CN101741738A - 一种链路状态路由协议的平滑重启实现方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种链路状态路由协议的平滑重启实现方法，包括：平滑重启(GR)完成后，倒换路由器根据支持GR功能的邻居发送的连接状态数据库(LSDB)确定GR前自身的链路状态信息，得到GR前的所有邻居信息；所述所有邻居包括支持GR功能的邻居、和不支持GR功能的邻居；在预设的等待时间内，倒换路由器判定与所述所有邻居的邻居关系建立成功后，刷新自身的链路状态信息，并通告给网络；本发明还提供了一种链路状态路由协议的平滑重启实现装置，通过本发明，能够解决在倒换路由器拥有部分不支持GR功能的邻居路由器的应用环境中发生的路由振荡问题。

Description

一种链路状态路由协议的平滑重启实现方法和装置

技术领域

本发明涉及数据网络通信领域，特别是指一种链路状态路由协议的平滑重启实现方法和装置。

背景技术

通常出于可靠性的考虑，电信级路由器的硬件一般采用主备冗余备份的方式、即拥有主备两块控制板。当路由器(本发明中所指的路由器指一般意义下的路由器，以及运行了路由协议的三层交换机)遇到意外故障不能正常工作时，就会自动主备倒换；主备倒换的操作会引起该路由器和其邻居路由器之间产生短暂的中断，从而引起的路由振荡使得整个网络中的路由不稳定，极大的降低了网络的稳定性和可靠性。

现有技术提出了一种通过平滑重启(GR，Graceful Restart)解决上述问题的策略。路由器的控制平面和转发平面是分离的，当路由器遇到故障从主控板倒换到备控板时，GR可以保证路由器的转发层面不受影响、即数据转发不会中断，从而保护路由器上的关键业务不受影响；但GR实现的流量不中断只是局限在支持GR功能的路由器之上。

目前，常用的链路状态路由协议包括ISIS(Intermediate-system toIntermediate-system)协议和开放式最短路径优先(OSPF，Open Shortest PathFirst)协议，这两种路由协议的GR实现原理相似。以ISIS协议为例，GR的实现如图2所示，包括：

步骤201，路由器开始主备倒换(该路由器成为倒换路由器)，进入GR模式、即开始执行GR过程。

步骤202，倒换路由器保持转发表不变，同时给其所有邻居发送携带GR信息、如重启请求(RR，Restart Request)位置1的请求hello报文(一种链路交互报文)。

步骤203，判断倒换路由器是否收到当前邻居回复的携带GR信息、如重启确认(RA，Restart Acknowledgement)位置1的应答hello报文，如果是，执行步骤205；如果否，则倒换路由器会重复向该邻居发送请求hello报文，并执行步骤204，判断请求hello报文是否达到重复发送次数，如果是，执行步骤207，退出GR模式、即停止GR流程，倒换路由器进入普通启动过程；如果否，则返回步骤202，倒换路由器继续向当前邻居发送请求hello报文，直到达到重复发送次数。

步骤205，倒换路由器收到当前邻居返回的应答hello报文后，判断是否收全邻居发送的连接状态数据库(LSDB，Link State Database)，每个邻居向倒换路由器返回应答hello报文的同时，把自身的LSDB也发送给倒换路由器，如果全部收到，则GR完成，执行步骤208；如果还有一部分邻居的LSDB没有收到，则执行步骤206，倒换路由器判断其等待接收LSDB的时长是否已经超过预设的时长，如果是，执行步骤207，退出GR模式、即停止GR流程，倒换路由器进入普通启动过程；如果否，则返回步骤205，继续接收邻居发送的LSDB，并判断是否全部收到，直到超过预设的时长。

上述GR完成、或者退出GR模式后，执行步骤208，倒换路由器刷新本地链路状态信息，开始SPF计算、更新路由表、更新转发表，将本地链路状态信息通告出去。该流程适用于邻居路由器全部支持GR功能的情况。

