CN101364940A

CN101364940A - 一种路由器内部通信方法及路由设备

Info

Publication number: CN101364940A
Application number: CNA2008101199055A
Authority: CN
Inventors: 周文明; 汪慧; 沈晓屹; 李宁; 李双余
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2028-09-09
Also published as: CN101364940B

Abstract

本发明提供了一种路由器内部通信方法及路由设备，其中，路由器内部通信方法包括以下步骤：将接收到的包含控制层信息的报文在转发层通过交换网发送到控制中心；控制中心对包含控制层信息的报文进行处理，并将处理后的报文在转发层通过交换网发送到相应子系统的转发层。本发明的方法在路由器的控制中心增加了用于在转发层面转发包含控制信息的报文的交换模块，并通过交换网转发报文，将整个传输通道全部改为高速转发通道，提高了传输带宽；并且，省略了路由器子系统控制层处理控制信息的环节，因此，整个控制层面报文信息处理时间将大大缩短，从而提高了各类路由协议的路由收敛、协议快速响应等路由器关键指标的性能，适用于各类路由协议。

Description

一种路由器内部通信方法及路由设备

技术领域

本发明涉及路由收敛技术，尤其涉及分布式系统的路由器的内部通信方法及路由设备。

背景技术

随着互联网技术的不断发展，新的市场需求例如3G，软交换，第三方视讯，IPTV等业务的不断出现，对IP承载网提出了更高的要求。同时，也对网络容量、服务质量、容错处理提出了更高的要求。对达到上述要求的网络设备，尤其是处于核心位置的高端路由交换设备的选型中，路由的容量、路由收敛、协议的快速建链等指标逐渐成为考察路由器性能必备的指标。

当前核心网络的路由设备对于路由收敛的性能通常都在10000条路由收敛在秒级，视其硬件及其实现的差别在1～4秒左右，然而这样的性能已经不能满足运营企业对于IP承载网的要求。目前运营企业对于这一指标的要求已经提高了2倍以上，即要求万条路由的收敛在500ms甚至更少。

参考图1所示(其中箭头的粗细代表传输的带宽)，对于快速的路由收敛，目前较为普遍的做法是在传统的系统架构上，第一子系统的转发平面在接收到控制平面报文的时候直接上送到第一子系统内的控制平面，再由第一子系统内的控制平面发送到控制中心，控制中心处理后再反方向通过第二子系统的控制层面下发到第二子系统的转发层面上。目前的处理过程中，控制平面和转发平面相对独立，转发平面只处理转发报文。控制信息在三类传输通道上传输，分别是物理层通道(图1中的箭头1和6)，转发子系统的转发层到控制层通道(图1中的箭头2和5)，子系统控制层到系统控制中心通道(图1中的箭头3和4)。三类通道是串行起来的，所以整个通道报文传输速率就是最小通道的速率。假设转发通道的速率是40G，那么如果子系统之间控制信息即便采用千兆交换，整个传输通道的速率也仅是转发通道速率的1/40，再加上需要在子系统的控制层处理，控制信息在整个系统中的传输时间将大大增加。

为了提高控制信息在系统中的传输速度，需要使用更高速度的网络处理器以及更大容量的内存。但是，这种提高路由收敛的方法需要不断升级硬件来提高其性能。一方面升级硬件需要成本，另一方面硬件的升级速度也赶不上网络对于路由收敛指标要求的速度，而且对于核心的网络设备来说，硬件被证明稳定也需要很长的时间。

