CN101170510B - 一种组播数据转发的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组播数据转发的控制方法，包括用户发送加入报文或离开报文，系统收到所述加入报文或所述离开报文后，通过对组播复制表计数模块的控制完成对组播复制表项的使用次数的控制，最终使用户加入或离开用户组，其中所述组播复制表计数模块用于对组播复制表项的使用次数进行计数和控制。应用本发明，解决了组播转发所需表项资源紧张的问题，在有限的组播转发所需表项资源的情况下，尽可能多的转发组播数据流，承载组播业务。

Description

一种组播数据转发的控制方法

技术领域

本发明涉及组播转发软硬件资源控制领域，更具体涉及一种转发组播数据流的控制方法。高效的管理和利用组播软硬件资源的算法.在有限的软硬件资源的条件下，能大大的提高网络设备组播转发能力

背景技术

IP组播技术实现了IP网络中点到多点的高效数据传送。因为组播能够有效地节约网络带宽、降低网络负载，所以在实时数据传送、多媒体会议、数据拷贝、游戏和仿真等诸多方面都有广泛的应用。

IP组播是指在IP网络中将数据包以尽力传送(best-effort)的形式发送到网络中的某个确定节点子集，这个子集称为组播组(multicast group)。IP组播的基本思想是，源主机只发送一份数据，这份数据中的目的地址为组播组地址；组播组中的所有接收者都可接收到同样的数据拷贝，并且只有组播组内的主机(目标主机)可以接收该数据，网络中其它主机不能收到。组播组用D类IP地址(224.0.0.0～239.255.255.255)来标识。

要想接收到组播数据报文，首先必须要成为组播组内的一个主机。要想成为组播组内的一个主机，就需要有一个加入报文请求加入到某个组播组。当主机或者某个路由器对这个网络设备发了加入请求之后，在这台网络设备上就会形成一个组播路由表，也会形成一个组播转发表。这两张表是相互关联的。组播数据报文进入网络设备之后，首先会去查找组播路由表，如果查到了，就会去查与之相关联的组播转发表进行转发。

本发明主要的算法改进也就是在组播转发表结构的改进。

首先结合图1，描述一下当前组播数据转发的流程，以及存在的一些问题。

组播数据包到达网络设备后，首先会去查找组播路由表，每种不同的组播数据流都会对应到不同的组播路由表。

每个不同的组播路由表都会同时索引到一个组播转发表项和一个组播复制索引表项。在图1中，可以看到有一条流最后索引到了第749个组播转发表项和第749个组播复制索引表项，而另一条流最后索引到了第1001个组播转发表项和第1001个组播复制索引表项。

组播转发表和组播复制索引表项是一一对应的，两个或者同时是749号表项，或者同时是1001号表项，或者其他。

组播转发表其实是一个端口表，表示组播数据要转发到的一些端口，在图1中，可以看到对应组播转发表749的组播数据流要去的端口是端口4个端口48(表项里面1表示这个端口要转发数据流，0表示不要转发数据流，里面两个1正好对应的是端口4个端口48)，同样在第749个组播复制索引表项，对应第4个端口处有一个值为189(索引到组播复制表项)，第48个端口处有一个值为716(索引到组播复制表项)。

上面已经讲到了组播复制表项了，这个表项的作用是填写一串VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)信息，例如在第189个表项中，就表示了一串vlan(vlan1，vlan10，vlan21，vlan102，vlan901)。

这么多张表都是用来转发组播数据报文的，换言之，都是把报文送给用户的，用户的每一个加入请求都会在这几张表里有体现，每个vlan都可以认为是一个用户。

对应图1，可以看到用户vlan1，vlan10，vlan21，vlan102，vlan901，是组B在端口1上的用户；vlan1，vlan10，vlan21，vlan102，vlan901是组A在端4上的用户；vlan1，vlan10，vlan21，vlan102，vlan901是组B在端口46上的用户；vlan2，vlan29，vlan329是组A在端口48上的用户。

所以，组播数据流A到达网络设备后会从网络设备的端口4转发到用户vlan1，vlan10，vlan21，vlan102，vlan901，从端口48转发到用户vlan2，vlan29，vlan329；组播数据流B到达网络设备后会从网络设备的端口1转发到用户vlan1，vlan10，vlan21，vlan102，vlan901，从端口46转发到用户vlan1，vlan10，vlan21，vlan102，vlan901。