就目前GR实现的方式可以看出，GR一定要借助邻居路由器的帮助，且邻居路由器必须支持GR。但是，在实际的组网中，互联网服务提供商(InternetService Provider)基于成本的考虑，针对一些网络边缘设备会选择价格相对低廉的路由器，这些边缘路由器支持的功能不全面，很可能并不支持GR功能。如果倒换路由器的多个邻居中存在不支持GR功能的路由器，如图1所示，路由器C不支持GR功能，则当路由器B遇到故障主备倒换时，发送RR位置1的hello报文给所有的邻居路由器A和C，并保持自身的转发表不变；路由器A支持GR功能，在收到hello报文后，识别RR位置1的信息并保持自身和路由器B之间的邻居关系不变(状态为UP，表示为邻居)，然后发送自身的LSDB给路由器B，以帮助路由器B完成GR；而不支持GR功能的路由器C收到路由器B的hello报文后，只是当作一般的hello报文来处理，并不会去识别hello报文中的RR位置1信息，也不会返回自身的LSDB；同时，因为路由器B发生主备倒换后，发送给其邻居的hello报文不包含邻居列表，则路由器C收到该hello报文后执行邻居关系检查，无法确定自身和路由器B的邻居关系，此时，路由器C将和路由器B的邻居关系状态置为down(即非邻居)。

在该实施例中，路由器A协助路由器B完成GR后，路由器C和B需要重新将彼此的邻居关系建立为up，该操作需要两者进行hello报文的三次握手才能成功。当网络拓扑比较简单时，路由器B完成GR的时间会比较短，如果GR完成后，路由器C和B的邻居关系还没有建立为UP，那么路由器B新生成的LSP和GR前的LSP相比并不一致，缺少了邻居路由器C的信息。相应的，路由器B的SPF计算结果为到路由器C不可达，更新的路由表删除了到路由器C的路由；刷新转发表后，从路由器B到路由器C的数据流中断。此时，路由器B将自己更新的LSP(不含邻居路由器C的信息)通告出去，引起整个网络中路由器的LSDB更新，并触发网络内所有路由器的SPF重新计算，更新路由表，刷新转发表。

此后，如果路由器B和C的三次握手成功，那么两者之间的邻居关系状态转为up，这样，又会引起网络上新一轮LSP的洪泛、路由表更新和转发表计算，如此，网络上的路由仍然震荡，数据流会中断片刻，整个网络的稳定性大大降低。

公开号为CN101072187、发明名称为“一种路由设备及其平滑重启方法”的中国专利申请提出了一种平滑重启方法：该方法引入一个表示路由协议与虚拟ID对应关系的虚拟ID分配表，在其他路由协议完成GR后，才开始更新其上与这些其它路由协议对应的LSP，其只适用于路由器全部支持GR功能的情况。

公开号为WO2008055436、发明名称为“METHOD OF CONTROLLINGTHE STATUS OF GRACEFUL RESTART AND ROUTER”的国际专利申请，提出了一种通过检测与本路由器邻居关系断链的邻居路由器是否重启，来防止路由器误入GR状态的检测方法，该方法也只适用于路由器全部支持GR功能的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种链路状态路由协议的平滑重启实现方法和装置，能够解决在倒换路由器拥有部分不支持GR功能的邻居路由器的应用环境中发生的路由振荡问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种链路状态路由协议的平滑重启实现方法，该方法包括：

平滑重启(GR)完成后，倒换路由器根据支持GR功能的邻居发送的连接状态数据库(LSDB)确定GR前自身的链路状态信息，得到GR前的所有邻居信息；所述所有邻居包括支持GR功能的邻居、和不支持GR功能的邻居；

在预设的等待时间内，倒换路由器判定与所述所有邻居的邻居关系建立成功后，刷新自身的链路状态信息，并通告给网络。

该方法进一步包括：

所述倒换路由器开始GR时，保持自身的转发表不变，并向所有邻居发送携带GR信息的请求hello报文，并在收到所有邻居返回的应答hello报文后，判断是否在预设的时长内收到所有支持GR功能的邻居发送的LSDB；

