CN101371474A - 用于检测虚拟交换机链路故障并从中恢复的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种检测虚拟交换机中发生的故障并做出响应的系统和方法。虚拟交换机是通过由虚拟交换机链路(VSL)互连的两个或更多个物理交换机来形成的。一个物理交换机被选为Master(主导)，其为虚拟交换机执行链路聚集协议。若VSL出故障，则其他物理交换机中的一个假设它应该成为虚拟交换机的Master，并开始执行链路聚集协议。通过在链路聚集协议的控制分组中添加唯一于物理交换机的信息，远程交换机可以识别VSL何时出故障，并将该情况报告给原始Master。作为响应，原始Master或新Master采取纠正措施。

Description

用于检测虚拟交换机链路故障并从中恢复的系统和方法
技术领域
本发明一般地涉及计算机网络，更具体地，涉及用于检测链路故障并从链路故障中恢复的方法和装置。
背景技术
包括企业、政府和教育机构在内的很多组织利用计算机网络使得员工及他人可以共享和交换信息和/或资源。计算机网络通常包括通过一种或多种通信介质互连的多个实体。实体可以由诸如计算机之类的通过通信介质来“发出”(即发送)或“吸收”(即接收)消息的任何设备构成。常见类型的计算机网络是局域网(“LAN”)，局域网通常指单个建筑或校园内的私有网络。LAN通常采用诸如以太网或无线协议之类的数据通信协议(LAN标准)，该协议定义由通信体系结构(即协议栈)的数据链路和物理层执行的功能。
一个或多个中间网络设备常常用来将LAN耦合在一起并允许相应的实体交换信息。例如，网桥或交换机可用来在两个或更多个LAN或末端站之间提供“交换”功能。通常，网桥或交换机是计算机并包括多个端口，所述多个端口被耦合到LAN和诸如服务器和主机之类的末端站，以及其他网桥和/或交换机。用来将网桥相互耦合的端口一般被称为干线端口(trunk port)，而用来将网桥耦合到LAN和末端站的端口一般被称为接入端口(access port)。桥接功能包括接收来自源端口处的发送实体的数据，以及将该数据传送到至少一个目的地端口，以用于转发到一个或多个接收实体。
在典型的网络设计中，多个接入交换机(access switch)被布置在配线柜中。接入交换机被耦合到企业或组织的工作站和服务器。来自若干配线柜的接入交换机随后被上行链路连接到多个分布交换机(distributionswitch)。分布交换机进而被连接到核心交换机(core switch)，使得与第一配线柜相关联的工作站和服务器可以访问在企业或组织的其他部分中可用的信息和服务。
计算机网络的每个交换机一般要求一些可能是耗时且易出错的配置。因此，希望简化网络设计，并减少必须执行的网络配置的量。
发明内容
简而言之，本发明涉及用于检测虚拟交换机中发生的故障并做出响应的系统和方法。虚拟交换机是多个物理交换机作为单个交换机的逻辑表示。虚拟交换机通过经由一个或多个虚拟交换机链路(Virtual SwitchLink，VSL)互连物理交换机来形成。物理交换机通过VSL来通信，以将其中的一个选为虚拟交换机的活动部分(active part)。活动部分(也称为主机箱(Master Chassis))为整个虚拟交换机执行桥接和路由协议。虚拟交换机的未被选择的部分作为备用部分来操作，也被称为从机箱(SlaveChassis)。在示例性实施例中，虚拟交换机被布置在计算机网络内，并将多个接入交换机与一个或多个核心交换机互连。形成虚拟交换机的物理交换机的每一个包括至少一个监管机(supervisor)模块，所述监管机模块进而具有协议引擎和虚拟交换机引擎。与接入交换机合作的协议引擎通过交换控制分组或协议数据单元(PDU)来执行诸如链路聚集协议之类的网络协议。通过运行链路聚集协议，虚拟交换机确定它是否被多于一个链路耦合到任何给定的接入交换机。若是，则将虚拟交换机连接到所给定接入交换机的多个链路被聚集到一起。
根据本发明的优选实施例，链路聚集协议的PDU被修改以携带关于虚拟交换机以及哪个物理交换机是虚拟交换机的活动部分的信息。具体而言，由虚拟交换机发出的每个PDU被配置成携带虚拟交换机标识符(ID)和活动部分ID。该信息(即虚拟交换机ID和活动部分ID)优选地被接收PDU的接入交换机存储，并在由接入交换机发出的PDU中被反射回虚拟交换机。
若虚拟交换机的备用部分停止通过VSL接收来自活动部分的通信，表明活动部分出故障或者VSL失效，则虚拟交换机的备用部分假设它应该成为虚拟交换机的活动部分。作为响应，虚拟交换机从前的备用部分生成PDU并将它自己的ID加载到这些PDU的活动部分ID中。从前的备用部分随后从它的端口发送这些PDU，从而告知接入交换机：虚拟交换机原先备用的部分现在是活动部分。接收这种信息的接入交换机将断定从前的备用现在是虚拟交换机的活动部分。作为响应，接入交换机将该新信息包括在它们发回虚拟交换机的PDU中。
