CN101888333A - 用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表的方法和装置。给出了用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表的方法、装置和计算机程序产品。周期地确定与第一转发数据单元(FDU)相关联的第一端口集合的状态，第一FDU是多个FDU中的一个FDU。使用确定的状态更新与第一FDU相关联的端口状态数据库的第一端口状态表。将确定的状态传输到网络元件上的每个其它的FDU，以便使得每个其它FDU能够在位于每个其它FDU的端口状态数据库内存储第一端口集合的状态。由转发平面使用端口状态数据库执行分组的快速重新路由。

Description

用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表的方法和装置
与相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2009年5月13日的美国临时专利申请No.61/178,020的优先权，通过引用将其完整结合在此。
背景技术
数据通信网络可以包括各种计算机、服务器、节点、路由器、交换机、集线器和代理服务器，以及被连接为并且被配置为彼此传递数据的其它设备。此处这些设备被称为“网络元件”，并且可以在网络上提供各种网络资源。通过在网络上通过通信链路在网络元件之间传递协议数据单元(诸如，分组、信元、帧或段)，通过数据通信网络传递数据。特定协议的数据单元可被多个网络元件处理，并且当它在网络上在它的源和它的目的地之间传播时跨越多个通信链路。诸如计算机、电话、蜂窝电话、个人数字助理和其它类型的消费电子设备的主机连接到通信网络，并且通过通信网络传输/接收数据，并且因此，是由通信网络提供的通信服务的用户。
网络元件通常被实现为具有控制网络元件的操作的控制平面以及处理流过网络的通信量的数据平面。数据平面通常具有线卡集合，所述线卡具有连接到网络上的链路的端口。数据被在特定端口处接收、被在数据平面内交换，并且被在一个或多个其它端口处输出到网络的其它链路上。为了能够迅速地处理数据，通常以硬件实现数据平面，从而使用硬件查找等执行关于如何处理数据的所有决策。
端口可能出于许多原因而失效，包括线卡故障、连接到端口的链路的故障(例如，线路中断)、远端线卡故障等。术语多链路中继线路(trunk)(MLT)、链路聚合组(LAG)和逻辑端口是同义词，并且这些术语被互换地使用。类似地，网络元件内的内部转发数据路径可能失效，这可能导致一个端口或一组端口表现出失效，或者沿着到端口的外部对等端点的逻辑/虚拟连接可能存在某些其它故障。存在端口可能失效的多种原因。
在端口失效的情况下，去往该端口的通信量应当被转向为从替换端口流出，以便能够通过网络恢复连接。为了最小化对该网络元件所处理的通信量的影响，例如，为了最小化停机时间(down time)和分组丢失，通信量重新路由越快发生越好。优选地，能够使得通信量在10毫秒(ms)内失效恢复到替换端口是有利的。优选地，在LAG或MLT的情况下，通信量应当散布在其余端口上，而不是从失效端口全部移到特定的指定替换端口，以便防止指定的替换端口的通信量过载。
发明内容
诸如上面解释的那些常规机制具有各种缺点。一个这种缺点是常规网络元件从故障中恢复所花费的时间的数量。恢复花费的时间的数量越长，性能延迟(包括更多的丢弃分组)以及其它端口克服失效端口的加载越长。当前的解决方案不提供有效地检测端口故障并且分发端口状态，以便使得能够在分组/信元/帧转发过程中进行快速重新路由的全面的方法。这些解决方案通常过多地使用管理和/或控制平面软件以便处理一个故障子集。其方法导致较长的网络停用时间和较多的分组丢失。
本发明的实施例显著地克服了这些缺点，并且提供了这样的机制和技术，所述机制和技术提供了用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表的方法和装置。这对最小化网络停用时间和分组丢失是至关重要的，并且提供网络设备内在这种故障发生时的无缝故障恢复。本发明允许在节点集群内非常快速和有效地检测和分发端口状态。这种机制使得快速路径能够在出现这些故障时执行无缝的快速重新路由，而不需要来自管理和/或控制平面软件的动态辅助。