在判断结果为是时，确定所述倒换路由器的GR完成；判断结果为否时，所述倒换路由器停止GR，刷新自身的链路状态信息，并通告给网络。

其中，所述邻居信息为邻居标识(ID)。

进一步地，所述倒换路由器和所有邻居的邻居关系建立为：

在所述GR过程中，所述倒换路由器和所述支持GR功能的邻居通过所述请求hello报文和所述应答hello报文维持彼此的邻居关系；

在所述GR完成后，所述倒换路由器和所述不支持GR功能的邻居基于hello报文的三次握手机制建立彼此的邻居关系。

进一步地，所述预设的等待时间到时，倒换路由器判定未完成与所述所有邻居的邻居关系建立时，该方法进一步包括：确认网络拓扑发生改变，所述倒换路由器刷新自身的链路状态信息，并通告给网络。

本发明还提供了一种链路状态路由协议的平滑重启实现装置，该装置包括：GR模块、数据处理模块、和路由更新模块，其中，

所述GR模块，用于完成倒换路由器的GR过程；

所述数据处理模块，用于在所述GR完成后，接收支持GR功能的邻居发送的LSDB，并确定GR前所述倒换路由器的链路状态信息，得到GR前倒换路由器的所有邻居信息；

所述路由更新模块，用于在预设的等待时间内，判定所述倒换路由器与所有邻居的邻居关系建立成功后，刷新倒换路由器的链路状态信息，并通告给网络。

其中，所述路由更新模块，在所述GR模块开始GR时，进一步用于保持所述倒换路由器的转发表不变；

相应的，所述数据处理模块进一步用于，向所有邻居发送携带GR信息的请求hello报文，并在收到所有邻居返回的应答hello报文后，判断是否在预设的时长内收到所有支持GR功能的邻居发送的LSDB，得到判断结果；

所述GR模块，在所述判断结果为是时，确定所述倒换路由器的GR完成；在所述判断结果为否时，停止GR；

所述路由更新模块，在所述GR停止后，刷新倒换路由器的链路状态信息，并通告给网络。

进一步地，所述路由更新模块，在所述预设的等待时间到，且判定所述倒换路由器未完成与所有邻居的邻居关系建立时，进一步用于，确认网络拓扑发生改变，刷新倒换路由器的链路状态信息，并通告给网络。

本发明的方案在GR完成后，并不立刻刷新倒换路由器的链路状态信息，而是由倒换路由器根据支持GR功能的邻居发送的LSDB确定GR前自身的链路状态信息，得到GR前的所有邻居信息，所有邻居包括支持GR功能的邻居、和不支持GR功能的邻居；在预设的等待时间内，倒换路由器判定与所有邻居的邻居关系建立成功后，才刷新自身的链路状态信息，并通告给网络。由此可见，本发明的方案在网络拓扑稳定之前，维持倒换路由器的转发表不变，抑制本地链路状态信息的刷新，兼顾了网络上部分路由器支持GR功能和部分路由器不支持GR功能的情况，让GR的应用环境更加广泛，有效提高了网络的稳定性和性能。

