CN101867495A - 以太网自动保护链路故障快速切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以太网自动保护链路故障快速切换方法，通过产生快速中断，并采用直接CPU间通信的方式，使副端口设置交换芯片，取消副端口的阻塞状态，然后各个单板再通知相应的协议模块处理。其在副端口所在的板卡设置交换芯片之前，节约了3次协议栈模块的处理，同时也节约了1次板间通信的过程。能够快速的将主链路切换到备份链路，减少了链路的丢报，实现了链路的快速收敛，可以将收敛时间缩短到10ms内，满足了电信级设备快速收敛的要求，可为电信级服务提供更加可靠的保障。

Description

以太网自动保护链路故障快速切换方法
技术领域
本发明涉及一种以太网多环路的保护方法，特别是一种以太网自动保护链路故障快速切换方法，能够在主通信链路端口所在的链路故障时，快速切换至备份链路，为电信级服务提供更加可靠的保障。
背景技术
MRPP(Multi-layer ring protection protocol，多环路自动保护协议)是一个用于以太网环路保护的链路层协议，其构成的环路保护系统在以太网环完整时能够防止数据环路引起的广播风暴，而当以太网环上一条链路断开时能迅速恢复环网上各个节点之间的通信通路。
由于环路保护系统一个作用是保证交换机端口和服务器接口的流量可靠性；在正常情况下，使用主链路通信，主节点所在的备份链路上的副端口处于阻塞状态；一旦主通信链路出现故障，它会自动把故障链路切换到备份链路，进而实现系统容错，从而为交换机之间的可靠性通信提供保障。
由于交换芯片无法提供链路故障时的流量通路的快速切换，只能由软件完成。目前的方法其处理流程如图1所示：当环路保护的的一个链路端口断掉(DOWN)时，端口所在业务板卡1的驱动环路保护模块101会把端口链路断掉(DOWN)的消息由消息处理模块102通知协议栈模块103，协议栈模块103处理之后(主要是一些数据结构和软件信息的保存)，再通过驱动板间通信模块104发送板间通信消息通知到主控板卡3；然后主控板卡3经消息处理模块302由环路保护协议栈模块301处理完成之后，在任务中通过板间消息通知副端口所在的业务板卡2的驱动板间通信模块204，经消息处理模块202传递给协议栈模块203，最后才通知驱动环路保护模块201，设置交换芯片，取消副端口的阻塞状态，副端口所在的业务板卡2才真正能转发数据；在处理的过程中经历了两次板间通信的过程，也经历了3次协议栈模块的处理。对于分布式交换机，当环路的一个成员端口链路断掉(DOWN)时，报文如何快速的从这条DOWN的物理链路切换到连通的物理链路上，减少交换机之间的报文丢失，这是环路保护系统一个指标。以上所述的的方法虽然能达到链路切换的要求，切换时间大约在几百毫秒，为交换机之间的可靠性通信提供了保证，但是对于电信级设备，要求切换时间不能高于50ms，因此这种方法是远远不能满足电信级设备的要求的。
发明内容
本发明目的是提供一种以太网自动保护链路故障快速切换方法，为电信级服务提供更加可靠的保障。
本发明通过以下方案实现上述目的：
一种以太网自动保护链路故障快速切换方法，包括以下步骤：
(1)主节点主端口所在板卡PHY芯片检测到主通信链路发生断掉DOWN故障时，主节点设备产生快速中断；
(2)采用直接CPU间通信的方式，在中断中通过驱动发消息告诉备用链路的主节点副端口所在板卡，同时通知环路保护系统协议栈模块处理；
(3)主节点副端口所在板卡收到消息后，设置交换芯片，取消副端口的阻塞状态，使其能转发报文；
(4)环路保护系统的从节点检测到端口链路断掉DOWN后，对应重复上述(1)至(3)的操作。
在步骤(1)所产生的快速中断中通过设置信号量的方式告诉环路保护系统的协议模块快速处理任务，该任务具有很高的优先级；同时采用直接CPU间通信方式告诉副端口所在单板。
步骤(3)中主节点副端口所在板卡收到消息后具体处理流程包括：
a)判断是否是环路保护系统主端口断掉DOWN的信息；
b)如果是环路保护系统主端口断掉DOWN的信息，设置交换芯片，取消副端口的阻塞状态，通知环路保护系统相关协议栈模块处理；
c)如果不是环路保护系统主端口断掉DOWN的信息，则作为其它消息处理。
本发明所述方法，在以太网多环路保护系统主链路故障时，通过产生快速中断，并采用直接CPU间通信的方式，使副端口设置交换芯片，取消副端口的阻塞状态，然后各个单板再通知相应的协议模块处理。其在副端口所在的板卡设置交换芯片之前，节约了3次协议栈模块的处理，同时也节约了1次板间通信的过程。能够快速的将主链路切换到备份链路，减少了链路的丢报，实现了链路的快速收敛，可以将收敛时间缩短到10ms内，满足了电信级设备快速收敛的要求，可为电信级服务提供更加可靠的保障。
附图说明
下面根据实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
图1是现有切换方法采用的处理流程示意图；
图2是本发明的物理链路连接结构示意图；
图3是采用本发明所述切换方法的处理流程示意图；
图4是主链路故障时主端口所在板卡内部处理流程图；
图5是主链路故障时副端口所在板卡内部处理流程图。
具体实施方式
如图2所示，给出了两台分布式交换机通过两条物理链路相连形成环路的情况：图2中S1称为主节点设备，S2称为从节点设备，相应的端口称为主节点端口和从节点端口。其中，S1的两个端口分布在不同的业务板卡上；S2的两个端口也分布在不同的业务板卡上，这两条物理链路形成环路保护系统，互相备份。图中S1的A1端口成为主端口，A2成为副端口，S2的B1端口成为从节点主端口，B2成为副端口。
链路故障或者人为插拔等原因导致主端口链路断掉DOWN时，其处理流程如图3所示；当链路故障主端口DOWN时，主端口所在业务板卡1的驱动环路保护模块101会把端口链路断掉(DOWN)的消息由消息处理模块102直接通过驱动板间通信模块104发送单播通信息告诉副端口所在的业务板卡2；副端口所在的业务板卡2的驱动板间通信模块204，经消息处理模块202通知驱动环路保护模块201，设置交换芯片，取消副端口的阻塞状态，使副端口所在的业务板卡2真正能转发数据；主控板卡3的处理只是将两个业务板卡的带外通道连通而已，使其形成直接CPU间通信的方式。这个流程节约了3次协议栈模块的处理，同时也节约了1次板间通信的过程。设置完交换芯片之后，然后各个板卡再通知相应的协议栈模块处理：在业务板卡1的消息处理模块102通知协议栈模块103；在业务板卡2的消息处理模块202通知协议栈模块203；在主控板卡3的消息处理模块302通知协议栈模块301。
相应的主端口所在板卡内部处理流程如图4所示，S1的PHY芯片通过接收端口信号来判断端口link状态信息；打开端口扫描后，获得端口link状态信息，将需要逻辑扫描的端口添加到端口扫描位图中，添加进端口扫描位图的端口将响应端口的link状态变化中断，当添加进端口扫描位图的端口产生link状态改变的时候，就会产生中断；
S1通过PHY芯片的快速链路检测功能(PHY收发芯片BCM54980能达到1毫秒)，检测到主端口DOWN；
S1产生快速中断，在中断中将DOWN的主端口A1信息写入队列中，释放计数信号量触发任务执行；
然后DOWN的主端口所在业务板卡1发送直接板间信息告诉副端口A2所在的业务板卡2；
S1通过获取信号量方式告诉环路保护系统的协议栈模块快速处理任务，该任务具有很高的优先级；
如果能获取信号量，就从队列中读取DOWN的主端口处理信息。
相应的副端口所在板卡内部处理流程如图5所示，副端口A2所在的业务板卡2收到直接板间通信消息后；
判断是否是环路保护系统主端口DOWN的信息；
如果是环路保护系统主端口DOWN的信息：设置交换芯片，取消副端口的阻塞状态；最后通知环路保护系统相关协议栈模块处理；
如果不是环路保护系统主端口DOWN的信息，则作为其它消息处理。
以上所述是主节点S1的处理流程，从节点S2的处理流程和主节点一样。当主链路故障时，主节点和从节点的PHY芯片几乎同时接收不到端口信号，进行快速的处理；使两台设备间的流量快速的从主链路切换到备份链路，为设备间通信提供保障和可靠性。
应该注意，虽然以上是参考具体实施方式对本发明进行说明的，但这并不意味是对本发明的限制，本发明的保护范围是由所附权利要求而不是具体实施方式来限定的。