若虚拟交换机处的故障是VSL的故障并且虚拟交换机原先活动的部分继续工作，则它将从接入交换机接收携带指示虚拟交换机从前的备用部分现在是活动部分的信息。虚拟交换机原先活动的部分将因此断定VSL出了故障。作为响应，原先活动的部分将采取纠正措施。优选地，原先活动的部分将放弃其作为虚拟交换机活动部分的角色，并进入恢复模式。当处于恢复模式时，原先活动的部分的端口而非VSL的端口被关闭。此后，若VSL恢复，则虚拟交换机原先活动的部分变成虚拟交换机的备用部分。
附图说明
下面的发明描述参照附图，其中：
图1是计算机网络的高度示意性部分框图；
图2是虚拟交换机的高度示意性功能框图；
图3是接入交换机的高度示意性功能框图；
图4A-D是根据本发明的优选方法的流程图；并且
图5和6是根据本发明的优选实施例的控制消息格式的高度示意性图解。
具体实施方式
图1是计算机网络100的高度示意性图解。网络100包括被相应的上行链路112a-k耦合到四个分布交换机108-111的多个接入交换机102-106。分布交换机108-111进而被多个链路116耦合到一对核心交换机114和115。核心交换机114和115经由干线118被耦合到可以表示数据中心126的一组分布交换机120和121和接入交换机122-124。两个核心交换机114和115可通过点到点链路128来互连。接入交换机102-104和105-106通常被布置在各个配线柜中，并且各自耦合到多个局域网(LAN)和末端站(未示出)。数据中心126的接入交换机122-124被类似地耦合到数据存储系统和/或其他设备(未示出)。网络100的配置允许耦合到接入交换机102-106的LAN和末端站相互通信并访问数据中心126所表示的信息和服务。
应该理解，图1的网络100仅用作示例性目的，本发明可与具有可能更复杂的拓扑的其他网络一起操作。
根据本发明，分布交换机108和109被逻辑上组织在一起以形成单个虚拟交换机130。类似地，分布交换机110和111被逻辑上组织在一起以形成单个虚拟交换机132，如虚线所示。具体而言，分布交换机108和109优选地通过一个或多个虚拟交换机链路(VSL)134来互连。同样，分布交换机110和111通过一个或多个VSL 136来互连。VSL 134和136在各个对等物理交换机或各个虚拟交换机的机箱之间运送控制和数据流量。通过形成虚拟交换机130，在接入交换机102-104看来，分布交换机108和109就像一个大的分布交换机。并且，在接入交换机105和106看来，分布交换机110和111就像一个大的分布交换机。应该理解，虚拟交换机130或132可通过多于两个物理交换机来形成。
图2是虚拟交换机132的高度示意性部分功能框图。分布交换机110优选地包括两个监管机模块：活动监管机模块202和备用监管机模块204。分布交换机110还包括多个(例如两个)线路卡206和208。每个线路卡206和208具有多个端口210，还包括连接到存储器214的微处理器(μp)212。活动监管机202还具有连接到至少一个存储器218的至少一个微处理器216。活动监管机202还包括虚拟交换机引擎220和协议引擎，如链路聚集引擎222。在示例性实施例中，活动监管机模块202还具有它自己的端口210。链路聚集引擎222具有多个子组件，包括一个或多个状态机(SM)224、控制分组生成器226和数据存储228。耦合到活动监管机模块202的端口P1 210的是VSL 136，VSL 136通向虚拟交换机132的第二分布交换机111。
分布交换机111也包括两个监管机模块，其中之一是活动监管机模块230，另一个是备用监管机模块232。分布交换机111也具有多个(例如两个)具有端口210的线路卡234和236。线路卡234和236也具有相应的微处理器212和存储器214。分布交换机111的活动监管机模块230也具有虚拟交换机引擎220、链路聚集引擎222、微处理器216、存储器218和多个端口210，这些端口之一(即端口P1)被耦合到VSL 136，因此被耦合到分布交换机110。
用于虚拟交换机132的适当设计在题为“Virtual Network Device”的美国专利申请公布No.US2005/0063395A1中被公开，该专利申请公布的全部内容通过引用方式结合于此。本领域技术人员将意识到分布交换机110和111具有附加组件，如转发引擎、过滤数据库、生成树(spanningtree)协议引擎等(未示出)。
与本发明一起使用的适当分布交换机包括来自加州圣何塞的思科系统公司的Catalyst 6000系列交换机。
