CN101841408A - 主备路由设备切换方法及路由设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种主备路由设备切换方法及路由设备，其中方法包括：与网络设备的主用接口相连的第一路由设备对该第一路由设备的上行接口链路进行故障检测；对所述第一路由设备与所述网络设备之间的主用链路进行连通性检测；当所述故障检测的检测结果及所述连通性检测的检测结果均为正常时，所述第一路由设备被选为主控路由设备。本发明只有当故障检测结果和连通性检测结果都正常时，才使与网络设备的主用接口相连的路由设备升级为主控路由设备，否则降级为备用路由设备，因此避免转发不通的现象，提高了网络设备以主备方式接入IP/MPLS网络的组网可靠性。

Description

主备路由设备切换方法及路由设备
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种主备路由设备切换方法及路由设备。
背景技术
现有基于传输控制协议/因特网互联协议(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol，简称：TCP/IP)的网络通常需要具有恢复性和冗余性。虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol，简称：VRRP)是用于实现路由器冗余的协议，用于在共享多存取访问介质(如以太网)上对终端网络设备的缺省网关(Default Gateway)进行冗余备用。VRRP协议将系统中多台运行VRRP协议的路由设备(也可称为VRRP设备)组成一台虚拟路由设备，该虚拟路由设备为终端网络设备提供一个固定的IP地址和介质访问控制(Media Access Control；简称：MAC)地址。
在多台VRRP设备中优先级别高的被选举为主控路由设备(Master)执行网关职责，负责地址解析协议(Address Resolution Protocol，简称：ARP)响应及IP数据包的转发；其他VRRP设备作为备用路由设备(Backup)。当运行VRRP协议的接口(也可称为VRRP接口)出现物理层故障事件时，该VRRP路由设备将变为初始(Initialize)状态。主控路由设备周期性地的发送VRRP通告报文，如果主控路由设备出现故障，导致备用路由设备在规定时间间隔内收不到VRRP通告报文，则启动新一轮VRRP选举，重新选举出新的主控路由设备。另外，VRRP协议还支持跟踪上行链路状态功能，如果主控路由设备跟踪上行链路状态出现故障，则主控路由设备的优先级被降低，从而触发新一轮VRRP选举。
本地局域网网络设备通常采用VRRP技术接入多协议标记交换虚拟专用网(Multi-protocol Label Switching Virtual Private Network；简称：MPLS VPN)。图1为现有下一代网络(Next Generation Network，简称：NGN)中的多媒体网关(Media Gateway，简称：MGW)网络设备，通过主备方式直接接入IP/MPLS网络的网络提供商边界路由器(ProviderRouter，简称：PE)设备的一种常见组网应用示意图。如图1所示，具备主备工作模式功能的媒体网关A的主用接口通过主用链路与作为主控路由设备的PE1直连，备用接口通过备用链路与作为备用路由设备的PE2直连。在正常情况下，数据流通过媒体网关A的主用接口转发，媒体网关A的备用接口不收发数据流。此外，媒体网关A通过主用接口周期性地向PE1发送ARP请求报文，PE1收到后会回复ARP应答报文。如果媒体网关A在规定时间间隔内没有收到PE1回复的ARP应答报文时，则确定主用接口所在主用链路发生故障，触发主备切换，将备用接口和备用链路变为新的主用接口和新的主用链路。
图1中IP/MPLS网络的PE1和PE2运行VRRP协议组成一台虚拟路由设备，PE1为主控路由设备，PE2为备用路由设备。PE1和PE2都会将VRRP接口所在的网段路由信息向远端PE3或其它PE设备发布。现有技术中，主控路由设备发布的路由信息具有较高优先级，因此PE3按照路由优选策略会优选主控路由设备PE1发布的路由。此外，由于PE1和PE2之间运行VRRP协议需要交互VRRP报文，因此现有技术通常在PE1和PE2上内置环回板运行虚拟专用局域网网段(Virtual Private LAN Segment，简称：VPLS)，即在PE1和PE2之间交互的VRRP协议报文，通过PE1和PE2之间的VPLS网络通道互相透传至对端。作为主控路由设备的PE1的VRRP接口周期性地发送的VRRP通告报文，通过VPLS网络承载透传到备用路由设备PE2上的VRRP接口上。备用路由设备PE2如果在规定时间间隔内没有收到VRRP通告报文，则认为主控路由设备PE1出现故障，升级成为主控路由设备。