在一个用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表的方法的特定实施例中，该方法包括周期地确定与第一转发数据单元(FDU)相关联的第一端口集合的状态，第一FDU是实现网络元件的转发平面内的转发功能的多个FDU中的一个FDU。该方法还包括使用确定的状态更新与第一FDU相关联的端口状态数据库的第一端口状态表。附加地，该方法包括将确定的状态传输到所述网络元件上的每个其它的FDU，以便使得每个其它FDU能够在位于每个其它FDU的端口状态数据库内存储第一端口集合的状态。
其它实施例包括其上具有计算机可读代码的计算机可读介质，所述计算机可读代码用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表。所述计算机可读介质包括用于周期地确定与第一转发数据单元(FDU)相关联的第一端口集合的状态的指令，第一FDU是实现网络元件的转发平面内的转发功能的多个FDU中的一个FDU。所述计算机可读介质还包括用于使用确定的状态更新与第一FDU相关联的端口状态数据库的第一端口状态表的指令。附加地，所述计算机可读介质包括用于将确定的状态传输到所述网络元件上的每个其它的FDU，以便使得每个其它FDU能够在位于每个其它FDU的端口状态数据库内存储第一端口集合的状态的指令。
其它实施例包括一种计算机化设备(网络元件)，其配置为处理此处作为本发明的实施例所公开的所有方法操作。在这些实施例中，该计算机化设备包括存储器系统、处理器、连接这些组件的互连机制中的通信接口。所述存储器系统被编码有一种处理，该处理提供此处解释的在网络元件的转发平面内保持端口状态表，当被在处理器上实施时(例如，当执行时)，该处理在所述计算机化设备内按照此处的解释操作，以便执行此处作为本发明的实施例所解释的所有方法实施例和操作。因此，执行或被编程为执行此处解释的在网络元件的转发平面内保持端口状态表的任意计算机化设备是本发明的实施例。
此处公开的本发明的其它布置包括执行上面概述和下面详细公开的方法实施例的步骤和操作的软件程序。更具体地，计算机程序产品是具有计算机可读介质的实施例，所述计算机可读介质包括编码在其上的计算机程序逻辑，当被在计算机化设备内执行时，提供用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表的相关联的操作。当被在具有计算系统的至少一个处理器上执行时，所述计算机程序逻辑使得所述处理器执行此处作为本发明的实施例指出的操作(例如，方法)。本发明的这些布置通常被作为布置或编码在计算机可读介质上的软件、代码和/或其它数据结构提供，所述计算机可读介质诸如是光学介质(例如，CD-ROM)、软盘或硬盘或其它介质，诸如一个或多个ROM或RAM或PROM芯片内的固件或微代码，或作为专用集成电路(ASIC)，或作为一个或多个模块中的可下载的软件映像、共享库等。软件或固件或其它这些配置可被安装在计算机化设备上，以便使得计算机化设备内的一个或多个处理器执行此处作为本发明的实施例解释的技术。在计算机化设备的集合中，诸如，在一组数据通信设备或其它实体内操作的软件处理也可以提供本发明的系统。本发明的系统可被分布在若干(数个)数据通信设备上的许多软件处理内，或所有处理可以在一组少数的专用计算机上或单独在一个计算机上运行。
应当理解，本发明的实施例可被严格地表达(实施)为，诸如，数据通信设备内的软件程序、软件和硬件、或是仅为硬件和/或电路。如此处解释的，本发明的特征可被用于数据通信设备和/或用于这种设备的软件系统，所述设备诸如是由新泽西州林克罗夫特市的Avaya公司制造的设备。
注意，本公开中讨论的每个不同特征、技术、配置等可被独立地或组合地执行。因此，本发明可被以许多不同方式表达。
还要注意，此处的概述部分未指出本公开或所提出的发明的每个实施例和/或增加的新颖方面。而是，该概述仅提供对不同实施例和相对于常规技术的相应新颖点的初步讨论。对于本发明的附加细节、元素(element)和/或可能的设想(改变)，读者需要参考下面进一步讨论的本发明的具体实施方式部分和相应附图。
附图说明
如附图中所示，从下面对本发明的优选实施例的更具体的描述中，将明了上面的内容，其中类似的参考字符在所有不同视图中指示相同部分。这些图不必是成比例的，而是重点在于示出本发明的原理。
图1是示出了组织节点集群的第一个例子的功能方框图；
图2是示出了组织节点集群的另一个例子的功能方框图；
图3是示出了组织节点集群的另一个例子的功能方框图；
图4是示出了组织节点集群的另一个例子的功能方框图；
图5是示出了组织节点集群的另一个例子的功能方框图；
图6是示出了组织节点集群的另一个例子的功能方框图；
图7是示例通信网络的功能方框图；