从图1中不难看出在组播复制表中，表项89，189和257是相同的，同样的表项占用了大量的表项资源。设想如果有1024条组播数据流，会对应到组播转发表和组播复制索引表项都有1024个表项(正好用完)，那样组播转发表平均只能使用2个端口，这样就会索引到2048个组播复制表(也正好用完)。如果组播转发表平均使用了24个端口，那么组播复制表就需要24*1024个，比组播复制表2048的容量超出了12倍，组播复制表的容量成为了整个系统的一个瓶颈。

综上所述，当前需要一种控制组播数据转发的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种组播数据转发的控制方法，解决了组播转发所需表项资源紧张的问题，在有限的组播转发所需表项资源的情况下，尽可能多的转发组播数据流，承载组播业务。

为了解决上述问题，本发明提供了一种组播数据转发的控制方法，包括以下步骤，

用户发送加入报文或离开报文，系统收到所述加入报文或所述离开报文后，通过对组播复制表计数模块的控制完成对组播复制表项的使用次数的控制，最终使用户加入或离开用户组，其中所述组播复制表计数模块用于对组播复制表项的使用次数进行计数和控制。

进一步地，上述方法还可包括，所述用户在某个端口上发送加入报文，要求加入某个用户组，包括以下步骤，

步骤102.系统收到所述加入报文后，查找这个用户组在这个端口上是否已经有所述用户，如果没有，则执行步骤103；

步骤103.在组播复制表中查找所述用户是否存在，如果没有，则执行步骤104；

步骤104.新建一个组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将该组播复制表项的使用次数计为1后，将该组播复制表项挂接到对应组播复制索引表项的端口位置，用户加入所述用户组。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤103中，如果在组播复制表中查找所述用户存在，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1后，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置，用户加入所述用户组。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤102中，如果系统查找这个用户组的组播转发表项有所述用户，则包括以下步骤，

通过组播复制表计数模块在组播复制表中查找所述用户组的使用次数是否为1，如果不是，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数减1，在查到的用户组中加上一个新用户，继续查找组播复制表项是否存在，如果是，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置，用户加入所述用户组。

进一步地，上述方法还可包括，如果通过组播复制表计数模块在组播复制表中查找所述用户组的使用次数为1，则直接删除所述组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项使用次数清0；在查到的用户组中加上一个新用户，继续查找组播复制表项是否存在，如果是，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置，用户加入所述用户组。

进一步地，上述方法还可包括，所述在查到的用户组中加上一个新用户，继续查找组播复制表项，如果不存在，则新建一个组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将该组播复制表项的使用次数计为1，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置，用户加入所述用户组。

进一步地，上述方法还可包括，所述用户在某个端口上发送离开报文，要求在该端口上离开某个用户组，包括以下步骤，

步骤202.系统收到所述离开报文后，查找所述用户是否是所述用户组在所述端口的最后一个用户，如果是，则执行步骤203；

步骤203.通过组播复制表计数模块查找组播复制表中对应项的使用次数是否是1，如果是，则执行步骤204；

步骤204.直接删除所述组播复制表项，并将组播复制索引表对应位置清0，用户离开所述用户组。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤203中，如果通过组播复制表计数模块查找组播复制表中对应项的使用次数不是1，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数减1，并将复制索引表对应位置清0，用户离开所述用户组。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤202中，如果系统查找所述用户不是所述用户组在所述端口的最后一个用户，则包括以下步骤

步骤206.通过组播复制表计数模块在所述组播复制表中查找所述用户组的使用次数是否为1，如果不是，则执行步骤207；

步骤207.通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数减1，在查到的所述用户组中删除所述用户，继续查找所述组播复制表项是否存在，如果是，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置，用户离开所述用户组。

进一步地，上述方法还可包括，所述步骤206中，如果通过组播复制表计数模块在所述组播复制表中查找所述用户组的使用次数为1，则直接删除所述组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将使用次数清0，在查到的所述用户组中删除所述用户，继续查找所述组播复制表项是否存在，如果是，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置，用户离开所述用户组。

