CN101741585B - 实现疏密模式协议无关组播的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
实现疏密模式PIM的装置，涉及网络通信中的组播路由协议，特别涉及PIM(Protocol Independent Multicast，协议无关组播)组播路由协议的装置。本发明实现疏密模式协议无关组播的装置，包括：组播公共配置模块、PIM-SM任务模块、PIM-DM任务模块、组播路由处理模块：组播转发模块；其中PIM-SM任务模块与PIM-DM任务模块都和组播公共配置模块相连，并且通过组播路由处理模块交互RP集合信息；组播路由处理模块还和组播转发模块相连。由于PIM-SM和PIM-DM是两个不同的任务，维护的数据结构是相互独立的，符合模块化设计思想。PIM-SM任务和PIM-DM任务维护各自的数据结构，相互影响小。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信中的组播路由协议，特别涉及PIM(ProtocolIndependent Multicast，协议无关组播)组播路由协议的实现方法和装置。
背景技术
PIM协议是目前应用最为广泛的组播路由协议，其包含PIM-SM协议(Protocol Independent Multicast Sparse Mode，稀疏模式协议无关组播)和PIM-DM协议(Protocol Independent Multicast Dense Mode，密集模式协议无关组播)。在现有网络设备实现中，还包括一种特殊的PIM协议，疏密模式(Sparse Dense Mode)PIM协议。疏密模式PIM协议是指PIM路由协议中，当某个组播组具有RP(RendezvousPoint，汇聚点)或者被配置为SSM(Source Specific Multicast，指定源组播)时运行PIM-SM协议，否则运行PIM-DM协议。支持疏密模式PIM协议的网络环境中，在某个时刻部分组播组可运行PIM-SM协议，另外一些组播组运行PIM-DM协议。并且，某个组播组运行的PIM协议可以根据网络中PIM协议变化自动切换，用户组播业务不会受到模式切换的影响。
支持疏密模式PIM协议与单纯支持PIM-SM协议或者PIM-DM协议相比有很多优势：第一，解决提供组播服务的运营商无法获悉客户运行的PIM-SM协议或者PIM-DM协议时，不能有效提供组播服务的弊端；第二，在出现部分配置上的疏漏时(例如未配置某些组播组的RP)组播业务仍然能够顺利开展。在现有技术中，采用单任务支持疏密模式PIM协议的方式已经在网络设备(如路由器、交换机上)得到广泛应用。采用单任务支持疏密模式PIM协议，即一个任务同时处理PIM-SM协议和PIM-DM协议的组播路由状态维护、组播转发表项更新和其他组播信息的维护。该实现方法存在一些缺点，不符合现有典型的软件模块化设计思想；PIM-SM协议模块和PIM-DM协议模块共用一个任务，同时处理PIM-SM协议模块和PIM-DM协议模块增加代码复杂性，对于代码的修改容易相互影响，维护比较困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有单任务实现疏密模式PIM协议的不足，提出了一种实现疏密模式PIM的方法和装置。本发明突破了一个PIM虚拟接口只能运行一种PIM协议的限制。
本发明所述实现疏密模式协议无关组播的方法中，所采用的方案是，基于多任务支持PIM协议，在一个PIM虚拟接口上同时运行PIM-SM任务和PIM-DM任务；所述PIM-SM和PIM-DM两个任务使用进程间通信机制交互动态变化的RP集合信息；当配置SSM时，使PIM-SM任务和PIM-DM任务获得完全一致SSM相关的配置信息；在某一时刻，PIM-SM任务或PIM-DM任务对某个特定的组播业务具有唯一的控制权：当某个组播组属于SSM或者有RP时，PIM-SM任务对该组播组具有控制权，否则PIM-DM任务对该组播组具有控制权。
进一步的，具有控制权的PIM任务负责进行组播转发表项的更新。
进一步的，对组播组具有控制权的PIM任务才能发送和接收该组播组的PIM协议消息。