图8是示例网络元件的功能方框图；
图9是可用于诸如图8的网络元件的网络元件的示例线卡的功能方框图；
图10是可用于诸如图9的线卡的线卡的示例端口数据库的功能方框图；
图11是示例网络元件集群的功能方框图，示出了节点集群内的数据路径组件之间的端口状态信息流动；
图12示出了根据本发明的实施例保持端口状态表的网络元件的示例计算机系统体系结构；
图13包括根据本发明的实施例的用于保持端口状态表的方法的流程图；和
图14包括根据本发明的实施例的用于更新网络元件内的端口状态表的方法的流程图。
具体实施方式
网络元件处理数据的方式随时间而发展。例如，两个或多个物理链路可以在一组网络元件之间延伸，并且被总地用作MLT或LAG。图1示出了由多个链路24a-d连接的两个网络元件(网络元件1和网络元件2)的例子，多个链路24a-d被组成一组，从而形成多链路中继线路22。具体地，MLT22中的每个链路24a-d可被任意一个网络元件用于向另一个网络元件转发数据。因此，如果网络元件1具有要被发送到网络元件2的数据(例如，帧/分组)，网络元件1可以从MLT22中选择一个链路24a-d，并且在该链路上向网络元件2传输分组。
图2示出了可以互连网络元件的另一种示例方式。具体地，在这个例子中，网络元件1和网络元件2被以交换机间中继线路(IST)26互连，IST26可以是单个链路或它自己可以是多链路中继线路。当多链路中继线路的链路被物理地连接到两个不同的网络元件时，MLT被称为分离的多链路中继线路(SMLT)。每个网络元件1和2可以具有连接到网络元件3的一个或多个链路，这些链路被组成一组从而形成SMLT23。因此，如果网络元件1具有要被发送到网络元件3的数据(例如，帧/分组)，网络元件1可以选择连接它的SMLT链路之一，或可以在与交换机间中继线路26相关联的链路之一上传输分组，以便使得网络元件2能够在其与SMLT相关联的链路之一上将数据转发到网络元件3。
图3示出了另一个例子，其中网络元件1不具有连接到SMLT23的任何链路，但是被IST25和26连接到具有被连接到与SMLT相关联的链路的端口的两个其它网络元件(网络元件2和网络元件3)。在这种情况下，如果网络元件1具有要被发送到SMLT的数据，它将选择IST链路之一(注意，每个IST链路自身可以是SMLT)，并且将数据转发到另一个网络元件2或3。IST可以是物理的并且在两个网络元件之间直接延伸，或可以是逻辑的并且通过一个或多个中间网络元件在隧道上延伸。
图4示出了另一个例子，其中网络元件1也参与到SMLT23内。在这种情况下，如果网络元件1具有要被发送的数据，它可以在其与SMLT23相关联的链路之一上转发数据，或可以在与IST25或26中的一个相关联的链路之一上转换数据，以便使得能够在SMLT23上转发数据。
图5和6示出了在正方形SMLT布置中互连网络元件的另一种方式。在图5所示的布置中，4个网络元件在正方形布置中通过IST25-28互连，并且在图6中，4个网络元件在网状布置中通过IST25-28互连。IST可以是物理的并且在两个网络元件之间直接延伸，或可以是逻辑的并且通过一个或多个中间网络元件在隧道上延伸。
虽然示出了可以互连网络设备的几种示例方式，还存在互连网络元件集群的其它方法，并且这组示例的互连体系结构不旨在是无遗漏的。因此，这些例子仅旨在提供互连网络元件的少数方法的代表性例子。一组网络元件在此处被称为集群。
图7示出了示例的通信网络10，其中订户12连接到边缘交换机14。边缘交换机14连接到核心交换机16，核心交换机16通过网络在链路18上转发数据。这些交换机中的每一个可以是物理的路由交换机(rouswitchter)或可以是被连接在一起以便作为集群操作的多个设备。每个链路18可以是MLT，或在路由器/交换机被实现为多个网络设备的情况下，可以是SMLT。从网络路由的角度出发，分组可有多种方式穿过网络。例如，在图7中，边缘交换机A能够通过核心交换机C和D将分组传输到边缘交换机B，或可替换地，可以能够通过核心交换机E和F传输分组。可以使用网络层路由协议确定用于传输分组的路径。
如上所述，取决于互连网络元件的方式，网络元件可以有许多方法转发帧/分组，以便使得帧/分组能够到达其目的地。如此处使用的，术语“集群”用于指示在网络级提供节点级弹跳的一个或多个节点。因此，在图1中，网络元件1是一个集群；在图2中，网络元件1和2是一个集群，并且在图3和4中，网络元件1、2和3是一个集群，并且在图5和6中，网络元件1-4是一个集群。如上所述，可以有组织集群中的节点的其它方式。
