CN101636661B - 用于为冗余站点提供更快收敛的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

给出了为网络中的双宿站点提供收敛的方法、设备和计算机程序产品。检测与双宿站点通信的第一客户边缘(CE)设备和第一提供商边缘(PE)设备之间的故障发生。判定在与第一PE设备相关联的路由表中是否存在用于双宿站点的备用路由。当存在备用路由时，那么：在检测到故障之后的预定量的时间内防止所述第一PE设备的路由表中的与第一CE设备相关联的路由条目被删除，将路由表修改为引用所述备用路由，重写路由条目以在第一PE设备的VRF表中执行POP和查找，并且在预定量的时间过去之后，删除路由条目。

Description

用于为冗余站点提供更快收敛的方法和设备
背景技术
计算机网络已经变得普及。计算机网络包括因特网、服务提供商(SP)网、私有网，以及局域网(LAN)。诸如SP网络这样的网络可以包括位于外围的提供商边缘(PE)路由器，这些PE路由器中的每一个耦合到一个或多个客户边缘(CE)路由器。PE路由器用于为每个客户维护路由和转发上下文。CE路由器可以耦合到与一个或多个客户相关联的私有LAN。私有LAN也被称为核心网络。CE站点也可以是MAN或者WAN。PE路由器可以从CE路由器学习本地客户路由并且将远程客户路由分发给CE路由器。PE使用边界网关协议(BGP)向彼此分发客户路由。为了支持操作，PE路由器通常在一表(VRF表)中维护虚拟路由和转发(VRF)信息，该表规定如何通过共享物理网络对流量进行路由和转发，以支持不同客户的相应虚拟私有网络(VPN)。对于核心网络，入口PE使用BGP功能来确定出口PE。例如，入口PE将分组放入两层多协议标签交换(MPLS)堆栈中。顶部标签用于将分组引导到出口PE，以完成通过核心网络的MPLS转发。底部标签被出口PE用来识别外出的FIB重写邻接性(adjacency)或者用于另一查找的VRF表。IP VPN还可以这样使用，其中PE至PE数据被封装在IP头部(例如IP、GRE和L2TPv3)中。
VPN提供了用于在网络节点之间发送和接收数据的安全手段，即使支持数据传播的相应物理网络为许多用户所共享。通常，在这种网络节点(例如服务提供商网络的边缘节点)之间传输的数据经过加密，以防止被未授权方偷听和篡改。根据一种传统技术，SP网络可以扩展超出PE节点至CE节点。
网络上的某些站点可包括冗余的PE至CE连接。以这种方式提供的站点被称为双宿(dual-homed)站点。在这种情形下，PE至CE连接之一被指定为优选路径并且是用于在PE、CE和双宿站点之间进行通信的主要路径。在某些情况下可以使用冗余路径。
在作为网络一部分的设备或者链路发生故障的情况下，网络分组被丢弃。为了克服该问题，各种技术被用于确定故障位置并且修改网络以绕过(work around)故障。例如，在检测到故障之后，各种路由器的LFIB表需要被修改为指向相应的VRF，以便查找并切换回备选PE。这种绕过发生故障的设备或者链路的方式被称作收敛(convergence)。
发明内容
如上所述的那些传统机制受多种缺陷之苦。一个这种缺陷在于，在传统网络中，当设备或者链路发生故障时，许多分组被丢弃。这种分组丢弃在收敛完成之前一直发生，在收敛中路由器使其路由和转发表被修改为绕开发生故障的设备或者链路进行路由使得分组不再被丢弃。
本发明的实施例有效地克服了这种缺陷并且提供了多种机制和技术，这些机制和技术提供了一种用于加速冗余站点的收敛的方法。用于冗余站点的RFC2547收敛被使用，其中本地连接到故障链路的PE在远程PE响应于设备或者链路的故障而更新其路由表所用的时间期间充当沿着次佳路径的中间跳。
