CN101640629B - 一种链路丢包监控的方法和双向转发探测设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种链路丢包监控的方法和双向转发探测设备，所述方法包括：在双向转发探测BFD会话状态处于UP时，统计探测周期内实际所接收到的周期性发送的BFD报文的个数；根据统计得到的所述BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率；若所述探测周期内的所述链路丢包率大于配置的告警阈值，上报链路丢包故障告警，从而能够探测出链路丢包故障，使得上层应用及时终止质量恶劣的链路，因此可以提高链路通信质量。

Description

一种链路丢包监控的方法和双向转发探测设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种链路丢包监控的方法和双向转发探测(BFD，Bidirectional Forwarding Detection)设备。

背景技术

链路故障快速探测技术在网络应用中正起着日益重要的作用，通过这种技术，系统在链路故障后可以很快地发现故障并采取应对措施。但并非所有的传输媒介都具有快速探测故障的功能，例如，以太网就没有这种功能，需要通过“Hello”机制(通常用于路由协议)辅助探测，在链路故障后至少要过1秒钟才能探测出来。而在高速链路上这么长的故障时间会导致大量的数据丢失，所以需要引入一种更快速的并独立于路由协议的探测机制，BFD协议能够满足这一要求。

BFD协议用于端到端的链路探测，探测速度可达微秒级。根据会话状态，可以分为已准备好的(UP)和静止(DOWN)两种状态，UP状态为BFD会话已建立成功，说明两端系统具备连通性；DOWN状态则说明BFD会话已停止，或者刚被创建。探测时，两端首先通过协商建立会话，待会话UP之后，两端可以周期性地向对端发送BFD报文，并通过这种方式针对报文交互时经过的链路进行探测，如果有一端在探测时间(Detection Time)之内没有收到对端发来的报文则会话状态转变为DOWN，宣告会话所探测的链路发生了故障。

BFD运行在数据传输协议的顶层，应用的底层。在探测到链路故障后，BFD上报上层应用，由上层应用进行具体的故障处理，BFD负责链路故障探测及故障报告。

BFD会话有两种模式：异步模式和查询模式，两种模式的探测行为是不相同的。在异步模式下，BFD会话UP后，两端需要周期性地向对端发送报文，直到会话模式或者会话状态改变为止，两端将在两个方向上同时对链路进行探测；在查询模式下，BFD会话UP后，两端停止报文的发送，如果某一端打算检测链路，则开始周期性地向对端发送探测报文，对端收到探测报文后将立刻响应报文，探测端收到响应报文后即完成一轮探测。

需要通过协商计算两端各自的Detection Time。在协商阶段，两端分别向对端通告各自的发送时间、接收间隔以及探测倍数Mult，然后根据每一个方向上的发送间隔和接收间隔，取其中较大者作为该方向上的发送间隔Tx。根据会话模式的不同，Detection Time的计算方法也不同：

异步模式下，Detection Time＝(对端Tx)x(对端Mult)；

查询模式下，Detection Time-(本端Tx)x(本端Mult)。

回声功能是BFD的一个辅助功能，目的是探测对端的转发通道是否故障。在会话建立成功后，发送回声探测的一方向对端周期性地发送回声报文，回声报文必须经由对端的转发通道被转发回来，探测方根据回声报文的回收情况判定对端的转发通道是否故障。回声报文的发送间隔必须不小于对端通告的回声报文接收间隔。

在现有技术中，Detection Time是Tx和Mult的乘积，在Detection Time内，只要收到一个对端发来的报文，则BFD认为链路没有故障，并重置Detection Time。为了避免偶尔丢包引起的链路探测故障，Mult一般都不为1，假设设置Mult为10，则必须连丢10个报文，BFD才会探测到链路故障。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，现有技术中，在链路探测过程中，假设链路丢包现象比较严重，丢包率高达50％，但是由于丢包很可能是均匀发生的，不一定会连丢10个报文，因此BFD未必能探测到这种故障。因此，BFD只能实现链路通断性探测，而对于链路的丢包不敏感，在某些情况下，可能会造成链路丢包严重，而BFD探测不到链路故障，链路继续保持可用的状态，则会造成其承载的业务出现问题，例如通话质量恶劣、数据传输缓慢等等。

