CN101651560A - 一种双向路由网络及其可靠性保障方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向路由网络及其可靠性保障方法，该双向路由网络由双向路由的逻辑设备点构成，其中每个所述逻辑设备点包括至少3台联网的计算设备，逻辑设备点内的各计算设备形成远程双机备份链。该可靠性保障方法包括远程双机备份链形成方法和远程双机备份链恢复方法，其中，远程双机备份链形成方法是：采用某种算法形成这组计算设备的一个有序集合{a0，a1，…，an}，其中ai是ai－1的备份节点；远程双机备份链恢复方法是：备份链中的一台计算设备出现故障时，故障计算设备的备份计算设备主动接替所述故障计算设备。本发明能够增强节点的可靠性、减少了消息路由层次，并且在故障后的恢复时间较短。

Description

一种双向路由网络及其可靠性保障方法

技术领域

本发明涉及信息网络技术领域，特别涉及到一种双向路由网络及其可靠性保障方法。

背景技术

在由计算机构成的互联网中，数据路由是在ISO OSI参考模型的三层由路由器完成的，在这种网络中，路由的可靠性取决于两个因素：路由器和路由器之间的网络连接。在三层网络中的可靠性是通过两种方法实现的：(1)增强路由器的可靠性，采用的通常是路由器双机热备；(2)增强链路可靠性，这里又有两种办法：a.物理链路备份；b.逻辑链路备份。随着互联网络的日益扩大以及IP协议缺陷的暴露，人们发现在现有体系结构之下实现创新非常困难，所以就出现了建立在现有IP协议之上的重叠网络架构。

在重叠网络架构中，其可靠性的解决方法基本上也有两个方面：设备/应用可靠性和逻辑链路可靠性，这类似于三层网络中的路由器可靠性和链路可靠性。设备/应用的可靠性通常采用的是双机热备方法，而逻辑链路可靠性通常采用心跳信息交互来完成检测的，出现问题之后，采用备份链路/下一跳恢复的方法。这种方法采用的是主备链路(即一主一备)，主链路断了，就采用备份链路。下一跳是指路由协议(可以是层路由协议，也可以是应用层路由协议)中本路由设备将数据转发到的下一个路由设备的过程；下一跳恢复指的是原来通过A路由，当检测到A出现故障后，寻找A的替代设备的过程。主备链路的示意图见图5，图中从A到C，正常情况下是A-＞C，即主链路是A-＞C，在主链路出现故障断开之后，则启用备用链路A-＞B-＞C。

双机热备方法要求设备投入高，而且要求双路供电，在通常环境中比较难于满足这些条件；而物理链路备份由于两条以上的链路接入，其成本也比较高。逻辑链路备份成本较低，但逻辑链路备份主要采用超时机制判别心跳信息的传递缺失，进而来检测逻辑链路问题，因此存在恢复时间较长的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双向路由网络及其可靠性保障方法，该网络及其可靠性保障方法采用逻辑设备点并在逻辑设备点内采用远程双机备份链，能够在一定程度克服双机热备方法和链路备份的缺陷，提高了双向路由的可靠性。

为达到上述发明目的，本发明提供了一种双向路由网络，该网络由双向路由的逻辑设备点构成，其中每个逻辑设备点包括至少3台计算设备，逻辑设备点内的各计算设备形成远程双机备份链。所述计算设备可以是服务器、台式机或其他具有计算能力的设备。

其中，所述双向路由网络中，每个逻辑设备点在前向方向和后向方向均可实现路由，每个逻辑设备点的路由表中的前向逻辑设备点和后向逻辑设备点是连通的。进一步地，可以将双向路由网络中的第一个和最后一个逻辑设备点连接，从而构成环状的双向路由网络。

所述逻辑设备点内的各计算设备对外呈现为一个实体，每一时刻仅有一台计算设备执行该逻辑设备点的功能，当前执行功能的计算设备由逻辑设备点内的各计算设备选举确定或按一定优先级确定。

其中，所述远程双机备份链是计算设备的一个有序集合{a₀，a₁，...，a_n}，每台计算设备顺序构成前一计算设备节点的备份节点，即a_i是a_i-1的备份节点。这个计算设备的有序集合通常位于一定的地理区域或管理区域，为的是保障这些计算设备之间的连接保持在良好的状态。这里地理区域可以是城域，如北京市；管理区域可以是某一单位，比如声学所。