进一步地，上述方法还可包括，所述在查到的所述用户组中删除所述用户，继续查找所述组播复制表项如果不存在，则新建一个组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将该组播复制表项的使用次数计为1，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置，用户离开所述用户组。

与现有技术相比，应用本发明，解决了组播转发所需表项资源紧张的问题，在有限的组播转发所需表项资源的情况下，尽可能多的转发组播数据流，承载组播业务；由于一个端口上的用户(vlan)相对是固定的，这个用户(vlan)可能加入到1024个组播转发条目中的所有条目，这样所需要的组播复制表就是现有技术所用方式的1/1024，而且还可能几个端口上的用户(vlan)还可能相同，大大的节省了空间，在实际的使用中，发现组播复制表空间节省都在100倍以上。

附图说明

图1是现有技术中组播复制表的使用的示意图；

图2是本发明具体实施方式中组播复制表的使用的示意图；

图3是本发明具体实施方式中用户加入或离开某个用户组的过程中，复制表变化的示意图；

图4是本发明具体实施方式中用户加入某个用户组的流程图；

图5是本发明具体实施方式中用户离开某个用户组的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明的主要构思是：在当前的组播转发流程中，应用本发明的方法最终将组播复制表项“汇聚”，在组播复制索引表项中，对应的位置全部添上相同的89，而不需要添上89、189、257，这样就相当于将三个组播复制表项”汇聚”到了一个组播复制表项。图2描述了通过应用本发明的方法可以达到的效果。

要实现组播复制表项的“汇聚”，需要能很好的处理两种情况下，组播复制表的使用状况：

用户发送加入报文，在某个端口上加入某个用户组；

用户发送离开报文，在某个端口上离开某个用户组；

下面分别描述组播数据转发的控制方法中用户加入和用户离开某个用户组时，对组播复制表的控制：

用户加入某个用户组，如图4所示，具体步骤如下：

步骤101.用户在某个端口上发送加入报文，要求加入某个用户组；

步骤102.系统收到所述加入报文后，查找这个组在这个端口上是否已经有所述用户，如果是，则执行步骤106；否则，执行步骤103；

步骤103.在组播复制表中查找所述用户是否存在，如果是，则执行步骤105；否则，执行步骤104；

步骤104.新建一个组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将该组播复制表项的使用次数计为1后，将该组播复制表项挂接到对应组播复制索引表项的端口位置，执行步骤112；

组播复制表计数模块用于对组播复制表项的使用次数进行计数和控制。

如图3所示，用户vlan364在组播转发表749的第1个端口发一个加入报文，查找整个vlan复制表，没有发现vlan364这样单独的一个用户，所以新建一个组播复制表项89，用来存放用户vlan364，并把第749个组播复制索引表项的第一个端口处，写上89，并在对应的组播复制表项上记上使用次数为1。

步骤105.通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1后，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置，执行步骤112；

如图3所示，用户vlan156在组播转发表的第4个端口发一个加入报文，查找整个vlan复制表，发现第716个复制表里面正好有用户vlan156，而且这个复制表项现在已经被某个组的某个端口使用着(组749的第2个端口)，现在只需要在复制索引表的749条的第4个端口处也填上716，并且把复制表项716的使用次数加1。

步骤106.通过组播复制表计数模块在组播复制表中查找该用户组的使用次数是否为1，如果是，则执行步骤108；否则，执行步骤107；

步骤107.通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数减1，执行步骤109；

如图3所示，在一个端口上新加一个用户vlan253，首先将这个端口已经存在的两个用户，vlan100和vlan200去查复制表，看看vlan100和vlan200的复制表是不是就只有该端口自己在用，经查找发现其他端口也在使用中，则只需要把这个复制表的使用次数减1，因为现在要用的复制表是vlan 100+vlan200+vlan253，而不是vlan 100+vlan200。

步骤108.直接删除所述组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项使用次数清0，执行步骤109；

如图3所示，在一个端口上新加一个用户vlan253，首先将这个端口已经存在的两个用户，vlan100和vlan200去查复制表，看看vlan100和vlan200的复制表是不是就只有该端口自己在用，经查发现没有其他端口在用，那就可以直接把这个复制表项删除掉，因为现在要用的复制表是vlan 100+vlan200+vlan253，而不是vlan 100+vlan200了。