附图说明

图1为包含不支持GR功能路由器的典型网络组网图；

图2为现有技术中实现GR的流程示意图；

图3为本发明链路状态路由协议的平滑重启实现方法流程图；

图3为本发明链路状态路由协议的平滑重启实现方法一实施例的流程图；

图5为本发明链路状态路由协议的平滑重启实现装置流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

本发明链路状态路由协议的平滑重启实现方案的主要思想是：为了避免不必要的路由振荡，倒换路由器的GR完成后，并不立刻刷新自身的链路状态信息、仍然保持自身的转发表不变，而是根据邻居(即邻居路由器)发送过来的LSDB确定自身GR前的链路状态信息，从而确定GR前(倒换前)自身的所有邻居信息、主要是邻居标识(ID)；同时根据预设的等待时间，判断自身和倒换前所有邻居的邻居关系是否全部建立成功；只在等待时间内，上述邻居关系全部建立成功后，才刷新自身的链路状态信息，重新进行路由计算，更新转发表，然后再将新的链路状态信息通告出去；当等待时间超时，还有部分邻居关系没有建立成功，则认为GR后网络拓扑发生了变化，此时，倒换路由器立刻刷新的自身链路状态信息、重新进行路由计算、刷新转发表，并将新的链路状态信息通告出去。

上述链路状态信息在ISIS协议中为LSP、在OSPF协议中为链路状态广播(LSA，Link State Advertisement)；链路状态信息中包含邻居信息、主要是邻居ID。

上述等待时间的设置，较佳地，设置为GR完成时间和所有邻居关系建立成功时间的差值、例如对于运行ISIS协议的网络，该等待时间可以默认配置为3秒。其中，GR完成时间、和所有邻居关系建立成功时间为根据实际应用环境确定的经验值。

根据上述方案的主要思想，如图2所示为本发明链路状态路由协议的平滑重启实现方法的流程示意图，包括：

步骤301，GR完成后，倒换路由器根据支持GR功能的邻居发送的LSDB确定GR前自身的链路状态信息，得到GR前的所有邻居信息；

步骤302，在预设的等待时间内，倒换路由器判定与所有邻居的邻居关系建立成功后，刷新自身的链路状态信息，并通告给网络。

需要注意的是，本发明中倒换路由器的邻居中有一部分不支持GR功能。

下面通过具体的实施例来说明本发明的方法，如图4所示，该流程中步骤401～步骤407的实现与图2中步骤201～步骤207的实现大致相同，不同的地方在：

步骤405中所指的向倒换路由器发送LSDB的邻居为支持GR功能的邻居，即该步骤中，倒换路由器只判断是否收全了支持GR功能的邻居发送的LSDB。因为步骤403中，不支持GR功能的邻居收到请求hello报文(携带GR信息)后，只是将其作为一般的hello报文处理，虽然向倒换路由器返回应答hello报文，但是，不会向倒换路由器发送自身的LSDB。如果收全了支持GR功能的所有邻居的LSDB，则GR完成。

步骤405在判定为是时、即GR完成后，执行步骤408；步骤407，退出GR模式、即停止GR流程，倒换路由器进入普通启动过程，执行步骤410。

步骤408，倒换路由器确定GR前所有邻居的邻居ID。

倒换路由器收到支持GR功能的所有邻居发送的LSDB后，GR完成。LSDB含有链路状态信息，根据所有邻居的LSDB，倒换路由器可以从中分析出自身在GR前的链路状态信息。

上述链路状态信息中包含有邻居信息(包括支持GR功能和不支持GR功能的所有邻居)、如邻居ID，由此，倒换路由器即可确定GR前与自身建立邻居关系的路由器有哪些。

步骤409，判断是否在预设的等待时间内完成与所有邻居的邻居关系建立，如果是，执行步骤410，如果否，返回继续执行该步骤。

对于支持GR功能的邻居，倒换路由器在GR过程中会一直保持邻居关系；对于不支持GR功能的邻居，倒换路由器需要在GR后重新建立与其的邻居关系。

本发明中，倒换路由器在GR完成后，先确定自身是否与所有的邻居建立了邻居关系(包括支持GR功能和不支持GR功能的邻居)，以使邻居关系达到一个稳定状态、即保持与GR前的邻居关系一致；然后才更新自身的链路状态信息。