进一步的，PIM-SM任务或PIM-DM任务负责发送Hello协议消息，使得相邻路由器能够进行正确处理Hello消息；自举(Boostrap)和候选RP通告(Candidate-RP-Advertisement)消息只由PIM-SM消息处理。
实现疏密模式协议无关组播的装置，包括：
组播公共配置模块：用于接受组播公共的配置信息，包含SSM配置信息和疏密模式PIM配置信息，然后将配置信息分发给PIM-DM任务模块和PIM-SM任务模块；
PIM-SM任务模块：连接组播公共配置模块，用于处理PIM-SM的组播路由信息库，并通过组播路由处理模块和PIM-DM任务模块进行信息交互；
PIM-DM任务模块：连接组播公共配置模块，用于处理PIM-DM的组播路由信息库，并通过组播路由处理模块和PIM-SM任务模块进行交互；
组播路由处理模块：维护PIM-SM协议和PIM-DM协议公共的虚拟接口信息、MRIB(Multicast Routing Information Base，组播路由信息库)信息，并且提供PIM-SM任务和PIM-DM任务交互的平台；
组播转发模块：和组播处理模块连接，用于维护转发需要的虚拟接口信息、MFIB(Multicast Forwarding Information Base，组播转发信息库)信息，并完成组播转发任务。
进一步的，PIM-SM任务模块和PIM-DM任务模块可以同时对同一个虚拟接口进行处理。
进一步的，PIM-SM任务模块和PIM-DM任务模块维护完全相同的RP集合信息和SSM配置信息。
本发明的有益效果：由于PIM-SM和PIM-DM是两个不同的任务，维护的数据结构是相互独立的，符合模块化设计思想。PIM-SM任务和PIM-DM任务维护各自的数据结构，相互影响小。对于其中一个模块的修改对另一个模块基本无影响，代码模块简单，易于维护。在既有平台基础上，对于原有架构体系没有损害的情况下，完成了PIM-SM任务和PIM-DM任务之间的协作，支持了组播组支持PIM协议的动态切换。
附图说明
图1是本发明支持疏密模式PIM装置的结构图。
图2是本发明PIM-DM任务和PIM-SM任务交互RP集合信息的流程图。
图3是本发明配置SSM信息时PIM-SM任务和PIM-DM任务处理的流程图。
具体实施方式
在本发明的方案中，在一个PIM虚拟接口上同时运行PIM-SM任务和PIM-DM任务。PIM-SM和PIM-DM两个任务模块使用进程间通信机制交互动态变化的RP集合信息。另外通过配置方法使得PIM-SM任务和PIM-DM任务获得完全一致SSM相关的配置信息。这样，PIM-SM任务和PIM-DM任务可以获得完全相同的RP集合信息和SSM配置信息。在系统稳定运行状态下的任意时刻，根据RP集合信息和SSM信息，PIM-SM任务和PIM-DM任务就可以确定哪个任务对某个特定的组播业务具有唯一的控制权。当某个组播组属于SSM或者有RP时，PIM-SM任务对该组播组具有控制权，否则PIM-DM任务对该组播组具有控制权。
当PIM-SM协议的RP集合信息发生变化，或者SSM配置发生变化时，PIM-SM任务模块首先检查组播组是否已经不属于SSM且无RP，如是，PIM-SM任务将通知组播转发模块这些组播组切换协议(由PIM-SM切换到PIM-DM)，然后删除PIM-SM维护的对应组播路由状态，拥有这些组播组控制权的PIM协议同时发生切换。PIM-DM任务在收到PIM-SM任务发送的RP集合应答消息，或者SSM配置发生变化时，PIM-DM就会去检查组播组是否已经存在RP或者属于SSM。如是，PIM-DM任务将通知组播转发模块这些组播组切换协议(由PIM-DM切换到PIM-SM)，然后删除PIM-DM维护的对应组播路由状态，拥有这些组播组控制权的PIM协议同时发生切换。
具有控制权的PIM任务(PIM-SM或PIM-DM)负责进行组播转发表项的更新。在特定时刻只有一个PIM任务在操作特定组播转发表项，不会出现更新冲突的情况。
与特定组播组有关的PIM协议消息处理。只有对该组播组具有控制权的PIM任务才能发送和接收该组播组的PIM协议消息，例如PIM加入剪枝消息，PIM嫁接和嫁接确认消息，PIM注册和注册停止消息，声明(ASSERT)消息。不具备某个组播组控制权的PIM任务不对该组播组的这些消息进行处理和发送。PIM嫁接和嫁接确认消息是PIM-DM专有的消息，但也需要PIM-DM对指定组播组有控制权才能够处理。PIM注册和注册停止消息也是类似的，不同的是它们是PIM-SM专有的。
