CN101217445B - 防止环路产生的方法和以太环网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止环路产生的方法，包括：当传输节点在以太环网上的一端口由故障状态变为完好状态时，该传输节点将所述端口设置为预阻塞状态；所述以太环网中的主节点在检测到该以太环网的环路完整时，阻塞自身的副端口，并在所述以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止；所述传输节点在接收到所述主节点发送的刷新报文后，放开所述处于预阻塞状态的端口。本发明还公开了一种以太环网系统和一种以太环网中的主节点。本发明的技术方案使得不再需要同步以太环网中各节点的定时器定时时间，从而避免了CPU效率的下降。
Description
技术领域
本发明涉及以太环网保护技术领域，尤指一种防止环路产生的方法、一种以太环网系统以及一种以太环网中的主节点。
背景技术
快速以太环网保护协议在以太环网中能够防止数据环路引起的广播风暴，当以太网环上的一条链路断开时，能迅速启用备份链路以恢复环网上的各个节点之间的通信。
以下是快速以太环网保护协议中的一些基本概念和关键技术：
域：以太环网保护协议运行在以太环网上，以太环网上的所有节点属于一个域。
主节点：在每一个域中有一个主节点，是发起环路探测和环路预防的主要操作节点。主节点连在以太环网上的两个端口中的一个称为主端口，另一个称为副端口。当环路完整时，主节点阻塞副端口以断开环路。
传输节点：EAPS域中除主节点以外的其它节点均为传输节点。
数据VLAN：用于传输业务数据报文的VLAN。
控制VLAN：一个特殊VLAN，所有连在以太环网上的端口需加入此VLAN，且只有该以太环网上的端口可以加入此VLAN。控制VLAN用于传递快速以太环网保护协议报文，如后面将要提到的健康检测报文和刷新报文等。
告警机制：当传输节点发现自己任何一个属于EAPS域的端口变为故障(down)状态时会立刻发送链路故障(Link Down)报文给主节点；主节点收到Link Down报文后立即放开副端口，使其参与数据转发。
轮询机制：主节点周期性从其主端口发送健康检测(Hello)报文并启动一定时器，该Hello报文依次经过各传输节点在环上传播；如果主节点能够在所述定时器的定时时间(Hello Time)内从副端口收到自己发送的Hello报文，则说明环网完整，保持副端口的阻塞状态；如果主节点在Hello Time时间内没有收到自己发送的Hello报文，则认为环网发生链路故障，放开副端口的阻塞状态，并发送刷新(Ring_Up_Flush_FDB)报文，以通知各传输节点更新各自的MAC地址转发表，同时通知传输节点放开预阻塞的端口。
端口的预阻塞(Pre-Forwarding)状态：当传输节点在以太环网上的一端口由故障(Down)状态迁移至完好(Up)状态时，该传输节点将该端口设置为预阻塞状态，并启动一预阻塞定时器；处于预阻塞状态的端口阻塞数据VLAN的报文，但转发控制VLAN的报文；当该传输节点接收到来自主节点的Ring_Up_Flush_FDB报文或预阻塞定时器超时时，放开预阻塞的端口。
由于主节点是通过轮询机制，即通过发送和接收Hello报文来感知环的恢复，所以主节点在环路恢复时并不能马上感知。因此，在传输节点将由Down状态迁移至Up状态的端口设置为预阻塞状态，并启动一预阻塞定时器时，如果该预阻塞定时器的定时时间(Fail Time)太短，则预阻塞的端口可能会在主节点的Ring_Up_Flush_FDB报文到达之前打开，而造成环路。
为了解决上述问题，在现有的快速以太环网保护协议中将Fail Time设置为Hello Time的三倍。这里Hello Time为主节点上的用于检测Hello报文的定时器的定时时间。因此，需要在环网上同步各节点定时器的定时时间。在现有技术中，由主节点将Hello Time和Fail Time的值通过协议报文通告给环网上的所有节点，如在Hello报文中传递Hello Time和Fail Time信息。由于在协议报文中传播Hello Time和Fail Time信息，因此各个节点在接收到协议报文后都需要上报至自身的CPU进行处理，从而加重了CPU的处理负担，降低了CPU的效率。
综上所述，在现有的快速以太环网保护方案中，为了保障端口由Down状态迁移至Up状态时不出现环路，需要同步域中的各节点的定时器定时时间。为此主节点周期性的发送携带各节点定时器定时信息的协议报文，各个节点接收到该协议报文后都需要上报至CPU进行处理，从而加重了CPU的处理负担，导致CPU的效率下降。
发明内容
本发明主要提供了一种防止环路产生的方法，该方法不需要同步以太环网中各节点的定时器定时时间，从而避免了CPU效率的下降。
