CN101442494B - 一种实现快速重路由的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现快速重路由的方法，它包括如下步骤，系统启动上层协议管理和配置FRR路由；上层下发FRR的一条有效下一跳IP，驱动将FRR的IP写入ECMP表中，建立一个软件表存储FRR组和ECMP组之间的关系；将子网路由的前缀地址和FRR组号通知驱动，驱动在软件表中查找到ECMP组号，将子网路由信息和ECMP组号一起写入硬件中；FRR组的有效下一跳IP出现故障，上层通知驱动FRR的index和新的备份下一跳的IP，驱动在软件表中查找到ECMP的index，把新的IP更新到ECMP的下一跳中。本发明提高了使用芯片设计的系统对于FRR切换的响应速度。

Description

一种实现快速重路由的方法

技术领域：

本发明涉及一种在驱动层面实现快速重路由的方法。

背景技术：

FRR(Fast Reroute)快速重路由，就是一条LSP出现问题，不能正常传输信令和数据，这时候就将信令与数据转移到事先已经建立好的另外一条路径上去，以保证业务不会中断。可以这样理解FRR是一种保护措施。

在FRR中有两种不同类型的保护方案：

一、路径保护，也称为端到端保护，这种方式是通过和现在的LSP并行建立额外一条LSP，这条LSP只会在发生失效时使用

二、局部保护，或称为本地保护，即备份LSP只对原LSP的一部分进行保护。其中，由于保护的对象不同，对LSP中的结点进行保护的方式称为结点保护，而对LSP中某链路进行保护的方式称为链路保护。

目前普遍使用的FRR切换普遍需要快速的进行切换，一般需要在50毫秒完成，在拥有网络处理器的机器上，一般使用NP来进行处理，但是在ASIC芯片上，一般没有对应的FRR的硬件表项，因此以往在驱动层面实现FRR功能主要是通过上层在进行切换的时候，删除以前的老的失效的路由，再添加一个新的路由进行转发。这样的缺点是导致FRR切换的时候，如果对应某个失效的LSP的路由非常的多，就会出现非常多次的要求驱动删除路由，从而导致切换时间不能达到要求。

目前中国专利CN200710166107.3、CN200710175346.5、CN200710105840，都是从协议层面上实现的FRR的一些方法，其缺点是没有考虑到芯片层面的切换速度的提高的问题。而在无法对芯片功能进行修改的ASIC芯片上，必须利用芯片已有的表项功能实现FRR功能，而不能像网络处理器芯片那样编码来实现。并且现在市场上的大部分交换芯片都没有提供单独的FRR切换的表项，而大部分的交换芯片又都提供了关于ECMP路由的表项管理功能。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种FRR的方法，克服了在FRR切换的时候，驱动非常多次地删除路由，从而导致切换时间不能达到要求。

本发明的发明内容是提供一种快速重路由的方法，它包括如下步骤：a、系统启动上层协议管理和配置快速重路由FRR组；b、上层下发FRR的一条有效下一跳地址，为FRR组分配一个与等价多路径ECMP组号不相同的组号，驱动将该FRR组的有效下一跳地址写入芯片的ECMP表中，建立一个软件表，存储FRR组和对应芯片中的ECMP组之间的关系；c、将子网路由的前缀地址和FRR组号通知驱动，驱动在所述软件表中根据FRR组号查找到对应的ECMP组号，将子网路由信息和ECMP组号一起写入硬件中；d、FRR组的有效下一跳地址出现故障，上层软件通知驱动FRR的组号和新的备份下一跳的IP地址，驱动在所述软件表中根据FRR的组号查找到对应的ECMP的组号，把新的备份下一跳的IP地址更新到ECMP组的下一跳中，完成FRR组的切换。