发明内容

为了减少控制信息在路由设备中的传输时间，本发明提供了一种路由器内部通信方法，包括以下步骤：

将接收到的包含控制层信息的报文在转发层通过交换网发送到控制中心；

所述控制中心对所述包含控制层信息的报文进行处理，并将处理后的包含控制层信息的报文在转发层通过交换网发送到相应子系统的转发层。

所述将接收到的包含控制层信息的报文在转发层通过交换网发送到控制中心的步骤具体为：

将接收到的包含控制层信息的报文封装后发送到交换网，封装后的报文中还包括控制中心的内部识别号；

根据所述控制中心的内部识别号，将所述包含控制层信息的报文发送到所述控制中心。

所述将处理后的包含控制层信息的报文在转发层通过交换网发送到相应的子系统的步骤具体为：

所述控制中心对所述包含控制层信息的报文进行处理后，通过所述控制中心的转发层面发送回所述交换网，处理后的报文中包括子系统转发层的内部识别号；

所述交换网根据所述子系统转发层的内部识别号，将所述处理后的报文发送到对应的子系统转发层。

所述控制中心对所述包含控制层信息的报文进行处理的步骤具体为：

所述控制中心在转发层将接收到的包含控制层信息的报文解封装后，上送到所述控制中心的控制层；

所述控制中心在控制层处理所述控制层信息；

所述控制中心在控制层将处理后的所述控制层信息封装成所述交换网的数据结构后，发送到所述控制中心的转发层；

所述控制中心在转发层将包含处理后的所述控制层信息的报文封装后，发送回所述交换网。

所述将接收到的包含控制层信息的报文通过转发通道发送到交换网的步骤之前，还包括步骤：

判断收到的数据报文中是否包含控制层信息，如果不包含，则进行普通转发，如果包含，则将接收到的包含控制层信息的报文通过转发层发送到交换网。

若判断出收到的数据报文中包含控制层信息后，还包括步骤：

对所述包含控制层信息的报文进行统计。

所述包含控制层信息的报文设置为高优先级。

本发明还提供了一种路由设备，包括：

至少两个子系统，第一子系统和第二子系统；

交换网；

控制中心；

所述控制中心包括：处理模块和交换模块；

所述第一子系统，用于将接收到的包含控制层信息的报文封装后通过所述第一子系统的转发层发送到交换网，封装后的报文中还包括控制中心的内部识别号；

所述交换网，用于根据所述控制中心的内部识别号，将所述包含控制层信息的报文发送到所述控制中心，以及根据第二子系统转发层的内部识别号，将处理后的报文发送到所述第二子系统转发层；

所述处理模块，用于对所述包含控制层信息的报文进行处理；

所述交换模块，用于将接收到的所述包含控制层信息的报文发送至处理模块，以及用于将处理后的包含控制层信息的报文通过所述控制中心的转发层面发送回所述交换网，处理后的报文中包括所述第二子系统转发层的内部识别号；

所述第二子系统，用于在转发层将所述处理后的报文发送出去。

所述至少两个子系统均包括：判断模块，用于判断收到的数据报文中是否包含控制层信息，如果不包含，则子系统进行普通转发，如果包含，则子系统将接收到的包含控制层信息的报文通过子系统转发层发送到交换网。

所述两个子系统还均包括：统计模块，用于对所述包含控制层信息的报文进行统计。

所述包含控制层信息的报文设置为高优先级。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明针对网络通讯领域内的路由交换设备，提出了一种利用转发层面高速传输控制信息的方法，在路由器的控制中心增加了用于在转发层面转发包含控制信息的报文的交换模块，并通过交换网转发报文，将整个传输通道全部改为高速转发通道，提高了传输带宽；并且，省略了路由器子系统控制层处理控制信息的环节，因此，整个控制层面报文信息处理时间将大大缩短，从而提高了各类路由协议的路由收敛、协议快速响应等路由器关键指标的性能。本发明的方法与协议无关，适用于各类路由协议。

附图说明

图1为现有路由收敛方法中控制层面信息的传输过程示意图，其中箭头的粗细代表传输的带宽；

图2为本发明的路由收敛方法中控制层面信息的传输过程示意图，其中箭头的粗细代表传输的带宽；

图3为图2所示的传输过程的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种减少路由等控制信息在系统中的传输时间，提高传输速度，以及提高控制信息的处理速度，从而提高路由收敛速度的方法。本发明与具体的路由协议无关，可应用于各类路由协议。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本实施例以路由器的两个子系统为例进行说明，当然也可以是两个以上的子系统。当路由器中具有两个以上的子系统时，控制信息在其中两个子系统之间的传输和处理过程与在本实施例的两个子系统中传输和处理过程是相同的。

本发明提供了一种路由设备，本实施例以路由器为例进行说明，参考图2所示，其中箭头的粗细代表传输的带宽。本实施例的路由器包括：控制中心、高速交换网、第二子系统和第一子系统。

图2中，协议报文从箭头1’所示的转发通道进入路由器第一子系统的转发层后，经过箭头2’所示的转发通道转发到高速交换网，高速交换网直接将含有控制信息的报文通过箭头3’所示的转发通道发送给控制中心，由控制中心对含有控制信息的报文进行处理，并将处理后的控制信息通过箭头4’所示的转发通道发送回高速交换网，高速交换网将处理后的含有控制信息的报文通过箭头5’所示的转发通道发送到路由器第二子系统的转发层，然后，由第二子系统的转发层将包含有控制信息的报文通过箭头6’所示的转发通道发出。