图2为在图1所示PE1和PE2上内置环回板运行VPLS的功能示意图，如图所示，PE1和PE2之间互联链路属于IP/MPLS网络中的链路，与VRRP接口分属不同子网网段，即：PE1和PE2之间互联链路一般不会承载VRRP报文。因此PE1和PE2之间就需要专门配置一个可以承载VRRP报文的网络通道，即VPLS网络通道。VPLS网络通道的作用是将从VPLS网络通道入口收到的VRRP通知报文通过VPLS网络通道互相透传到通道对端。而要让PE1/PE2的VRRP接口发出的VRRP通告报文能够送达到VPLS网络通道入口，就需要在PE1和PE2上内置环回板。
正常情况下，媒体网关A通过主用接口和主用链路，将数据流转发给主控路由设备PE1，再由PE1通过IP/MPLS网络转发至PE3或其它PE设备。对于经PE3发送至媒体网关A的返程数据流，由于PE3优选主控路由设备PE1发布的VRRP接口网段路由，因此该返程数据流由PE3到达PE1后，再由PE1经主用链路转发至媒体网关A。
当媒体网关A检测到主用接口所在主用链路出现故障时，将备用接口切换为主用接口，原备用链路变为新的主用链路开始收发数据流，同时将原主用接口切换为备用接口，原主用链路变为新的备用链路停止收发报文。而此时由于PE1和PE2设备的VRRP通告报文收发正常，因此PE1仍为主控路由设备，PE2为备用路由设备。主备切换后的媒体网关A将数据流发送到备用路由设备PE2上，再由PE2通过VPLS网络透传至PE1，然后由PE1将流量转发至远端PE3或其它PE设备。而对于经PE3发送至媒体网关A的返程数据流，由于PE3仍然优选主控路由设备PE1发布的VRRP接口网段路由，因此该返程数据流经由PE3到达PE1后，再由PE1将该流量通过VPLS网络透传至PE2，最后由PE2转发至媒体网关A。
当PE1和PE2之间承载VRRP报文的VPLS网络通道出现故障时，PE2如果无法收到PE1的VRRP通告报文也将成为主控路由设备，由于同样为主控路由设备的PE1和PE2发布的VRRP接口网段路由信息具有相同优先级，而使远端PE3设备由于可能优选错误的主控路由设备发布的路由，从而出现转发不通问题。如PE1和PE2之间VPLS网络通道出现故障后，媒体网关A又因为主用接口链路故障触发主备切换，这时如果PE3还是优选PE1发布的路由，就会出现PE1由于VPLS网络通道故障而无法将从PE3接收到的返程数据流透传给PE2，而导致转发不通。
由此可见，网络设备通过主备方式接入到IP/MPLS网络时，现有技术需要在主备路由设备上内置环回板运行VPLS功能，不仅增加了PE设备实现复杂度，而且由于在PE之间需要专门配置一个承载VRRP通告报文的VPLS网络通道，因此也加大了系统出故障的概率，增加了设备管理维护成本。另外，对于媒体网关之外的其它网络设备，在以主备方式接入IP/MPLS网络时，也存在上述问题。
发明内容
本发明提供一种主备路由设备切换方法及路由设备，以避免转发不通的现象。
本发明一实施例提供一种主备路由设备切换方法，其中包括：
与网络设备的主用接口相连的第一路由设备对该第一路由设备的上行接口链路进行故障检测；
对所述第一路由设备与所述网络设备之间的主用链路进行连通性检测；
当所述故障检测的检测结果及所述连通性检测的检测结果均为正常时，所述第一路由设备被选为主控路由设备。
本发明另一实施例提供一种路由设备，与网络设备的主用接口相连，其中包括：
故障检测模块，用于对所述路由设备的上行接口链路进行故障检测；
连通性检测模块，用于对所述路由设备与所述网络设备之间的主用链路进行连通性检测；
选举模块，用于当故障检测模块进行的所述故障检测的检测结果及连通性检测模块进行的所述连通性检测的检测结果均为正常时，将所述路由设备选为主控路由设备。
本发明只有当故障检测结果和连通性检测结果都正常时，才使与网络设备的主用接口相连的路由设备升级为主控路由设备，否则降级为备用路由设备，因此避免转发不通的现象，提高了网络设备以主备方式接入IP/MPLS网络的组网可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有通过主备方式直接接入IP/MPLS网络的网络提供商边界路由器PE设备的一种常见组网应用示意图；
图2为在图1所示PE1和PE2上内置环回板运行VPLS的功能示意图；