本发明还提供了一种以太环网系统和一种以太环网中的主节点，该以太环网系统和主节点使得在防止端口从故障状态变为完好状态所产生的环路时，不再需要同步以太环网中各节点的定时器定时时间，从而避免了CPU效率的下降。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明公开了一种防止环路产生的方法，该方法包括：
当传输节点在以太环网上的一端口由故障状态变为完好状态时，该传输节点将所述端口设置为预阻塞状态；
所述以太环网中的主节点在检测到该以太环网的环路完整时，阻塞自身的副端口，并在所述以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止；且不通过发送协议报文来同步各节点定时器的定时时间；
所述传输节点在接收到所述主节点发送的刷新报文后，放开所述处于预阻塞状态的端口；在将所述端口设置为预阻塞状态的同时，启动一定时时间大于预知经验值的定时器，并在所述定时器超时时，如果仍没有接收到所述主节点发送的刷新报文，则放开所述处于预阻塞状态的端口。
本发明公开了一种以太环网系统，该以太环网系统包括一个主节点和一个以上的传输节点，其中，
每一个传输节点，用于在自身的处于以太环网上的一端口由故障状态变为完好状态时，将所述端口设置为预阻塞状态；并在接收到主节点发送的刷 新报文后，放开所述处于预阻塞状态的端口；在将所述端口设置为预阻塞状态的同时，启动一定时时间大于预知经验值的定时器，并在所述定时器超时时，如果仍没有接收到所述主节点发送的刷新报文，则放开所述处于预阻塞状态的端口；
主节点，用于在检测到以太环网的环路完整时，阻塞自身的副端口，并在所述以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止；且不通过发送协议报文来同步各节点定时器的定时时间。
所述主节点包括：检测模块、端口控制模块和刷新报文收发模块，其中，
检测模块，用于在检测到以太环网的环路完成时，通知端口控制模块和刷新报文收发模块所述以太环网的环路完整；
端口控制模块，用于在获知所述以太环网的环路完整时，阻塞所述主节点的副端口；
刷新报文收发模块，用于在获知所述以太环网的环路完整时，在所述以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止。
由上述技术方案可见，本发明这种当传输节点在以太环网上的一端口由故障状态变为完好状态时将该端口设置为预阻塞状态；以太环网中的主节点在检测到该以太环网的环路完整时，阻塞自身的副端口，并在以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止；传输节点在接收到主节点发送的刷新报文后，放开所述处于预阻塞状态的端口的技术方案，使得在防止由端口从故障状态变为完好状态而导致的环路产生时，不再需要同步以太环网中各节点的定时器定时时间，从而避免了CPU效率的下降。
附图说明
图1是本发明实施例一种防止环路产生的方法的流程图；
图2是本发明实施例一种以太环网系统的组成结构框图；
图3是本发明实施例一种以太环网中的主节点的结构框图。
具体实施方式
图1是本发明实施例一种防止环路产生的方法的流程图。如图1所示，包括以下步骤：
步骤101，当传输节点在以太环网上的一端口由故障状态变为完好状态时，该传输节点将所述端口设置为预阻塞状态。
步骤102，所述以太环网中的主节点在检测到该以太环网的环路完整时，阻塞自身的副端口，并在所述以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止。
在本步骤中，主节点可以通过轮询机制检测到环路的完整性。
步骤103，所述传输节点在接收到所述主节点发送的刷新报文后，放开所述处于预阻塞状态的端口。
在图1所示的方案中，在端口由故障状态变为完好状态时，在主节点上通过监控刷新报文的发送和接收，保证刷新报文能够被端口处于预阻塞状态的节点接收。这使得在以太环网域中不再需要同步各节点定时器的定时时间，即不再需要通过发送协议报文来同步各节点定时器的定时时间，进而避免加重各节点CPU的处理负担。这相对于现有的通过协议报文来同步各节点定时器定时信息的方案来说，相当于提高了CPU的效率。并且在刷新报文可能丢失的情况下，重复发送刷新报文可以使传输节点尽快接收到刷新报文并放开预阻塞的端口，进而使得业务中断时间大大减小，提高了环网的性能。
在多环情况下，图1所示方案由于不需要同步各节点定时器的定时时间，因此不仅可以提高CPU的效率，还可以减少协议的复杂度，提高环配置的灵活性。
