CN101616080A - 一种弹性分组环报文保序方法、装置和网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弹性分组环报文保序方法、装置和网络设备。本发明通过对数据流来进行Flush操作，在发生选环改变时，仅禁止发送所述选环改变的流的报文，对其它数据流的报文允许发送，使得通过Flush进行保序时，只会影响选环改变的流的报文，大大减少了受到影响的数据流，因而降低了Flush对网络性能的影响。

Description

一种弹性分组环报文保序方法、装置和网络设备

技术领域

本发明涉及一种弹性分组环报文保序方法、装置和网络设备，属于数据通信技术领域。

背景技术

首先介绍一下弹性分组环(Resilient Packet Ring，简称RPR)中的一些相关术语：

a)Context(背景)：

指RPR环网所处的“背景”，此“背景”由站点的拓扑与状态数据库(Topology and Status Database)所描述。

b)Context Containment(背景遏制)：

若RPR拓朴处于未稳定状态的“背景”下，站点停止往RPR环上传送需要严格保序的数据，已在环上传输的需要严格保序的报文，在经过RPR环上的站点时，被丢弃(Stripped)；当RPR拓扑稳定后，解除ContextContainment状态。

c)Span(段)：

RPR网相邻两站点间的部分，由一对互为相反方向传输的单向连接(Link)组成。

d)Edge(边界)：

指不能正常传送数据的Span。

e)RPR：

弹性分组环(Resilient Packet Ring)。

f)Wrap(环回)：

紧邻Edge上游的站点对数据传输的保护行为，将数据发送到反方向的环上，而不是继续沿原方向传到Edge，以免数据传送失败。

g)Steer(倒换)：

源站点的数据发送保护行为。当源站点沿一个环方向向目的站点发送数据，在到达目的站点前，遇到Edge，紧临Edge上游的站点对数据做Wrap保护或丢弃。当源站点检测到此Edge存在后，改变发送数据沿另一个环方向进行，源站点的此保护行为称为Steering。

h)Flush(清洗)：

发送一个Flush报文，以防止出现报文复制和乱序；或者发送一个Flush报文进行环网往返时延的计算。本文中Flush特指防止报文复制和乱序。

RPR的帧模式分为以下几种：

a)Permissive模式(许可模式)：

当环网状态发生变化时允许发生帧乱序和帧重复；当发送模式发生单播和非单播之间的切换时允许发生帧乱序但不允许发生帧重复；其它情况不允许发生帧乱序和帧重复。

b)Relaxed模式(宽松模式)：

当环网状态发生变化时允许发生帧乱序和帧重复；其它情况不允许发生帧乱序和帧重复。

c)Strict模式(严格模式)：

任何情况都不允许发生帧乱序和帧重复。

RPR头部有一个s(Strict)比特(bit)，表示该报文是否是Strict报文，为1表示是Strict报文，为0表示不是。当一个站点发送的帧模式为Strict模式时，它所发送的报文的s比特为1，其他模式下s比特为0。

Flush报文属于RPR协议的控制帧，最短为24字节，最长为1616字节。Flush报文的目的地址和源地址均为站点本身的媒体访问控制(MediaAccess Control，简称MAC)地址。

RPR网络基本拓扑如图1所示，图中有6个RPR站点(S1-S6)，每个RPR站点连接一个局域网(Local Area Network，简称LAN)，相邻的RPR站点间通过RPR接口连接，形成一个环状网络。每个RPR接口都有接收与发送线路，因此形成如图3所示的可双向传输的RPR环网。通常，外环表示成顺时针方向，称为外环或0环；内环表示成逆时针方向，称为内环或1环。

为了保证所有站点可达，并且充分利用带宽资源，每个站点都需要进行决策以决定报文应该从那个环进行转发。而为了保证这一点，经常会需要改变选环策略。

RPR对进入和退出Context Containmen t状态的规定，：

1)当进入Context Containment状态时，所有Strict报文都会被从环中剥离，并且在Context Containment状态下，所有站点都不能发送Strict报文。因此如果选环改变后环会进入该状态就不会发生Strict报文乱序的情形。如果站点进入了Context Containment状态，则在拓扑重新稳定后即可退出该模式。

2)当环网采用Steer保护模式时，环网发生边界消失或者边界产生的拓扑变化时都会进入Context Containment状态，待拓扑稳定后才可以依据新的拓扑结构进行选环。