步骤109.在查到的用户组中加上一个新用户，继续查找组播复制表项是否存在，如果是，则执行步骤110；否则，执行步骤111；

步骤110.通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置，执行步骤112；

如图3所示，在一个端口上新加一个用户vlan253，现在叠加上以前的vlan100和vlan200，现在拿vlan100+vlan200+vlan253去查找复制表，发现复制表718项正好符合，这说明其他端口也还有同时vlan100+vlan200+vlan253在线的情况，所以现在可以使用这个现成的表项，只要把这个复制表的地址，写到复制索引表对应端口的位置，并把使用次数加1。

步骤111.新建一个组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将该组播复制表项的使用次数计为1，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置；

如图3所示，在一个端口上新加一个用户vlan253，现在叠加上以前的vlan100和vlan200，现在拿vlan100+vlan200+vlan253去查找复制表，如果没有与之相匹配的复制表条目，则只能新建一个条目，例如条目718，并把718写到对应复制索引表的相应端口位置，并把这个复制表条目的使用次数计为1。

步骤112.用户加入所述用户组结束。

用户离开某个用户组，如图5所示，具体步骤如下：

步骤201.用户在某个端口上发送离开报文，要求在该端口上离开某个用户组；

步骤202.系统收到所述离开报文后，查找所述用户是否是所述用户组在所述端口的最后一个用户，如果是，则执行步骤203；否则，执行步骤206；

步骤203.通过组播复制表计数模块查找组播复制表中对应项的使用次数是否是1，如果是，则执行步骤204；否则，执行步骤205；

步骤204.直接删除所述组播复制表项，并将组播复制索引表对应位置清0，执行步骤212；

如图3所示，用户vlan364在端口1上离开了组749，而且这个vlan364是这个端口上唯一的一个用户，索引表89也只被这个端口所使用，那么现在只要直接删除这个复制表项，并把复制索引表对应位置清0。

步骤205.通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数减1，并将复制索引表对应位置清0，执行步骤212；

如图3所示，用户vlan156在端口4上离开了用户组749，而且这个vlan156是这个端口上唯一的用户，但是索引表716这个时候还被转发表749的第2个端口所使用，这个时候只需要把这个复制表项的使用次数从2减到1，并把复制索引表对应位置清0。

步骤206.通过组播复制表计数模块在所述组播复制表中查找所述用户组的使用次数是否为1，如果是，则执行步骤208；否则，执行步骤207；

步骤207.通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数减1，执行步骤209；

如图3所示，现在用户vlan253要离开这个端口的某个用户组，现在首先要将vlan100+vlan200+vlan253去查找复制表中这个表项的使用次数是不是1，如果不是1，那就说明有其他的端口也正好有用户vlan100+vlan200+vlan253在使用着这个表项，所以这个表项不能被删除，只需要把使用次数减1。

步骤208.直接删除所述组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将使用次数清0，执行步骤209；

如图3所示，现在用户vlan253要离开这个端口的某个组，现在首先要将vlan100+vlan200+vlan253去查找复制表中这个表项的使用次数是不是1，如果是1，就说明vlan100+vlan200+vlan253这个用户组合只有这个端口在用，那么可以直接删除掉这个复制表条目，并把这个复制表的计数清0。

步骤209.在查到的所述用户组中删除所述用户，继续查找所述组播复制表项是否存在，如果是，则执行步骤210；否则，执行步骤211；

步骤210.通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置，执行步骤212；

如图3所示，在进行了步骤207或者步骤208的删除之后，还需要将删除了vlan256的组播vlan100+vlan200重新添加回去，现在拿vlan100+vlan200去查复制表，发现这个复制表项能找到，说明这个vlan100+vlan200的用户组合还有其他端口N个端口在使用，那么现在只需要把这个复制表的使用次数加1，变成到N+1，再把这个复制表的地址717添加到复制索引表的对应位置上。

步骤211.新建一个组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将该组播复制表项的使用次数计为1，将该组播复制表项挂接到对应复制索引表项的端口位置.；