其中逻辑设备点由一组计算设备构成，一般至少3台，这些计算设备执行相同的功能，但是按照确定的或临时协商的优先级次序执行所指定的功能。

为达到上述发明目的，本发明还提供了一种基于所述双向路由网络的可靠性保障方法，包括远程双机备份链形成方法和远程双机备份链恢复方法，

其中远程双机备份链形成方法是：采用某种算法形成这组计算设备的一个有序集合{a₀，a₁，...，a_n}，即a_i是a_i-1的备份节点。这种算法可以是手动配置法、注册选举法等。

其中，远程双机备份链恢复方法是备份链中的一台计算设备出现问题时，其备份计算设备主动接替其角色的方法。所述远程双机备份链恢复方法如下：计算设备之间首先采用心跳法检测前一计算设备的存活状态，如果有限次数(比如3次)不能接收到前一计算设备的应答消息，则判定该计算设备出现问题，则将前一计算设备的前一计算设备设定为本计算设备的要被备份的计算设备，之后继续执行正常心跳状态检测过程。其中前一计算设备的前一计算设备的信息，可以采用路由表的方式加以记录，这样就可防止一系列前驱计算设备出现问题的情形，以防造成断链；在故障计算设备修复重新上线后，通过注册法或设定法确定在备份链中的位置，此时通知本计算设备的备份计算设备将前一计算设备设定为本计算设备，本计算设备的前一计算设备设为备份计算设备的原前一计算设备，同时交换链信息，保持本计算设备的路由表信息最新。

其中，所述可靠性保障方法还包括逻辑设备点之间双向路由的方法，所述逻辑设备点之间双向路由的方法如下：当前逻辑设备点维持前向和后向逻辑设备点的路由，对于目的地不是本逻辑设备点的消息，可向前向和后向进行转发。在采用逻辑设备点的情况下，每个逻辑设备点仅需知道前向逻辑设备点和后向逻辑设备点就可完成正常的路由功能，这里不排除逻辑设备点记录多个逻辑设备点以便加速路由。

与目前的方法相比，本发明具有下列优点：(1)本发明在逻辑设备点内采用远程双机备份链的结构，增强了节点的可靠性，同时，由于远程双机备份链中，需要备份的仅是路由信息(如IP地址、端口)，因此成本远小于双机热备的方案(远程双机备份中，各机器不再一处，除备份功能外，还承担各自的其他功能；远程双机备份没有采用专用的备份设备)。(2)减少了消息路由层次；(采用当前逻辑设备点记录前向和后向多个节点的方法可做到这点)现有的路由结构仅记录下一跳的地址(IP地址、端口)，本发明的方法可记录下一跳的下一跳甚至更多跳的地址。(3)同一区域内多台计算设备形成逻辑设备点保障了双向路由的可靠性，同时不丢失双向路由的结点完整性。(4)本发明相对于逻辑链路备份，恢复时间较短；本发明采用的是逻辑设备点的方法解决这个问题的；逻辑链路是点与点之间的，本发明逻辑设备点内部的远程双机备份链是一段一段的逻辑链路串接而成的，上面提到的逻辑链路指双向路由的逻辑链路，不是指逻辑设备点内部的逻辑链路。本发明逻辑设备点的逻辑链路内部具有恢复机制，保持最新状态，保证逻辑设备点随时在线，因此本发明能够可靠地保障逻辑设备点之间的逻辑链路正常运作。

附图说明

图1是本发明的远程双机备份链的示意图；

图2是本发明的逻辑设备点的示意图；

图3是本发明的逻辑设备点之间的双向路由的示意图；

图4是本发明的双向路由链的一实施例的示意图；

图5是现有技术中的主备链路的示意图。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种双向路由可靠性保障方法，该方法的特征在于采用e远程双机备份链和逻辑设备点的方法，一定程度克服了上述双机热备方法和链路备份的缺陷，提高了双向路由的可靠性。