下面对路由器的各个组成部分进行详细说明。

第一子系统在转发层通过箭头1’所示的转发通道接收到数据报文，该报文来自于底层物理链路，当然该报文也可以是从其它子系统控制层下发的报文。来自物理层的路由协议报文是代表路由器与其它设备之间的信息交互，而其它子系统控制层下发的报文代表路由器内部各子系统之间信息的交互。

然后，第一子系统包括的判断模块判断接收的报文是否包含路由协议等控制层面的信息，如果判断出是普通报文，则走普通转发流程。如果判断出报文中包含控制信息，则第一子系统在转发层将接收到的数据报文封装成交换网的数据结构之后，发送到高速交换网。封装时，应将转发通道的目的地址设置成控制中心的内部识别号，即，报文的交换头中存有控制中心的交换识别号。同时，还可以将包含控制层信息的报文设置成高优先级。

第一子系统还可以包括统计模块，用于对包含控制层信息的报文进行统计。以便利用对报文的统计结果，诊断可能出现的任何异常。

交换网在接收到包含控制信息的报文之后，只根据交换头中的交换识别号将控制信息发送到控制中心，而不涉及对控制信息进行处理。

控制中心包括用来处理包含控制层信息的报文的处理模块，和用来转发控制信息的交换模块，该交换模块利用转发层传输原本由控制层传输的控制信息。交换模块在转发层接收到交换网发送来的报文，并将接收到的报文解封装后，上送到处理模块。处理模块在控制层对解封装后的控制报文进行处理，并将处理后的信息在控制层面直接封装成转发层面的报文。处理模块在控制层对报文的处理需要注意减少报文在内存中的拷贝次数。然后，处理模块在控制层将封装后的报文信息存放到转发层面的发送队列中，并通知交换模块在转发层面进行转发。

交换模块通过转发层面将封装后的报文发送回交换网，在这个过程中，需要将转发通道的目的地址设置成子系统转发层的内部识别号，并且在交换头中含有是上送还是下发到物理链路的标记。

交换网根据控制报文的交换头中包含的子系统转发层的内部识别号，直接将控制报文发送到对应的子系统。在本实施例中，子系统转发层的内部识别号表明，应该将包含处理后的控制信息的报文发送到第二子系统的转发层。第二子系统的转发层对从交换网下来的包含控制信息的报文，需要根据其交换头决定是发送到子系统内部的控制层还是发送到物理链路层。在本实施例中，由于路由器需要同其它网络设备进行信息交换，因此，应根据交换头将控制信息发送到物理链路层。同时，对于路由器的子系统之间的信息交换，应根据交换头将控制信息上送到其它子系统的控制层。

第二子系统中也可以包括上文中的第一子系统所包括的判断模块和统计模块，分别在子系统接收到协议报文时判断报文中是否包含控制层信息，以及对接收到的协议报文进行统计。

图2的传输过程的实现流程图参考图3所示。图3中包括以下步骤：

步骤11，第一子系统的转发层面接收数据报文；

第一子系统的转发层通过箭头1所示的转发通道接收到数据报文，该报文来自于底层物理链路，当然该报文也可以是从其它子系统控制层下发的报文。来自物理层的路由等协议报文是代表路由器与其它设备之间的信息交互，而其它子系统控制层下发的报文代表路由器内部各子系统之间信息的交互。

步骤12，判断接收的报文是否包含路由协议等控制层面的信息；

对接收到的报文进行识别，如果识别出报文中包含控制信息，则执行下一个步骤，如果识别出是普通报文，则走普通转发流程。

步骤13，第一子系统在转发层面将包含控制层信息的报文通过转发通道发送到交换网；

由于交换网具有单独的数据结构，因此，第一子系统在转发层将包含控制层信息的数据首先进行封装，然后再发送到交换网。封装时，应将转发通道的目的地址设置成控制中心的内部识别号，即，交换头中存有控制中心的交换识别号。

步骤14，交换网将控制信息发送到控制中心转发层；

交换网只根据交换头中的交换识别号将控制信息发送到控制中心，并不涉及对控制信息的处理。

步骤15，控制中心在转发层接收到交换网发送来的报文，并将接收到的控制报文解封装；

步骤16，控制中心在转发层将解封装后的控制报文上送到控制中心控制层，由控制中心控制层处理控制中心转发层发送的路由协议等控制信息；

控制中心将本控制中心转发层的信息上送到控制层时，由于需要高响应性，最好采用中断的方法进行上送，并且注意需要减少报文在内存中的拷贝次数。在上送时，也可以采用循环的方式。