3)当环网采用Wrap保护模式时，环网发生边界消失的拓扑变化时会进入Context Containment状态，待拓扑稳定后才可以依据新的拓扑结构进行选环。

根据标准对Context Containment、三种帧模式以及进入和退出Context Containment状态的规定，各种情形下Flush的处理行为如下：

1)如果环网采取了Steer保护模式，并且环网发生了边界消失或者边界产生的拓扑变化，此时选环要改变，但是会进入Context Containment模式，不需要进行Flush。

2)如果环网采取了Wrap保护模式，并且环网发生了边界消失的拓扑变化，此时选环不改变，同时会进入Context Containment模式，不需要进行Flush。

3)如果环网采取了Wrap保护模式，并且环网发生了边界产生的拓扑变化，选环不会改变，此种情形下报文不会乱序，因此不需要进行Flush。

4)其它情形导致的选环改变，需要对发送的需要保序的报文进行Flush。

根据以上分析，需要Flush的报文为：选环的改变不是因为环网发生了边界消失或边界产生的拓扑变化，此时无论本地采用何种帧模式，本地发送的报文都是需要Flush的报文。

在RPR标准中Flush的目的是为了防止需要保序的报文在选环改变前后发生乱序，Flush的基本原理：

以图1为例，如果站点S1在环0收到了自己发送的Flush报文，则它认为由它发送的、在环0上发送的、在Flush报文之前就发送的报文已经全部被目的站点接收到，因此它认为它可以按照修改后的选环策略在任意一个环上发送原来从环0上发送的需要保序的报文而不用担心选环的改变会导致报文乱序。即只有当站点在某个环上收到自己发送的Flush报文后，它才可以用新的选环策略重新发送原来是在该环发送的需要保序的报文。

根据Flush的原理和目的，在发送了Flush报文但是自己还未接收到Flush报文时，站点不能发送需要保序的报文。

但是RPR标准中未说明如何进行Flush，现有技术文档中也没有这方面的描述。采取在选环改变时就Flush所有的需要保序的报文是一种实现方案，但是应用该方案会影响网络的性能，如图1所示：

1)图1中，假设环采用Steer保护模式，并且站点S2发送给站点S4的数据路径为S2-＞S1-＞S6-＞S5-＞S4，即从环1发送给站点S4。

2)某一时刻，由于地址学习，S2发给S4的报文需要改变路径为S2-＞S3-＞S4，即从环0发送给S4。

3)由于不是边界产生或者边界消失导致的选环改变，因此本地发送的报文是需要Flush的报文，站点S2需要在环1上发送Flush报文，并且在Flush时停止在环1上发送报文。

4)站点S2在环1收到了自己发送的Flush报文，站点S2启用新的选环信息，重新将原来在环1上发送的报文在环0上进行发送。

上述情景中如果不进行Flush，则：

a)对于S2发送的目的地址非S4的报文，由于其选环策略未改变，因此这类报文不会出现先发送后到达的问题，即不会发生乱序。

b)而对于S2发送给S4的报文，由于选环策略改变后，新的报文需要从环0发送给S4，因此可能会出现从环1上先发送给S4的报文在从环0上后发送给S4的报文之后到达的情形，即出现报文乱序。

但是在上述的工作过程中，在步骤3中站点S2停止了它在环1上的所有报文的发送，即原本从环1发送的报文都受到了影响，这就使得Flush对RPR环网的性能有了较大的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种弹性分组环报文保序方法、装置和网络设备，降低Flush对网络性能的影响。

为实现上述目的，本发明提供了一种弹性分组环报文保序方法，所述方法包括：

步骤S1，当选环改变时，修改选环结果，并通告选环改变的原因和选环改变的流的特征信息；

步骤S2，根据所述选环改变的原因决策是否需要进行清洗Flush操作，如果是则发送所述选环改变的流对应的Flush报文，并禁止发送所述选环改变的流的报文，执行步骤S3，否则不做任何处理；

步骤S3，在收到选环改变的流对应的Flush报文时，允许发送所述选环改变的流的报文；

所述方法还包括步骤S4，检查需要发送的报文是否被禁止，如果是则不发送报文，否则发送报文。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种弹性分组环报文保序装置，所述装置包括选环通告模块、存储模块、Flush决策模块、接收模块和发送模块；