在所述的步骤b中，驱动通过调用芯片的软件开发工具包SDK函数，将ECMP组写入芯片中。

在所述的步骤b中，芯片的ECMP组支持写入一个下一跳，则写入一个下一跳；芯片的ECMP组必须支持两个或者两个以上下一跳，则写两个或两个以上相同的下一跳。

在所述的步骤c中，子网路由的下一跳不再使用IP地址，而关联到所述FRR组的组号。

在所述的步骤d中，驱动通过调用芯片的软件开发工具包SDK函数，将FRR组新的有效下一跳IP地址写入芯片的ECMP表中。

在所述的步骤d中，完成FRR组的切换后，更新所述步骤b中的软件表。

由以上的技术方案可见，与现有实现方法相比较，本发明提出的方案可以在大部分支持ECMP的ASIC芯片上实现快速的支持FRR切换的操作方法，并且不管有多少子网路由在使用这个FRR组都不会导致切换速度的增加，提高了使用ASIC芯片设计的系统对于FRR切换的响应速度，大大的提高了系统的效率，并且使得FRR切换速度更加稳定，不会受到子网路由数量的影响。另外使用该方案使得ASIC芯片一样可以支持FRR的处理，不需要为了实现该功能而不得不使用NP芯片，使用ASIC芯片开发的设备也比使用NP开发设备成本降低很多。

附图说明：

图1为本发明方法的子网路由利用FRR与ECMP组的关系建立切换的示意图。

图2为本发明方法的处理流程总图。

图3为本发明方法的FRR组下发处理流程图。

图4为本发明方法的使用FRR保护的子网路由下发处理流程图。

图5为本发明方法的FRR切换下一跳上层下发处理流程图。

具体实施方式：

本发明提出了一种使用ASIC芯片提供的ECMP表的来实现FRR功能的方法，本文中使用Broadcom公司提供的BCM56624芯片来进行举例，该方案不仅仅限于这一款交换芯片，只要芯片厂商提供了ECMP的表和针对ECMP表的管理接口，就可以在驱动层面上借助ECMP表的管理接口来实现FRR的快速切换的功能。

该方案实现的基本思路就是把FRR作为一个ECMP组写入芯片的ECMP表中，并且无论有多少条子网路由使用了这个FRR的切换，所需要做的动作仅仅只有一个：把这个FRR对应的ECMP组的下一跳内容进行一次修改，把这个ECMP组的下一跳从一个无效的下一跳切换到一个有效下一跳即可，而无需像以前的实现方式那样进行多次子网路由的删除和添加。

如图1所示，尽管有多条子网路由指向需要切换的FRR组，但是如果使用ECMP组来实现，在切换的时候仅仅需要将ECMP组的下一跳进行切换即可，不需要对所有子网路由进行操作。例如：此时有n条子网路由，这些子网路由的下一跳有A、B两个，A是有效的下一跳，B是备份下一跳，而此时仅需要创建一个ECMP组，该组的下一跳是A，那么此时一旦开始切换，仅仅需要在这个ECMP组中把下一跳切换为B，而所有的子网路由都不需要删除和添加就可以完成这个FRR的动作，对应图1仅仅需要将实线的下一跳切换到虚线的下一跳，即可实现FRR。

如图2，本发明的技术方案包括如下步骤：

a、系统启动上层协议管理和配置快速重路由FRR组；

b、上层协议下发驱动层FRR组的一条有效的下一跳IP地址，协议层的下发以及驱动的处理动作是按以下三个步骤进行的：

b1、分配一个FRR组号index，该index与上层分配的ECMP组号index不能相同；

b2、将下发的IP地址作为FRR组的index的有效下一跳，并将该FRR组的index和有效下一跳IP地址通知驱动；

b3、驱动将FRR组的index和有效下一跳IP当作是一个ECMP组的index和这个ECMP组的下一跳IP地址写入芯片的ECMP表中，并保存这个ECMP组写入芯片的ECMP组的index；此处驱动方面写芯片的操作与操作上层下发ECMP路由的方法是一样的，仅仅需要在驱动的软件表中区分这个组到底是真正的ECMP组下发的还是一个FRR的有效下一跳下发的，由于在芯片中处理的时候，FRR组和真正的ECMP下一跳组是共用的，因此在步骤b1中，分配的FRR组的index和真正的ECMP组的index不能相同；

c、此时如果有子网路由需要进行FRR组的链路备份，将这些子网路由的前缀地址和FRR组号通知驱动，驱动根据上层提供的FRR组号，就可以在所述软件表中查找到FRR组号和ECMP组号之间的对应关系，将子网路由信息和ECMP组号一起写入硬件中，这些子网路由就指向了硬件中的ECMP组，通过这样的操作也就将需要FRR组保护的子网路由的下一跳都指向了硬件中事实上起作用的ECMP组的下一跳；