在图1所示的方案中，为了防止主节点的刷新报文由于环网链路中断等原因一直不能被端口为预阻塞状态的传输节点所接收，导致该传输节点的端口一直处于预阻塞状态，还可以在传输节点中设置一定时器；传输节点在将端口设置为预阻塞状态的同时，启动该定时器，并在该定时器超时时，如果仍没有接收到所述主节点发送的刷新报文，则放开处于预阻塞状态的端口。这里，传输节点的定时器的定时时间Fail Time取大于预知的经验值。该预知的经验值相对于Hello Time来说是一个较大的值，具体可以根据现行以太 环网中的一般的Hello Time的经验值确定，例如，现有Hello Time的取值一般在1秒至10秒的范围内，则Fail time可以取30秒。
在图1所示的方案中，为了防止主节点发送的刷新报文由于环网链路中断等原因一直不能被主节点再次接收，而导致主节点无休止地重复发送刷新报文，还可以使主节点在开始发送刷新报文之后，通过轮询机制检测到以太环网的环路不通时，停止发送刷新报文，并重新放开已阻塞的副端口。
在图1所示的方案中，由于主节点重复发送刷新报文，因此以太环网上的传输节点可能会在短时间内多次收到相同的刷新报文，并多次修改自身的MAC地址表，导致MAC地址表振荡。为此可以使以太环网中的各传输节点在第一次接收到刷新报文之后，如果在预定时间内再次收到相同的刷新报文，则不再根据后来的刷新报文进行刷新处理，即不再根据后来的刷新报文更新自身的MAC地址表，而是直接进行转发。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面以一个具体的以太环网系统为例，对本发明进一步详细说明。
图2是本发明实施例一种以太环网系统的组成结构框图。在图2中以四节点的以太环网域为例进行说明，如图2所示，该以太环网系统包括：主节点201和传输节点202、203、204。主节点201与传输节点202相连的端口为主端口，与传输节点204相连的端口为副端口。该以太环网的运行特性如下：
设在初始状态时，传输节点203与传输节点202连接的a端口处于故障状态，因此主节点201放开其副端口使其能够转发业务数据。
之后，当传输节点202的a端口由故障状态变为完好状态时，传输节点202将端口a设置为预阻塞状态，并启动定时器。本实施例中设该定时器的定时时间Fail Time为30秒。
处于预阻塞状态的端口a虽然会阻塞数据报文，但会让Hello报文等协议报文通过。因此，主节点201会从自身的副端口接收到从主端口发送的Hello报文，从而确定环路完整，阻塞自身的副端口，从主端口向以太环网 上重复发送刷新报文；主节点201在从副端口接收到主端口所发送的刷新报文以及根据健康检测机制再次发现环网环路不通这两种情况中的任一种发生时，停止发送刷新报文；主节点201在检测到环网环路不通时，还需要放开副端口。
而传输节点202则在接收到主节点发送的刷新报文以及定时器超时这两种情况中的任一种发生时，放开端口a，使其能够正常转发业务数据。
在图2中，传输节点202、203和204，在第一次接收到主节点201发送刷新报文之后，如果在短时间内，如1秒内再次收到相同的刷新报文，则不再对后来的刷新报文进行处理，即不再根据后来的刷新报文更新自身的MAC地址表。
在图2中，主节点201通过Hello报文确定环路完整后，阻塞自身的副端口，并从主端口向以太环网上重复发送刷新报文。主节点201重复发送刷新报文的方式具体可以是周期性地发送刷新报文，而该周期长度的取值范围理论上只要小于传输节点定时器的定时时间即可。但是周期过长可能会使重复发送失去意义，过短又可能导致无为的发送报文而增加链路负担。因此刷新报文的发送周期可以根据网络的具体情况确定，例如，在现行的网络结构中可以取0.5秒，即主节点201从主端口发送一个刷新报文后，如果在0.5秒内没有从副端口收到刷新报文，则再次重发该刷新报文。
基于上述实施例，接下来给出本发明一种以太环网中的主节点的结构框图。
图3是本发明实施例一种以太环网中的主节点的结构框图。如图3所示，该主节点包括：检测模块301、端口控制模块302和刷新报文收发模块303，其中：
检测模块301，用于在检测到以太环网的环路完成时，通知端口控制模块302和刷新报文收发模块303所述以太环网的环路完整；
端口控制模块302，用于在获知所述以太环网的环路完整时，阻塞所述主节点的副端口；
刷新报文收发模块303，用于在获知所述以太环网的环路完整时，在所述以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止。
在图3中，检测模块301，进一步用于在检测到以太环网的环路不通时，通知端口控制模块302和刷新报文收发模块303所述以太环网的环路不通。端口控制模块302，进一步用于在获知所述以太环网的环路不通时，放开所述主节点的副端口。刷新报文收发模块303，进一步用于在开始发送所述刷新报文之后获知所述以太环网的环路不通时，停止发送所述刷新报文。
