CN101766002B - 用于点到多点和多点到多点的以太网虚拟连接的冗余 - Google Patents
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Abstract
用于以太网虚拟连接(EVC)中的冗余的方法和系统被公开。在一个实施例中，一种方法包括：从以太网虚拟连接中的一节点发送连续性检查消息，所述以太网虚拟连接将点到多点或多点到多点连接中的至少一个根节点和多个叶节点相连；识别根节点和多个叶节点之间的主要路径中的失效；切换到备份路径；以及向至少一个节点广告到备份路径的切换。
Description
技术领域
本公开一般地涉及用于点到多点和多点到多点的以太网虚拟连接(EVC)的冗余。
背景技术
很多服务提供商希望在他们的下一代网络中并入使得他们能够减小资金花费和运行花费的传输技术。以太网传输由于其已被用在很多联网产品中而可以减小花费。题为“Provider Backbone Bridges”的草案标准IEEE802.1ah已被开发出，用于解决传统以太网联网所具有的某些网际联网问题。
一种重要的以太网属性是以太网虚拟连接。EVC是两个或更多个用户网络接口(UNI)的关联，其中，UNI是一标准以太网接口，作为客户设备与服务提供商的网络之间的分界点。EVC可以连接两个或更多个订户站点，从而能够实现以太网服务帧在这些订户站点间的传输，并且防止不是同一EVC的一部分的订户站点之间的数据传输。
提供商骨干传输(PBT)是一种正在兴起的传输技术，其利用网络管理系统来使用IEEE 802.1ah数据平面功能和以太网路径的静态配置。当前定义的提供商骨干传输仅仅可以支持点到点EVC。
附图说明
图1示出可以实现这里描述的实施例的点到多点以太网虚拟连接(EVC)的示例。
图2示出图1所示以太网虚拟连接中的主要路径和备份路径。
图3是示出用于在点到多点或多点到多点以太网虚拟连接中提供弹性(resiliency)的过程的流程图。
图4示出可用于实现这里描述的实施例的网络设备的示例。
在若干附图中的相应标号指示相应部分。
具体实施方式
概述
用于以太网虚拟连接(EVC)中的冗余的方法和系统被公开。在一个实施例中，一种方法一般包括：从以太网虚拟连接中的一节点发送连续性检查消息，所述以太网虚拟连接将点到多点或多点到多点连接中的至少一个根节点和多个叶节点相连；识别根节点和多个叶节点之间的主要路径中的失效(failure)；切换到备份路径；以及向节点中的至少一个广告到备份路径的切换。
在另一实施例中，一种装置一般包括：转发表，其标识以太网虚拟连接中的主要路径和备份路径；以及处理器，其可操作用于识别主要路径中的失效，切换到备份路径，并向至少一个节点广告该主要路径中的失效。
示例性实施例
以下描述被提供以使得本领域技术人员能够制造和使用本发明。特定实施例和应用的描述仅仅是作为示例提供的，并且对本领域技术人员而言，容易想到各种修改。这里描述的一般原理可被应用到其他实施例和应用，而不会脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所示实施例，而是符合与这里描述的原理和特征相一致的最大范围。为了清楚，关于与本发明相关的技术领域中已知的技术实质的细节没有被详细描述。
这里描述的系统和方法提供了用于静态点到多点和多点到多点以太网虚拟连接(EVC)的冗余。如下面将详细描述的，通过以最小程度或没有交叠地设置主要和备份路径并且使用连接故障管理来检测连接的丢失，从而提供弹性。同步机制也被提供，用于从主要路径到备份路径的转换。
现在参考附图，首先参考图1，其示出可以实现这里所述的实施例的点到多点EVC 10的示例。这里描述的实施例工作在包括多个网络设备的数据通信网络的上下文中。网络中的某些设备可以是交换机(例如，接入交换机、汇聚交换机)、网桥、网关或其他网络设备。网络设备可以例如包括主中央处理单元(CPU)、存储器、接口和总线。在一个实施例中，网络设备被实现在通用网络主机机器上，如下面参考图4所述。