图3是根据本发明的诸如接入交换机105之类的接入交换机的高度示意性功能框图。交换机105包括多个线路卡302-304和监管机卡306。线路卡302-304和监管机卡306通过通信总线308处于相互通信关系中。每个线路卡302-304包括微处理器(μp)212和至少一个存储器214。监管机卡306也包括μp 216和存储器218。根据本发明，监管机卡306还包括诸如链路聚集引擎310之类的协议引擎，以及虚拟交换机监视引擎312。链路聚集引擎310优选地包括控制分组生成器314，一个或多个状态机316，以及数据存储318。虚拟交换机监视引擎312优选地包括数据存储320。
在所示实施例中，接入和分布交换机的线路卡代表发送和接收电路，并可以通过一个或多个建立端口以用于网络消息交换的网络接口卡(NIC)来形成。
参考图2和3，本领域技术人员将理解，虚拟交换机引擎220、虚拟交换机监视引擎312以及链路聚集引擎220和310可以各包括被配置并排列以产生时序逻辑电路的寄存器和组合逻辑。在优选实施例中，这些组件是包含程序指令的软件模块或库，所述程序指令符合本文描述的方法，存储在诸如存储器218之类的计算机可读存储器中，并可由诸如微处理器216之类的一个或多个处理元件来执行。其他计算机可读介质也可用于存储并执行这些程序指令。然而，本领域技术人员将意识到，包括固件在内的软件和硬件的各种组合可用来实现本发明。
图4A-D是根据本发明的优选方法的流程图。首先，每个具有多于一个监管机模块的分布交换机选择其中一个作为该分布交换机的活动监管机模块，如块402(图4A)所示。若分布交换机只有一个监管机模块，则忽略此步骤。未被选择的监管机模块(一个或多个)成为交换机的(一个或多个)备用监管机模块。接着，诸如交换机110和111之类的形成虚拟交换机的分布交换机通过VSL 136来相互通信并选择其中一个作为虚拟交换机132的活动部分(也称为主机箱)，如块404所示。例如，假设交换机110和111选择分布交换机110作为虚拟交换机132的活动部分或主机箱。于是其他分布交换机(即交换机111)成为虚拟交换机132的备用部分或从机箱，如块406所示。
在所示实施例中，虚拟交换机132的转发决定由主机箱的活动监管机模块(也可称为主活动监管机)做出。对于虚拟交换机132，主活动监管机是活动监管机模块202。主活动监管机202还执行诸如生成树协议等之类的由虚拟交换机132运行的所有桥接和路由协议。因此，在从机箱111的线路卡(例如，线路卡234)处接收的诸如配置网桥协议数据单元(BPDU)之类的控制分组被发送到主机箱110的活动监管机模块202供处理。类似地，要从从机箱111的端口发送的控制分组优选地被主机箱110的活动监管机模块202生成并被发送到从机箱111的线路卡234、236以便由其发送。
但是，应该理解，每个机箱处(即主机箱和从机箱处)的活动监管机运行与机箱的基础设施有关的某些协议，如给线路卡加电等等。
虚拟交换机132和接入交换机105、106优选地执行链路聚集协议，以便例如交换机105之类的给定接入交换机和虚拟交换机132之间的多个链路可被聚集，如块408所示。在所示实施例中，虚拟交换机132和接入交换机105、106运行来自加州圣何塞的思科系统公司的并描述于题为“Port Aggregation Protocol”的美国专利No.5,959,968中的端口聚集协议(PAgP)，所述专利的全部内容通过引用方式结合于此。更具体而言，PAgP由分别布置在虚拟交换机132和接入交换机105、106处的链路聚集引擎222和310来运行。为了执行PAgP，虚拟交换机132和接入交换机105、106交换被称为PAgP协议数据单元(PDU)的控制消息。
图5是根据本发明的优选实施例的PAgP PDU 500的高度示意性图解。PAgP PDU 500包括头部502，该头部由目的地地址(DA)字段504、源地址(SA)字段506、长度字段508、目的地服务接入点(DSAP)字段510和源服务接入点(SSAP)字段512组成。接着头部502的是版本字段514和标志字段516。通常，标志字段516后面跟着“我的设备ID(my device ID)”字段。但是，根据本发明的优选实施例，“我的设备ID”字段被虚拟交换机ID字段518取代。PAgP PDU 500还包括我的设定端口Ifindex(My Set Port Ifindex)字段520、我的群组能力(My Group Capability)字段522、我的群组Ifindex(My Group Ifindex)字段524、你的设备ID字段(Your Device ID)526、你的发送端口Ifindex字段(Your Sent Port Ifindex)528、你的群组能力(Your GroupCapability)字段530、你的群组Ifindex(Your Group Ifindex)字段532和同伴计数(Partner Count)字段534。PAgP PDU 500还可包括一组或多组类型-长度-值(TLV)字段。具体而言，PAgP PDU 500包括TLV数目(Number Of TLVs)字段536，该字段后面跟着一组或多组类型538、长度540和值542字段。