发明内容

本发明实施例提供一种链路丢包监控的方法和BFD设备，能够探测出链路丢包故障并上报给上层应用。

本发明实施例是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供了一种链路丢包监控的方法，包括：

在双向转发探测BFD会话状态处于UP时，统计探测周期内实际所接收到的周期性发送的BFD报文的个数；

根据统计得到的所述BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率；

若所述探测周期内的所述链路丢包率大于配置的告警阈值，上报链路丢包故障告警。

本发明实施例提供了一种BFD设备，包括：统计单元、计算单元、告警单元，其中：

统计单元，用于在BFD会话状态处于UP时，统计探测周期内实际所接收到的周期性发送的BFD报文的个数；

计算单元，用于根据统计单元统计得到的BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率；

告警单元，用于在计算单元计算得到的链路丢包率大于配置的告警阈值时，上报链路丢包故障告警。

从以上技术方案可以看出，在BFD会话状态处于UP时，统计探测周期内实际所接收到的周期性发送的BFD报文的个数，并根据所述统计得到的BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率，当所述探测周期内的链路丢包率大于配置的告警阈值时，上报链路丢包故障告警，从而能够探测出链路丢包故障，使得上层应用及时终止质量恶劣的链路，因此可以提高链路通信质量。

附图说明

图1为本发明实施例中链路丢包监控方法流程图；

图2为本发明实施例中链路丢包监控的方法实施例一流程图；

图3为本发明实施例中BFD会话为异步模式时的链路丢包探测示意图；

图4为本发明实施例中采用BFD回声报文进行链路丢包探测的示意图；

图5为本发明实施例中BFD回声报文格式示意图；

图6为本发明实施例中BFD设备实施例一结构图；

图7为本发明实施例中BFD设备实施例二结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种链路丢包监控的方法和设备，能够探测出链路丢包故障并上报给上层应用，以下分别进行详细说明：

参照图1，为本发明实施例中链路丢包监控方法流程图，以下通过具体步骤进行详细描述：

11、在双向转发探测BFD会话状态处于UP时，统计探测周期内实际所接收到的周期性发送的BFD报文的个数；

12、根据统计得到的所述BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率；

由于BFD报文为周期性发送，则理论上每个探测周期内应该接收到的BFD报文也是确定的，因此可以计算得到理论上应该收到的探测报文的个数，设为N1，设探测周期内实际所接收到的BFD报文的个数为N2，则计算(N1-N2)/N1*100％即可得到探测周期内链路的丢包率。

13、若所述探测周期内的链路丢包率大于配置的告警阈值，上报链路丢包故障告警。

可见，在BFD会话状态处于UP时，通过统计探测周期内实际所接收到的周期性发送的BFD报文的个数，并根据所述统计得到的BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率，当所述探测周期内的链路丢包率大于配置的告警阈值时，上报链路丢包故障告警，从而能够探测出链路丢包故障，使得上层应用及时终止质量恶劣的链路，提高链路通信质量。

具体地，可以在BFD会话模式为异步模式时，计算链路丢包率，也可以在BFD会话状态处于UP时，启用BFD回声功能，通过BFD回声报文来计算链路丢包率，以下分别进行详细说明：

参照图2，为本发明实施例中链路丢包监控的方法实施例一流程图，为在BFD会话模式为异步模式时的流程图，在异步模式下，BFD探测报文的发送间隔是固定的，因此可以得到探测周期内理论上应该收到的BFD报文个数，并与实际收到的报文个数进行比较进而计算得到链路丢包率，具体步骤如下：

21、在BFD会话状态处于UP时，统计探测周期内实际所接收到的BFD探测报文的个数；

22、根据统计得到的所述BFD探测报文的个数计算探测周期内的链路丢包率X％；

参照图3，为本发明实施例中BFD会话为异步模式时的链路丢包探测示意图，网元A通过网元间的链路接收网元B发送的BFD探测报文，异步模式下，启动丢包探测功能后，在BFD会话状态为UP的情况下，网元A在收到网元B发来的第一个BFD探测报文后真正开始BFD链路丢包探测，收到的第一个BFD探测报文被纳入第一个探测周期内的统计结果。如果探测周期和网元B的发送时间Tx_B不发生变化，则多个探测周期是无缝相连的。

在会话协商过程中，网元A、B双方已经明确对端的Tx。发起BFD链路丢包探测后，根据探测周期和对端的Tx，两者相除，可以得到探测周期内，理论上应该收到的BFD探测报文的个数，设为N1，余数被舍去。