如图3所示，在进行了步骤207或者步骤208的删除之后，还需要把删除了vlan256的组播vlan100+vlan200重新添加回去，现在拿vlan100+vlan200去查复制表，如果没有找到这个复制表项，则只能新建一个复制表，内容为vlan100+vlan200，把这个复制表条目的使用次数写成1，并把个复制表的地址717添加到复制索引表的对应位置上。

步骤212.用户离开所述用户组结束。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种组播数据转发的控制方法，包括以下步骤，

用户发送加入报文或离开报文，系统收到所述加入报文或所述离开报文后，通过对组播复制表计数模块的控制完成对组播复制表项的使用次数的控制，最终使用户加入或离开用户组，其中所述组播复制表计数模块用于对组播复制表项的使用次数进行计数和控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述用户在某个端口上发送加入报文，要求加入某个用户组，包括以下步骤，

步骤102.系统收到所述加入报文后，查找这个用户组在这个端口上是否已经有所述用户，如果没有，则执行步骤103；

步骤103.在组播复制表中查找所述用户是否存在，如果没有，则执行步骤104；

步骤104.新建一个组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将该组播复制表项的使用次数计为1后，将该组播复制表项挂接到对应组播复制索引表项的端口位置，用户加入所述用户组。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述步骤103中，如果在组播复制表中查找所述用户存在，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1后，将该组播复制表项挂接到对应组播复制索引表项的端口位置，用户加入所述用户组。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述步骤102中，如果系统查找这个用户组的组播转发表项有所述用户，则包括以下步骤，

通过组播复制表计数模块在组播复制表中查找所述用户组的使用次数是否为1，如果不是，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数减1，在查到的用户组中加上一个新用户，继续查找组播复制表项是否存在，如果是，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1，将该组播复制表项挂接到对应组播复制索引表项的端口位置，用户加入所述用户组。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

如果通过组播复制表计数模块在组播复制表中查找所述用户组的使用次数为1，则直接删除所述组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项使用次数清0；在查到的用户组中加上一个新用户，继续查找组播复制表项是否存在，如果是，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1，将该组播复制表项挂接到对应组播复制索引表项的端口位置，用户加入所述用户组。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，

所述在查到的用户组中加上一个新用户，继续查找组播复制表项，如果不存在，则新建一个组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将该组播复制表项的使用次数计为1，将该组播复制表项挂接到对应组播复制索引表项的端口位置，用户加入所述用户组。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述用户在某个端口上发送离开报文，要求在该端口上离开某个用户组，包括以下步骤，

步骤202.系统收到所述离开报文后，查找所述用户是否是所述用户组在所述端口的最后一个用户，如果是，则执行步骤203；

步骤203.通过组播复制表计数模块查找组播复制表中对应项的使用次数是否是1，如果是，则执行步骤204；

步骤204.直接删除所述组播复制表项，并将组播复制索引表对应位置清0，用户离开所述用户组。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述步骤203中，如果通过组播复制表计数模块查找组播复制表中对应项的使用次数不是1，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数减1，并将组播复制索引表对应位置清0，用户离开所述用户组。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述步骤202中，如果系统查找所述用户不是所述用户组在所述端口的最后一个用户，则包括以下步骤，

步骤206.通过组播复制表计数模块在所述组播复制表中查找所述用户组的使用次数是否为1，如果不是，则执行步骤207；

步骤207.通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数减1，在查到的所述用户组中删除所述用户，继续查找所述组播复制表项是否存在，如果是，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1，将该组播复制表项挂接到对应组播复制索引表项的端口位置，用户离开所述用户组。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述步骤206中，如果通过组播复制表计数模块在所述组播复制表中查找所述用户组的使用次数为1，则直接删除所述组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将使用次数清0，在查到的所述用户组中删除所述用户，继续查找所述组播复制表项是否存在，如果是，则通过组播复制表计数模块将所述组播复制表项的使用次数加1，将该组播复制表项挂接到对应组播复制索引表项的端口位置，用户离开所述用户组。

11.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，

所述在查到的所述用户组中删除所述用户，继续查找所述组播复制表项如果不存在，则新建一个组播复制表项，并通过组播复制表计数模块将该组播复制表项的使用次数计为1，将该组播复制表项挂接到对应组播复制索引表项的端口位置，用户离开所述用户组。

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