主活动监管机202处的控制分组生成器226优选地生成用于从虚拟交换机132的每个端口发送的一个或多个PAgP PDU 500，如块410所示。即，控制分组生成器226生成用于从主机箱110处的端口210以及从从机箱111的端口发送的PAgP PDU 500。头部502的字段优选地通过传统方式被加载。生成器226优选地使用版本字段514中的新版本值来指示PAgP PDU 500是新版本。标志字段516通过传统方式被加载。在虚拟交换机ID字段518中，生成器226优选地放置已指派给虚拟交换机132的唯一ID，如块412所示。具体而言，网络管理员优选地利用网络100内唯一的单个虚拟交换机ID来配置给定虚拟交换机的每个物理交换机。因此相同的虚拟交换机ID被给定虚拟交换机的所有物理交换机共享，并且形成给定虚拟交换机的每个物理交换机优选地例如在其各自的存储器218和/或在链路聚集引擎222的数据存储228中存储该相同ID值。字段520、522和524根据将发送PAgP PDU 500的端口以传统方式被加载。
具体而言，我的发送端口Ifindex字段520p被加载以指派给将发送PAgP PDU 500的端口的接口管理信息库(MIB)ifindex。我的群组能力字段522被加载以为各个端口配置的值。这是用于控制PAgP的操作的用户可配置值。给定的物理端口只能与群组能力值与第一端口相同的另一物理端口聚集。群组能力值优选地通过网络管理员动作来指派。我的群组Ifindex字段524被加载以指派给相应物理端口所附接的聚集端口(agport)的接口MIB ifindex。若物理端口目前未附接到任何agport，则字段524被设为空，例如被加载以零值。假设在将发送目前由生成器226构建的PAgP PDU的端口上尚未接收到PAgP PDU 500，则字段526-532被设为空。同伴计数字段534被加载以已知正在发送PAgP PDU到要发送当前PAgP PDU的端口上的其他设备的个数，该字段在本例中为零。
根据本发明，生成器226将新的活动机箱TLV 537附加到PAgP PDU500，如块414所示。因此，TLV数目字段536至少被设为值1。活动机箱TLV 537的类型字段538优选地被设为选定值，该选定值将该TLV对其他交换机标识为活动机箱TLV。长度字段540指定活动机箱TLV 537的长度。根据本发明的优选实施例，组成给定的虚拟交换机的每个物理交换机被指派其自己唯一的ID。即，分布交换机110和分布交换机111各具有它们自己唯一的ID。由于交换机110已被选为虚拟交换机132的主机箱或活动部分，因此生成器226将用于分布交换机110的ID放到主机箱ID字段542中，如块416所示(图4B)。
由生成器226创建的PAgP PDU 500随后被传递到相应端口并从虚拟交换机132发送，如块418所示。假设PAgP PDU 500将从从机箱111处的端口被发送。于是，PAgP PDU 500通过VSL 136被传递到从机箱111，从从机箱111处它被从相应端口发送。PAgP PDU 500被接入交换机105接收，并被传递到它的监管机卡306以便由链路聚集引擎310处理。引擎310优选地从字段518中恢复虚拟交换机ID值，从接收到的PAgP PDU500的字段542中恢复主机箱ID值并将这些值例如存储在存储器218和/或数据存储318中，如块420所示。
引擎310的控制分组生成器314还创建PAgP PDU以便从接入交换机105的接收来自虚拟交换机132的PAgP PDU 500的那个端口210发送到虚拟交换机132。由生成器314创建的PAgP PDU与接收到的PAgP PDU 500在格式上相似。但是存在一些差别。例如，字段518被加载以指派给接入交换机105的唯一设备ID。另外，字段526-532被加载以接收到的PAgPPDU 500的字段518-524中包含的值。即，来自接收到的PAgP PDU 500的字段518的虚拟交换机ID值被输入到被发送回虚拟交换机132的PAgPPDU 500的你的设备ID字段526中。字段520-524是基于用来对接入交换机105进行配置的信息来加载的。从接入交换机105发送的PAgP PDU还包括活动机箱TLV 537，如块424所示。该活动机箱TLV 537的主机箱ID字段被加载以与接收到的PAgP PDU 500中相同的值。换言之，主机箱ID值被接入交换机105反射回虚拟交换机132。
