CN101695043B - 一种热备份端口复用的方法及网络系统 - Google Patents

一种热备份端口复用的方法及网络系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种热备份端口复用的方法及网络系统，该网络系统包括二层设备和多台宽带接入服务器，主设备上的多个主端口备份到备设备上的同一个备端口上，主端口和备端口通过所述二层设备连接，其中所述备端口上配置有多个VLAN，各个VLAN的标识与相应的主端口的VLAN的标识一致；二层设备将主备端口相同标识的VLAN划分在同一个VLAN组内，在热备份过程中形成主链路和备链路。根据本发明能够实现N:1的端口级备份，每个备份组独占IP地址资源，解决热备份过程中IP地址冲突的问题。

Description

一种热备份端口复用的方法及网络系统
技术领域
本发明涉及数据通信领域，尤其涉及宽带路由接入产品中的热备份端口复用的方法及网络系统。
背景技术
宽带路由接入产品为运营商提供了可控的接入服务，现已普遍使用。随着宽带路由产品的大规模使用，业务的可靠性也提上了日程。现在的运用场景都是单机使用的，如果设备出现异常，业务将会出现中断；不能满足高可靠性要求的业务使用。在需要进行接入控制、业务可靠性高的地方，现在的宽带路由接入产品则不能满足要求。
端口的复用技术：通过某种技术，实现一个物理口变成多个逻辑口。由于端口接入类型，有着多种端口复用实现技术。在以太网上，一个端口可以通过划分在不同的vlan内实现复用。
热备份为业务的可靠性提供了一种实现方法，热备份的实现方式有多种，按照备份的方式分为：设备的1：1备份，设备的N：1备份(N为主，1为备)，设备的1：N备份，按照备份的粒度来分：分为设备级备份，板卡级备份，端口级备份。从设备的利用率角度考虑，N：1的端口级备份最有经济价值，如何实现宽带路由接入备份端口的复用是第一个需要解决的问题。
在热备份过程中，同一个设备上，IP地址A可以分配给端口1的用户，当该用户下线后，还可以分配给端口2的用户，此时，同一个设备上IP地址资源公用，这时两个设备上就将出现IP地址冲突，导致业务路由器通向用户的流量路径出现问题，业务路由器不能确定网络侧的流量应该流向那个设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种热备端口复用的方法及网络系统，实现N：1的端口级备份，能够实施备设备上的端口一对多的映射到其他端口上。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热备份端口复用的方法，包括：
在备端口下配置多个虚拟局域网(VLAN)，各个VLAN的标识与相应的主端口的VLAN的标识一致；
在二层设备上将主备端口相同标识的VLAN划分在同一个VLAN组内，在热备份过程中形成主链路和备链路。
进一步地，上述方法具有下面特点：主链路和相应的备链路共用一个虚拟媒体访问控制地址。
进一步地，上述方法具有下面特点：主链路和相应的备链路属于同一备份组，所述备份组独占相应的IP地址资源。
进一步地，上述方法具有下面特点：当用户上线时从所述IP地址资源中为用户分配一IP地址，并将该IP地址同步到备设备进行登记。
本发明还提供一种网络系统，包括二层设备和多台宽带接入服务器，主设备上的多个主端口备份到备设备上的同一个备端口上，主端口和备端口通过所述二层设备连接，其中，
所述备端口上配置有多个虚拟局域网(VLAN)，各个VLAN的标识与相应的主端口的VLAN的标识一致；
所述二层设备将主备端口相同标识的VLAN划分在同一个VLAN组内，在热备份过程中形成主链路和备链路。
进一步地，上述网络系统具有下面特点：所述主链路和相应的备链路共用一个虚拟媒体访问控制地址。
进一步地，上述网络系统具有下面特点：所述主链路和相应的备链路属于同一备份组，所述备份组独占相应的IP地址资源。
进一步地，上述网络系统具有下面特点：所述主设备，还用于当用户上线时从所述IP地址资源中为用户分配一IP地址，并将该IP地址同步到备设备进行登记。
综上，本发明提供的热备端口复用的方法及网络系统，能够实现N：1的端口级备份，每个备份组独占IP地址资源，解决热备份过程中IP地址冲突的问题。
附图说明
图1为根据本发明实施例的网络系统的示意图；