集群节点之间的逻辑连接此处被称为交换机间中继线路(IST)。IST可以是从一个网络元件延伸到集群中的相邻网络元件的物理链路，或可以是逻辑链路，该逻辑链路是穿过集群内的一个或多个中间网络元件的隧道。从非IST端口接收分组的节点被称为本地节点。对于接收到的分组来说，集群内的所有其它节点被称为远程节点。当选择使用IST时，IST是根据旋转的基础选择的。这样做是用于防止重复地选择相同的IST并被用于替代散列函数。
两个或多个链路可以组成一组，以便形成多链路中继线路(MLT)。给每个MLT分配一个MLT组ID(MLT-ID)，它是集群内的全局值，并且在集群节点中是唯一的。其所有端口成员仅在一个节点上的MLT被称为常规MLT组。其端口成员在两个或多个节点上的MLT组被称为分离的MLT或SMLT组。
当逻辑端口被实现为MLT或SMLT时，实际上存在能够将分组转发到其在网络上的下一跳的多个物理端口。因此，如果MLT/SMLT的端口之一失效，使得分组被转发到其余端口之一，从而分组可以穿过网络而不是被丢弃是有利的。类似地，不是为MLT/SMLT中的每个端口指定主端口和后备端口，在MLT/SMLT的其余端口上负载共享分组，从而分组可被分布在处于UP的其余端口上是有利的。根据一个实施例，这个处理被以硬件实现，从而快速通路(数据平面)可以自动适应单个和多个端口失效，并且自动地以公平的方式在其余端口上重定向分组通信量。
图8示出了可被用作图1-6中任意一个所示的任意网络元件的示例网络元件20的功能方框图。在图8所示的例子中，网络元件包括控制平面31和数据平面32。控制平面具有一个或多个CPU34，并且一般地运行控制处理，诸如路由处理、管理处理等。控制平面对数据平面编程，以便指示数据平面如何在网络上转发数据。
可以使用许多不同的体系结构构造数据平面32，并且图8所示的例子仅是一个这种体系结构的一个例子。在图8所示的例子中，数据平面包括多个线卡36，每个线卡实现连接到网络中的链路的多个物理端口。线卡在这个实施例中被以交换机结构40互连，虽然在其它实施例中，线卡可以直接互连，并且以分布式方式执行交换功能。
如图9所示，每个线卡36包括物理地连接到网络上的链路的多个端口38。线卡还包括处理从附接端口接收的分组的一个或多个功能单元42。如此处使用的，处理在进入和外出两个方向上来自附接端口的分组的功能单元被称为转发数据路径单元或FDU42。线卡还可以包括管理/控制处理器(MCP)44，MCP44与控制平面交互，以便使得控制平面能够将指令编程到FDU42内，并且可选择地编程到线卡上的其它组件内，从而FDU42在网络上正确地处理数据。MCP44还周期地检查FDU42和线卡中的其它组件的状态，以便检测何时出现故障。
现在参考图10，每个FDU42保持端口状态数据库46。这个端口状态数据库46保持物理链路状态和其本地和所有远程端口的连接状态。端口状态数据库46包括两个表-本地端口数据表48和远程端口数据表50。本地端口数据表48保持属于本地节点的端口状态，并且远程端口数据表50保持属于集群中的远程端口的端口状态。在MLT组的情况下，FDU将本地节点上的MLT端口成员保持在本地表内，并且将所有其它远程节点上的端口成员保持在远程表内。
当FDU接收到分组时，需要寻找MLT(或SMLT)内的处于UP的端口，以便将分组转发到其在网络上的目的地。端口可以处于UP状态或DOWN状态。如上所述，在MLT上的所有端口都为本地的情况下，FDU必须确定本地端口中的哪一些处于UP状态，从而不会试图在处于DOWN的端口上转发分组。类似地，当与MLT相关联的端口不全是本地(例如，SMLT)时，FDU必须选择与SMLT相关联的分离的物理网络元件上的并且具有UP状态的端口。
根据一个实施例，每个FDU保持它用于保持集群内的每个端口的状态的端口状态数据库46。该数据库保持物理链路状态和其本地和所有远程端口的连接状态。该数据库包括两个表-即，本地表48和远程表50。本地表保持属于本地节点上的所有FDU的端口状态，并且远程表保持集群内的所有远程节点上的所有端口的端口状态。在MLT组的情况下，FDU在本地表内保持本地节点上的MLT端口成员的状态，并且在远程表内保持所有其它远程节点上的MLT端口成员的状态。本地表还保持所有IST端口的状态。当接收到分组时，FDU使用端口状态数据库确定处于UP的用于该分组的端口，并且将分组转发到该端口以便输出到网络上。
由于端口状态数据库46被FDU42用于确定转发决策，保持更新端口状态表是重要的，从而它包含关于每个端口的状态的当前信息。由于每个线卡具有一个或多个FDU，需要每个FDU(在每个线卡内)与本地网络元件内的所有其它线卡内的FDU以及集群内的其它网络元件内的所有其它FDU同步。