图3为本发明所述主备路由设备切换方法实施例的流程图；
图4为本发明所述路由设备实施例一的结构示意图；
图5为图4所示连通性检测模块的可选结构示意图；
图6为本发明所述路由设备实施例二的结构示意图；
图7为图6所示接口切换触发模块的可选结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图3为本发明所述主备路由设备切换方法实施例一的流程图，如图所示，该方法包括如下步骤：
步骤101，与网络设备的主用接口相连的第一路由设备对该第一路由设备的上行接口链路进行故障检测，当所述故障检测的检测结果为异常时，执行步骤120；
其中，所述第一路由设备可以为PE等，所述网络设备可以为媒体网关等。具体地，可以通过跟踪(track)命令跟踪第一路由设备的上行接口的状态，即跟踪各个上行接口是否出现物理层故障，以对所述上行接口链路进行故障检测。其中，所述上行接口链路包括所述第一路由设备在IP/MPLS网络中的所有上行接口链路。
步骤110，对所述第一路由设备与所述网络设备之间的主用链路进行连通性检测，当所述连通性检测的检测结果为异常时，执行步骤120。
其中，具体的连通性检测机制可以为由第一路由设备周期性地向所述网络设备发送连通性检测报文；当在预定时间内接收到来自于所述网络设备回复的连通性检测应答报文时，所述连通性检测的检测结果为正常，否则所述连通性检测的检测结果为异常，即发生了故障。具体地，所述连通性检测报文可以为ARP请求(RERUEST)报文，相应地，所述连通性检测应答报文可以为ARP应答报文；可选地，所述连通性检测报文可以为网际控制信息协议(Internet Control Message Protocol，简称：ICMP)回应(ECHO)报文，相应地，所述连通性检测应答报文可以为ICMP回应应答(ECHO REPLY)报文。
步骤130，当所述故障检测的检测结果及所述连通性检测的检测结果均为正常时，所述第一路由设备被选为主控路由设备，并使与所述网络设备的备用接口相连的第二路由设备被选为备用路由设备。
在本实施例所述方法中，与所述网络设备的备用接口相连的第二路由设备也可以采用上述方法进行故障检测和连通性检测，具体地，当所述第一路由设备被选为主控路由设备时，网络设备仍然使用其主用接口收发数据流，而不启用备用接口，因此，在进行连通性检测时，第二路由设备向网络设备发送连通性检测报文时不会收到由网络设备回复的连通性检测应答报文，因此，第二路由设备的连通性检测结果为异常，从而使第二路由设备被选为备用路由设备。
另外，所述第一路由设备被选为主控路由设备后，会向上游网络发布高优先级的VRRP接口路由信息，使得上游网络优选所述第一路由设备向所述网络设备传输返程数据流。其中，上游网络是指IP/MPLS网络中所述第一路由设备的上行接口链路所在的网络。
步骤120，所述第一路由设备被选为备用路由设备。
所述第一路由设备被选为备用路由设备后，不会向上游网络发布或者发布低优先级的VRRP接口路由信息。
步骤121，触发所述网络设备停用所述主用接口，启用所述备用接口。
网络设备进行接口切换，即停用所述主用接口，启用所述备用接口之前，网络设备通过主用接口经与第一路由设备之间的主用链路收发数据流；当网络设备进行接口切换之后，网络设备通过备用接口经与第二路由设备之间的备用链路收发数据流。
具体地，当第一路由设备对所述第一路由设备与所述网络设备之间的主用链路进行连通性检测时，网络设备也可以采用类似方式对该主用链路进行连通性检测。其中，具体的连通性检测机制可以为由网络设备周期性地向所述第一路由设备发送连通性检测报文；当在预定时间内接收到来自于所述第一路由设备回复的连通性检测应答报文时，所述连通性检测的检测结果为正常，否则所述连通性检测的检测结果为异常，即发生了故障，因此要进行主用接口和备用接口的切换。
有关具体的连通性检测报文及连通性检测应答报文的说明，可参见上述内容，此处不再赘述。
根据上述连通性检测机制，所述第一路由设备在被选为备用路由设备之前接收到来自于网络设备的连通性检测报文时，会向所述网络设备回复相应的连通性检测应答报文；而所述第一路由设备在被选为备用路由设备之后收到来自于网络设备的连通性检测报文时，则停止向所述网络设备回复所述连通性检测应答报文，使所述网络设备在预设时间内未收到所述连通性检测应答报文时，停用所述主用接口，启用所述备用接口。
步骤122，所述第二路由设备被选为主控路由设备。