这一来自接入交换机105的PAgP PDU由虚拟交换机132接收并被传递到主活动监管机202处的链路聚集引擎222供处理，如块426所示。虚拟交换机132类似地从它的耦合到接入交换机105和106的其他端口发送其他PAgP PDU 500，接入交换机105和106处理这些接收到的PAgP PDU500并利用它们自己的PAgP PDU对虚拟交换机132做出响应。依靠PAgPPDU的交换，虚拟交换机132和接入交换机105发现它们被四个链路112f-i互连。这四个链路112f-i优选地被聚集在一起以形成单个逻辑链路或信道。类似地，互连虚拟交换机132和接入交换机106的两个链路112j和112k优选地被聚集在一起以形成另一单个逻辑链路或信道。
一旦多个上行链路被聚集成信道，数据流量就可以被分布在这些上行链路中以提供负载平衡并改善网络性能。适当的负载平衡技术被描述于题为“Port Aggregation Load Balancing”的美国专利No.6,473,424中，该专利的全部内容通过引用方式结合于此。
假设虚拟交换机132的VSL 136出故障，由此切断组成虚拟交换机132的两个分布交换机110和111之间的通信，如块428所示。结果，活动机箱停止接收来自从机箱111的通信，并且从机箱111停止接收来自活动机箱110的通信。从机箱111无法断定该通信中断是由于活动机箱的某种故障还是由于VSL 136的故障。在任何情况下，从机箱111都优选地被配置成通过接管用于虚拟交换机132的活动角色来做出响应，如块430所示。具体而言，从活动监管机(Slave Active Supervisor)230初始化，并开始运行虚拟交换机的桥接和路由协议，包括数据消息的转发。
具体而言，从活动监管机230处的链路聚集引擎222承担用于虚拟交换机132的PAgP的运行。根据优选实施例，从活动监管机230处的控制分组生成器226在紧接着检测到故障之后或至少其后不久开始从虚拟交换机132的端口发送新生成的PAgP PDU 500，如块432所示。但是，由于该故障，PAgP PDU只能从现在是虚拟交换机132的活动机箱的从机箱111的端口被发送。
由从机箱111生成的PAgP PDU还具有与先前由活动机箱110生成的PAgP PDU 500相同的形式。像前面一样，从活动监管机230将指派给虚拟交换机的ID放到它生成的PAgP PDU 500的虚拟交换机ID字段518中，如块434所示。从活动监管机230还在其PAgP PDU 500中包括活动机箱TLV 537。但是，在主机箱ID字段542中，与故障之前在PAgP PDU500中使用的被指派给活动机箱110的ID不同，从活动监管机230放置被指派给从机箱111的唯一ID，如块436所示。
由从机箱111生成的PAgP PDU 500从其端口210被发送并被接入交换机105和106接收，如块438所示。像前面一样，PAgP PDU 500被传递到接入交换机105和106的链路聚集引擎310供处理。链路聚集引擎310检测接收到的PAgP PDU 500中包含的新主机箱ID值，并优选地将这一新值存储在存储器中，如块440所示。接入交换机105和106也生成PAgPPDU并将其返回到虚拟交换机132，包括将PAgP PDU发送到主机箱110的端口，如块442所示。由接入交换机105和106生成的PAgP PDU也包括活动机箱TLV 537。在这些活动机箱TLV 537中，接入交换机105和106将用于分布交换机111的ID(即用于从机箱的ID)输入到字段542中，因为这是从虚拟交换机132接收的PAgP PDU中的值，如块444所示。来自接入交换机105和106的PAgP PDU在虚拟交换机132的端口处被接收，所述端口包括从前是活动机箱的分布交换机110的端口。
但是，假设分布交换机110仍在运行。从接入交换机105和106接收的PAgP PDU被传递到交换机110的活动监管机模块202供处理。在检查这些接收到的PAgP PDU后，交换机110处的链路聚集引擎222发现主机箱ID字段542未携带被指派给交换机110的ID，如块446所示。作为替代，它携带被指派给交换机111的ID。交换机110断定它和交换机111之间的VSL 136出了故障。作为响应，交换机110优选地采取纠正措施，如块448所示。在示例性实施例中，该纠正措施包括将其除了与VSL 136相关的端口和接口之外的所有端口和接口置于关闭(down)状态，使得没有数据流量被交换机110发送或接收。交换机110也停止运行所有的桥接和路由协议，包括PAgP。即，交换机110不从它的端口210发送任何更多的PAgP PDU 500。但是，交换机110继续监视VSL 136，如块450所示。如果VSL 136复原起来，则交换机110优选地重新加载自身并作为虚拟交换机132的从机箱出现，如块452所示。