在一个实施例中，每个线卡保持心跳计时器。每次一个特定的心跳计时器超时，心跳引擎54产生一个心跳分组，并且将该心跳分组发送到该线卡上的本地FDU42。心跳分组携带有线卡上的所有端口的本地物理链路状态，以便将线卡上的端口的状态通知给本地FDU。该分组指出全局端口ID(GPID)和网络元件ID。FDU使用这个状态更新其本地端口状态数据库。FDU还将该分组转发到本地节点内的所有其它FDU以及集群内的其它节点上的所有其它FDU。每个FDU使用该分组携带的端口状态更新其端口状态数据库。
除了保持与收集/报告其自己的端口状态信息相关联的计时器之外，每个线卡/FDU还保持与本地节点内的所有其它FDU以及集群内的其它节点上的所有其它FDU相关联的一组计时器。每个FDU期望从每个其它本地和远程FDU接收周期心跳分组。因此，为每个FDU(为本地网络元件上的每个FDU和集群内的每个远程网络元件上的每个FDU)保持本地接收计时器。如果相应的接收计时器超时，则检测到FDU故障(本地或远程)。在在接收计时器超时之前未接收到心跳分组的情况下，与该FDU相关联的每个端口将被设置为DOWN，从而不向与该FDU相关联的端口发送分组，直到它恢复为止。
心跳分组允许FDU彼此传递状态信息，并且允许每个FDU了解数据平面内的所有端口的状态。如下所述，这允许数据平面自动地针对端口故障进行调整，从而数据可被重定向到处于UP的端口并且远离处于DOWN的端口。所有这些在没有控制平面的干预的情况下发生，并且因此不将特定端口/线卡的故障通知给控制平面。为了使得控制平面能够得知数据平面故障，管理/控制处理器44周期地向其本地FDU42注入心跳分组或从其本地FDU42提取心跳分组。每个注入的心跳分组完整地循环通过目标FDU和相关联的端口，并且然后被提取回到处理器。管理心跳分组穿过进入和外出数据路径两者内的所有功能块。每次控制处理器注入这种属性的管理心跳分组，它开始相应的接收计时器。如果接收计时器超时，则控制处理器检测到线卡故障。处理器使用这种信息设置将被传递到控制平面30的系统警报。因此，控制平面可以得知数据平面故障。然而，由于数据平面具有自我复原机制以便适应端口故障并且从而重定向通信量，重定向通信量不需要涉及控制平面，并且因此将故障通知控制平面对于通过网络元件的通信量的恢复不是至关重要的。
每个FDU还使用心跳分组确定其端口的状态，在一个实施例中，每个FDU为配置在逻辑/虚拟连接内的每个附接端口保持一对计时器。这些计时器之一用于产生将被在所述连接上发送的心跳分组。另一个计时器(接收计时器)用于检测连接故障。如果来自该连接的其它端点的心跳分组未被及时接收，该计时器超时。FDU以心跳分组到达和接收计时器超时更新其端口状态表。
每个线卡上的每个FDU保持其自己的端口状态表46。这个表保持物理链路状态和其本地端口以及集群内的所有FDU的所有远程端口的连接状态。FDU使用接收到的心跳分组和计时器超时消息(由于连接超时或远程FDU故障)更新该表。该表被划分为两个部分：属于本地节点的端口状态和属于远程节点的端口状态。该端口状态表还保持MLT和SMLT组信息。转发逻辑使用该端口状态表执行下面更详细解释的快速重新路由。
图11示出了4个节点的集群内的端口状态分组的分发，其中黑色箭头表示端口状态分组到集群内的所有FDU的流动。如这个图中所示，产生包含与特定FDU相关联的每个端口的状态的分组1。以左上网络元件的左上线卡内的参考数字1示出这个分组。这个分组将被传递到FDU，从而FDU可以更新其端口状态数据库，以便反映其端口的当前状态。然后该分组将被传递到本地节点内的每个其它FDU(箭头2)。在一个实施例中，这可被通过使得交换机结构将该分组广播到本地节点内的所有其它FDU实现。该分组还被转发到集群内的其它节点(箭头3)，从而端口状态可被分发(箭头4)到与集群内的每个节点相关联的每个FDU。当FDU接收到包含端口状态信息的分组时，它使用该信息更新其自己的端口状态数据库。这使得能够同步所有FDU的端口状态数据库。
集群中可以存在若干网络元件，一个网络元件中的多个FDU和由每个FDU支持的多个端口。为了使得每个端口能够保持追踪哪个FDU提供了状态分组，并且将特定端口状态分组与特定FDU相关联，可以实现编号方案。优选地，在集群范围内唯一地实现编号方案，从而可以唯一地标识集群内的每个FDU。在一个实施例中，端口状态分组携带关于其每个端口的信息。该分组将指出源节点ID和全局端口ID(GPID)。全局端口ID是使得可以在端口数据库内唯一地标识端口的全局唯一标识符(节点内全局唯一的)。