其他与控制权无关的PIM消息处理。PIM-SM和PIM-DM中的某个任务负责发送HELLO协议消息，使得相邻路由器能够进行正确处理HELLO消息。自举(Boostrap)和候选RP通告(Candidate-RP-Advertisement)消息只由PIM-SM消息处理。
当组播源开始发送组播业务报文时，和组播源直接相连的网络设备首先检查该组播组是否有RP或者处于SSM范围。如是，PIM-DM任务模块不进行处理；PIM-SM任务模块将进行报文的处理，首先将该报文向RP进行注册；完成组播源DR和RP之间的SPT树建立。否则，PIM-DM利用自己的扩散剪枝机制，创建PIM-DM的组播路由状态，并且创建路由处理模块的MRIB和组播转发模块的MFIB。组播业务报文开始转发。
如图1所示为在路由软件平台上利用多任务支持疏密模式PIM协议装置的总体结构图。最上层是一个组播公共配置模块，它接受组播公共的配置信息，包含SSM配置信息和疏密模式PIM配置信息，然后将配置信息分发给PIM-DM任务模块和PIM-SM任务模块。本发明在一个虚拟接口上同时运行PIM-SM和PIM-DM任务，PIM-SM任务模块维护运行PIM-SM协议组播组的MRIB，PIM-DM任务模块维护运行PIM-DM协议组播组的MRIB。PIM-SM任务模块和PIM-DM任务模块通过组播路由处理模块利用进程间通信机制交互RP集合信息。PIM-DM任务启动后，它立刻向PIM-SM任务查询RP集合信息，PIM-SM任务将当前的RP集合信息封装在报文中，通过组播路由处理模块传递给PIM-DM任务。如图2所示，PIM-DM任务模块通过组播路由处理模块向PIM-SM任务模块发送RP集合请求，PIM-SM任务模块通过组播路由处理模块向PIM-DM任务模块应答RP集合信息。但是，当PIM-SM任务维护的RP集合信息发生变化时，PIM-SM任务会主动向PIM-DM任务发送RP集合信息。组播路由处理模块维护PIM-SM协议和PIM-DM协议公共的虚拟接口信息、MRIB信息，并且提供PIM-SM任务和PIM-DM任务交互的平台。组播转发模块维护转发需要的虚拟接口信息、MFIB信息，并完成组播转发任务。
具体的方案如下：
组播公共配置模块接收到疏密模式PIM协议的配置信息后，分别传递到PIM-SM任务模块和PIM-DM任务模块。和PIM-SM任务模块相关的处理流程如下：如果PIM-SM任务还没有运行，创建PIM-SM任务，然后启动该任务，将这个虚拟接口添加到PIM-SM的虚拟接口表中；如果没有虚拟注册接口，则创建虚拟注册接口，并将虚拟注册接口添加到PIM-SM的虚拟接口表中；然后下发这个虚拟接口的信息到组播路由处理模块和组播转发模块，使之添加到组播路由处理模块和组播转发模块的虚拟接口表中，并且打上PIM-SM标志。和PIM-DM任务模块相关的处理流程是：如果PIM-DM任务还没有运行，创建PIM-DM任务，然后启动该任务；将这个虚拟接口添加到PIM-DM的虚拟接口表中，下发这个虚拟接口的信息到组播路由处理模块和组播转发模块，使之添加到组播路由处理模块和组播转发模块的虚拟接口表中，并且打上PIM-DM标志，而且，PIM-DM开始在此接口上发送PIM Hello消息。当组播公共配置模块收到SSM的配置信息时，组播公共配置模块将SSM信息分发到PIM-SM任务模块和PIM-DM任务模块中，具体处理流程见图3。
当某个组播组属于SSM或者有RP时，PIM-SM任务对该组播组具有控制权，否则PIM-DM任务对该组播组具有控制权。PIM-SM任务接收具有RP的组播组的PIM加入剪枝信息建立共享树或者有源树。并且向上游邻居发送相应的PIM加入剪枝消息。PIM-SM任务处理收到的PIM HELLO消息，建立PIM邻居状态。PIM-DM任务在没有组播数据流时，维护邻居状态，没有组播路由状态。如果RP集合信息发生变化，PIM-SM任务将向PIM-DM任务发送当前最新的RP集合信息。PIM-SM任务将遍历自己的组播路由状态，如果发现某个组播组不再具有RP并且不属于SSM，那么它会通过组播路由处理模块向组播转发模块发送组播组PIM协议切换通知(由PIM-SM切换到PIM-DM)，然后删除PIM-SM维护的对应组播路由状态。当处于这种组播PIM协议切换状态时，组播转发模块将在一段时间内，定期向PIM组播路由协议发送无匹配组播转发缓存(No Cache)核心消息。