图1所示的EVC包括一个根节点12、多个叶节点14、16、18、20和位于根节点和叶节点之间的中间节点22、24。节点经由链路26相连。根节点12例如可以是提供商边缘交换机，叶节点可以是在提供商骨干桥接网络中的提供商交换机。根节点可以与客户网络或另一提供商桥接网络(未示出)通信。将会理解，图1所示网络仅仅作为示例，并且这里描述的方法和系统可被实现在具有不同配置和不同类型或数目的节点的网络中，而不脱离本发明的范围。
鉴于根节点12具有在下行方向上到所有叶节点14、16、18、20的单向连接，而每个叶节点具有在上行方向上仅仅到根节点的单向连接，因此EVC 10是不对称的。叶节点因此只具有到根节点的连接而不具有到其他叶节点的连接。EVC 10可被建模为单个树28(下行)和N个点到点线路30(上行)的覆盖图，其中N是叶节点的数目。在图1的示例中，N＝4。下行树28是可使用多播(B-MAC(骨干媒体访问控制))地址和VLAN-ID(虚拟局域网ID)(也被称为B-Tag(骨干VLAN标签))的组合来唯一标识的。上行线路是可使用单播(B-MAC)地址和VLAN-ID的组合来唯一标识的。B-MAC是与提供商设备(例如，端口、引擎、线路卡)相关联的地址，并被用于创建在提供商骨干桥接网络上传送的帧的MAC头部。多播和单播B-MAC地址被用于构造点到多点EVC。通过利用B-MAC和VLAN-ID的组合，特定路径可被映射以确保流量流中的一致性，并使得能够在网络上的各个连接之间进行辨别。
如图2所示，利用主要(活动)路径34和备份(备用、次要)路径36，为在根节点12和N个叶节点(14、16、18、20)的集合之间的点到多点服务提供了弹性。每条路径34、36从根节点12延伸到每个叶节点14、16、18、20。将会理解，这里使用的术语“路径”可以包括从根节点12转发到叶节点14、16、18、20中的一个或多个的数据所穿过的任意数目的链路和节点。主要和备份路径各自包括从每个叶节点到根节点的返回路径。为了简化，图2中仅示出一对返回路径33、35。而且，为了简化，图2中没有示出中间节点。主要和备份路径34、36以及路径33和35优选地在暂用(transient)节点和链路方面具有最小量的交叠，以使得弹性最大化。在理想情况下，在主要和备份路径(树或用于反向路径(叶到根)的线路)之间不存在暂用链路/节点交叠。主要路径和备份路径是针对每种给定服务创建的。
在一个实施例中，系统使用与IEEE 802.1ah所述类似的数据平面和帧格式，但是MAC学习和生成树协议(STP)被禁用。数据是使用B-MAC目的地地址和VLAN-ID来转发的。节点12、14、16、18、20、22、24各自包括用于每个VLAN-ID的桥转发表(过滤数据库)。该表例如可以包括表标识符和针对每个条目的B-MAC地址和VLAN-ID。桥MIB(管理信息库)可被用来配置转发表。如下所述，该表可以经由网络管理系统来配置。
网络管理系统被用于配置沿主要和备份路径的B-MAC和VLAN。拓扑和转发路径可以例如通过NMS(网络管理系统)/OSS(操作支持系统)来选择。拓扑和转发路径的确定也可以通过根和叶端点的NMS静态配置与动态多播地址修剪(pruning)机制(例如，GMRP(GARP(通用属性注册协议)多播注册协议)或MRP(多播注册协议))的组合来进行。在此情况下，GMRP或MRP优选地被实现在所有节点(根节点、叶节点和中间节点)上。
图2所示的EVC还可以通过连接两个点到多点路径而被配置为多点到多点EVC。多点到多点EVC可以通过将一组点到多点路径从每个给定节点覆盖到参与服务的一个或多个其他节点来配置。例如，图2的节点可以各自包括到每个其他节点的路径以创建多点到多点EVC。在此情况下，服务中的每个节点实际上是其自己的点到多点树的根。这创建了节点之间的多点到多点服务，其中每个节点具有到每个其他节点的连接。每个节点可以使用多播B-MAC+B-VLAN来定义其点到多点路径。