本领域技术人员将意识到可以采取其他纠正措施。
接入交换机105和106可以被配置成在例如最多大约三个PAgP PDU左右的短时期内持续接受来自交换机110的PAgP PDU 500，这些PAgPPDU 500在主机箱ID字段542中具有交换机110的ID。之后，接入交换机105和106优选地被配置成拒绝来自交换机110的任何更多的PAgPPDU，并移除如下端口：在所述端口上可能继续从去往虚拟交换机132的聚集信道或束(bundle)接收到这种PAgP PDU，如块454所示。
在第二实施例中，虚拟交换机132和接入交换机105和106可以采用具有替代格式的PAgP PDU。这种情况下，组成虚拟交换机的两个交换机110和111是利用域ID来配置的，并且该域ID被携带在PAgP PDU中。
图6是根据该第二实施例的PAgP PDU 600的高度示意性图解。PAgPPDU 600具有头部602，头部602包括DA字段604、SA字段606、长度字段608、DSAP字段620和SSAP字段612。头部后面是版本字段614、标志字段616、我的设备ID字段618、我的发送端口Ifindex字段620、我的群组能力字段622和我的群组Ifindex字段624。PAgP PDU 600还包括你的设备ID字段626、你的发送端口Ifindex字段628、你的群组能力字段630、你的群组Ifindex字段和同伴计数字段634。根据本发明的该实施例，PAgP PDU 600还包括域TLV 637。具体而言，PAgP PDU 600也包括TLV数目字段636，它后面跟着域TLV 637。域TLV 637又包括类型字段638、长度字段640和域ID字段642。
再次假设交换机110被选为虚拟交换机132的主机箱，交换机111成为从机箱。主活动监管机处的链路聚集引擎222优选地生成PAgP PDU600以用于从虚拟交换机132的端口210发送。在我的设备ID字段618中，引擎222加载与指派给交换机111的设备ID值不同的指派给交换机110的唯一设备ID值。在域ID字段642中，引擎222加载用来对虚拟交换机132进行配置的域值。PAgP PDU 600随后从虚拟交换机132的端口210被发送并由接入交换机105和106接收，在接入交换机105和106那里，PAgP PDU 600被处理。具体而言，接入交换机105和106处的链路聚集引擎310优选地存储来自接收到的PAgP PDU 600的参数，包括来自我的设备ID字段618的设备ID值，以及来自域ID字段642的域ID值。接入交换机105和106还生成与PAgP PDU 600具有相同格式的PAgPPDU并将其返回给虚拟交换机132。在这些返回给虚拟交换机132的PAgP PDU 600的你的设备ID字段626中，控制分组生成器314输入位于从虚拟交换机132接收的PAgP PDU 600的字段618中的设备ID值。类似地，在域TLV 637的域ID字段642中，控制分组生成器314加载来自从虚拟交换机132接收到的PAgP PDU 600的域ID值。
通过这种方式，接入交换机105和106以及虚拟交换机132之间的多个上行链路112被检测并聚集成信道。
若VSL 136出故障，则作为从机箱的交换机111如上所述断定它应该成为主机箱。因此交换机111开始为虚拟交换机132运行桥接和路由协议，包括PAgP。优选地，交换机111开始生成PAgP PDU 600并从它的端口219将其发送。这种情况下，交换机111处引擎222的控制分组生成器226将交换机111的唯一ID加载到将从交换机111发送的PAgP PDU 600的我的设备ID字段618中，而不是加载VSL 136故障前使用的交换机110的设备ID。在域TLV 637的域ID字段642中，交换机111加载被指派给虚拟交换机的共用域ID值，该值与VSL 136故障前交换机110使用的值相同。