然后，PIM-SM删除这些无RP并且不属于SSM的组播路由状态。PIM-DM任务将接管这些组播组的MRIB和MFIB的更新任务。因为PIM-DM具有这些组播组的控制权，会响应这些No Cache消息。PIM-SM不具有控制权，不响应这些No Cache消息。再者，当PIM-DM接收到RP集合信息后，如果发现某些组播组现在具有RP或者检查组播组已经属于SSM，PIM-DM向组播转发模块通告组播组协议切换通知(由PIM-DM切换到PIM-SM)，然后删除PIM-DM维护的对应组播路由状态，PIM-SM将接管这些组播组的MRIB和MFIB的更新任务。
当PIM-DM任务或者PIM-SM任务发现自己不具备某个组播组的控制权时，将不处理和发送PIM加入剪枝消息，PIM嫁接和嫁接确认消息，PIM注册和注册停止消息，声明消息。另外，它也不会处理自己不具备控制权的No Cache、Wrong VIF(组播报文到达错误接口)和Whole PKT(Whole Packet，整个包需要封装到注册消息中发送)等组播转发模块的核心消息。
当组播源开始发送组播业务时，和组播源直接相连的网络设备首先检查该组播组是否有RP或者处于SSM范围。如是，PIM-DM任务模块不进行处理；PIM-SM任务模块将进行报文的处理，首先将该报文向RP进行注册；完成组播源DR和RP之间的SPT树建立。否则，PIM-DM利用自己的扩散剪枝机制，创建PIM-DM的组播路由状态，并且创建路由处理模块的MRIB和组播转发模块的MFIB。组播业务报文开始转发。
Claims (7)
1.实现疏密模式协议无关组播的方法，其特征在于，基于多任务支持PIM协议，即在一个PIM虚拟接口上同时运行PIM-SM任务和PIM-DM任务，所述PIM-SM和PIM-DM两个任务使用进程间通信机制交互RP集合信息；当配置SSM时，使PIM-SM任务和PIM-DM任务获得完全一致SSM相关的配置信息；在某一时刻，PIM-SM任务或PIM-DM任务对某个特定的组播业务具有唯一的控制权：当某个组播组属于SSM或者有RP时，PIM-SM任务对该组播组具有控制权，否则PIM-DM任务对该组播组具有控制权。
2.如权利要求1所述实现疏密模式协议无关组播的方法，其特征在于，具有控制权的PIM任务负责进行组播转发表项的更新。
3.如权利要求2所述实现疏密模式协议无关组播的方法，其特征在于，对组播组具有控制权的PIM任务才能发送和接收该组播组的PIM协议消息。
4.如权利要求3所述实现疏密模式协议无关组播的方法，其特征在于，PIM-SM任务或PIM-DM任务负责发送Hello协议消息，使得相邻路由器能够进行正确处理Hello消息；自举消息和候选RP通告消息只由PIM-SM任务处理。
5.实现疏密模式协议无关组播的装置，其特征在于，包括：
组播公共配置模块：用于接受组播公共的配置信息，包含SSM配置信息和疏密模式PIM配置信息，然后将配置信息分发给PIM-DM任务模块和PIM-SM任务模块；
PIM-SM任务模块：连接组播公共配置模块，用于处理PIM-SM的组播路由信息库，并通过组播路由处理模块和PIM-DM任务模块进行信息交互；
PIM-DM任务模块：连接组播公共配置模块，用于处理PIM-DM的组播路由信息库，并通过组播路由处理模块和PIM-SM任务模块进行交互；
组播路由处理模块：维护PIM-SM协议和PIM-DM协议公共的虚拟接口信息、MRIB(Multicast Routing Information Base，组播路由信息库)信息，并且提供PIM-SM任务和PIM-DM任务交互的平台；
组播转发模块：和组播处理模块连接，用于维护转发需要的虚拟接口信息、MFIB(Multicast Forwarding Information Base，组播转发信息库)信息，并完成组播转发任务。
6.如权利要求5所述实现疏密模式协议无关组播的装置，其特征在于，PIM-SM任务模块和PIM-DM任务模块可以同时对同一个虚拟接口进行处理。
7.如权利要求5或6所述实现疏密模式协议无关组播的装置，其特征在于，PIM-SM任务模块和PIM-DM任务模块维护完全相同的RP集合信息和SSM配置信息。
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