其中，可以通过读取邻居关系状态来确定与邻居关系的建立是否成功，较佳地，建立成功时，对应的邻居关系状态为up；失败时，对应的邻居关系状态为down。

另外，如果倒换路由器完成与所有邻居的邻居关系建立的操作花费的时间过长的话，会影响网络的通信，因此，此处设置一个等待时间，较佳地，设置为GR完成时间和所有邻居关系建立成功时间的差值、例如对于运行ISIS协议的网络，该等待时间可以默认配置为3秒。其中，GR完成时间、和所有邻居关系建立成功时间为根据实际应用环境确定的经验值。

在等待时间内没有完成所有邻居关系的建立时、即等待时间到时还有一部分邻居关系没有建立，则认为GR完成后，网络的拓扑发生了变化，一旦等待时间到时，倒换路由器立刻刷新自身的链路状态信息，重新计算路由，更新自身的转发表，并将更新后的链路状态信息通告给整个网络。

如果在等待时间内完成所有邻居关系的建立，在完成建立时，倒换路由器立刻进行自身链路状态信息的更新，重新计算路由，更新自身的转发表，并将更新后的链路状态信息通告给整个网络。因为完成了所有邻居关系的建立，倒换路由器的邻居关系达到了一个稳定状态、即网络拓扑已经稳定，所以再这之后倒换路由器将自身跟新后的链路状态信息通告出去后，整个网络只用执行一次路由更新，不会因为倒换路由器自身的邻居信息发生改变，而再次进行全网的路由更新，避免了网络路由的振荡。

通过以上述流程可知，本发明在网络拓扑稳定之前，维持倒换路由器的转发表不变，抑制本地链路状态信息的刷新，兼顾了网络上部分路由器支持GR功能和部分路由器不支持GR功能的情况，让GR的应用环境更加广泛，有效提高了网络的稳定性和性能。

本发明上述的方法基于图1的应用为：路由器B倒换过程中，当收集到邻居路由器A发送来的LSDB后，仍然保持自身的转发表不变；从路由器A的LSDB中找到自己GR前的链路状态信息，分析出自身在倒换前的所有邻居：即路由器A和路由器C；然后判断在预设的等待时间内，自身与这两个邻居的邻居关系是否全部建立成功，因为路由器A支持GR功能，因此，在GR过程中，路由器B会一致保持和A的邻居关系；而路由器B需要在GR完成后，再重新建立与路由器C的邻居关系，等待时间到时前，如果未完成和路由器C的邻居关系建立，由于路由器B仍然保持着倒换之前的转发表，因此，路由器B到路由器C的流量在等待时间内仍然是通的；等待时间到时，如果路由器B到路由器C的邻居关系还未建立成功，则认为GR后网络拓扑发生了变化，此时路由器B立刻刷新自身的链路状态信息。如果在等待时间内完成与路由器C的邻居关系建立，则路由器B立刻刷新自身的链路状态信息，取消等待时间，重新进行路由计算，更新转发表；立刻刷新路由器B的链路状态信息，重新进行SPF计算，更新路由表，刷新转发表。

为了实现上述方法，本发明提供了一种链路状态路由协议的平滑重启实现装置，该装置应用于倒换路由器中，如图5所示，该装置包括：GR模块10、数据处理模块20、和路由更新模块30，其中，

GR模块10，用于完成倒换路由器的GR过程；

数据处理模块20，用于在GR完成后，接收支持GR功能的邻居发送的LSDB，并确定GR前倒换路由器的链路状态信息，得到GR前倒换路由器的所有邻居信息；

路由更新模块30，用于在预设的等待时间内，判定倒换路由器与所有邻居的邻居关系建立成功后，刷新倒换路由器的链路状态信息，并通告给网络。

路由更新模块30，在GR模块10开始GR时，进一步用于保持倒换路由器的转发表不变；

相应的，数据处理模块20进一步用于，向所有邻居发送携带GR信息的请求hello报文，并在收到所有邻居返回的应答hello报文后，判断是否在预设的时长内收到所有支持GR功能的邻居发送的LSDB，得到判断结果；