在一具体实施例中，一种为网络中的双宿站点提供收敛的方法包括检测与双宿站点通信的第一CE设备和第一PE设备和之间的故障的发生。一旦检测到故障，就判定在与第一PE相关联的路由表中是否存在用于双宿站点的备用路由。当存在备用路由时，则在预定量的时间内防止第一PE设备的路由表中的与第一CE设备相关联的路由条目被删除。作为替代，备用路由的存在不被确定，并且如果备用路由存在，则其将被切换，否则其将被丢弃。接着，重写所述路由条目以在第一PE设备的路由表中执行POP和查找。然后，在预定量的时间过去之后，删除该路由条目。
其他实施例包括一种其上具有用于为网络中的双宿站点提供收敛的计算机可读代码的计算机可读介质。所述介质包括用于检测与双宿站点通信的第一CE设备和第一PE设备之间的故障的发生的指令。所述介质还包括用于判定在与第一PE设备相关联的路由表中是否存在用于双宿站点的备用路由。所述介质还包括指令，使得当存在备用路由时，则在检测到故障之后的预定量的时间内防止第一PE设备的路由表中的与第一CE设备相关联的路由条目被删除。作为替代，备用路由的存在不被确定，并且如果备用路由存在，则其将被切换，否则其将被丢弃。所述介质还包括指令，使得路由条目被重写以在第一PE设备的路由表中执行POP和查找，并且使得路由条目在预定量的时间过去之后被删除。
其他实施例包括计算机化的设备，其被配置为处理在此作为本发明的实施例而公开的所有方法操作。在这种实施例中，计算机化的设备包括以连接这些组件的互连机制互连的存储系统、处理器、通信接口。存储系统编码有进程，该进程提供一种用于为包括如在此所述的冗余站点的网络加速收敛的方法，所述进程当被在处理器上执行(例如当执行时)如在此所述在计算机化的设备中进行操作，以执行作为本发明的实施例而在此说明的所有方法实施例和操作。因此，任何执行或者编程用来执行在此说明的处理的计算机化的设备都是本发明的实施例。
这里所公开的本发明的实施例的其他配置包括用于执行上面所总结并且在下面详细公开的方法实施例步骤和操作的软件程序。更具体而言，计算机程序产品是具有其上编码有计算机程序逻辑的计算机可读介质的一个实施例，所述计算机程序逻辑当被在计算机化的设备中执行时会提供相关联的操作，从而提供一种如在此说明的用于为冗余站点加速收敛的方法。计算机程序逻辑当被在具有计算系统的至少一个处理器上执行时会使该处理器执行在此指示出的作为本发明的实施例的操作(例如方法)。本发明的这种配置通常被提供作为布置或者编码在诸如光学介质(例如CD-ROM)、软盘或者硬盘或者其他介质这样的计算机可读介质上的软件、代码和/或其他数据结构(例如一个或多个ROM或RAM或PROM芯片中的固件或者微代码)，或者被提供作为专用集成电路(ASIC)，或者被提供作为一个或多个模块、共享库中的可下载的软件镜像，等等。软件或固件或其他这种配置可被安装到计算机化的设备上，以使该计算机化设备中的一个或多个处理器执行在此说明的作为本发明的实施例的技术。在一组计算机化设备中例如在一组数据通信设备或者其他实体中工作的软件进程也可以提供本发明的系统。本发明的系统可被分发在多个数据通信设备上的许多软件进程之间，或者所有的进程可以在一小组专用计算机或者单独一台计算机上运行。
将会明白，本发明的实施例可被严格地实现为例如数据通信设备中的软件程序、软件和硬件或者硬件和/或电路本身。可以在例如由加利福尼亚州圣琼斯市的思科系统有限公司制造的那些设备中的数据通信设备和/或软件系统中使用如在此说明的本发明的特征。
附图说明
如附图所述，本发明的前述和其他的目标、特征和优点从对本发明的优选实施例的更具体的描述将会显而易见，在附图中，相似的标号指的是所有不同示图中的相同部件。附图不一定是按照比例绘制，而是着重说明本发明的原理。
图1图示了一个示例网络拓扑，该示例网络拓扑示出了包括双宿站点的网络；