来自交换机111的PAgP PDU 600被接入交换机105和106接收并处理。虽然这些新接收到的PAgP PDU 600的域ID值与先前从虚拟交换机接收到的PAgP PDU中包含的域ID值相同，但是我的设备ID值不同。因此，交换机105和106检测虚拟交换机处的转换(switchover)的发生。交换机105和106生成它们自己的PAgP PDU 600并将它们发送回虚拟交换机132。交换机105和106利用在接收到的PAgP PDU 600的我的设备ID字段618中包含的被指派给交换机111的设备ID值来加载这些PAgP PDU600的你的设备ID字段626。在域TLV 637的域ID字段642中，交换机105和106输入在从虚拟交换机132接收的PAgP PDU 600中包含的被指派给虚拟交换机132的域ID值。这些PAgP PDU 600随后被接入交换机105和106发送，并被虚拟交换机132接收和处理。来自接入交换机105和106的PAgP PDU 600在交换机110和交换机111二者的端口处被接收。若交换机110仍工作，则这些PAgP PDU 600被传递到交换机110处的链路聚集引擎222供处理。
在检查了来自接入交换机105和106的PAgP PDU 600后，交换机110处的引擎222确定，虽然这些PAgP PDU在域TLV 637中携带虚拟交换机132的域ID值，但是来自字段626的你的设备ID值不匹配交换机110的设备ID。而是，这些接收到的PAgP PDU的字段626中的值对应于交换机111的设备ID。交换机110因此断定VSL 136一定是关闭了，交换机111接管了用于虚拟交换机132的活动角色。响应于该情况，交换机110优选地采取如上所述的纠正措施。
已将本发明描述为PAgP的扩展。但是，本领域技术人员将理解，除了PAgP以外，本发明也可与其他协议一起使用。例如，本发明可以利用在电气电子工程师学会(IEEE)802.3ad-2000标准中描述的链路聚集控制协议(LACP)来实现，该标准的全部内容通过引用方式结合于此。本发明还可通过诸如链路发现协议(例如来自思科系统公司的思科发现协议(CDP))、生成树协议等等之类的其他协议来实现。本发明还可通过其自己独立的协议来实现。
应该注意，纠正措施可由原来是备用机箱、但已变为活动机箱的机箱来执行，而不是令原先活动的机箱来采取纠正措施。例如，若接入交换机继续接收来自交换机110的PAgP PDU，则接入交换机也可被配置成拒绝来自交换机111的PAgP PDU。这种情况下，交换机111将检测到它的PAgP PDU不被接受，断定VSL一定出了故障，并采取纠正措施。
前面的描述针对本发明的具体实施例。但是，很明显，可以对所描述的实施例进行其他变动和修改，获得它们的一些或全部优点。例如，本发明的PAgP PDU可以采用两个TLV；一个标识虚拟交换机，另一个标识主机箱。因此，所附权利要求的目的是涵盖落入本发明的真实精神和范围的所有这种变动和修改。

Claims (21)

1.一种虚拟交换机，包括：
主交换机机箱，具有主协议引擎和多个用于接收和转发网络消息的端口；
从交换机机箱，具有从协议引擎和多个用于接收和转发网络消息的端口；以及
通信链路，将所述主机箱与所述从机箱相耦合，使得所述主机箱和所述从机箱相互通信，其中
所述主协议引擎与远程交换机交换多个控制分组，所述控制分组中的至少一个包括标识所述虚拟交换机的第一值和标识所述主交换机机箱的第二值，
响应于所述主交换机机箱和所述从交换机机箱之间的所述通信链路的故障，所述从交换机机箱的协议引擎与所述远程交换机交换一个或多个控制分组，与所述从交换机机箱交换的所述一个或多个控制分组包括标识所述虚拟交换机的所述第一值，以及标识所述从交换机机箱的第三值，并且
响应于在所述主交换机机箱处接收来自所述远程交换机的包括标识所述标识虚拟交换机的所述第一值和标识所述从交换机机箱的所述第三值的控制分组，所述主交换机机箱或者所述从交换机机箱执行对所述通信链路的故障做出响应的纠正措施。
2.根据权利要求1所述的虚拟交换机，其中
所述虚拟交换机被多个上行链路连接到所述远程交换机，并且
所述主协议引擎包括被配置成将两个或更多个所述上行链路聚集成信道的链路聚集引擎。
3.根据权利要求1所述的虚拟交换机，其中
所述主交换机机箱和所述从交换机机箱通过所述通信链路来通信，以便将所述主交换机机箱选为所述虚拟交换机的主导，并且
所述从交换机机箱在所述主交换机机箱的控制下操作。
4.根据权利要求2所述的虚拟交换机，其中
所述控制分组是链路聚集协议数据单元(PDU)，
所述第一值是指派给所述虚拟交换机的标识符，
所述第二值是指派给所述主交换机机箱的标识符，并且
所述第三值是指派给所述从交换机机箱的标识符。
5.根据权利要求1所述的虚拟交换机，其中所述纠正措施由所述主交换机机箱执行。
6.根据权利要求5所述的虚拟交换机，其中由所述主交换机机箱执行的纠正措施包括阻止所述主交换机机箱的端口接收和发送数据分组。
7.根据权利要求2所述的虚拟交换机，其中所述链路聚集引擎被配置成执行端口聚集协议(PAgP)和电气和电子工程师学会(IEEE)802.1ad链路聚集规范标准中的一个。