前面的消息描述FDU如何交换消息以便使得能够在数据路径内的端口之间同步端口状态。在操作中，这种端口状态信息将使得FDU能够为特定的数据分组选择可用端口，并且确信所选择的端口处于UP。当端口成为DOWN时，集群中的FDU停止选择这些端口，而是选择与下行(down)端口相关联的MLT/SMLT内的替换端口，以便用于处理该分组。因此，数据路径能够自动地适应端口故障、线卡故障等，以便将分组重新路由到可用的替换端口而不涉及控制平面。因此，可以在网络元件内和在网络元件的集群之间迅速地进行少于10ms的分组重新路由。
图12是示出了转发数据单元(FDU)110的示例体系结构的方框图，FDU110执行、运行、解释、操作或实施端口状态表应用140-1和适用于解释此处公开的示例配置的端口状态表处理140-2。如这个例子中所示，FDU110包括互连机制111，诸如连接存储器系统112、处理器113、输入/输出接口114和通信接口115的数据总线或其它电路。通信接口115使得FDU110能够与网络(未示出)上的其它设备(即，其它计算机)通信。
存储器系统112是任意类型的计算机可读介质，并且在这个例子中，被编码有此处解释的端口状态表应用140-1。端口状态表应用140-1可被表达(实施)为软件代码，诸如支持根据此处描述的不同实施例的处理功能的数据和/或逻辑指令(例如，存储在存储器内或另一计算机可读介质诸如可移动盘上的代码)。在FDU110的操作过程中，处理器113通过互连111访问存储器系统112，以便启动、运行、执行、解释或实施端口状态表应用140-1的逻辑指令。以这种方式执行端口状态表应用140-1产生端口状态表处理140-2中的处理功能。换言之，端口状态表处理140-2表示运行时在FDU110内的处理器113之内或之上执行或实施的端口状态表应用140-1的一个或多个部分或运行时实例(或整个端口状态表应用140-1)。
注意，此处公开的示例配置包括端口状态表应用140-1自身(即，为非执行或非运行逻辑指令和/或数据的形式)。端口状态表应用140-1可被存储在计算机可读介质(诸如软盘)、硬盘、电子的、磁的、光学的或其它计算机可读介质上。端口状态表应用140-1还可被存储在存储器系统112内，诸如在固件、只读存储器(ROM)内，或在这个例子中，作为可执行代码存储在，例如，随机访问存储器(RAM)内。除了这些实施例，还应当注意，此处的其它实施例包括端口状态表应用140-1作为端口状态表处理140-2在处理器113中的执行。本领域的技术人员应当理解，FDU110可以包括其它处理和/或软件和硬件组件，诸如这个例子中未示出的操作系统。
在操作过程中，FDU110的处理器113通过互连111访问存储器系统112，以便启动、运行、实施、解释或执行端口状态表应用140-1的逻辑指令。执行端口状态表应用140-1产生端口状态表处理140-2中的处理功能。换言之，端口状态表处理140-2表示FDU110内的处理器113之内或之上执行的端口状态表应用140-1的一个或多个部分(或整个应用)。
应当注意，除了端口状态表处理140-2之外，此处的实施例包括端口状态表应用140-1自身(即，非执行或非运行逻辑指令和/或数据)。端口状态表应用140-1可被存储在计算机可读介质，诸如软盘、硬盘或光学介质上。端口状态表应用140-1还可被存储在存储器类型的系统内，诸如在固件、只读存储器(ROM)内，或在这个例子中，作为可执行代码存储在存储器系统112内(例如，在随机访问存储器或RAM内)。
除了这些实施例，还应当注意，此处的其它实施例包括端口状态表应用140-1作为端口状态表处理140-2在处理器113中的执行。本领域的技术人员应当理解，FDU110可以包括其它处理和/或软件和硬件组件，诸如控制与FDU110相关联的硬件资源的分配和使用的操作系统。
图13和14中给出了当前公开的方法的特定实施例的流程图。此处矩形元素(元件)代表“处理块”，并且表示计算机软件指令或指令组。可替换地，处理块表示由功能等同电路，诸如，数字信号处理器电路或专用集成电路(ASIC)执行的步骤。这些流程图未给出任何特定编程语言的语法。而是这些流程图示出了本领域的技术人员构造电路或生产计算机软件以便执行根据本发明的所需处理所需要的功能信息。应当注意，未示出许多例程程序元素，诸如循环和变量的初始化以及对临时变量的使用。本领域的普通技术人员将会明了，除非此处另外指出，所描述的特定步骤序列仅是说明性的，并且可被改变而不脱离本发明的精神。因此，除非另外说明，下面描述的步骤不带有顺序含义，当可能时，这些步骤可被以任何方便的或所希望的顺序执行。