为达到上述发明目的，本发明的双向路由可靠性保障方法由远程双机备份链方法和逻辑设备点方法组成。

其中双向路由指路由过程中在前向方向和后向方向均可实现路由，其可靠性保障指保障路由表中的前向逻辑设备点和后向逻辑设备点是连通的。

其中远程双机备份链指计算设备的一个有序集合{a₀，a₁，...，a_n}，每台计算设备顺序构成前一计算设备节点的备份节点，即a_i是a_i-1的备份节点。这个计算设备的有序集合通常位于一定的地理区域或管理区域之内，为的是保障这些计算设备之间的连接保持在良好的状态。

其中逻辑设备点由一组计算设备构成，可以是一台计算设备或多台计算设备，这些计算设备执行相同的功能，但是按照确定的或临时协商的优先级次序执行所指定的功能。

为达到上述发明目的，本发明的远程双机备份链方法包括备份链形成方法和备份链恢复方法。

其中备份链形成方法指存在一组计算设备时，这些计算设备之间形成备份链的方法。采用某种算法形成这组计算设备的一个有序集合{a₀，a₁，...，a_n}，即a_i是a_i-1的备份节点。这种算法可以是手动配置法、注册选举法等。

其中备份链恢复方法指备份链中的一台计算设备出现问题时，其备份计算设备主动接替其角色的方法。计算设备之间首先采用心跳法检测前一计算设备的存活状态，如果有限次数(比如3次)不能接收到前一计算设备的应答消息，则判定该计算设备出现问题，则将前一计算设备的前一计算设备设定为本计算设备的要被备份的计算设备，之后继续执行正常心跳状态检测过程。其中前一计算设备的前一计算设备的信息，可以采用路由表的方式加以记录，这样就可防止一系列前驱计算设备出现问题的情形，以防造成断链；在故障计算设备修复重新上线后，通过注册法或设定法确定在备份链中的位置，此时通知本计算设备的备份计算设备将前一计算设备设定为本计算设备，本计算设备的前一计算设备设为备份计算设备的原前一计算设备，同时交换链信息，保持本计算设备的路由表信息最新。

为达到上述发明目的，本发明的逻辑设备点方法包括一组计算设备形成逻辑设备点的方法以及逻辑设备点之间双向路由的方法。

其中一组计算设备形成逻辑设备点的方法指这些计算设备对外呈现为一个实体，每一时刻仅有一台计算设备执行该逻辑设备点的功能，执行功能的当前计算设备由这组计算设备选举或按一定优先级确定。

其中逻辑设备点之间双向路由的方法指：当前逻辑设备点维持前向和后向逻辑设备点的路由，对于目的地不是本逻辑设备点的消息，可向前向和后向进行转发。在采用逻辑设备点的情况下，每个逻辑设备点仅需知道前向逻辑设备点和后向逻辑设备点就可完成正常的路由功能，这里不排除逻辑设备点记录多个逻辑设备点以便加速路由的方法。

下面结合附图和具体实施例，对本发明提供一种双向路由可靠性保障方法作进一步阐述。

实施例

下面结合应用场景说明双向路由可靠性保障方法。如图4所示，本发明提供的一个应用场景：假定在三地区(A、B、C)之间构建双向路由，这三地区各有三台服务器，分别以下标1、2、3表示，其中服务器2是服务器1的备份服务器，服务器3是服务器2的备份服务器，在初始状态假定设备没有出现故障的情况下，A、B、C三地在服务器1之间构成双向路由，如图4所示。

下面以图4为基础说明本实施中的双向路由可靠性保障方法。

(1)远程双机备份链方法

以A地为例，其中服务器A1为第一个节点，A2是A1的备份节点，A3又是A2的备份节点，这样就构成三个节点的备份链。备份节点定期检查被备份节点的存活情况，如果发现异常，就启动替换程序，即行使被备份节点的功能，同时将被备份节点指针指向原备份节点的被备份节点。在本实施例中，假定A2出现问题，在t时刻A3检测到A2出现故障，就启动替换程序，同时将被备份节点指针指向A1，此时即A1成为A3的被备份节点。如果A1出现故障，则A2检测到A1故障，就启动替换程序，并将自身状态设置为主节点(即被备份节点)；如果A3出现故障，通过网络管理可检测到，由网管人员处理。