Claims (3)

1.一种以太网自动保护链路故障快速切换方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)主节点主端口所在板卡PHY芯片检测到主通信链路发生断掉DOWN故障时，主节点设备产生快速中断；
(2)采用直接CPU间通信的方式，在中断中通过驱动发消息告诉备用链路的主节点副端口所在板卡，同时通知环路保护系统协议栈模块处理；
(3)主节点副端口所在板卡收到消息后，设置交换芯片，取消副端口的阻塞状态，使其能转发报文；
(4)环路保护系统的从节点检测到端口链路断掉DOWN后，对应重复上述(1)至(3)的操作。
2.根据权利要求1所述的以太网自动保护链路故障快速切换方法，其特征在于：在步骤(1)所产生的快速中断中通过设置信号量的方式告诉环路保护系统的协议模块快速处理任务，该任务具有很高的优先级；同时采用直接CPU间通信方式告诉副端口所在单板。
3.根据权利要求1所述的以太网自动保护链路故障快速切换方法，其特征在于步骤(3)中主节点副端口所在板卡收到消息后具体处理流程包括：
a)判断是否是环路保护系统主端口断掉DOWN的信息；
b)如果是环路保护系统主端口断掉DOWN的信息，设置交换芯片，取消副端口的阻塞状态，通知环路保护系统相关协议栈模块处理；
c)如果不是环路保护系统主端口断掉DOWN的信息，则作为其它消息处理。
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