现在参考图13，示出了在网络元件的转发平面内保持端口状态表的方法200的特定实施例。方法200以处理块202开始，处理块202公开了周期地确定与第一转发数据单元(FDU)相关联的第一端口集合的状态，第一FDU是实现网络元件的转发平面内的转发功能的多个FDU中的一个FDU。
处理块204说明使用确定的状态更新与第一FDU相关联的端口状态数据库的第一端口状态表。如处理块206所示，第一端口状态数据库包括本地端口数据表和远程端口数据表，并且其中在本地端口数据表中保持本地端口的物理链路状态和连接状态，并且其中在远程端口数据表中保持远程端口的物理链路状态和连接状态。如处理块208进一步所示，该处理包括在本地端口数据表中保持第一FDU上的多链路中继线路(MLT)端口成员状态，并且在远程端口数据表中保持其它FDU上的多链路中继线路(MLT)端口成员状态。
处理以处理块210继续，处理块210说明将确定的状态传输到网络元件上的每个其它的FDU，以便使得每个其它FDU能够在位于每个其它FDU的端口状态数据库内存储第一端口集合的状态。处理块212公开了在第一端口状态数据库中保持本地端口和远程端口的物理链路状态和连接状态。处理块214说明由转发平面使用端口状态数据库执行分组的快速重新路由。
现在参考图14，示出了更新端口状态表的方法250的特定实施例。方法250以处理块252开始，处理块252公开了接收包含包括第一FDU的线卡上的端口的本地物理链路状态的心跳分组，并且其中第一FDU使用该心跳分组的线卡上的端口的本地物理链路状态更新端口状态数据库。
处理块254说明为每个其它FDU保持计时器，以便确定是否从其它FDU接收到心跳分组，其中在计时器在从与计时器相关联的FDU接收到心跳分组之前超时的情况下，与该FDU相关联的每个端口被确定为处于DOWN状态，从而不向具有DOWN状态的端口发送分组，直到该FDU恢复为止。
处理块256说明为第一FDU的每个附接端口保持一对本地计时器，所述附接端口被配置在逻辑/虚拟连接内，其中一个本地计时器用于产生将被在附接端口上发送的心跳分组，并且其中当存在连接故障时当未收到发送的心跳分组时，另一个本地计时器用于检测附接端口的连接故障。处理块258公开了第一FDU以心跳分组到达和计时器超时更新其端口状态数据库。
与处理器(多个)集成在一起的设备(多个)或计算机系统可以包括，例如，个人计算机(多个)、工作站(多个)(例如，Sun、HP)、个人数字助理(多个)(PDA(多个))、手持设备(多个)，诸如蜂窝电话(多个)、膝上计算机(多个)、手持计算机(多个)或能够与处理器(多个)集成在一起的可以按照此处的规定操作的另一设备(多个)。因此，此处提供的设备不是无遗漏的，并且被提供用于说明而不是作为限制。
可以理解，涉及到的“微处理器”和“处理器”或“所述微处理器”包括可以在独立和/或分布式环境(多个)中通信的一个或多个微处理器，并且因此被配置为通过有线或无线通信与其它处理器通信，其中这种一个或多个处理器可被配置为在可以是类似设备或不同设备的以一个或多个处理器控制的设备上操作。因此，对这些术语“微处理器”或“处理器”的使用可被理解为包括中央处理单元、算数逻辑单元、专用集成电路(IC)和/或任务引擎，提供这些例子用于说明而不是作为限制。
另外，除非另外指明，涉及的存储器可以包括一个或多个处理器可读和可访问的存储器元件和/或组件，它们可以在以处理器控制的设备之内，在以处理器控制的设备之外，或可被使用各种通信协议通过有线或无线网络访问，并且除非另外指明，可被安排为包括外部和内部存储器设备的组合，其中基于应用，这些存储器可以是邻近的和/或分开的。因此，可以理解所涉及的数据库包括一个或多个存储器联合体，其中这些涉及可以包括商业上可获得的数据库产品(例如，SQL、Informix、Oracle)并且还有私有数据库，并且还可以包括用于关联存储器的其它结构，诸如链接、队列、图、树，提供这些结构用于说明而不是作为限制。
除非另外规定，所涉及的网络可以包括一个或多个内联网和/或互联网以及虚拟网络。根据上述内容，此处涉及的微处理器指令或微处理器可执行指令可被理解为包括可编程硬件。
除非另外说明，对单词“大体上(基本上)”的使用可被认为包括精确的关系、状态、布置、取向和/或其它特性，以及如本领域的技术人员所理解的对它们的偏离，所述偏离的程度以不会本质上影响公开的方法和系统为准。
