路卡。

17.如权利要求16所述的网络设备，其中所述第一多条链路中每一条的操作都由链路状态机支配，所述链路状态机包括与存储的束接口标识符和接收到的束接口标识符之间的不匹配相对应的第一状态。

18.如权利要求17所述的网络设备，其中仅当所述第一多条链路中的所有链路都处于所述第一状态时，自动删除所述束接口标识符数据。

19.如权利要求14所述的网络设备，其中所述处理器可操作来通过以下操作将所述第一束接口与所述第二束接口同步：

20.如权利要求19所述的网络设备，其中所述阈值数目是可编程的。

21.如权利要求19所述的网络设备，其中所述阈值数目是1或2。

22.如权利要求14所述的网络设备，其中所述处理器可操作来通过从与所述第一多条链路相关联的线路卡上的一个或多个存储器删除所述束接口标识数据来自动删除所述束接口标识数据。

23.如权利要求14所述的网络设备，其中所述第三束接口与独立于所述第二网络设备的第三网络设备相对应。

24.如权利要求14所述的网络设备，其中所述第三束接口与所述第二网络设备相对应。

25.如权利要求14所述的网络设备，其中所述处理器可操作来通过以下操作将所述第一束接口与所述第三束接口同步：

26.如权利要求1所述的网络设备，其中所述处理器还可操作来确定是否所有所述连接都已从所述第二多条链路物理重定位到所述第三多条链路。

27.如权利要求26所述的网络设备，其中所述处理器可操作来通过识别所述第一多条链路中的所有链路在何时都对应于与存储的束接口标识符和接收到的束接口标识符之间的不匹配相对应的第一状态，来确定是否所有所述连接都已在物理上从所述第二多条链路重定位到所述第三多条链路的操作。

28.一种计算机程序产品，用于再同步与网络中的网络设备相关联的束接口，所述计算机程序产品包括其中存储有计算机程序指令的至少一个计算机可读介质，所述计算机程序指令可操作来：

将所述第一束接口与所述第三束接口同步。

29.一种装置，包括：

用于将与第一网络设备相关联的第一束接口和与第二网络设备相关联的第二束接口同步的装置，所述第一束接口具有与其相关联的第一多条链路，所述第二束接口具有与其相关联的第二多条链路，多个连接存在于所述第一和第二多条链路之间；

用于当所述第一多条链路和所述第二多条链路之间的所有连接都已在物理上从所述第二多条链路重定位到与第三束接口相关联的第三多条链路时，自动删除在所述第一和第二束接口同步期间存储的束接口标识数据的装置；以及

用于将所述第一束接口与所述第三束接口同步的装置。

30.一种用于将与网络设备相关联的束接口再同步的用计算机实现的方法，其中当先前同步的第一和第二束接口之间的多个连接中的所有连接部已从所述第二束接口物理重定位到第三束接口时，在无需手工干预的情况下将所述第一和第三束接口同步。