在一个探测周期内，统计实际接收到的BFD探测报文的个数，设为N2，则根据N2和N1的差值可以计算出该探测周期内的链路丢包率＝(N1-N2)/N1*100％。

由于存在网络传输抖动，因此N2的值可能大于N1，此时忽略误差，该探测周期内的链路丢包率为0％。

如果在某个探测周期内，Tx_B发生了变化，则终止当前探测，并由双方协商生效之后，在收到对端下一个BFD探测报文时重新根据新的Tx_B，按照上述过程统计探测周期内实际所接收到的BFD报文的个数，并计算探测周期内的链路丢包率。

23、判断链路的历史状态，如果链路的历史状态为未发生链路丢包故障告警，则执行步骤24；如果链路的历史状态为已发生链路丢包故障告警，则执行步骤28；

24、判断计算的得到的链路丢包率X％是否大于配置的告警阈值L％。如果是，则执行步骤25；如果否，则执行步骤21，进入下一周期的丢包率探测；

25、上报链路丢包故障告警；

若确定链路的历史状态为未发生链路丢包故障告警且X％＞L％时，再上报链路丢包故障告警，可以避免重复上报，节约网络传输资源。

26、判断BFD会话是否被终结，如果是，则执行步骤27，如果否，则执行步骤21，进入下一周期的丢包率探测；

27、结束丢包率探测；

28、判断计算得到的链路丢包率X％是否小于配置的消除告警阈值R％，如果是，则执行步骤29；如果否，则执行步骤21，进入下一周期的丢包率探测；

29、上报链路丢包故障消除告警，并执行步骤21，进入下一周期的丢包率探测。

而当链路丢包故障已经消除时，上报链路丢包消除告警，从而使得该链路重新处于可用状态。

当确定链路的历史状态为已发生链路丢包故障告警时且X％＜L％时，再上报链路丢包故障消除告警，可以避免重复上报，节约网络传输资源。

上述告警阈值L％和消除告警阈值R％可以由上层配置，L％≥R％，为了避免抖动引起频繁上报链路丢包故障告警和链路丢包消除告警，可以配置L％＞R％。

探测周期也可以由上层预先配置或者在会话UP之后动态配置探测周期的长度，并且实时生效，这样不会影响BFD会话状态。如果当前正在进行丢包率探测，则探测周期的改变将终止当前的丢包率探测，并以新的探测周期进行下一轮的丢包率探测。为了提高探测精度，所配置的探测周期应该大于等于Detection Time。

上层根据BFD上报的链路丢包故障告警或者链路丢包故障消除告警进行相应的处理，具体的处理措施不在本申请文件的描述范围内。如果上层的故障处理是终止BFD会话，则可以在发给对端的BFD通告BFD DOWN报文里使用Diag Code(诊断接头代码)，取值代表链路丢包率探测DWON，此时对端需要有能力识别Diag Code。

综上可知，在BFD会话模式为异步模式时，通过在BFD会话状态处于UP时，统计探测周期内实际所接收到的BFD探测报文的个数，计算探测周期内的链路丢包率，并在所述探测周期内的链路丢包率大于配置的告警阈值时，上报链路丢包故障告警，而在所述探测周期内的链路丢包率大于配置的消除告警阈值时，上报链路丢包故障消除告警，从而可以实时监控链路丢包情况，并相应地进行故障处理或者故障恢复处理。

除了在BFD会话模式为异步模式下采用BFD探测报文探测链路丢包故障外，还可以采用其他的BFD报文，例如，在异步模式或者查询模式下，均可以采用BFD回声报文进行链路丢包故障探测，并根据探测得到的链路丢包率情况进行故障处理或者故障恢复处理，其处理流程与上述实施例处理流程类似，不同之处在于，统计探测周期内实际所接收到的BFD回声报文的个数以及计算探测周期内的链路丢包率的方法有所不同，以下进行详细介绍：

参照图4，为本发明实施例中采用BFD回声报文进行链路丢包探测的示意图，网元A通过网元间的链路与网元B通信，设网元A的BFD会话模式为查询模式，在查询模式下，启动链路丢包探测功能后，在BFD会话状态为UP时，网元A在本端发出一个BFD回声报文的同时真正开始BFD链路丢包探测。如果探测周期的长度和网元A的发送时间Tx_A不发生改变，则多个探测周期是无缝连接的。