如下所述，采用连续性检查(continuity check)来监视主要路径34和备份路径36的连接。当主要路径34失效时，引起向备份路径36的失效转移(failover)，只要该备份路径不具有任何连接丢失即可。
连续性检查运行在根节点12和叶节点14、16、18、20之间。在一个实施例中，连续性检查是使用与题为“Connectivity Fault Management”的草案标准IEEE 802.1ag中所述类似的连接故障管理(CFM)来执行的。连续性检查(CC)消息被周期性地发送到EVC中的远程节点以检测断连(discontinuity)。如果远程节点没有及时接收到CC消息，该远程节点则认识到连续性丢失(LOC)缺陷。在一个实施例中，CFM消息是标准以太网帧，标准以太网帧可以通过它们的目的地MAC地址或EtherType与普通客户帧区分开。CFM只需要被实现在根节点12和叶节点14、16、18、20处，而不需要被实现在中间节点22、24处。中间节点通过转发CFM消息来对由根节点或叶节点发送的、或通过另一中间节点转发的CFM消息作出响应。
根节点12发送定期的多播CC消息到所有叶节点14、16、18、20，并且叶节点发送单播CC消息到根节点。在一个实施例中，在不导致信息在任意接收节点中超时的情况下，CC消息被足够频繁地发送，以使得两个连续的CC消息可能丢失。接收到CC消息的节点跟踪CC消息的发送者。例如，节点可被配置有向它发送了CC消息的所有其它节点的列表，从而使其能够将该列表与接收到的CC消息的列表相比较。当在接收节点处接收到CC消息时，CC有效性计时器启动，该计时器用于确定CC消息的丢失。当在有效性计时器超时期内没有接收到下一CC消息时，检测到LOC。如果来自远程节点的n个连续的CC消息丢失，则检测到该远程节点的故障。当节点停止从一远程节点接收CC消息时，其假设或者该远程节点失效，或者路径上发生了不可恢复的失效。如下所述，当任意服务端点(根节点或叶节点)检测到LOC状况时，该端点通过如下过程切换到备份路径：在其转发表中将该备份路径标记为活动的，并且执行与其余节点的同步过程。如果备份路径经历LOC状况，则不进行失效转移，并且经由警报或其他报告机制向操作员发出警告。
LOC状况是如下定义的：首先针对根节点12，然后针对叶节点14、16、18、20。
当至少一个以下条件发生时，根节点进入LOC状态：
-根在等于或大于叶节点的CC寿命的时间段中停止接收来自至少一个叶节点的CC消息。
-根从至少一个叶节点接收到具有失效指示(例如，RDI位被设置)的CC消息。
-根在导向活动树的接口/链路上检测到局部故障状况(例如，信号丢失、下层缺陷)。
当至少一个以下条件发生时，叶节点进入LOC状态：
-叶节点在等于或大于根节点的CC寿命的时间段中停止接收来自根节点的CC消息。
-叶节点从根节点接收到具有失效指示(例如，RDI位被设置)的CC消息。
-叶节点在导向活动树的接口/链路上检测到局部故障状况(例如，信号丢失、下层缺陷)。
下面将描述在从主要路径34切换到备份路径36或从主要路径35切换到备份路径33时节点之间的同步。同步因此是基于下行路径(根节点12到叶节点14、16、18、20)或至少一条上行路径(叶节点到根节点)上的失效转移而执行的。在一个实施例中，针对CFM CC消息的扩展TLV被使用。TLV运载当前节点正在使用的活动路径的标识符。在稳定状态，所有节点广告相同的标识符。当发生失效转移时，检测到LOC状况的节点切换到备份路径并开始广告该备份路径(新的活动路径)的标识符。可能发生两种情形：
首先，检测到LOC的节点是根节点。在此情况下，所有叶节点在下一CC广告时被与备份路径同步，因为下一CC广告是多播到所有叶的。
其次，检测到LOC的节点是叶节点。在此情况下，根节点将是在其接收到来自该叶节点的CC消息时被同步的第一个节点。根节点切换到备份路径并开始在其自己的CC消息中广告备份路径(新的活动路径)的ID。根据上述第一情形，这促使所有其余叶节点同步。