所述选环通告模块用于当选环改变时，修改选环结果，并向Flush决策模块通告选环改变的原因和选环改变的流的特征信息；

所述存储模块与选环通告模块连接，用于存储流的特征信息、选环结果；

所述Flush决策模块与选环通告模块连接，用于根据所述选环改变的原因决策是否需要进行Flush操作，如果是则通过发送模块发送所述选环改变的流对应的Flush报文，并禁止发送所述选环改变的流的报文，否则不做任何处理；还用于在收到选环改变的流对应的Flush报文时，允许发送所述选环改变的流的报文；

所述接收模块与Flush决策模块连接，用于接收报文，并在收到选环改变的流对应的Flush报文时，通告给Flush决策模块；

所述发送模块与Flush决策模块连接，用于发送所述选环改变的流对应的Flush报文；还用于检查需要发送的报文是否被禁止，如果是则不发送报文，否则发送报文。

为了实现上述目的，本发明又提供了一种网络设备，所述网络设备包括上述弹性分组环报文保序装置。

本发明通过对数据流来进行Flush操作，在发生选环改变时，仅禁止发送所述选环改变的流的报文，对其它数据流的报文允许发送，使得通过Flush进行保序时，只会影响选环改变的流的报文，大大减少了受到影响的数据流，因而降低了Flush对网络性能的影响。

附图说明

图1为RPR网络拓扑示意图

图2为本发明一种弹性分组环报文保序方法实施例一示意图

图3为本发明一种弹性分组环报文保序方法实施例二示意图

图4为本发明一种弹性分组环报文保序方法实施例三示意图

图5为本发明一种弹性分组环报文保序装置实施例一示意图

图6为本发明一种弹性分组环报文保序装置实施例二示意图

图7为本发明一种弹性分组环报文保序装置实施例三示意图

图8为本发明一种网络设备实施例示意图

具体实施方式

本发明的主要思想是基于数据流来进行Flush操作，本发明将拥有相同的源MAC地址、目的MAC地址及其它特征的报文集合，定义为一个数据流，简称流，源MAC地址、目的MAC地址及其它特征为流的特征信息，用于唯一标识一个数据流，例如其它特征可以为虚拟局域网标识(Virtual LAN ID，简称VID)或因特网协议(Internet Protocol，简称IP)地址等。通常选环策略的变化是针对特定数据流的，因此选环改变只会对特定数据流产生影响，使其报文发生乱序，本发明正是针对数据流来进行Flush操作，使得在Flush操作时不会影响其它数据流的正常通信。

下面结合附图对本发明进行说明，本发明提供了一种弹性分组环报文保序方法，图2给出了本发明一种弹性分组环报文保序方法实施例一示意图，所述方法包括：

步骤S1，当选环改变时，修改选环结果，并通告选环改变的原因和选环改变的流的特征信息；

例如可以定义一个流表，包括数据流的相关信息，例如流的特征信息和流的选环结果，当选环改变时，修改流表中选环改变的流的选环结果。

步骤S2，根据所述选环改变的原因决策是否需要进行Flush操作，如果是则发送所述选环改变的流对应的Flush报文，并禁止发送所述选环改变的流的报文，执行步骤S3，否则不做任何处理；

所述根据所述选环改变的原因决策是否需要进行清洗Flush操作具体为：判断选环改变的原因是否为环网发生了边界产生或边界消失的拓扑变化，如果是则不需要进行Flush操作，否则需要进行Flush操作。

所述禁止发送所述选环改变的流的报文具体可以为：将所述选环改变的流的发送标识设置为禁止发送，例如可以在流表中包括流的发送标识，设置流表中选环改变的流的发送标识为禁止发送。

步骤S3，在收到选环改变的流对应的Flush报文时，允许发送所述选环改变的流的报文；

所述允许发送所述选环改变的流的报文具体可以为：将所述选环改变的流的发送标识设置为允许发送，例如设置流表中的选环改变的流的发送标识为允许发送。

所述方法还包括步骤S4，检查需要发送的报文是否被禁止，如果是则不发送报文，否则发送报文。

所述检查需要发送的报文是否被禁止具体可以为：检查所述报文对应的流的发送标识是否为禁止发送，例如检查流表中所述报文对应的流的发送标识是否为禁止发送。

本发明通过对数据流来进行Flush操作，在发生选环改变时，仅禁止发送所述选环改变的流的报文，对其它数据流的报文允许发送，使得通过Flush进行保序时，只会影响选环改变的流的报文，大大减少了受到影响的数据流，因而降低了Flush对网络性能的影响。

