CN101170483A - 一种路由交换设备堆叠的方法 - Google Patents

Abstract

一种路由交换设备堆叠的方法，应用于包含至少两台堆叠设备的堆叠系统，可实现路由器和交换机的混合堆叠。堆叠设备在启动后，通过堆叠接口发送和接收邻居探测报文，该报文至少包含该堆叠设备的MAC地址；并在接收到邻居设备发送的邻居探测报文后，从中获取邻居设备的MAC地址；再根据堆叠接口信息和邻居设备的MAC地址信息生成堆叠拓扑信息报文，并向邻居设备的堆叠接口发送；在接收到邻居设备发送的堆叠拓扑信息报文后，向除该报文的接收堆叠接口外的其它堆叠接口洪泛该报文；所有堆叠设备根据自身生成和接收到的堆叠拓扑信息报文选出主设备，得出整个拓扑系统的拓扑映射表，拓扑映射表为堆叠接口信息与堆叠设备MAC地址信息的映射表。

Description

一种路由交换设备堆叠的方法

技术领域

本发明涉及数据通讯领域，尤其涉及一种路由交换设备堆叠的方法。

背景技术

路由交换设备是现在因特网上的最重要和核心的组成部分，承担着因特网的路由传播以及流量转发工作，路由交换设备包括路由器和交换机，管理者根据网络的规划决定路由器和交换机的部署。随着网络规模越来越大，路由交换设备越来越多，其管理复杂度呈指数级上升。一方面，为了实现对各个设备的管理，往往需要复杂的组网，细化到对每台设备的每个相关接口作单独配置，组网复杂时，配置往往非常多，一旦网络规划出现变动，修改的配置工作量和造成的影响往往很大。另一方面，为了动态路由的传播，各个设备之间必须进行复杂的动态路由协议配置，从而造成每台设备上都必须维护动态路由协议运行，占用大量的内存和处理器，浪费了网络资源。

现在有一种手段，对于组网中比较相关的一组设备，可以将其当成一台设备来进行配置管理，这些设备之间无需进行动态路由协议、设备互连等相关配置，从而使这一组设备的开销大大降低，例如内存和处理器可以降低到最低。这一组相关设备就构成了一个堆叠系统。整个堆叠系统在外界看来就是一台设备。堆叠系统中往往包含主设备和备设备，以及其他普通设备，主设备对整个堆叠系统的管理起着重要的作用。

传统的菊花链式或环形链接方式的堆叠仅仅应用于交换机，但是在路由器广泛使用的今天，更期待路由器也可以实现堆叠。

即使假设传统的菊花链式链接方法可以串起不同类型的路由交换设备，但这种方法有很明显的局限性，如果某台设备是整个系统中相对最重要的设备，这时仅凭两个堆叠接口与其他设备串联在一起，不能起到完整的可靠性保证，堆叠系统中某两处的链接断开，就可能造成重要设备的不可访问。另外对于某些性能高的堆叠链接通路，由于传统链式结构的原因不能使用更多的堆叠链接的方式，对高性能堆叠链接不能有很好利用，从而起不到充分利用网络资源的效果。

如图1所示，该堆叠系统由四台交换机和两台路由器设备组成，采用了传统的菊花链式方法链接，路由器A是其中最重要的主设备，路由器B也是该系统中非常重要的设备，但是由于采用了菊花链式的链接方法，路由器A只能通过交换机C、交换机D到路由器B；或者通过交换机E、交换机F到路由器B，只有这两条通路中有一条保证通行没有问题，才能保证路由器A能正常获取路由器B的信息。一旦A和C、或者C和D、或者D和B之间的链路，以及A和E，或者E和F，或者F和B之间的各一条链路出现问题；或者C和F不太稳定，则路由器A不能保证稳定获取路由器B的信息，路由器A无法实现与路由器B之间的多归路可靠性保证。

此外，如图1所示，A和B之间因为传统菊花链式链接方法的缺陷，无法实现A与B之间的直接相连，从而带来了更多的堆叠系统内部流量传递，可靠性差。

综上所述，传统的堆叠链式链接方法存在非常明显的局限性，不能实现多类设备，例如路由器和交换机的混合堆叠；不利于重点设备的多归路保护；对高性能的堆叠链接通路，也不能很好的利用等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种路由交换设备堆叠的方法，解决传统链接方法不能实现多类设备的混合堆叠的局限性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种路由交换设备堆叠的方法，应用于包含至少两台堆叠设备的堆叠系统，堆叠设备为路由交换设备，所述方法包括如下步骤：