BFD回声报文在两端的往返总耗时简称为报文往返耗时(RTT，RoundTime Trip)，针对每一个探测周期，由于当某个探测周期结束时，最后一个RTT内发出的报文可能仍在返回的途中，因此所述应该收到的回声报文N1不包括最后一个RTT内发出后未回收的报文，并且，所述最后一个RTT内发出后未回收到报文也不纳入下一个探测周期内实际收到的BFD回声报文的个数统计，即探测周期内实际所接收到的BFD回声报文的个数不包括上一个探测周期内最后一个RTT内所发出，但是在本探测周期内所接收到的BFD回声报文。如图4所示，所述最后周期一中最后一个RTT内所发出的BFD报文理论上不纳入周期一中的统计，并且，虽然在周期二中实际接收到了，但是实际也不纳入周期二中的统计。

例如，假设周期一发了标识为1、2、3、4、5的5个回声报文，第5个是最后一个RTT内发出的，收到了1、2、3、4号报文；周期二发了标识为6、7、8、9、10的5个回声报文，第10个是最后一个RTT内发出的，收到了5、6、7、8这4个回声报文。那么针对周期二的统计：理论上应收到4个报文：6、7、8、9，实际上收到了3个(去掉了上一个RTT内发出的5号报文)：6、7、8，则丢包率为25％。

针对每一个探测周期，在该周期内统计实际收到的BFD回声报文的个数N2，然后根据N2和N1的差值计算该探测周期内的链路丢包率＝(N1-N2)/N1*100％。为提高统计精度，不将上一个周期内最后一个RTT内发出的BFD回声报文纳入N2的统计。

网元A的发送时间Tx_A随时改变，并不会影响链路丢包的探测结果，因为这样并不会改变BFD回声报文的RTT。

为了便于统计在一个探测周期内实际接收到的回声报文的个数，可以对BFD回声报文的格式进行扩展，参照图5，为本发明实施例中BFD回声报文格式示意图，该回声报文包括：网际协议(IP，International Protocol)首部、用户数据报协议(UDP，User Datagram Protocol)首部，其中，UDP首部包括16位的UDP源端口号、16位的UDP目的端口号(3785)、16位的UDP长度和16位的UDP校验和，可以扩展BFD回声报文静荷，其中，回声报文序列号，可以用32位的无符号数字表示，单调递增，用于统计是否丢包，这样当没有收到某个BFD回声报文时，对应的回声报文序列号就会缺失，从而便于统计一个周期内实际收到的报文的个数。也可以借助回声报文序列号的匹配来进行BFD回声报文的RTT计算。

另外，由于一个网元可能同时有多个BFD会话，因此，BFD回声报文静荷还可扩展：32位的BFD本端鉴别值，用于在回收BFD回声报文后，根据该值定位本端对应的会话，一个会话分配一个32位的BFD本端鉴别值。

以上对本发明实施例中链路丢包监控的方法进行了详细的介绍，以下对所采用的设备进行对应介绍：

参照图6，为本发明实施例中BFD设备实施例一结构图，该BFD设备包括：统计单元61、计算单元62、告警单元63，其中：

统计单元61，用于在BFD会话状态处于UP时，统计探测周期内实际所接收到的BFD报文的个数，所述BFD报文为周期性发送；

计算单元62，用于根据所述统计单元61统计得到的BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率；

告警单元63，用于在计算单元62计算得到的链路丢包率大于配置的告警阈值时，上报链路丢包故障告警。

可见，该BFD设备通过统计单元61在BFD会话状态处于UP时，统计探测周期内实际所接收到的周期性发送的BFD报文的个数，由计算单元62根据所述统计单元61统计得到的BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率，并由告警单元63在计算单元62所计算得到的链路丢包率大于配置的告警阈值时，上报链路丢包故障告警，从而能够探测出链路丢包故障，使得上层应用及时终止质量恶劣的链路，提高链路通信质量。

为了避免重复上报，所述的告警单元63在上报所述链路丢包故障告警前还可以用于确定当前链路未发生故障告警。

参照图7，为本发明实施例中BFD设备实施例二结构图，在BFD设备实施例一基础上，还可扩展消除告警单元71，用于在所述计算单元62计算得到的链路丢包率小于配置的消除告警阈值，且当前链路已经发生故障告警时，上报链路丢包故障消除告警。