d、当完成步骤c之后，这些指向FRR组的路由就可以进行保护的FRR切换了，此时，如果该FRR组的有效的下一跳出现故障需要切换到备份下一跳，动作如下：

d1、上层软件不需要再告诉驱动此时引用了该FRR的所有的子网路由，仅仅需要告诉驱动该FRR组的index，和新的备份下一跳的IP地址；

d2、驱动在软件表中找到该FRR组的组号对应的ECMP组的组号，把新的备份下一跳的IP地址更新到这个ECMP组的下一跳中，完成FRR组的切换；

步骤a、b是上层写入驱动FRR组和下一跳的操作，对应图3；步骤c是上层写入需要被保护的子网路由的操作，对应图4；步骤d是子网路由进行切换的时候，上层对于驱动的操作，对应图5。

为了更清楚地理解本发明所述技术方案，现举例如下：如有一个子网路由123.1.1.0，它有两个下一跳，正在使用的下一跳是123.1.1.1，备份下一跳是123.1.1.2。

步骤a、b的处理，是上层创建一个FRR组A，组A的成员是123.1.1.1，然后上层把组A写入驱动，驱动对应的创建一个ECMP组a，将123.1.1.1写入ECMP组a中；

步骤c的处理，是上层下发子网路由123.1.1.0，并且告诉驱动这个子网路由的下一跳是FRR组A，驱动就通过这个FRR组A找到了ECMP组a，然后把“子网路由123.1.1.0+ECMP组a”的信息一起写入硬件，则硬件可以通过ECMP组a知道，123.1.1.0的下一跳是ECMP组a对应的下一跳123.1.1.1；

步骤d的处理，是如果123.1.1.1出现故障了，现在要切换到123.1.1.2，这时，上层下发FRR组A的切换信息，告诉驱动FRR组A现在的下一跳已经不是123.1.1.1而是切换成新的123.1.1.2了，于是，驱动收到之后，直接通过FRR组A找到ECMP组a，并且修改ECMP组a的下一跳变成123.1.1.2，通过这样的修改，刚才指向ECMP组a的子网路由123.1.1.0就自动的切换了下一跳。

本方法的好处就是，如果指向这个FRR组A的路由很多，除了123.1.1.0，还有很多其他的子网路由都指向这个FRR组，那么通过这种方法的步骤d可以看出，不需要再下发每个子网路由的详细信息，而是直接告诉驱动，FRR组A的变化，就可以间接的修改所有子网路由的下一跳。

下面就图2的步骤作具体的描述，图3对应图2中的a、b步骤，是FRR组下发处理函数流程图：

步骤101，当上层协议使能了FRR功能的时候，需要下发FRR组和目前处在使能状态的下一跳地址；

步骤102，分配一个与真正的上层下发的ECMP组的组号不一样的FRR的组号，防止出现FRR组号占用了真正的ECMP组组号的情况；

步骤103，驱动将该FRR组分配的组号index作为芯片的ECMP表的index调用芯片的SDK函数，将ECMP组写入芯片中；

步骤104，驱动根据FRR组号分配创建了ECMP组，将所述FRR组的有效下一跳写入该ECMP组；这里需要根据各个不同芯片的具体情况写入，如果芯片的ECMP组支持写入一个下一跳则可以写入一个下一跳，如果必须支持两个或两个以上下一跳，则可以写两个或两个以上相同的下一跳；

步骤105，在驱动中建立一个软件表，存储这个FRR组和对应的芯片中的ECMP组之间的关系，以便子网路由添加的时候，查找子网路由关联的FRR的组号在硬件中应该对应的是哪个ECMP组号；

步骤106，如果驱动写硬件芯片表全部成功，返回成功，如果写芯片失败，返回失败。

图4对应图2中的c步骤，是使用FRR保护的子网路由下发处理流程图：

步骤201，当有需要FRR保护的子网路由出现的时候，上层需要下发这种子网路由给驱动；

步骤202，子网路由的下一跳不再使用IP地址，而是关联到保护这个子网路由的FRR组的index；

步骤203，驱动在所述FRR组与ECMP组建立的软件表中，通过上层协议下发的FRR组的组号，查找该FRR对应的ECMP组的index，进而得到ECMP的下一跳信息；