(a)所述堆叠设备在启动后，通过堆叠接口发送和接收邻居探测报文，所述邻居探测报文至少包含该堆叠设备的MAC地址；并在接收到邻居设备发送的邻居探测报文后，从所述邻居探测报文中获取邻居设备的MAC地址以发现邻居设备；

(b)所述堆叠设备发现邻居设备后，根据堆叠接口信息和邻居设备的MAC地址信息生成堆叠拓扑信息报文，并向邻居设备的堆叠接口发送；并在接收到邻居设备发送的堆叠拓扑信息报文后，向除该报文的接收堆叠接口外的其它堆叠接口洪泛所述堆叠拓扑信息报文；

(c)所有堆叠设备根据自身生成和接收到的堆叠拓扑信息报文选出主设备，得出整个拓扑系统的拓扑映射表，所述拓扑映射表为堆叠接口信息与堆叠设备MAC地址信息的映射表。

进一步地，步骤(c)之后还包括以下步骤：

(d)所述主设备为所有堆叠设备分配堆叠标识号，根据所述堆叠标识号生成堆叠内部传输地址，并根据所述拓扑映射表向其他堆叠设备发送包含所述堆叠内部传输地址的主设备信息报文；

(e)所述堆叠设备接收到所述主设备信息报文后，将其中的堆叠标识号补入所述拓扑映射表。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：步骤(d)中，所述主设备确定备设备，并将所述备设备的MAC地址信息或堆叠标识号包含在所述主设备信息报文中。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述堆叠设备根据所述拓扑映射表中的MAC地址信息或堆叠标识号或所述堆叠内部传输地址进行互访。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：步骤(a)中，所述邻居探测报文中还包含所述堆叠设备的设备优先级信息；步骤(c)中，所述堆叠设备根据所述设备优先级信息选出主设备。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：步骤(a)中，所述邻居探测报文中还包含所述堆叠设备的设备优先级信息；步骤(d)中，所述主设备根据所述设备优先级信息确定所述备设备。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述堆叠设备的启动模式包括单机形式启动和堆叠形式启动；步骤(a)中，所述堆叠设备若以堆叠形式启动后，自动通过自身已经启动的堆叠接口发送和接收所述邻居探测报文。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：步骤(a)中，所述堆叠设备从自身已经启动的堆叠接口定期发送所述邻居探测报文。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述堆叠设备包含至少一个堆叠接口。

进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述堆叠接口信息为堆叠接口索引号。

本发明的路由交换设备的堆叠实现方法，使得堆叠设备不必拘泥于单一类型的路由器或交换机，并且不受传统链式链接方法的局限，可以实现任意链接方式的堆叠，以及不相邻的设备之间的直接链接。通过邻居探测、拓扑信息洪泛、拓扑信息计算、主设备信息发布等流程来实现所有堆叠设备的拓扑发现、拓扑建立等过程；并且根据设备已有信息自动生成主设备、备设备和整网拓扑等信息；或者也可基于设备优先级信息预先设置主设备、备设备，使得主设备、备设备可以按照预先的设置来确定。

采用本发明的这种方法灵活性大，可扩展性强，能最大限度的实现堆叠理念，充分利用了网络资源，简化了网络管理的复杂度，提高了网络的稳定性。

附图说明

图1是现有技术中使用传统菊花链式方法的堆叠系统链接图；

图2是本发明实施例的路由交换设备的堆叠系统链接图；

图3是本发明实施例的堆叠方法的拓扑建立过程的邻居探测阶段；

图4是本发明实施例的拓扑建立过程的拓扑信息洪泛阶段；

图5是本发明实施例的拓扑建立过程的确定主设备和拓扑计算阶段；

图6是本发明实施例的主设备信息报文发布阶段；

图7是本发明实施例的整网拓扑形成阶段。

具体实施方式

与传统的菊花链式或环式连接方法不同，本发明所述的堆叠架构方法，是要实现随意的不受限制的链接，网络路由交换设备，无需区分路由器或是交换机，进行堆叠后都可以建立完整的拓扑系统，并且相互之间不受链接方式的约束。

下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

图2是本发明实施例的路由交换设备的堆叠系统的链接图。在网络设备接口趋于无限扩展的今天，需要多堆叠接口来实现对归路的保证。采用本发明的堆叠建立方法，可以在任意两个设备之间建立直接连接，从而保证任意两个非相邻的设备间都有单独的链路，就可以避免冗余流量在堆叠系统中的传播，使得各堆叠设备之间的连通性更加可靠。