图2图示了一个示例网络拓扑，该示例网络拓扑示出了具有正经历设备或者链路故障的双宿站点的网络；
图3A和3B图示了根据本发明实施例的具体方法实施例的流程图，该方法为包括双宿站点的网络加速收敛；并且
图4图示了根据本发明实施例的计算机系统的示例计算机系统体系结构，该计算机系统为包括双宿站点的网络执行更快的收敛。
具体实施方式
现在参考图1，示出了在网络10a中发生故障之前的网络拓扑的一个具体实施例。在该网络10a中，示出了第一PE路由器PE1经由链路18耦合到第一CE路由器CE1。CE1路由器耦合到双宿站点P/p。与第二PE路由器PE2通信的第二CE路由器CE2也耦合到双宿站点P/p。还示出了与第三CE路由器CE3通信的第三PE路由器PE3。PE1、PE2和PE3都是服务提供商网络的一部分。
PE3包括VRF表12，该表认识双宿站点P/p。VRF表12建立通向双宿站点的多条路径。第一路径是通过VPN标签5经过PE1(标签2)，第二路径是通过VPN标签6经由PE2(标签3)。在PE3接收到的去往P/p的流量(例如来自CE3的分组)是通过VRF表12中的两个条目中的任何一个来进行路由的，即通过PE1穿过VPn5或者通过PE2穿过VPN6。通常，一条路径被指定为“最佳路径”并且被用作主要路径。
PE1具有VRF表14a，该表包括被示出作为“P/p经由oif：link to CE1可达”的用于双宿站点的条目。PE1还具有一表，该表示出可经由通向CE1的链路到达的双宿站点。PE1还包括标志转发信息库(TFIB)表22a，该表包括条目“在标签5中:::转发到link_to_CE1”。在这种情形下，可以经由包括PE1和CE1的路径或者经由包括PE2和CE2的路径将流量引导至双宿站点P/p。
在发生故障的情况下，例如如果CE1发生故障，则在PE1的路由表通过网络的收敛而被更新使得去往双宿站点P/p的分组将严格通过PE2和CE2来进行路由之前，来自PE1去往CE1的分组将被丢弃。进行该收敛(例如，一旦检测到故障链路或者设备就对表进行更新)所用的时间导致许多分组被丢弃。
现在参考图2，与图1类似的网络环境10b被示出，但是如指示符20所示的故障已经发生。故障例如可以是PE与CE1之间的链路18或者可以是CE1本身。根据本发明的实施例，下列动作会发生，而非在收敛完成之前使PE1处的去往双宿站点P/p的分组被丢弃。
一旦检测到PE1与CE1之间的故障，就判定PE1的路由表中是否存在用于双宿站点P/p的备用路由。当不存在备用路由时，则进行传统的处理。作为替代，备用路由的存在不被确定，如果备用路由存在，则其将被切换，否则将被丢弃。当备用的确存在时，在预定时间段内防止PE1的路由表中的与CE1相关联的路由条目被删除。路由表随后被修改为引用备用路由。例如，PE1将其VRF从“P/p经由oif:link_to_CE1可达”修改为“P/p经由PE2(lable3)和VPN标签6可达”。
接着，对与故障设备或者链路相关联的路由条目进行重写，以在PE1的VRF表中进行POP和查找。PE1将TFIB条目“In label5”的oif/rewrite从“在标签5中:::转发到link_to_CE1”修改为“在标签5中:::在VRF中执行POP和查找”。PE1将该TFIB条目“在标签5中＝＝＞...”标记为在60秒后进行无用单元(garbage)收集，并且60秒后，TFIB条目被删除。
因此，在PE1处接收到的去往P/p的分组将被通过PE2(label3)VPN6路由引导至P/p，几乎不产生丢弃分组。在预定时间量过去之后(优选长于收敛完成所需时间)，经重写的路由条目被删除。