在本发明的整个公开中，对修饰名词的冠词(“a”或“an”)的使用可被理解为是出于方便而使用的，并且除非特别指出，包括一个或多于一个所修饰的名词。
除非此处另外规定，被描述为和/或在图中被描绘为与其它元件、组件、模块和/或其部分通信、相关联和/或基于其它元件、组件、模块和/或其部分的元件、组件、模块和/或其部分可被理解为以直接和/或间接的方式与其它元件、组件、模块和/或其部分通信、相关联和/或基于其它元件、组件、模块和/或其部分。
虽然已经以特定实施例描述了方法和系统，所述方法和系统不限于此。显然根据上述教导可以明了许多修改和变形。本领域的技术人员可以做出对此处描述和说明的细节、材料和部件布置的许多附加改动。
已经描述了本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员现在将会明了可以使用结合有这些概念的其它实施例。另外，被包括为本发明的一部分的软件可被实施在包括计算机可用介质的计算机程序产品内。例如，这种计算机可用介质可以包括其上存储有计算机可读程序代码的可读存储器设备、诸如硬盘驱动器、CD-ROM、DVD-ROM或计算机盘。计算机可读介质还可以包括其上以数字或模拟信号承载有程序代码的光学的、有线的或无线的通信链路。因此，本发明不应被局限于描述的实施例，而是仅由所附权利要求书的精神和范围限制。

Claims (10)

1.一种在网络元件的转发平面内保持端口状态数据库的方法，该方法包括步骤：
周期地确定与第一转发数据单元FDU相关联的第一端口集合的状态，第一FDU是实现网络元件的转发平面内的转发功能的多个FDU中的一个FDU；
使用确定的状态更新与第一FDU相关联的端口状态数据库的第一端口状态表；和
将确定的状态传输到所述网络元件上的每个其它的FDU，以便使得每个所述其它FDU能够在位于每个所述其它FDU的端口状态数据库内存储第一端口集合的状态。
2.如权利要求1所述的方法，还包括在所述第一端口状态数据库内保持本地端口和远程端口的物理链路状态和连接状态。
3.如权利要求2所述的方法，其中第一端口状态数据库包括本地端口数据表和远程端口数据表，并且其中在所述本地端口数据表中保持本地端口的物理链路状态和连接状态，并且其中在所述远程端口数据表中保持远程端口的物理链路状态和连接状态。
4.如权利要求3所述的方法，还包括在所述本地端口数据表中保持所述第一FDU上的多链路中继线路MLT端口成员状态，并且在所述远程端口数据表中保持所述其它FDU上的多链路中继线路MLT端口成员状态。
5.如权利要求1所述的方法，还包括接收包含包括所述第一FDU的线卡上的端口的本地物理链路状态的心跳分组，并且其中所述第一FDU使用所述心跳分组的线卡上的端口的本地物理链路状态更新所述端口状态数据库。
6.一种网络元件，包括：
存储器；
处理器；
通信接口；
连接所述存储器、处理器和通信接口的互连机制；和
其中所述存储器被编码有一种保持端口状态数据库的应用，当被在处理器上执行时，该应用提供了一种使得所述网络元件执行如下操作的用于处理信息的处理：
周期地确定与第一转发数据单元FDU相关联的第一端口集合的状态，第一FDU是实现网络元件的转发平面内的转发功能的多个FDU中的一个FDU；
使用确定的状态更新与第一FDU相关联的端口状态数据库的第一端口状态表；和
将确定的状态传输到所述网络元件上的每个其它的FDU，以便使得每个所述其它FDU能够在位于每个所述其它FDU的端口状态数据库内存储第一端口集合的状态。
7.如权利要求6所述的网络元件，还包括执行在所述第一端口状态数据库内保持本地端口和远程端口的物理链路状态和连接状态的操作。
8.如权利要求7所述的网络元件，其中第一端口状态数据库包括本地端口数据表和远程端口数据表，并且其中在所述本地端口数据表中保持本地端口的物理链路状态和连接状态，并且其中在所述远程端口数据表中保持远程端口的物理链路状态和连接状态
9.如权利要求8所述的网络元件，还包括执行在所述本地端口数据表中保持所述第一FDU上的多链路中继线路MLT端口成员状态，并且在所述远程端口数据表中保持所述其它FDU上的多链路中继线路MLT端口成员状态的操作。
10.如权利要求6所述的网络元件，还包括执行接收包含包括所述第一FDU的线卡上的端口的本地物理链路状态的心跳分组的操作，并且其中所述第一FDU使用所述心跳分组的线卡上的端口的本地物理链路状态更新所述端口状态数据库。
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