CN101610182B - 堆叠中多主用设备冲突检测方法及堆叠成员设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了堆叠中多主用设备冲突检测方法及堆叠成员设备。预先在堆叠中的每个成员设备上配置一个检测接口，为每个检测接口分配IP地址，激活主用设备的检测接口的IP地址，且在每个设备上配置主用设备选举规则，并配置各成员设备的检测接口的IP地址与该设备的主用设备选举参数的对应关系；堆叠分裂后，备用设备升级为主用设备并激活本设备的检测接口的IP地址，各主用设备以本设备的检测接口的IP地址作为源IP地址，与其它主用设备建立会话，根据接收到的会话报文中的源IP地址查找到主用设备选举参数，根据配置的主用设备选举规则，选举出维持主用状态的主用设备。本发明实现了对堆叠中多主用设备冲突的检测。

Description

堆叠中多主用设备冲突检测方法及堆叠成员设备
技术领域
本发明涉及堆叠技术领域，具体涉及堆叠中多主用设备冲突检测方法及堆叠成员设备。
背景技术
堆叠技术将两台或者多台设备连接起来，形成一台逻辑设备。用户管理堆叠就像管理一台单一设备。堆叠技术可以提供高可用性、高可扩展性，简化管理。参与堆叠的所有设备使用相同的配置文件。
参与堆叠的设备使用堆叠电缆连接。图1为典型的堆叠的组成图，如图1所示，堆叠中有一台主用(Active)设备，其它设备均为备用(Standby)设备。Active设备负责管理整个堆叠控制平面，包括执行配置、下发配置等。Active设备和Standby设备共同负责运行数据平面，进行数据转发。Standby设备所需的数据由Active设备统一下发。
Active与Standby设备间的堆叠电缆断裂后，网络中会存在两台或者多台全局配置完全相同的Active设备，这些设备通过其它链路连通时可能会引起网络故障，例如IP地址冲突、二层协议计算错误等。因此，多台设备堆叠需要解决的一个重要问题是：如何识别多Active设备冲突。
思科(Cisco)公司的虚拟交换系统(VSS，Virtual Switching System)堆叠最多允许由两台Catalyst 6500系列交换机组成。VSS使用两种技术实现双Active设备检测与冲突解决。
一种机制是端口聚合协议(PAgP，Port Aggregation Protocol)增强协议检测。如图2所示，Cisco公司扩充了PAgP协议报文，使新Active设备将自身的ACTIVE_ID携带在PAgP报文中发送给原Active设备，原Active设备发现接收到的报文中的ACTIVE_ID与本地ACTIVE_ID不同，则确定存在多Active设备冲突，原Active设备关闭本地所有接口，此时冲突得以解决。
另外一种机制是双向转发检测(BFD，Bidirectional ForwardingDetection)。如图3所示，在参与堆叠的两个设备上分别选取一个三层接口，在每个接口上配置不同网段的IP地址和静态路由，将两个接口用额外的网线连接起来。当堆叠正常工作时，BFD会话处于DOWN状态；当堆叠链路断裂时，Standby设备上的静态路由生效，BFD会话UP，从而检测到多Active设备冲突。
上述Cisco公司的两个实现方案的最大缺点是：只能支持两台设备形成的堆叠，即只能实现“双Active设备检测”。当存在三台或者更多设备参与堆叠时，需要进行“多Active设备检测”，Cisco公司的两个方案均不能满足要求。如图4所示，采用PAgP增强协议检测方案，原Active设备会被关闭，但是新Active 1设备和新Active 2设备同样也会存在冲突。采用BFD方案，也存在同样的问题。
发明内容
本发明提供堆叠中多Active设备冲突检测方法及堆叠成员设备，以实现对堆叠中冲突的多Active设备的检测。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种堆叠中多主用设备冲突检测方法，预先在堆叠中的每个成员设备上配置一个检测接口，为每个检测接口分配IP地址，激活主用设备的检测接口的IP地址，且在每个设备上配置主用设备选举规则，并配置各成员设备的检测接口的IP地址与该设备的主用设备选举参数的对应关系；该方法包括：
堆叠分裂后，备用设备发现本设备的堆叠链路故障，升级为主用设备并激活本设备的检测接口的IP地址，各主用设备以本设备的检测接口的IP地址作为源IP地址，与其它主用设备建立会话，根据接收到的会话报文中的源IP地址查找到主用设备选举参数，根据配置的主用设备选举规则及查找到的当前堆叠各主用设备的主用设备选举参数，选举出维持主用状态的主用设备。