综上所述，本发明这种当传输节点在以太环网上的一端口由故障状态变为完好状态时将该端口设置为预阻塞状态；以太环网中的主节点在检测到该以太环网的环路完整时，阻塞自身的副端口，并在以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止；传输节点在接收到主节点发送的刷新报文后，放开所述处于预阻塞状态的端口的技术方案，使得在防止由端口从故障状态变为完好状态而导致的环路产生时，不再需要同步以太环网中各节点的定时器定时时间，从而避免了CPU效率的下降。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种防止环路产生的方法，其特征在于，该方法包括：
当传输节点在以太环网上的一端口由故障状态变为完好状态时，该传输节点将所述端口设置为预阻塞状态；
所述以太环网中的主节点在检测到该以太环网的环路完整时，阻塞自身的副端口，并在所述以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止；且不通过发送协议报文来同步各节点定时器的定时时间；
所述传输节点在接收到所述主节点发送的刷新报文后，放开所述处于预阻塞状态的端口；在将所述端口设置为预阻塞状态的同时，启动一定时时间大于预知经验值的定时器，并在所述定时器超时时，如果仍没有接收到所述主节点发送的刷新报文，则放开所述处于预阻塞状态的端口。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：如果所述主节点在开始发送所述刷新报文之后，检测到所述以太环网的环路不通，则停止发送所述刷新报文，并重新放开所述副端口。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：所述以太环网中的各传输节点在第一次接收到所述刷新报文之后，如果在预定时间内再次收到相同的刷新报文，则不再根据后来的刷新报文进行刷新处理，而是直接转发。
4.一种以太环网系统，其特征在于，该以太环网系统包括一个主节点和一个以上的传输节点，其中，
每一个传输节点，用于在自身的处于以太环网上的一端口由故障状态变为完好状态时，将所述端口设置为预阻塞状态；并在接收到主节点发送的刷新报文后，放开所述处于预阻塞状态的端口；在将所述端口设置为预阻塞状态的同时，启动一定时时间大于预知经验值的定时器，并在所述定时器超时时，如果仍没有接收到所述主节点发送的刷新报文，则放开所述处于预阻塞状态的端口；
主节点，用于在检测到以太环网的环路完整时，阻塞自身的副端口，并在所述以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止；且不通过发送协议报文来同步各节点定时器的定时时间。
5.如权利要求4所述的以太环网系统，其特征在于，所述每一个传输节点包括一定时时间大于预知经验值的定时器；
所述每一个传输节点，进一步用于在将自身端口设置为预阻塞状态的同时启动所述定时器，并在所述定时器超时时，如果仍没有接收到所述主节点发送的刷新报文，则放开所述处于预阻塞状态的端口。
6.如权利要求5所述的以太环网系统，其特征在于，
所述主节点，进一步在开始发送所述刷新报文之后，检测到所述以太环网的环路不通时，停止发送所述刷新报文，并重新放开所述副端口。
7.如权利要求5或6所述的以太环网系统，其特征在于，
所述每一个传输节点在第一次接收到主节点发送的刷新报文之后，如果在预定时间内再次收到相同的刷新报文，则不再对后来的刷新报文进行处理。
8.如权利要求4所述的以太环网系统，其特征在于，所述主节点包括：检测模块、端口控制模块和刷新报文收发模块，其中，
检测模块，用于在检测到以太环网的环路完成时，通知端口控制模块和刷新报文收发模块所述以太环网的环路完整；
端口控制模块，用于在获知所述以太环网的环路完整时，阻塞所述主节点的副端口；
刷新报文收发模块，用于在获知所述以太环网的环路完整时，在所述以太环网上重复发送刷新报文，直至接收到自身所发送的所述刷新报文为止；且不通过发送协议报文来同步各节点定时器的定时时间。
9.如权利要求8所述的以太环网系统，其特征在于，
所述检测模块，进一步用于在检测到以太环网的环路不通时，通知端口控制模块和刷新报文收发模块所述以太环网的环路不通；
所述端口控制模块，进一步用于在获知所述以太环网的环路不通时，放开所述主节点的副端口；
刷新报文收发模块，进一步用于在开始发送所述刷新报文之后获知所述以太环网的环路不通时，停止发送所述刷新报文。
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