消除告警单元确定计算得到的链路丢包率小于配置的消除告警阈值时，上报链路丢包故障消除告警，可以使当前链路重新变为可用状态，而在上报链路丢包故障消除告警前确定当前链路已经发生故障告警，可以避免重复上报链路丢包故障消除告警，从而可以节约传输资源。

可以理解的是，为提高探测精度，进行链路丢包探测所配置的探测周期可以大于等于探测时间。

而所述周期性发送的BFD报文可以是BFD会话模式为异步模式下对端所发送的BFD探测报文，也可以为本BFD设备所发送的BFD回声报文。采用BFD回声报文时既可适用于异步模式，也适用于查询模式下的BFD会话。为便于统计探测周期内所接收到的BFD回声报文的个数，所述BFD回声报文可以扩展回声报文序列号，用于统计是否丢包，还可以扩展BFD本端鉴别值，用于定位BFD报文到本端对应的会话。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的链路丢包监控的方法以及BFD设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种链路丢包监控的方法，其特征在于，包括：

在双向转发探测BFD会话状态处于UP状态时，统计探测周期内实际所接收到的周期性发送的BFD报文的个数，其中，所述UP状态表示所述BFD会话已经建立成功；

根据统计得到的所述BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率；

若所述探测周期内的所述链路丢包率大于配置的告警阈值，上报链路丢包故障告警。

2.根据权利要求1所述的链路丢包监控的方法，其特征在于，在所述若所述探测周期内的所述链路丢包率大于配置的告警阈值，上报链路丢包故障告警前还包括：

判断所述链路的历史状态，确定所述链路的历史状态为未发生链路丢包故障告警后，进一步判断所述探测周期内的所述链路丢包率是否大于配置的告警阈值。

3.根据权利要求2所述的链路丢包监控的方法，其特征在于，还包括：若所述链路的历史状态为已发生链路丢包故障告警，当所述探测周期内的链路丢包率小于配置的消除告警阈值，上报链路丢包故障消除告警。

4.根据权利要求1至3任一项所述的链路丢包监控的方法，其特征在于，所述BFD报文为异步模式下的BFD探测报文时，所述根据所述统计得到的BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率具体为：

将探测周期内理论上所接收到的BFD探测报文的个数与探测周期内实际接收到的BFD探测报文的个数的差值除以探测周期内理论上所接收到的BFD探测报文的个数，得到探测周期内的链路丢包率，所述探测周期内理论上所接收到的BFD探测报文的个数为将探测周期除以对端发送间隔所得到的商。

5.根据权利要求1至3任一项所述的链路丢包监控的方法，其特征在于，所述BFD报文为BFD回声报文时，所述根据所述统计得到的BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率具体为：

将探测周期内理论上所接收到的BFD回声报文的个数与探测周期内实际接收到的BFD回声报文的个数的差值除以探测周期内理论上所接收到的BFD回声报文的个数，得到探测周期内的链路丢包率，所述探测周期内理论上所接收到的BFD回声报文的个数不包括本探测周期内最后一个BFD回声报文往返耗时RTT内发出后未回收的BFD回声报文。

6.根据权利要求5所述的链路丢包监控的方法，其特征在于，所述探测周期内实际接收到的BFD回声报文的个数不包括上一个探测周期内最后一个RTT内所发出，但是在本探测周期内所接收到的BFD回声报文。

7.根据权利要求6所述的链路丢包监控的方法，其特征在于，所述BFD回声报文中包含用于统计是否丢包的回声报文序列号，和/或用于定位所述BFD回声报文到本端对应会话的BFD本端鉴别值。

8.一种双向转发探测BFD设备，其特征在于，包括：统计单元、计算单元、告警单元，其中：

统计单元，用于在BFD会话状态处于UP时，统计探测周期内实际所接收到的周期性发送的BFD报文的个数；

计算单元，用于根据统计单元统计得到的BFD报文的个数计算探测周期内的链路丢包率；

告警单元，用于在计算单元计算得到的链路丢包率大于配置的告警阈值时，上报链路丢包故障告警。

9.根据权利要求8所述的BFD设备，其特征在于，所述告警单元在上报所述链路丢包故障告警前还用于确定当前链路未发生故障告警。

10.根据权利要求9所述的BFD设备，其特征在于，还包括：消除告警单元，用于在所述计算单元计算得到的链路丢包率小于配置的消除告警阈值，且当前链路已经发生故障告警时，上报链路丢包故障消除告警。

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