所述会话为双向转发检测BFD会话。
所述检测接口为三层物理接口，或者为虚拟局域网VLAN接口。
所述堆叠中的成员设备的检测接口通过二层交换机相连。
所述堆叠中的所有成员设备的检测接口的IP地址位于同一网段。
所述堆叠中的所有成员设备的检测接口的IP地址位于不同网段，且，在每个成员设备的检测接口上配置到其它每个成员设备的检测接口的静态路由。
所述主用设备选举参数为：设备编号、设备优先级、设备中央处理单元媒体接入控制CPU-MAC地址中的一种或任意组合。
一种堆叠成员设备，该设备包括：
链路故障检测模块，发现本设备的堆叠链路故障，若本设备为备用设备则升级为主用设备，向IP地址激活模块发送IP地址激活指示；若本设备为主用设备，则向主用设备选举模块发送会话建立指示；
IP地址激活模块，接收IP地址激活指示，将本设备的检测接口的IP地址激活，向主用设备选举模块发送会话建立指示；
主用设备选举模块，保存各成员设备的检测接口的IP地址与该设备的主用设备选举参数的对应关系；接收会话建立指示，以本设备的检测接口的IP地址作为源IP地址，与其它主用设备建立会话，根据接收到的会话报文中的源IP地址查找到对应的主用设备选举参数，根据保存的主用设备选举规则及查找到的当前堆叠各主用设备的主用设备选举参数，选举出维持主用状态的主用设备。
所述设备的检测接口与二层交换机相连。
与现有技术相比，本发明中，预先在堆叠中的每个成员设备上配置一个检测接口，为每个检测接口分配IP地址，激活主用设备的检测接口的IP地址，且在每个设备上配置主用设备选举规则，并配置各成员设备的检测接口的IP地址与该设备的主用设备选举参数的对应关系；堆叠分裂后，备用设备发现本设备的堆叠链路故障，升级为主用设备并激活本设备的检测接口的IP地址，各主用设备以本设备的检测接口的IP地址作为源IP地址，与其它主用设备建立会话，根据接收到的会话报文中的源IP地址查找到主用设备选举参数，根据配置的主用设备选举规则及查找到的当前堆叠各主用设备的主用设备选举参数，选举出维持主用状态的主用设备。本发明实现了对堆叠中的多Active设备冲突的检测。
附图说明
图1为典型的堆叠的组成图；
图2为现有的Cisco公司提出的PAgP增强协议检测双Active设备冲突的示意图；
图3为现有的Cisco公司提出的采用BFD检测双Active设备冲突的示意图；
图4为现有的采用Cisco公司提出的PAgP增强协议检测多Active设备冲突的示意图；
图5为本发明实施例提供的检测堆叠中的多Active设备冲突的流程图；
图6为本发明提供的检测堆叠中的多Active设备冲突的应用示例图；
图7为本发明实施例提供的堆叠成员设备的组成图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图5为本发明实施例提供的检测堆叠中的多Active设备冲突的流程图，如图5所示，其具体步骤如下：
步骤501：对于一个堆叠，在堆叠中的每个成员设备上配置一个检测接口，为每个检测接口分配一个IP地址，激活Active设备的检测接口的IP地址，而不激活Standby设备的检测接口的IP地址。
检测接口为物理三层接口或虚拟局域网(VLAN，Virtual Local AreaNetwork)接口。对于没有物理三层接口的设备可以使用VLAN接口作为检测接口；对于有物理三层接口的设备，可以选择物理三层接口也可以选择VLAN接口作为检测接口。
所有成员设备的检测接口的IP地址可以属于同一网段，也可以属于不同网段。若属于不同网段，则需要为每个检测接口配置到其它每个检测接口的静态路由。
步骤502：将堆叠中的成员设备的检测接口通过二层交换机相连。
步骤503：在每个成员设备上配置多Active检测表，在每个成员设备上配置Active选举规则。
多Active检测表包括：每个成员设备的检测接口的IP地址与该成员设备的Active选举参数，Active选举参数可以是：成员编号、CPU-MAC、优先级等中的一个或任意组合。
Active选举规则可以如下：
堆叠分裂后，优先级最高的Active设备维持Active状态，其它Active设备进入Recovery状态，此时，优先级为Active选举参数；
或者，CPU-MAC最大的Active设备维持Active状态，其它Active设备进入Recovery状态，此时，CPU-MAC为Active选举参数；