下面以几个图示来说明本发明的堆叠的拓扑形成及堆叠系统的建立过程，参见图3至图7，本发明的堆叠方法主要包括以下步骤：

步骤一、堆叠设备启动后，各堆叠设备之间互相发送邻居探测报文来发现邻居设备。

如图3的步骤301所示，堆叠设备启动后，进入邻居探测阶段，路由器A启动后从其自身的堆叠端口发送邻居探测报文，该邻居探测报文中至少包含该堆叠设备自身的MAC(Media Access Control，介质访问控制)地址，还可包含该堆叠设备的设备优先级信息。

基于高扩展性考虑，路由交换设备可以预先确定自身的启动模式，可以选择是以堆叠形式启动，还是以单机形式启动，选择了以堆叠形式启动，则堆叠设备启动后，自动进入邻居发现阶段。在这个阶段中，堆叠设备会从自身已经启动的堆叠口，向拓扑发现地址定期发送邻居探测报文，与其相连的堆叠设备接收到该邻居探测报文后，发现该邻居探测报文中的目的MAC地址为拓扑发现地址，则对报文进行处理，不再进行转发；并且也会定期发布自身的邻居探测报文，从而实现堆叠邻居的互相发现。

步骤二、堆叠设备发现邻居设备后，根据自身的堆叠接口信息和邻居设备的MAC地址信息生成堆叠拓扑信息报文，向邻居设备的堆叠接口发送。

如图4的步骤402所示，邻居探测阶段结束后，路由器A根据自身的堆叠接口信息(如堆叠接口索引号)和邻居设备的MAC地址信息生成堆叠拓扑信息报文后，向其邻居设备路由器B、交换机C和交换机E发送。该堆叠拓扑信息报文中包含索引号等堆叠接口信息以及邻居设备的MAC地址信息。

步骤三、所述堆叠设备在接收到邻居设备发送的堆叠拓扑信息报文后，向除接收堆叠接口之外的其它堆叠接口洪泛所述接收到的堆叠拓扑信息报文。

如图4的步骤403所示，进入洪泛拓扑信息阶段，交换机C和交换机E收到路由器A发送的堆叠拓扑信息报文后，会洪泛给别的堆叠设备，比如交换机D和交换机F；交换机D和交换机F收到堆叠拓扑信息报文后同样会继续洪泛。洪泛拓扑信息报文时，可以通过多种方式判别洪泛是否结束，例如，当堆叠接口在接收到从该接口发出的堆叠拓扑信息报文时，则判定该堆叠接口的堆叠拓扑信息报文洪泛结束；或者，通过TTL(Time To Live，生存周期)来判别一个堆叠拓扑信息报文经过的堆叠设备的多少，进而判定该堆叠拓扑信息报文洪泛结束。

步骤四、所有堆叠设备根据自身生成和接收到的堆叠拓扑信息报文，拓扑计算出主设备，建立拓扑系统并得出整个拓扑系统的拓扑映射表，该拓扑映射表为堆叠接口信息与堆叠设备MAC地址信息的映射表。

如图5的步骤504所示，堆叠拓扑信息报文洪泛结束后，所有堆叠设备根据堆叠拓扑报文信息通过拓扑计算选出主设备。出于网络管理的需要，可以设置堆叠设备的设备优先级信息，如可以将某台希望成为主设备的信息预先设置为最高优先级，从而保证该设备能成为主设备。在没有设置设备优先级信息时，可以任意设定一个规则来选取主设备，例如，可以根据堆叠拓扑报文信息中的MAC地址选取MAC地址数值最小或最大的设备作为主设备。这里举例说明路由器A就为主设备，则所有的堆叠设备将计算出这个同样的结果。

拓扑计算结束后，每台堆叠设备都能得出整个拓扑系统的拓扑映射表，里面包含到达所有设备的路径信息，这个表类似动态路由协议中的单播路由表信息，从而建立起了整个拓扑系统，路由交换设备堆叠的最重要的拓扑形成阶段完毕。