8.根据权利要求1所述的虚拟交换机，其中来自所述主协议引擎的控制分组从所述主交换机机箱的端口并从所述从交换机机箱的端口被发送。
9.一种对被配置和安排成作为单个虚拟交换机来工作的主交换机机箱和从交换机机箱之间的通信链路的故障做出响应的方法，所述主交换机机箱和所述从交换机机箱各具有用于与远程交换机交换网络消息的多个端口，所述方法包括：
在所述主交换机机箱处生成多个控制分组，所述多个控制分组包括标识所述虚拟交换机的第一值和标识所述主交换机机箱的第二值；
从所述主交换机机箱和所述从交换机机箱的端口将所述多个控制分组发送到所述远程交换机；
响应于所述通信链路的故障，在所述从交换机机箱处生成多个控制分组，所述多个控制分组包括标识所述虚拟交换机的所述第一值，以及标识所述从交换机机箱的第三值；
将由所述从交换机机箱生成的所述多个控制分组从所述从交换机机箱的端口发送到所述远程交换机；
在所述主交换机机箱处接收来自所述远程交换机的至少一个控制分组，所述至少一个接收到的控制分组包括标识所述虚拟交换机的所述第一值和标识所述从交换机机箱的所述第三值；以及
由所述主交换机机箱或者所述从交换机机箱执行对所述通信链路的故障做出响应的纠正措施。
10.根据权利要求9所述的方法，其中执行纠正措施的步骤由所述主交换机机箱执行，并且包括阻止所述主交换机机箱的端口接收和发送数据消息。
11.根据权利要求9所述的方法，其中由所述主交换机机箱生成的控制分组从所述主交换机机箱的端口和从所述从交换机机箱的端口被发送。
12.根据权利要求11所述的方法，其中执行纠正措施的步骤由所述主交换机机箱执行，并且包括阻止所述主交换机机箱的端口接收和发送数据消息。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述控制分组对应于由所述虚拟交换机和所述远程交换机执行的链路聚集协议。
14.根据权利要求13所述的方法，其中
由所述主交换机机箱生成的控制分组是链路聚集协议消息，
所述链路聚集协议消息具有我的设备标识符字段，并且
标识所述虚拟交换机的所述第一值被输入到所述我的设备标识符字段中。
15.根据权利要求14所述的方法，其中
所述链路聚集协议消息具有类型-长度-值区域，并且
标识所述主交换机机箱的所述第二值被输入到所述类型-长度-值区域中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中
由所述从交换机机箱生成的控制分组是链路聚集协议消息，
由所述从交换机机箱生成的链路聚集协议消息具有我的设备标识符字段和类型-长度-值区域，并且
所述从交换机机箱在所述我的设备标识符字段中输入标识所述虚拟交换机的所述第一值，在所述类型-长度-值字段中输入标识所述从交换机机箱的所述第三值。
17.根据权利要求13所述的方法，其中
由所述主交换机机箱生成的控制分组是链路聚集协议消息，
所述链路聚集协议消息具有类型-长度-值区域，并且
标识所述虚拟交换机的所述第一值是被输入到所述类型-长度-值区域中的域标识符。
18.一种用于检测被配置和安排成作为单个虚拟交换机来工作的主交换机机箱和从交换机机箱之间的通信链路的故障的远程交换机，所述主交换机机箱和所述从交换机机箱各具有用于与所述远程交换机交换网络消息的多个端口，所述远程交换机包括：
多个端口，用于从所述虚拟交换机接收控制消息并向所述虚拟交换机发送控制消息；以及
协议引擎，用于处理从所述虚拟交换机接收到的控制消息并生成被发送到所述虚拟交换机的控制消息，其中所述协议引擎被配置并安排成
(a)响应于从所述虚拟交换机的主交换机机箱和从交换机机箱二者接收包括标识所述虚拟交换机的第一值和标识所述主交换机机箱的第二值的多个控制消息，将包括所述第一值和所述第二值的多个控制消息发送到所述虚拟交换机，并且
(b)响应于从所述从交换机机箱接收一个或多个包括标识所述虚拟交换机的所述第一值和标识所述从交换机机箱的第三值的控制消息，将包括所述第一值和所述第三值的一个或多个控制消息发送到所述主交换机机箱。
19.根据权利要求18所述的远程交换机，其中
所述协议引擎被配置成执行链路聚集协议，并且
所述控制消息是链路聚集协议数据单元(PDU)。
20.根据权利要求19所述的远程交换机，其中所述协议引擎还被配置成在所述链路聚集PDU内包括标识所述主交换机机箱的主机箱类型-长度-值段。
21.根据权利要求20所述的远程交换机，其中由所述协议引擎执行的链路聚集协议是端口聚集协议(PAgP)和电气和电子工程师学会(IEEE)802.1ad链路聚集规范标准中的一个。
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