具体地，第二路由设备会对所述第二路由设备与网络设备之间的备用链路进行连通性检测。当网络设备进行主用接口和备用接口切换后，第二路由设备的连通性检测结果为正常，因此被选为主控路由设备。而当第二路由设备被选为主控路由设备后，网络设备对所述第二路由设备与网络设备之间的备用链路进行连通性检测结果为正常，因此不会再次触发进行接口切换。
进一步地，为了避免第二路由设备被选为主控路由设备之前，网络设备在连通性检测的预定时间内由于无法收到第二路由设备回复的连通性检测应答报文而再次触发进行接口切换，需要将网络设备所执行的连通性检测的预定时间设置大于第二路由设备所执行连通性检测发送连通性检测报文的周期间隔。
本实施例所述方法在网络出现故障时，通过主备路由设备的主备切换与网络设备的主备用接口的切换进行联动，避免了由于主控路由设备和备用路由设备之间承载VRRP通告报文的VPLS网络通道故障导致的转发不通问题。
并且，由于主备路由设备之间不再需要专门配置用于承载VRRP通告报文的VPLS网络通道，而由主备路由设备根据自身设备的接口链路状态确定主备角色的变化，即只有当第一路由设备的故障检测结果和连通性检测结果都正常时，才升级为主控路由设备，否则降级为备用路由设备，因此有效降低了路由设备实现的复杂度和成本，同时也提高了网络设备以主备方式接入IP/MPLS网络的组网可靠性。
图4为本发明所述路由设备实施例一的结构示意图，该路由设备与网络设备(图中未示出)的主用接口相连，如图所示，该路由设备10包括：故障检测模块11、连通性检测模块12及选举模块13，其工作原理如下：
由故障检测模块11对所述路由设备10的上行接口链路进行故障检测，具体地，可以通过跟踪(track)命令跟踪该路由设备10的上行接口的状态，即跟踪各个上行接口是否出现物理层故障，以对所述上行接口链路进行故障检测。
由连通性检测模块12对所述路由设备10与所述网络设备之间的主用链路进行连通性检测。具体地，如图5所示，该连通性检测模块12包括：检测报文发送单元1201和检测结果确定单元1202，其工作原理如下：
检测报文发送单元1201周期性地向所述网络设备发送连通性检测报文；当在预定时间内接收到来自于所述网络设备回复的连通性检测应答报文时，检测结果确定单元1202确定所述连通性检测的检测结果为正常，否则确定所述连通性检测的检测结果为异常。其中有关连通性检测报文和连通性检测应答报文的相关说明可参见前述方法实施例，此处不再赘述。
当故障检测模块11进行的所述故障检测的检测结果及连通性检测模块12进行的所述连通性检测的检测结果均为正常时，选举模块13将所述路由设备选为主控路由设备，并使与所述网络设备的备用接口相连的第二路由设备被选为备用路由设备。
本实施例所述设备只有当故障检测结果和连通性检测结果都正常时，才使与网络设备的主用接口相连的路由设备升级为主控路由设备，否则降级为备用路由设备，因此避免转发不通的现象，提高了网络设备以主备方式接入IP/MPLS网络的组网可靠性。
图6为本发明所述路由设备实施例二的结构示意图，如图所示，本实施例所述路由设备10在上述路由设备实施例一的基础上还进一步包括接口切换触发模块14，其工作原理如下：
当故障检测模块11进行的所述故障检测的检测结果为异常或连通性检测模块12进行的所述连通性检测的检测结果为异常时，所述选举模块13将所述路由设备10选为备用路由设备；当选举模块13将所述路由设备10选为备用路由设备后，所述接口切换触发模块14触发所述网络设备停用所述主用接口，启用所述备用接口，并使与所述网络设备的备用接口相连的另一路由设备被选为主控路由设备。具体地，如图7所示，该接口切换触发模块14可以包括：检测报文接收单元1401和应答单元1402，其工作原理如下：
检测报文接收单元1401接收到来自于网络设备的连通性检测报文；当检测报文接收单元1401在选举模块13将所述路由设备10选为备用路由设备之前接收到来自于所述网络设备的连通性检测报文时，向所述网络设备回复相应的连通性检测应答报文；当检测报文接收单元1401在选举模块13将所述路由设备10选为备用路由设备之后接收到来自于所述网络设备的连通性检测报文时，应答单元1402停止向所述网络设备回复所述连通性检测应答报文，使所述网络设备在预设时间内未收到所述连通性检测应答报文时，因而停用所述主用接口，启用所述备用接口。
本实施例所述设备在网络出现故障时，通过主备路由设备的主备切换与网络设备的主备用接口的切换进行联动，避免了由于主控路由设备和备用路由设备之间承载VRRP通告报文的VPLS网络通道故障导致的转发不通问题。