控制中心在控制层对解封装后的控制报文进行处理，并将处理后的信息在控制层面直接封装成转发层面的报文，控制中心在控制层对报文的处理时，需要注意减少报文在内存中的拷贝次数。

步骤17，控制中心在控制层将处理后的信息发送到控制中心转发层；

控制中心在控制层将封装后的报文信息存放到转发层面的发送队列中，并通知转发层面进行处理。

步骤18，控制中心在转发层将封装后的报文发送到交换网；

控制中心在转发层将包含处理后的控制信息的报文发送到交换网的过程中(箭头4所示)，需要将转发通道的目的地址设置成子系统转发层的内部识别号，并且在交换头中含有是上送还是下发到物理链路的标记。控制中心的转发层发现发送队列不为空后，就直接将发送队列中的控制信息发送到交换网。

步骤19，交换网将控制中心发送来的控制报文发送到子系统转发层；

交换网根据控制报文的交换头中包含的子系统转发层的内部识别号，将控制报文发送到对应的子系统。在本实施例中，子系统转发层的内部识别号表明，应该将包含处理后的控制信息的报文发送到第二子系统的转发层。

步骤20，第二子系统的转发层将包含处理后的控制层信息发出；

第二子系统的转发层对从交换网下来的包含控制信息的报文，需要根据其交换头决定是发送到子系统内部的控制层还是发送到物理链路层。在本实施例中，由于路由器需要同其它网络设备进行信息交换，因此，应根据交换头将控制信息发送到物理链路层。同时，对于路由器的子系统之间的信息交换，应根据交换头将控制信息上送到其它子系统的控制层。

在上述步骤12中的判断出接收的报文包含路由协议等控制层面的信息之后，还可以包含步骤12’：对包含控制层信息的报文进行统计。该步骤的目的是利用对报文的统计结果，对出现的任何可能异常进行诊断。

对包含控制层信息的报文进行统计的步骤并不是实现本发明目的的一个必要步骤，在执行步骤14时所采用的控制信息仍然是步骤12中判断出的控制信息。

上述步骤中，步骤15～18中，由控制中心执行的操作属于控制中心层面，步骤14、步骤19中，由交换网执行的操作属于交换转发层，步骤11～13中，由路由器子系统执行的步骤属于子系统转发层。

本发明的方法也可用于路由器上的快速重路由功能(Fast Re-route，FRR)、双向侦测协议(Bidirectional Forwarding Detection，BFD)、超级虚拟网SUPERVLAN等其它业务，即，通过转发层面高速传输控制信息，可以减少信息在路由器中的传输时间，提高控制信息的传输速度，从而提高上述业务的处理时间，使业务处理的整体性能有所提高。

由于本发明将整个传输通道全部改为高速转发通道，并且减少了子系统控制层处理的环节，所以整个控制层面报文信息处理时间将大大缩短，从而提高了对各类路由协议路由收敛性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种路由器内部通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的路由器内部通信方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的路由器内部通信方法，其特征在于，

4.如权利要求1或3所述的路由器内部通信方法，其特征在于，所述控制中心对所述包含控制层信息的报文进行处理的步骤具体为：

所述控制中心在控制层处理所述控制层信息；

5.如权利要求1所述的路由器内部通信方法，其特征在于，所述将接收到的包含控制层信息的报文通过转发通道发送到交换网的步骤之前，还包括步骤：

6.如权利要求5所述的路由器内部通信方法，其特征在于，若判断出收到的数据报文中包含控制层信息后，还包括步骤：

对所述包含控制层信息的报文进行统计。

7.如权利要求6所述的路由器内部通信方法，其特征在于，所述包含控制层信息的报文设置为高优先级。

8.一种路由设备，包括：

至少两个子系统，第一子系统和第二子系统；

交换网；

控制中心；

其特征在于，所述控制中心包括：处理模块和交换模块；

9.如权利要求8所述的路由设备，其特征在于，所述至少两个子系统均包括：判断模块，用于判断收到的数据报文中是否包含控制层信息，如果不包含，则子系统进行普通转发，如果包含，则子系统将接收到的包含控制层信息的报文通过子系统转发层发送到交换网。

10.如权利要求9所述的路由设备，其特征在于，所述两个子系统还均包括：统计模块，用于对所述包含控制层信息的报文进行统计。

11.如权利要求10所述的路由设备，其特征在于，所述包含控制层信息的报文设置为高优先级。