图3给出了本发明一种弹性分组环报文保序方法实施例二示意图，本实施例除了包括方法实施例一的步骤外，所述发送所述选环改变的流对应的Flush报文之后还包括：设定Flush报文的超时时间；步骤S3还包括在超时时间内没有收到选环改变的流对应的Flush报文时，允许发送所述选环改变的流的报文。

通过设定Flush报文的超时时间，可以防止在收不到Flush报文时，Flush操作永不结束，使得选环改变的流的报文永远无法发送。

图4给出了本发明一种弹性分组环报文保序方法实施例三示意图，本实施例除了包括方法实施例二的步骤外，所述发送所述选环改变的流对应的Flush报文之前还包括：在Flush报文中携带选环改变的流的特征信息。

通过在Flush报文中携带选环改变的流的特征信息，使得发送Flush报文的站点在接收到Flush报文时，可以根据Flush报文中携带的流的特征信息识别出相应的数据流，从而允许发送此数据流的报文。

本实施例除了可以在方法实施例二的基础上进行上述扩展，还可以在方法实施例一的基础上进行上述扩展。

本发明还提供了一种弹性分组环报文保序装置，图5给出了本发明一种弹性分组环报文保序装置实施例一示意图，所述装置包括选环通告模块M1、存储模块M2、Flush决策模块M3、接收模块M4和发送模块M5；

所述选环通告模块M1用于当选环改变时，修改选环结果，并向Flush决策模块通告选环改变的原因和选环改变的流的特征信息；

所述存储模块M2与选环通告模块M1连接，用于存储流的特征信息、选环结果；

例如可以定义一个流表，包括数据流的相关信息，例如流的特征信息和流的选环结果，当选环改变时，修改流表中选环改变的流的选环结果，所述流表存储于存储模块中。

所述Flush决策模块M3与选环通告模块M1连接，用于根据所述选环改变的原因决策是否需要进行Flush操作，如果是则通过发送模块M5发送所述选环改变的流对应的Flush报文，并禁止发送所述选环改变的流的报文，否则不做任何处理；还用于在收到选环改变的流对应的Flush报文时，允许发送所述选环改变的流的报文；

根据所述选环改变的原因决策是否需要进行清洗Flush操作具体可以为：判断选环改变的原因是否为环网发生了边界产生或边界消失的拓扑变化，如果是则不需要进行Flush操作，否则需要进行Flush操作。

所述接收模块M4与Flush决策模块M3连接，用于接收报文，并在收到选环改变的流对应的Flush报文时，通告给Flush决策模块；

所述发送模块M5与Flush决策模块M3连接，用于发送所述选环改变的流对应的Flush报文；还用于检查需要发送的报文是否被禁止，如果是则不发送报文，否则发送报文。

所述发送模块M5还可以用于在发送所述选环改变的流对应的Flush报文之前，在Flush报文中携带选环改变的流的特征信息。

图6给出了本发明一种弹性分组环报文保序装置实施例二示意图，本实施例除了包括装置实施例一的结构特征外，所述存储模块M2还用于存储流的发送标识；例如可以在流表中包括流的发送标识，并存储于存储模块中。

所述Flush决策模块M3和发送模块M5还与存储模块M2连接；

所述Flush决策模块具体用于通过将所述选环改变的流的发送标识设置为禁止发送来禁止发送所述选环改变的流的报文；例如可以在流表中包括流的发送标识，设置流表中选环改变的流的发送标识为禁止发送。

所述Flush决策模块具体用于通过将所述选环改变的流的发送标识设置为允许发送来允许发送所述选环改变的流的报文；例如设置流表中的选环改变的流的发送标识为允许发送。

所述发送模块具体用于通过检查所述报文对应的流的发送标识是否为禁止发送来检查需要发送的报文是否被禁止。例如检查流表中所述报文对应的流的发送标识是否为禁止发送。

图7给出了本发明一种弹性分组环报文保序装置实施例三示意图，本实施例除了包括装置实施例二的结构特征外，还包括超时时间设置模块M6，与发送模块M5和Flush决策模块M3连接，用于在发送所述选环改变的流对应的Flush报文之后设定Flush报文的超时时间；