需要说明的是，本发明实施例虽然以IP/MPLS网络进行了说明，但本发明的应用范围并不限于此，本发明也可以应用于包含VRRP设备的其他类型网络，例如普通的TCP/IP网络等。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种主备路由设备切换方法，其特征在于，包括：
与网络设备的主用接口相连的第一路由设备对该第一路由设备的上行接口链路进行故障检测；
对所述第一路由设备与所述网络设备之间的主用链路进行连通性检测；
当所述故障检测的检测结果及所述连通性检测的检测结果均为正常时，所述第一路由设备被选为主控路由设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对该第一路由设备的上行接口链路进行故障检测包括：通过跟踪命令跟踪所述第一路由设备的上行接口的状态，以对所述上行接口链路进行故障检测。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述第一路由设备与所述网络设备之间的主用链路进行连通性检测包括：
所述第一路由设备周期性地向所述网络设备发送连通性检测报文；
当在预定时间内接收到来自于所述网络设备回复的连通性检测应答报文时，所述连通性检测的检测结果为正常，否则所述连通性检测的检测结果为异常。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述连通性检测报文为地址解析协议ARP请求报文，所述连通性检测应答报文为ARP应答报文；或者，所述连通性检测报文为网际控制信息协议ICMP回应报文，所述连通性检测应答报文为ICMP回应应答报文。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述故障检测的检测结果为异常或所述连通性检测的检测结果为异常时，
所述第一路由设备被选为备用路由设备；
触发所述网络设备停用所述主用接口，启用所述备用接口，并使与所述网络设备的备用接口相连的第二路由设备被选为主控路由设备。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，触发所述网络设备停用所述主用接口，启用所述备用接口包括：
所述第一路由设备在被选为备用路由设备之前接收到来自于网络设备的连通性检测报文时，向所述网络设备回复相应的连通性检测应答报文；
所述第一路由设备在被选为备用路由设备之后收到来自于网络设备的连通性检测报文时，停止向所述网络设备回复所述连通性检测应答报文，使所述网络设备在预设时间内未收到所述连通性检测应答报文时，停用所述主用接口，启用所述备用接口。
7.一种路由设备，与网络设备的主用接口相连，其特征在于，包括：
故障检测模块，用于对所述路由设备的上行接口链路进行故障检测；
连通性检测模块，用于对所述路由设备与所述网络设备之间的主用链路进行连通性检测；
选举模块，用于当故障检测模块进行的所述故障检测的检测结果及连通性检测模块进行的所述连通性检测的检测结果均为正常时，将所述路由设备选为主控路由设备。
8.根据权利要求7所述的路由设备，其特征在于，所述连通性检测模块包括：
检测报文发送单元，用于周期性地向所述网络设备发送连通性检测报文
检测结果确定单元，用于当在预定时间内接收到来自于所述网络设备回复的连通性检测应答报文时，确定所述连通性检测的检测结果为正常，否则确定所述连通性检测的检测结果为异常。
9.根据权利要求7所述的路由设备，其特征在于，还包括接口切换触发模块，其中：
所述选举模块还用于当故障检测模块进行的所述故障检测的检测结果为异常或连通性检测模块进行的所述连通性检测的检测结果为异常时，将所述路由设备选为备用路由设备；
所述接口切换触发模块用于当选举模块将所述路由设备选为备用路由设备后，触发所述网络设备停用所述主用接口，启用所述备用接口，并使与所述网络设备的备用接口相连的另一路由设备被选为主控路由设备。
10.根据权利要求9所述的路由设备，其特征在于，所述接口切换触发模块包括：
检测报文接收单元，用于接收到来自于网络设备的连通性检测报文；
应答单元，用于当检测报文接收单元在选举模块将所述路由设备选为备用路由设备之前接收到来自于所述网络设备的连通性检测报文时，向所述网络设备回复相应的连通性检测应答报文；当检测报文接收单元在选举模块将所述路由设备选为备用路由设备之后接收到来自于所述网络设备的连通性检测报文时，停止向所述网络设备回复所述连通性检测应答报文，使所述网络设备在预设时间内未收到所述连通性检测应答报文时，停用所述主用接口，启用所述备用接口。
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