步骤204，将ECMP表的index信息和子网路由的相关信息写入芯片的硬件的子网路由表中，硬件中的这条子网路由的下一跳就指向该找到的ECMP组，这样就把需要FRR保护的这个子网路由和我们替代FRR组写入硬件的ECMP组的index联系起来了；

子网路由的前缀就是要写入硬件的子网路由表的内容，例如123.0.0.0就是一个子网路由前缀；子网路由表指的是硬件的子网路由表。子网路由写入的时候，如果是FRR的类型，需要找到一个对应的ECMP表的index作为该子网路由的下一跳写入硬件，硬件会知道这个子网路由对应的下一跳是一个ECMP组，然后就会在ECMP表中找该ECMP组，该ECMP组又记录了1个或者多个下一跳，这1个或者多个下一跳就是该子网路由的真实的下一跳。

步骤205，如果驱动写硬件芯片表全部成功，返回成功，如果写芯片失败，返回失败。

图5对应图2中的d步骤，是FRR切换下一跳上层下发处理流程图：

步骤301，当FRR发生切换的时候，上层下发FRR组以及新的下一跳地址，这个下一跳是用于这个FRR组切换时候的备份下一跳，由于以前的下一跳已经失效，因此这个备份下一跳现在生效；

步骤302，在软件表中找到这个ECMP组，得到ECMP组的组号，并且将新的需要生效的下一跳准备写入硬件中；

步骤303，更新芯片的ECMP组内容，通过调用芯片的SDK函数，把新的生效的下一跳地址写入这个ECMP组中，替代以前的失效的下一跳，以前的下一跳不再产生作用，这样就完成了在硬件中切换下一跳的动作；

步骤304，更新驱动的软件表中的FRR与ECMP组的关系表，将新的下一跳写入ECMP组的下一跳中，并且删除原来的下一跳，完成软件表与芯片硬件表的同步；

步骤305，如果驱动写硬件芯片表全部成功，返回成功，如果写芯片失败，返回失败。

Claims (6)

1.一种实现快速重路由的方法，其特征在于：它包括如下步骤

a、系统启动上层协议管理和配置快速重路由FRR组；

b、上层下发FRR组的一条有效下一跳地址，为FRR组分配一个与等价多路径ECMP组号不相同的组号，驱动将该FRR的有效下一跳地址写入芯片的ECMP表中，建立一个软件表，存储FRR组和对应芯片中的ECMP组之间的关系；

c、将子网路由的前缀地址和FRR组号通知驱动，驱动在所述软件表中根据FRR组号查找到对应的ECMP组号，将子网路由信息和ECMP组号一起写入硬件中；

d、FRR组的有效下一跳地址出现故障，上层软件通知驱动FRR组号和新的备份下一跳的IP地址，驱动在所述软件表中根据FRR组号查找到对应的ECMP组号，把新的备份下一跳的IP地址更新到ECMP组的下一跳中，完成FRR的切换。

2.按照权利要求1所述的实现快速重路由的方法，其特征在于：在所述的步骤b中，驱动通过调用芯片的软件开发工具包SDK函数，将ECMP组写入芯片中。

3.按照权利要求1所述的实现快速重路由的方法，其特征在于：在所述的步骤b中，芯片的ECMP组支持写入一个下一跳，则写入一个下一跳；芯片的ECMP组必须支持两个或者两个以上下一跳，则写两个或两个以上相同的下一跳。

4.按照权利要求1所述的实现快速重路由的方法，其特征在于：在所述的步骤c中，子网路由的下一跳不再使用IP地址，而是关联到所述FRR组的序号。

5.按照权利要求1所述的实现快速重路由的方法，其特征在于：在所述的步骤d中，驱动通过调用芯片的软件开发工具包SDK函数，将FRR组新的有效下一跳IP地址写入芯片的ECMP表中。

6.按照权利要求1所述的实现快速重路由的方法，其特征在于：在所述的步骤d中，完成FRR组的切换后，更新所述步骤b中的软件表。

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