因此，通过本发明，当发生本地链路故障时，连接到故障链路的PE充当通向次佳出口点的中间步骤，而非丢弃发送给先前通告的标签的流量。这是通过在限定量时间(例如60秒)内保持该先前标签并且将该标签条目编制为引起POP和VRF查找而非在(当前)中断的链路上进行传输来实现的。以这种方式，丢弃分组的数目被极大地减少，从而提供了总体提高的网络可靠性和性能。
图3A和3B中示出了当前所公开的方法的具体实施例的流程图。矩形元素这里称为“处理块”并表示计算机软件指令或者指令组。钻石形元素这里称为“判定块”，表示对处理块所表示的计算机软件指令的执行有影响的计算机软件指令或者指令组。
处理块和判定块也表示诸如数字信号处理器电路或者专用集成电路(ASIC)这样的功能上等效的电路所执行的步骤。流程图未示出任何具体编程语言的语法。更确切地说，流程图示出了本领域普通技术人员为了执行本发明所需处理而制造电路或者生成计算机软件所需的功能信息。应当注意的是，诸如循环和变量的初始化和临时变量的使用这样的许多例程元素未被示出。本领域普通技术人员将认识到，除非这里另有指示，所描述的具体步骤顺序仅是例示性的并且可以在不脱离本发明精神的情况下被改变。因此，除非另有说明，下面所述的步骤是无序的，意思是在有可能时可以以任何便利或者希望的顺序来执行这些步骤。
现在参考图3A和3B，示出了为网络中的双宿站点提供收敛的方法100的实施例。方法100以处理块102开始，在处理块102中检测到在与双宿站点通信的第一客户边缘(CE)设备和第一提供商边缘(PE)设备之间发生故障。如处理块104所示，故障可以是第一PE设备与第一CE设备之间的链路的故障，或是第一CE设备的故障。
如判定块106所示，对与第一PE设备相关联的VRF表进行分析。接着，在判定块108中，判定在与第一PE设备相关联的路由表中是否存在用于双宿站点的备用路由。当判定了在第一PE设备的路由表中不存在用于双宿设备的备用路由时，过程终止，如终止块110所示。当在判定块106中判定了在第一PE设备的路由表中的确存在双宿设备的备用路由时，则处理在处理块112及其后的块中继续下去。
在处理块112中，在检测到故障后的预定量的时间内，防止第一PE设备的路由表中的与第一CE设备相关联的路由条目被删除。如处理块114所示，所述预定量的时间长于收敛完成所需的时间。这防止了收敛过程重写用于双宿站点的路由条目。
在处理块116中，路由表被修改为引用备用路由。如处理块118所示，路由条目被重写，以在第一PE设备的虚拟路由和转发(VRF)表中执行POP并执行查找。在该具体实施例中，如处理块120所示，重写第一PE设备的路由条目包括重写VRF表的标志转发信息库(TFIB)的条目。
在处理块122中，在预定量的时间已经过去之后，路由条目被删除。如处理块124所示，删除路由条目是由无用单元收集过程执行的。
现在参考图4，示出了被配置为主机计算机系统240的计算机系统的示例体系结构。计算机系统240可以是任何类型的计算机化的系统，例如个人计算机、工作站、便携式计算设备、大型机、服务器等等。在该实例中，系统包括互连机构211，该互连机构211将存储系统212、处理器213和通信接口214耦合。通信接口214允许计算机系统240与外部的设备或者系统进行通信。
存储系统212可以是任何类型的计算机可读介质，该计算机可读介质编码有应用255-A，该应用表示诸如数据和/或逻辑指令(例如存储在存储器中或者存储在诸如磁盘这样的另一种计算机可读介质上)这样的为如上所述的代理255实现本发明的实施例的处理功能的软件代码。处理器213可以经由互联机构211访问存储系统212，以启动、运行、执行、解释或者以其他方式执行主机的应用255-A的逻辑指令，以便产生相应的进程255-B。换言之，进程255-B表示在计算机系统中的处理器213之中或者之上执行的应用255-A的一个或多个部分。