图2为根据本发明实施例的热备份的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案的优选实施例作进一步的详细说明。
图1为根据本发明实施例的网络系统的示意图，如图1所示，本实施例的网络系统，包括二层设备和多台宽带接入服务器，其中多台宽带接入服务器(例如，BRAS(宽带远程接入服务器))为主设备，一台宽带接入服务器为备设备的系统，其中主设备上的N个主端口(这些主端口可以分布在一台主设备上，也可以分布在多台主设备上)备份到备设备的一个备端口，备端口与主端口不在同一台设备上。主备端口都是连接在二层设备上(例如，交换机)，同时主备端口的设备都有其他端口连接到一个三层设备上(例如路由器)。
本实施例的网络系统关键在于：在备端口下配置多个VLAN(VirtualLocal Area Network，虚拟局域网)，例如，图1中的VLAN 1-2-3-4，即在备端口1下配置VLAN 1、VLAN 2、VLAN 3和VLAN 4共四个VLAN。备端口的各个VLAN的标识与相应的主端口的VLAN的标识一致，例如BRAS设备1上的端口1为VLAN 1、BRAS设备1上的端口2为VLAN 2、BRAS设备2上的端口1为VLAN 3、BRAS设备2上的端口2为VLAN 4。在二层设备上将备端口上的各个VLAN与标识相同的主端口的VLAN划分在同一个VLAN内，形成主链路和备链路，互为主备关系的链路属于同一备份组。同一备份组的链路通过主备竞争协议竞选出一条主链路。主链路和备链路共用一个虚拟MAC地址，这个虚拟MAC地址用于接入业务(用户学习到的网关MAC就是这个虚拟MAC地址)。当主备链路发生切换，虚拟MAC地址指向的端口就会发生切换，原来用户的上行流量就会跟随虚拟MAC地址发生切换。
备份组主要包含的资源有：主备链路所属的端口信息、VLAN信息和用户IP地址信息等资源。这些资源仅能供从该端口上线的用户使用，其他端口的上线用户不能申请使用该备份组中的资源。备份组中独占IP地址资源保证在主备设备上不会出现相同IP地址的用户，保证在下行流量的切换不出现冲突。
本实施例的网络系统能够实现N：1的端口级别的热备份，在实际运用中，能够为运营商解决热备份的成本，例如N个端口上业务需要备份，本实施例的方案可以为运营商节省N-1个端口的采购成本。
图2为根据本发明实施例的热备份端口复用的方法的流程图，如图2所示，本实施例的热备份端口复用的方法，应用于多台宽带接入服务器为主设备，一台宽带接入服务器为备设备的系统，其中主设备上的N个主端口(这些主端口可以分布在一台主设备上，也可以分布在多台主设备上)备份到备设备的一个备端口，备端口与主端口不在同一台设备上，包括下面步骤：
1、配置主备链路；
将备设备的一个备端口划成多个子接口，每个子接口上配置不同的VLAN，各个子接口的VLAN的标识与相应的主端口的VLAN的标识一致；在二层设备上将主备端口相同标识的VLAN的划分在同一个VLAN内，形成主链路和相应的备链路，互为主备关系的主备链路属于同一个备份组。
在主备设备上都存储有各个备份组信息，备份组信息主要包括：主备链路所属的端口信息、VLAN信息和用户IP地址信息等。
通过主备竞争协议在同属一备份组的链路中竞选出一条主链路。主链路用于响应业务，备链路用于监听主链路状态。
2、接入用户，主链路响应业务；
主备链路共享一个虚拟MAC(Media Access Control，媒体访问控制)，当接入用户，主链路正常响应业务时，主链路使用该虚拟MAC地址进行业务层面的操作。
例如，用户通过二层设备例如交换机连接到BRAS上，用户上线时，学习到网关的MAC地址是虚拟的MAC地址，交换机根据该MAC地址选择数据的出接口。
主链路定期主动地向相应的备链路发保活报文，通知备链路自己工作正常，同时向二层设备如交换机发送带有虚拟MAC地址的报文，二层设备接收到报文后学习到MAC地址，更新MAC表。
3、主设备根据主链路获得备份组信息，再跟据备份组信息获取相应备链路的信息将业务数据同步传输到备设备；
当接入用户时，主链路响应业务时，从备份组独占的IP地址资源中为用户分配一个IP地址，将该用户的IP地址同步到备设备上进行占用，不允许该IP地址再次被分配。
主设备将业务数据(即，用户信息，包含用户IP以及其他与业务相关的信息)都发送给备设备，然后备设备接收主设备发来的业务数据进行备份。