GR模块10，在判断结果为是时，确定倒换路由器的GR完成；在判断结果为否时，停止GR；

路由更新模块30，在GR停止后，刷新倒换路由器的链路状态信息，并通告给网络。

路由更新模块30，在预设的等待时间到，且判定倒换路由器未完成与所有邻居的邻居关系建立时，进一步用于，确认网络拓扑发生改变，刷新倒换路由器的链路状态信息，并通告给网络。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种链路状态路由协议的平滑重启实现方法，其特征在于，该方法包括：

平滑重启(GR)完成后，倒换路由器根据支持GR功能的邻居发送的连接状态数据库(LSDB)确定GR前自身的链路状态信息，得到GR前的所有邻居信息；所述所有邻居包括支持GR功能的邻居、和不支持GR功能的邻居；

在预设的等待时间内，倒换路由器判定与所述所有邻居的邻居关系建立成功后，刷新自身的链路状态信息，并通告给网络。

2.根据权利要求1所述链路状态路由协议的平滑重启实现方法，其特征在于，该方法进一步包括：

所述倒换路由器开始GR时，保持自身的转发表不变，并向所有邻居发送携带GR信息的请求hello报文，并在收到所有邻居返回的应答hello报文后，判断是否在预设的时长内收到所有支持GR功能的邻居发送的LSDB；

在判断结果为是时，确定所述倒换路由器的GR完成；判断结果为否时，所述倒换路由器停止GR，刷新自身的链路状态信息，并通告给网络。

3.根据权利要求1所述链路状态路由协议的平滑重启实现方法，其特征在于，所述邻居信息为邻居标识(ID)。

4.根据权利要求2所述链路状态路由协议的平滑重启实现方法，其特征在于，所述倒换路由器和所有邻居的邻居关系建立为：

在所述GR过程中，所述倒换路由器和所述支持GR功能的邻居通过所述请求hello报文和所述应答hello报文维持彼此的邻居关系；

在所述GR完成后，所述倒换路由器和所述不支持GR功能的邻居基于hello报文的三次握手机制建立彼此的邻居关系。

5.根据权利要求1所述链路状态路由协议的平滑重启实现方法，其特征在于，所述预设的等待时间到时，倒换路由器判定未完成与所述所有邻居的邻居关系建立时，该方法进一步包括：确认网络拓扑发生改变，所述倒换路由器刷新自身的链路状态信息，并通告给网络。

6.一种链路状态路由协议的平滑重启实现装置，其特征在于，该装置包括：GR模块、数据处理模块、和路由更新模块，其中，

所述GR模块，用于完成倒换路由器的GR过程；

所述数据处理模块，用于在所述GR完成后，接收支持GR功能的邻居发送的LSDB，并确定GR前所述倒换路由器的链路状态信息，得到GR前倒换路由器的所有邻居信息；

所述路由更新模块，用于在预设的等待时间内，判定所述倒换路由器与所有邻居的邻居关系建立成功后，刷新倒换路由器的链路状态信息，并通告给网络。

7.根据权利要求6所述链路状态路由协议的平滑重启实现装置，其特征在于，

所述路由更新模块，在所述GR模块开始GR时，进一步用于保持所述倒换路由器的转发表不变；

相应的，所述数据处理模块进一步用于，向所有邻居发送携带GR信息的请求hello报文，并在收到所有邻居返回的应答hello报文后，判断是否在预设的时长内收到所有支持GR功能的邻居发送的LSDB，得到判断结果；

所述GR模块，在所述判断结果为是时，确定所述倒换路由器的GR完成；在所述判断结果为否时，停止GR；

所述路由更新模块，在所述GR停止后，刷新倒换路由器的链路状态信息，并通告给网络。

8.根据权利要求6所述链路状态路由协议的平滑重启实现装置，其特征在于，

所述路由更新模块，在所述预设的等待时间到，且判定所述倒换路由器未完成与所有邻居的邻居关系建立时，进一步用于，确认网络拓扑发生改变，刷新倒换路由器的链路状态信息，并通告给网络。

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