或者，成员编号最高的Active设备维持Active状态，其它Active设备进入Recovery状态，此时，成员编号为Active选举参数；
对于存在两台设备优先级相同的情形，可以设定：优先级最高的Active设备维持Active状态，其它Active设备进入Recovery状态，当两台设备的优先级相同时，成员编号高的Active设备维持Active设备，另一台设备进入Recovery状态，此时，优先级+成员编号为Active选举参数；或者，当两台设备的优先级相同时，CPU-MAC大的设备维持Active状态，另一台设备进入Recovery状态，此时，优先级+CPU-MAC为Active选举参数。
表1给出了一个多Active检测表示例：
  IP地址   成员编号   CPU-MAC   优先级
  192.168.10.1   1   00-e0-fc-01-01-01   2
  192.168.10.2   2   00-e0-fc-01-01-02   1
  192.168.10.3   3   00-e0-fc-01-01-03   3
  192.168.10.4   4   00-e0-fc-01-01-04   4
表1多Active检测表示例
步骤504：堆叠分裂后，堆叠中的Standby设备发现本设备的堆叠链路出现故障，将本设备升级为Active设备，并激活本设备的检测接口的IP地址，根据本设备配置的其它所有成员设备的检测接口的IP地址，向其它每个成员设备发送BFD报文，以与当前堆叠中的各Active设备建立BFD会话，BFD报文的源IP地址为本设备的检测接口的IP地址。
由于Standby设备升级为Active设备后并不知道还有哪些Standby设备升级为Active设备，因此，该新Active设备会向堆叠中的其它每个成员设备发送BFD报文。例如：若堆叠中共有N个成员设备，则本步骤中，Standby设备升级为Active设备后，需要向其它N-1个成员设备发送BFD报文。
需要说明的是，对于原Active设备来说，由于其检测接口的IP地址已被激活，因此原Active设备在发现堆叠链路故障后，也会向其它每个成员设备发送BFD报文。
步骤505：二层交换机接收BFD报文，转发该报文。
步骤506：当前堆叠中的Active设备收到BFD报文，发现与该报文的源IP地址对应设备的BFD会话建立，根据该报文的源IP地址在多Active检测表中查找到该设备的Active选举参数。
步骤507：当前堆叠中的各Active设备根据预设Active选举规则以及多Active检测表中各Active设备的Active选举参数，选举出当前堆叠中维持Active状态的Active设备和需要进入Recovery状态的Active设备。
图6为本发明提供的检测堆叠中多Active设备冲突的应用示例图，如图6所示，堆叠中共有4台设备：设备1～4，设备1～4的检测接口配置的IP地址分别为：ip1～4，每个检测接口都连接到同一二层交换机上，初始时，设备1为Active设备，设备2～4为Standby设备，ip1激活，ip2～4不激活；在设备1～4上配置的多Active检测表包含：每个设备的成员编号和IP地址的对应关系，在设备1～4上配置的Active选举规则为：成员编号最小者维持Active状态。
某一时刻，设备1、2，设备2、3间的堆叠链路出现故障，Standby设备2、3升级为Active2、Active3设备，ip2、3被激活，设备1、2、3分别向二层交换机发送BFD报文，则每个Active设备上都会有两条BFD会话，具体如下：
设备1上有BFD会话1：ip1<-->ip2，BFD会话2：ip1<-->ip3；
设备2上有BFD会话1：ip2<-->ip1，BFD会话3：ip2<-->ip3；
设备3上有BFD会话2：ip3<-->ip1，BFD会话3：ip3<-->ip2。
当设备1上的BFD会话1up时，设备1发现对端IP地址为ip2，则确定ip2对应设备2是一个Active设备；
当设备1上的BFD会话2up时，设备1发现对端IP地址为ip3，则确定ip3对应设备3是一个Active设备；
当设备2上的BFD会话1up时，设备2发现对端IP地址为ip1，则确定ip1对应设备1是一个Active设备；
当设备2上的BFD会话3up时，设备2发现对端IP地址为ip3，则确定ip3对应设备3是一个Active设备；
当设备3上的BFD会话2up时，设备3发现对端IP地址为ip1，则确定ip1对应设备1是一个Active设备；