所述Flush决策模块M3还用于在超时时间内没有收到选环改变的流对应的Flush报文时，允许发送所述选环改变的流的报文。

本实施例除了可以在装置实施例二的基础上进行上述扩展外，还可以在装置实施例一的基础上进行上述扩展。

本发明又提供了一种网络设备，图8给出了本发明一种网络设备实施例示意图，所述网络设备包括上述装置实施例一至装置实施例三所述的任一装置。

所述网络设备具体可以为交换机或路由器。

本发明通过对数据流来进行Flush操作，在发生选环改变时，仅禁止发送所述选环改变的流的报文，对其它数据流的报文允许发送，使得通过Flush进行保序时，只会影响选环改变的流的报文，大大减少了受到影响的数据流，因而降低了Flush对网络性能的影响。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种弹性分组环报文保序方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1，当选环改变时，修改选环结果，并通告选环改变的原因和选环改变的流的特征信息；

步骤S2，根据所述选环改变的原因决策是否需要进行清洗Flush操作，如果是则发送所述选环改变的流对应的Flush报文，并禁止发送所述选环改变的流的报文，执行步骤S3，否则不做任何处理；

步骤S3，在收到选环改变的流对应的Flush报文时，允许发送所述选环改变的流的报文；

所述方法还包括步骤S4，检查需要发送的报文是否被禁止，如果是则不发送报文，否则发送报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述禁止发送所述选环改变的流的报文具体为：将所述选环改变的流的发送标识设置为禁止发送；

所述允许发送所述选环改变的流的报文具体为：将所述选环改变的流的发送标识设置为允许发送；

所述检查需要发送的报文是否被禁止具体为：检查所述报文对应的流的发送标识是否为禁止发送。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述选环改变的原因决策是否需要进行清洗Flush操作具体为：判断选环改变的原因是否为环网发生了边界产生或边界消失的拓扑变化，如果是则不需要进行Flush操作，否则需要进行Flush操作。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述发送所述选环改变的流对应的Flush报文之后还包括：设定Flush报文的超时时间；步骤S3还包括在超时时间内没有收到选环改变的流对应的Flush报文时，允许发送所述选环改变的流的报文。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述发送所述选环改变的流对应的Flush报文之前还包括：在Flush报文中携带选环改变的流的特征信息。

6.一种弹性分组环报文保序装置，其特在于，所述装置包括选环通告模块、存储模块、Flush决策模块、接收模块和发送模块；

所述选环通告模块用于当选环改变时，修改选环结果，并向Flush决策模块通告选环改变的原因和选环改变的流的特征信息；

所述存储模块与选环通告模块连接，用于存储流的特征信息、选环结果；

所述Flush决策模块与选环通告模块连接，用于根据所述选环改变的原因决策是否需要进行Flush操作，如果是则通过发送模块发送所述选环改变的流对应的Flush报文，并禁止发送所述选环改变的流的报文，否则不做任何处理；还用于在收到选环改变的流对应的Flush报文时，允许发送所述选环改变的流的报文；

所述接收模块与Flush决策模块连接，用于接收报文，并在收到选环改变的流对应的Flush报文时，通告给Flush决策模块；

所述发送模块与Flush决策模块连接，用于发送所述选环改变的流对应的Flush报文；还用于检查需要发送的报文是否被禁止，如果是则不发送报文，否则发送报文。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述存储模块还用于存储流的发送标识，所述Flush决策模块和发送模块还与存储模块连接，

所述Flush决策模块具体用于通过将所述选环改变的流的发送标识设置为禁止发送来禁止发送所述选环改变的流的报文；

所述Flush决策模块具体用于通过将所述选环改变的流的发送标识设置为允许发送来允许发送所述选环改变的流的报文；

所述发送模块具体用于通过检查所述报文对应的流的发送标识是否为禁止发送来检查需要发送的报文是否被禁止。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，还包括超时时间设置模块，与发送模块和Flush决策模块连接，用于在发送所述选环改变的流对应的Flush报文之后设定Flush报文的超时时间；

所述Flush决策模块还用于在超时时间内没有收到选环改变的流对应的Flush报文时，允许发送所述选环改变的流的报文。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述发送模块还用于在发送所述选环改变的流对应的Flush报文之前，在Flush报文中携带选环改变的流的特征信息。

10.一种包括权利要求6-9任一所述装置的网络设备。

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