在另一实施例中，不需要同步。在此情况下，主要和次要路径34、36两者以及从叶节点到根节点的每条路径同时活动(即，根节点在两条路径上发送流量，并且每个叶节点在两条路径上向根节点发送流量)。在两条路径上接收到传输的节点忽略传输之一以免帧复制。在该实施例中，不存在由于失效转移对数据流量的中断，但是，存在应用成本的增加。
以上描述了针对点到多点示例的连续性检查和同步。在多点到多点EVC中，每个节点也可以使用专用多播地址来运行CFM。检测LOC的手段遵从上述针对点到多点服务的根节点行为。用于任何节点的同步过程遵从与点到多点服务中的根节点相同的过程。
图3是示出用于实现点到多点以太网虚拟连接的弹性的过程的流程图。在步骤40，从根节点12到叶节点14、16、18、20的主要路径34和备份路径36以及用于每个叶节点的主要路径33和备份路径35被建立(图2和3)。连续性检查消息以周期性的间隔被发送(步骤42)。如果一节点停止接收CC消息，该节点则进入LOC状态(步骤44和50)。如上所述，在识别出失效之前可能需要存在多个丢失的CC消息。如果一节点从另一节点接收到具有失效指示的CC消息，该节点则进入LOC状态(步骤46和50)。如果节点检测到局部故障，该节点则进入LOC状态(步骤48和50)。
检测到LOC状况的节点切换到备份路径(步骤52)并通过发送备份路径(新的活动路径)的标识符来广告到该备份路径的切换(步骤54)，以执行同步过程。如果检测到LOC状况的节点是根节点，则所有叶节点在下一CC广告时被同步到备份路径。如果检测到LOC的节点是叶节点，根节点将首先同步并在其自己的CC消息中广告新ID，从而使得其余叶节点同步。
应该理解，上述过程仅仅是一个示例，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以添加或删除步骤。例如，如上所述，如果主要和备份路径在同时活动，则可以删除同步步骤54。
图4示出可被用于实现这里描述的实施例的网络设备60。网络设备60被配置为实现上面描述的所有网络协议及其扩展。在一个实施例中，网络设备60是可以被实现在硬件、软件或其任意组合中的可编程机器。处理器62执行存储在程序存储器64中的代码。程序存储器64是计算机可读介质的一个示例。程序存储器64可以是易失性存储器。存储同样代码的计算机可读介质的另一形式是一种非易失性存储设备，例如软盘、CD-ROM、DVD-ROM、硬盘、闪存等等。存储器64可被例如用于存储转发表70。
网络设备60经由多个线路卡66与物理介质接口。线路卡66可以并入以太网接口、DSL接口、千兆位以太网接口、10千兆位以太网接口、SONET接口等等。当分组被网络设备60接收、处理和转发时，分组可被存储在分组存储器68中。为了实现根据本系统的功能，线路卡66可以结合网络设备作为整体并入与上述那些类似的处理和存储器资源。将会理解，图4所示以及上面描述的网络设备60仅仅是一个示例，并且可以使用不同配置的网络设备。
虽然已经根据所示实施例描述了本方法和系统，但是本领域普通技术人员将容易认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对这些实施例作出改变。因此，希望包含在以上描述中并且在附图中示出的所有内容都应当被解释为是示例性的而非限制性的。
Claims (11)
1.一种用于以太网虚拟连接的冗余的方法，包括：
从以太网虚拟连接中的一节点发送连续性检查消息，所述以太网虚拟连接将点到多点或多点到多点连接中的至少一个根节点和多个叶节点相连接，所述根节点和所述多个叶节点之间的所述连接包括主要路径和备份路径，所述根节点到所述多个叶节点的主要路径和备份路径中的每个均从所述根节点延伸到所述多个叶节点中的每个叶节点，所述主要路径和所述备份路径在理想情况下不存在暂用链路或节点交叠，并且其中，所述根节点具有在下行方向上到所有叶节点的单向连接，而每个叶节点具有在上行方向仅仅到根节点的单向连接；