在A2修复上线之后，假定采用设定法，即管理员设定A2为A1的备份，A3为A2的备份，根据这个信息，A2替换A3成为A1的备份，同时A3成为A2的备份，这样备份链就恢复了。

(2)逻辑设备点方法

A区的A1、A2、A3构成逻辑设备点A，这些服务器的角色是相同的，属于相同功能组，需要对外呈现单一角色。这里功能组指完成相同功能的计算设备集合；所述功能可以是路由、存储数据或管理等。B区的B1、B2、B3构成逻辑设备点B，C区的C1、C2、C3构成逻辑设备点C，每个区执行逻辑设备点功能的服务器假定由1节点承担。

逻辑设备点A、B、C之间形成双向路由，双向路由即通常人们理解的对称路由，从A到B和从B到A的路由时延相同。这种方法的好处是找到其他节点的时间最短。如图4所示的A的前向路由指向B、后向路由指向C，B和C的前向路由分别为空、A，后向路由分别是A、空，如此形成三个逻辑设备点的双向路由。

对于本专业领域内的普通技术人员而言，能够根据上述描述方便地实现本发明，因此，对于一些公知常识，这里不再赘述。

Claims (9)

1.一种双向路由网络，该网络由双向路由的逻辑设备点构成，其中每个所述逻辑设备点包括至少3台联网的计算设备，逻辑设备点内的各计算设备形成远程双机备份链。

2.根据权利要求1所述的双向路由网络，其特征在于，所述双向路由网络中，每个所述逻辑设备点在前向方向和后向方向均可实现路由，每个逻辑设备点的路由表中的前向逻辑设备点和后向逻辑设备点是连通的。

3.根据权利要求2所述的双向路由网络，其特征在于，所述逻辑设备点内的各计算设备对外呈现为一个实体，每一时刻仅有一台计算设备执行该逻辑设备点的功能，当前执行功能的计算设备由逻辑设备点内的各计算设备选举确定或按一定优先级确定。

4.根据权利要求3所述的双向路由网络，其特征在于，所述远程双机备份链是计算设备的一个有序集合{a₀，a₁，...，a_n}，每台计算设备a_i顺序构成前一计算设备a_i-1的备份节点。

5.根据权利要求3所述的双向路由网络，其特征在于，所述逻辑设备点由一组计算设备构成，这些计算设备均可执行相同的特定功能，所述逻辑设备点内的各计算设备按照确定的或临时协商的优先级次序执行所述特定功能。

6.一种基于权利要求1所述双向路由网络的可靠性保障方法，包括远程双机备份链形成方法和远程双机备份链恢复方法，

其中，远程双机备份链形成方法是：采用某种算法形成这组计算设备的一个有序集合{a₀，a₁，...，a_n}，其中a_i是a_i-1的备份节点；

远程双机备份链恢复方法是：备份链中的一台计算设备出现故障时，故障计算设备的备份计算设备主动接替所述故障计算设备。

7.根据权利要求6所述的可靠性保障方法，其特征在于，所述远程双机备份链恢复方法如下：计算设备之间首先采用心跳法检测前一计算设备的存活状态，如果有限次数不能接收到前一计算设备的应答消息，则判定该计算设备出现故障，将前一计算设备的前一计算设备设定为本计算设备的要被备份的计算设备，之后继续执行正常心跳状态检测过程。

8.根据权利要求7所述的可靠性保障方法，其特征在于，所述前一计算设备的前一计算设备的信息采用路由表的方式记录；在故障计算设备修复重新上线后，通过注册法或设定法确定在备份链中的位置，此时通知本计算设备的备份计算设备将前一计算设备设定为本计算设备，本计算设备的前一计算设备设为备份计算设备的原前一计算设备，同时交换链信息，保持本计算设备的路由表信息最新。

9.根据权利要求6所述的可靠性保障方法，其特征在于，所述可靠性保障方法还包括逻辑设备点之间双向路由的方法，所述逻辑设备点之间双向路由的方法如下：当前逻辑设备点维持前向和后向逻辑设备点的路由信息，对于目的地不是本逻辑设备点的消息，可向前向和后向逻辑设备点进行转发。

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