备设备根据接入协议(例如，PPPOE(Point to Point Protocol over Ethernet，以太网上的点对点协议)、IPOE(Internet Protocol over Ethernet，以太网上的互联协议)等)进行同步处理，并进行资源的占用。备设备获得主设备同步过来的信息，进行IP地址的登记(表明已经使用，不允许再次分配)，同时给协议数据区回填数据，对于PPPOE协议，回填的数据包括：备份链路信息、session(会话)ID登记(进行占用，不允许再次分配)、用户MAC地址、IP地址，以及模数等。对于IPOE，传给协议的数据包括：备份链路信息、IP地址、MAC地址等。
备设备根据获取的信息进行接入协议状态的初始化，保证主备协议状态的一致性，保证切换状态的平滑过渡。
4、主链路出现异常进行主备切换；
当主链路出现异常进行主备切换时，备链路用同一虚拟MAC地址发报文，更新二层设备MAC地址表。二层设备例如交换机根据报文中的目的MAC地址选择出接口，所以用户侧上行流量的切换跟随虚拟MAC地址的切换完成，原来到主端口的数据报文此时就发送到备端口上。
备链路接替主链路进行工作，原来在主链路上的业务都同时切换到备链路上。
5、如果主链路恢复正常后，请求备链路进行数据同步；同步完成后可以进行回切(切换过程与步骤4中的切换过程一样，这里就不再重复说明)，由主链路响应业务，业务不中断；
在主链路正常后，主设备主动向备设备发送主链路正常消息，备设备收到消息后，将备链路上的数据同步到主链路，同步完成后可以进行回切操作，用户的上线流量根据虚拟MAC地址的切换到主链路上。在切换的瞬间，下行流量处理需要一定的时间，下行数据报文还是会通过原来的备链路流向用户。对于用户而言，上下行流量都不会丢失(业务不会出现中断)，在切换的瞬间存在上下行流量不是通过同一个链路传输的情况。
本实施例的热备份端口复用的方法能够实现N：1的端口级别的热备份，在实际运用中，能够为运营商解决热备份的成本，例如N个端口上业务需要备份，本实施例的方案可以为运营商节省N-1个端口的采购成本。
本发明不限于应用于多台宽带接入服务器为主设备，一台宽带接入服务器为备设备的系统中，也可以有多台宽带接入服务器为备设备，只要主备链路不在同一设备上，就可以适用。
当然，本发明还可有多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的更改或变化，但凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种热备份端口复用的方法，其特征在于，
在备端口下配置多个虚拟局域网VLAN，各个VLAN的标识与相应的主端口的VLAN的标识一致；
在二层设备上将主备端口相同标识的VLAN划分在同一个VLAN组内，在热备份过程中形成主链路和备链路；
主链路和相应的备链路属于同一备份组，所述备份组独占相应的IP地址资源。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，主链路和相应的备链路共用一个虚拟媒体访问控制地址。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
当用户上线时从所述IP地址资源中为用户分配一IP地址，并将该IP地址同步到备设备进行登记。
4.一种网络系统，其特征在于，包括二层设备和多台宽带接入服务器，主设备上的多个主端口备份到备设备上的同一个备端口上，主端口和备端口通过所述二层设备连接，其中，
所述备端口上配置有多个虚拟局域网VLAN，各个VLAN的标识与相应的主端口的VLAN的标识一致；
所述二层设备将主备端口相同标识的VLAN划分在同一个VLAN组内，在热备份过程中形成主链路和备链路；
所述主链路和相应的备链路属于同一备份组，所述备份组独占相应的IP地址资源。
5.如权利要求4所述的网络系统，其特征在于，所述主链路和相应的备链路共用一个虚拟媒体访问控制地址。
6.如权利要求4所述的网络系统，其特征在于，
所述主设备还用于当用户上线时从所述IP地址资源中为用户分配一IP地址，并将该IP地址同步到备设备进行登记。
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