当设备3上的BFD会话3up时，设备3发现对端IP地址为ip2，则确定ip2对应设备2是一个Active设备；
最后，设备1、2、3根据配置的Active选举规则：成员编号最小者维持Active状态，选举出设备1维持Active状态，设备2、3进入Recovery状态。
图7为本发明实施例提供的堆叠成员设备的组成图，如图7所示，其主要包括：链路故障检测模块71、IP地址激活模块72和主用设备选举模块73，其中：
链路故障检测模块71：发现本设备的堆叠链路故障，若本设备为备用设备则升级为主用设备，并向IP地址激活模块72发送IP地址激活指示；若本设备为主用设备，则向主用设备选举模块73发送会话建立指示。
IP地址激活模块72：接收链路故障检测模块71发来的IP地址激活指示，则激活本设备的检测接口的IP地址，向主用设备选举模块73发送会话建立指示。
主用设备选举模块73：保存Active选举规则，保存各成员设备的检测接口的IP地址与该设备的主用设备选举参数的对应关系；接收链路故障检测模块71或IP地址激活模块72发来的会话建立指示，以其它各成员设备的检测接口的IP地址作为目的IP地址，以本设备的检测接口的IP地址作为源IP地址，与其它主用设备建立会话，根据接收到的会话报文的源IP地址，查找到该IP地址对应的主用设备选举参数，根据保存的主用设备选举规则和查找到的各主用设备的主用设备选举参数，在当前堆叠的各主用设备中，选举出维持主用状态的主用设备和需要进入恢复状态的主用设备。
以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种堆叠中多主用设备冲突检测方法，其特征在于，预先在堆叠中的每个成员设备上配置一个检测接口，为每个检测接口分配IP地址，激活主用设备的检测接口的IP地址，且在每个设备上配置主用设备选举规则，并配置各成员设备的检测接口的IP地址与该设备的主用设备选举参数的对应关系；该方法包括：
堆叠分裂后，备用设备发现本设备的堆叠链路故障，升级为主用设备并激活本设备的检测接口的IP地址，各主用设备以本设备的检测接口的IP地址作为源IP地址，与其它主用设备建立双向转发检测BFD会话，根据接收到的会话报文中的源IP地址查找到主用设备选举参数，根据配置的主用设备选举规则及查找到的当前堆叠各主用设备的主用设备选举参数，选举出维持主用状态的主用设备。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测接口为三层物理接口，或者为虚拟局域网VLAN接口。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆叠中的成员设备的检测接口通过二层交换机相连。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆叠中的所有成员设备的检测接口的IP地址位于同一网段。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆叠中的所有成员设备的检测接口的IP地址位于不同网段，且，在每个成员设备的检测接口上配置到其它每个成员设备的检测接口的静态路由。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主用设备选举参数为：设备编号、设备优先级、设备中央处理单元媒体接入控制CPU-MAC地址中的一种或任意组合。
7.一种堆叠成员设备，其特征在于，该设备包括：
链路故障检测模块，发现本设备的堆叠链路故障，若本设备为备用设备则升级为主用设备，向IP地址激活模块发送IP地址激活指示；若本设备为主用设备，则向主用设备选举模块发送会话建立指示；
IP地址激活模块，接收IP地址激活指示，将本设备的检测接口的IP地址激活，向主用设备选举模块发送会话建立指示；
主用设备选举模块，保存各成员设备的检测接口的IP地址与该设备的主用设备选举参数的对应关系；接收会话建立指示，以本设备的检测接口的IP地址作为源IP地址，与其它主用设备建立双向转发检测BFD会话，根据接收到的会话报文中的源IP地址查找到对应的主用设备选举参数，根据保存的主用设备选举规则及查找到的当前堆叠各主用设备的主用设备选举参数，选举出维持主用状态的主用设备。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备的检测接口与二层交换机相连。
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