将会明白，本发明的实施例包括被编码在诸如软盘、硬盘或者光学介质这样的计算机可读介质中的，或者被编码在诸如固件、只读存储器(ROM)这样的存储型系统中的，或者象本示例中一样作为可执行代码而被编码在存储系统212中(例如在随机访问存储器或者说RAM中)的应用(即未执行或者不执行的逻辑指令和/或数据)。还将明白，本发明的其他实施例可以提供作为进程在处理器213中工作的应用。虽然未在本示例中示出，但是本领域技术人员将明白计算机系统可以包括诸如操作系统这样的其他进程和/或软件和硬件组件，为了容易描述本发明而将其从本文省去。
在已经描述了本发明的优选实施例之后，本领域普通技术人员将明白可以使用结合这些概念的其他实施例。另外，被包括作为本发明的一部分的软件可以实现为包括计算机可用介质的计算机程序产品。例如，这种计算机可用介质可以包括其上存储有计算机可读程序代码段的可读存储设备，例如硬盘设备、CD-ROM、DVD-ROM或者计算机磁盘。计算机可读介质还可以包括其上携带有作为数字或者模拟信号的程序代码段的光学、有线或者无线的通信链路。因此，本发明应当不限于所描述的实施例，而是应当仅受所附权利要求书的精神和范围的限制。

Claims (20)

1.一种为网络中的双宿站点提供收敛的方法，所述方法包括：
检测与所述双宿站点通信的第一客户边缘设备和第一提供商边缘设备之间的故障的发生；
判定在与所述第一提供商边缘设备相关联的路由表中是否存在用于所述双宿站点的备用路由，并且当存在备用路由时则：
在检测到故障之后的预定量的时间内，防止所述第一提供商边缘设备的路由表中的与所述第一客户边缘设备相关联的路由条目被删除；
将所述路由表修改为引用所述备用路由；
重写所述路由条目，以在所述第一提供商边缘设备的虚拟路由和转发表中执行POP和查找；以及
在所述预定量的时间过去之后，删除所述路由条目。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述对故障的检测包括检测下述组之一，所述组包括所述第一提供商边缘设备与所述第一客户边缘设备之间的链路的故障以及所述第一客户边缘设备的故障。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述判定是通过分析与所述第一提供商边缘设备相关联的虚拟路由和转发表来执行的。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定量的时间长于收敛完成所需的时间。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述删除所述路由条目是通过无用单元收集过程来执行的。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述重写所述第一提供商边缘设备的路由条目包括重写所述虚拟路由和转发表的标志转发信息库的条目。
7.一种用于为网络中的双宿站点提供收敛的系统，所述系统包括：
用于检测与所述双宿站点通信的第一客户边缘设备和第一提供商边缘设备之间的故障的发生的装置；
用于判定在与所述第一提供商边缘设备相关联的路由表中是否存在用于所述双宿站点的备用路由的装置，并且当存在备用路由时还包括：
用于在检测到故障之后的预定量的时间内防止所述第一提供商边缘设备的路由表中的与所述第一客户边缘设备相关联的路由条目被删除的装置；
用于将所述路由表修改为引用所述备用路由的装置；
用于重写所述路由条目以在所述第一提供商边缘设备的虚拟路由和转发表中执行POP和查找的装置；以及