步骤五、所述主设备确定备设备，为所有堆叠设备分配堆叠标识号，并根据所述拓扑映射表向其他堆叠设备发送根据所述堆叠标识号信息生成主设备信息报文。

主设备可以根据拓扑信息报文中的信息自动选出备设备，例如按照上文的选取主设备的方法；也可以出于网络规划的需要，根据预先配置设备优先级信息来确定备设备。然后，主设备根据拓扑映射表等信息，对每个堆叠设备分配一个堆叠标识号，这个堆叠标识号可以用来标识每台堆叠设备，用于简化网络管理等；并根据该堆叠标识号生成堆叠内部传输地址信息，通过该堆叠内部传输地址中的堆叠标识号字段实现堆叠设备的内部互访；同时主设备还可以根据需要生成其他的相关信息。主设备根据这些信息生成堆叠主设备信息报文，该堆叠主设备信息报文中包含堆叠内部传输地址信息，以及其它相关信息；并根据拓扑计算生成的拓扑映射表向所有的堆叠设备单点发送，从而确保所有的堆叠设备都能从中获知堆叠内部传输地址等信息。

如图6的步骤605所示，路由器A因为自己已是主设备，则对所有的设备进行分配设备标识号及生成其他信息等工作，并根据拓扑计算生成的拓扑映射表单点发送给所有的堆叠设备。

步骤六、堆叠设备接收到所述主设备信息报文后，根据其中的堆叠标识号信息补充所述拓扑映射表，生成完整的整网拓扑设备信息表。

如图7的步骤706所示，所有堆叠设备都在接收到主设备发送的主设备信息报文，将其中的堆叠标识号等信息补入拓扑计算生成的拓扑映射表，从而得到完整的拓扑映射表，堆叠系统的设备之间可以进行既定的交互等处理。至此，整个堆叠系统完全建立。

其中，上述步骤中都是以路由器A为例，其他设备与路由器A采用相同的处理流程。

采用本发明所述的路由交换设备堆叠实现方法，可以将不同类型的路由交换设备组合成一个堆叠系统，可以不受传统链接方式的约束，而进行任意方式的链接堆叠，降低了堆叠系统设备间的无效流量传递，对重点设备也实现了高效的多归路保护，使堆叠系统的资源得以高效利用。整个堆叠系统规划简单，易于管理，对网络的稳定性有重要的作用。

上述只是针对本发明的较佳实施例进行描述，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种路由交换设备堆叠的方法，应用于包含至少两台堆叠设备的堆叠系统，堆叠设备为路由交换设备，所述方法包括如下步骤：

(a)所述堆叠设备在启动后，通过堆叠接口发送和接收邻居探测报文，所述邻居探测报文至少包含该堆叠设备的MAC地址；并在接收到邻居设备发送的邻居探测报文后，从所述邻居探测报文中获取邻居设备的MAC地址以发现邻居设备；

(b)所述堆叠设备发现邻居设备后，根据堆叠接口信息和邻居设备的MAC地址信息生成堆叠拓扑信息报文，并向邻居设备的堆叠接口发送；并在接收到邻居设备发送的堆叠拓扑信息报文后，向除该报文的接收堆叠接口外的其它堆叠接口洪泛所述堆叠拓扑信息报文；

(c)所有堆叠设备根据自身生成和接收到的堆叠拓扑信息报文选出主设备，得出整个拓扑系统的拓扑映射表，所述拓扑映射表为堆叠接口信息与堆叠设备MAC地址信息的映射表。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)之后还包括：

(d)所述主设备为所有堆叠设备分配堆叠标识号，根据所述堆叠标识号生成堆叠内部传输地址，并根据所述拓扑映射表向其他堆叠设备发送包含所述堆叠内部传输地址的主设备信息报文；

(e)所述堆叠设备接收到所述主设备信息报文后，将其中的堆叠标识号补入所述拓扑映射表。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(d)中，所述主设备确定备设备，并将所述备设备的MAC地址信息或堆叠标识号包含在所述主设备信息报文中。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述堆叠设备根据所述拓扑映射表中的MAC地址信息或堆叠标识号或所述堆叠内部传输地址进行互访。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述邻居探测报文中还包含所述堆叠设备的设备优先级信息；步骤(c)中，所述堆叠设备根据所述设备优先级信息选出主设备。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述邻居探测报文中还包含所述堆叠设备的设备优先级信息；步骤(d)中，所述主设备根据所述设备优先级信息确定所述备设备。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆叠设备的启动模式包括单机形式启动和堆叠形式启动；步骤(a)中，所述堆叠设备若以堆叠形式启动后，自动通过自身已经启动的堆叠接口发送和接收所述邻居探测报文。

8.如权利要求1或7所述的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述堆叠设备从自身已经启动的堆叠接口定期发送所述邻居探测报文。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆叠设备包含至少一个堆叠接口。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆叠接口信息为堆叠接口索引号。

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