识别所述根节点和所述多个叶节点之间的所述主要路径中的失效；
切换到所述备份路径，并且改变转发表以将所述备份路径标识为活动路径；以及
向所述节点中的至少一个广告到所述备份路径的所述切换，
其中所述发送连续性检查消息的节点是根节点，并且所述广告包括发送包含所述备份路径的标识符的多播连续性检查消息到所述多个叶节点，并且
其中所述以太网虚拟连接包括两个或更多个用户网络接口的关联。
2.如权利要求1所述的方法，其中，识别失效包括识别来自所述节点之一的连续性检查消息的一次或多次丢失。
3.如权利要求1所述的方法，其中，识别失效包括从所述节点之一接收到指示出失效的连续性检查消息。
4.如权利要求1所述的方法，其中，识别失效包括检测在所述节点之一处的局部失效。
5.一种用于以太网虚拟连接的冗余的装置，包括：
转发表，其标识以太网虚拟连接中的主要路径和备份路径，所述以太网虚拟连接将点到多点或多点到多点连接中的至少一个根节点和多个叶节点相连，所述根节点到所述多个叶节点的主要路径和备份路径中的每个均从所述根节点延伸到所述多个叶节点中的每个叶节点，所述主要路径和所述备份路径在理想情况下不存在暂用链路或节点交叠，并且其中，所述根节点具有在下行方向上到所有叶节点的单向连接，而每个叶节点具有在上行方向仅仅到根节点的单向连接；以及
处理器，其可操作用于发送连续性检查消息，识别所述主要路径中的失效，切换到所述备份路径，改变转发表以将所述备份路径标识为活动路径，并向所述节点中的至少一个广告到所述备份路径的所述切换，
其中，所述处理器位于所述根节点处，并且所述广告包括发送包含所述备份路径的标识符的多播连续性检查消息到所述多个叶节点，并且
其中所述以太网虚拟连接包括两个或更多个用户网络接口的关联。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述主要路径和备份路径是利用通用属性注册协议多播注册协议GMRP或多播注册协议MRP来设立的。
7.如权利要求5所述的装置，其中，所述处理器位于所述多个叶节点之一处，并且所述广告包括将包含所述备份路径的标识符的单播连续性检查消息发送到所述根节点。
8.如权利要求5所述的装置，其中，所述处理器被配置为测量来自所述主要路径中的每个节点的连续性检查消息的接收之间的时间，并且如果在预定时间段中没有接收到连续性检查消息，则识别出失效。
9.如权利要求5所述的装置，其中，所述处理器可操作用于将连续性检查消息发送到其他节点，所述消息包括作为活动路径的所述主要路径的标识符。
10.一种用于以太网虚拟连接的冗余的装置，包括：
用于从以太网虚拟连接中的一节点发送连续性检查消息的装置，所述以太网虚拟连接将点到多点或多点到多点连接中的至少一个根节点和多个叶节点相连接，所述根节点和所述多个叶节点之间的所述连接包括主要路径和备份路径，所述根节点到所述多个叶节点的主要路径和备份路径中的每个均从所述根节点延伸到所述多个叶节点中的每个叶节点，所述主要路径和所述备份路径在理想情况下不存在暂用链路或节点交叠，并且其中，所述根节点具有在下行方向上到所有叶节点的单向连接，而每个叶节点具有在上行方向仅仅到根节点的单向连接；
用于识别所述根节点和所述多个叶节点之间的所述主要路径中的失效的装置；
用于切换到所述备份路径并且改变转发表以将所述备份路径标识为活动路径的装置；以及
用于向所述节点中的至少一个广告到所述备份路径的所述切换的装置，
其中，所述发送连续性检查消息的节点是根节点，并且用于广告的装置包括用于向所述多个叶节点发送包含所述备份路径的标识符的多播连续性检查消息的装置。
11.如权利要求10所述的装置，其中，用于识别失效的装置包括用于从节点之一接收指示出失效的连续性检查消息的装置。
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