用于在所述预定量的时间过去之后删除所述路由条目的装置。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述用于检测故障的装置包括用于检测下述组之一的装置，所述组包括所述第一提供商边缘设备与所述第一客户边缘设备之间的链路的故障以及所述第一客户边缘设备的故障。
9.如权利要求7所述的系统，其中，所述判定是通过分析与所述第一提供商边缘设备相关联的虚拟路由和转发表来执行的。
10.如权利要求7所述的系统，其中，所述预定量的时间长于收敛完成所需的时间。
11.如权利要求7所述的系统，其中，所述删除所述路由条目是通过无用单元收集过程来执行的。
12.如权利要求7所述的系统，其中，所述用于重写所述第一提供商边缘设备的路由条目的装置包括用于重写所述虚拟路由和转发表的标志转发信息库的条目的装置。
13.一种为网络中的双宿站点提供收敛的方法，所述方法包括：
检测与所述双宿站点通信的第一客户边缘设备和第一提供商边缘设备之间的故障的发生；
在检测到故障之后的预定量的时间内，防止所述第一提供商边缘设备的路由表中的与所述第一客户边缘设备相关联的路由条目被删除；
将所述路由表修改为引用所述备用路由；
重写所述路由条目，以在所述第一提供商边缘设备的虚拟路由和转发表中执行POP和查找；以及
在所述预定量的时间过去之后，删除所述路由条目。
14.一种计算机系统，包括：
存储器；
处理器；
通信接口；
将所述存储器、所述处理器和所述通信接口耦合的互连机构；并且
其中，所述存储器编码有为网络中的冗余站点提供收敛的应用，所述应用当被在所述处理器上执行时提供用于处理信息的进程，所述进程使所述计算机系统执行以下操作：
检测与所述双宿站点通信的第一客户边缘设备和第一提供商边缘设备之间的故障的发生；以及
判定在与所述第一提供商边缘设备相关联的路由表中是否存在用于所述双宿站点的备用路由，并且当存在备用路由时则：
在检测到故障之后的预定量的时间内，防止所述第一提供商边缘设备的路由表中的与所述第一客户边缘设备相关联的路由条目被删除；
将所述路由表修改为引用所述备用路由；
重写所述路由条目，以在所述第一提供商边缘设备的虚拟路由和转发表中执行POP和查找；以及
在所述预定量的时间过去之后，删除所述路由条目。
15.如权利要求14所述的计算机系统，其中，所述对故障的检测包括检测下述组之一，所述组包括所述第一提供商边缘设备与所述第一客户边缘设备之间的链路的故障以及所述第一客户边缘设备的故障。
16.如权利要求14所述的计算机系统，其中，所述判定是通过分析与所述第一提供商边缘设备相关联的虚拟路由和转发表来执行的。
17.如权利要求14所述的计算机系统，其中，所述预定量的时间长于收敛完成所需的时间。
18.如权利要求14所述的计算机系统，其中，所述删除所述路由条目是通过无用单元收集过程来执行的。
19.如权利要求14所述的计算机系统，其中，所述重写所述第一提供商边缘设备的路由条目包括重写所述虚拟路由和转发表的标志转发信息库的条目。
20.一种计算机系统，包括：
存储器；
处理器；
通信接口；
将所述存储器、所述处理器和所述通信接口耦合的互连机构；并且
其中，所述存储器编码有为网络中的冗余站点提供收敛的应用，所述应用当被在所述处理器上执行时提供用于处理信息的进程，所述进程使所述计算机系统执行以下操作：
检测与所述双宿站点通信的第一客户边缘设备和第一提供商边缘设备之间的故障的发生；
在检测到故障之后的预定量的时间内，防止所述第一提供商边缘设备的路由表中的与所述第一客户边缘设备相关联的路由条目被删除；
将所述路由表修改为引用所述备用路由；
重写所述路由条目，以在所述第一提供商边缘设备的虚拟路由和转发表中执行POP和查找；以及
在所述预定量的时间过去之后，删除所述路由条目。
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