CN101977139A - 路由转发实现装置、方法及交换设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路由转发实现装置、方法及交换设备，该装置包括：若干业务板、主用转发板和备用转发板、主用控制板和备用控制板；备用控制板，用于检测到主用控制板发生故障时，启动主备切换，建立自身与主用转发板或备用转发板之间的信息通道；主用控制板或备用控制板，用于检测到主用转发板发生故障时，启动主备切换，建立自身与备用转发板的之间的信息通道；以及建立备用转发板与所述业务板的信息通道，实现备用转发板与所述业务板之间的数据报文交互。该装置主用控制板发生故障时不会导致数据转发业务中断，当主用转发板发生故障时，由于业务板本身的切换比较简单、快捷，减少了业务中断的时间，提高了业务恢复的速度，降低了时延。

Description

路由转发实现装置、方法及交换设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤指一种用于提高路由设备可靠性的路由转发实现装置、方法及交换设备。

背景技术

路由一般就是指通过相互连接的网络把信息(数据包)从源地点移动到目标地点的行为，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。数据路由和数据交换不同，数据交换发生在OSI参考模型的第二层(即数据链路层)，而数据路由发生在第三层(即网络层)，因此两者在移动信息的过程中使用不同的控制信息，通过不同的方式实现。

用于数据路由的路由器根据实现机制的不同，可以分为集中式路由器和分布式路由器两种。其中，集中式路由器指在路由器中有一个专门的硬件模块来集中对经过路由器的所有IP包进行转发，例如将路由转发模块以插卡形式集成在路由器内。集中式路由器的突出优点是成本相对比较低，软硬件实现比分布式容易，其缺点在于整个路由器的路由性能受限于其硬件模块的能力，当路由转发模块故障时会导致整个路由器内的路由功能的失效。分布式路由器是指将具有路由功能的模块设计到了路由器中的每一个接口模块上，实现分布式IP包转发，从而不需要一个专门的硬件模块来为整个路由器做包转发，而是可以由每个接口模块上的路由转发模块独立完成，但分布式路由器的路由控制机制比集中式要复杂。

路由器除了需要提供路由转发功能的模块外，还包括提供配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等管理功能的模块。

为了避免路由转发模块故障时会导致整个路由器内的路由功能的失效问题，一般可以采用双机热备的方式来解决，即通过设置备用模块，在主用模块出现故障时，通过主备倒换保证系统能持续提供服务。

目前常用的通过主备倒换方式实现路由转发和控制管理等路由服务不中断的方式主要是设置备用模块，如图1所示为现有技术中常见的一种具有双机热备功能的路由器的结构示意图，这种路由架构采用转发管理合一的方案。将控制管理模块、路由转发模块、交换模块集成在一块主控板上，主用主控板和备用主控板上具有相同的结构设计，且均与业务板连接。如图1中所示，该路由架构主用主控板和备用主控板之间通过备份通道连接，主用主控板和备用主控板均与业务板1、业务板2、......、业务板N连接，主用主控板和备用主控板均能实现与各个业务板的数据路由和交换。

这种路由器架构，由于转发和管理集成在同一个主控板上，无论控制管理模块还是路由转发模块出了软件或者硬件故障，数据转发报文和管理报文都要中断，且由于路由的控制管理和转发等功能模块都要同时切换，切换时的中断恢复时间比较长。该方式路由备份均衡处理实现起来很复杂。由于数据中断后的切换和恢复时间长，造成业务数据传输时延长，不能满足实时业务低延时的需求。

发明内容

本发明实施例提供一种路由转发实现装置、方法及交换设备，用以解决现有路由架构中存在的主备切换时数据路由转发和控制管理都要中断、主备切换的恢复时间长的问题。

一种路由转发实现装置，包括：若干业务板、主用转发板和备用转发板、主用控制板和备用控制板；

备用控制板，用于检测到主用控制板发生故障时，启动主备切换，建立自身与主用转发板或备用转发板之间的信息通道，实现对主用转发板或备用转发板数据转发控制以及与主用转发板或备用转发板的管理报文/数据报文交互；

主用控制板或备用控制板，用于检测到主用转发板发生故障时，启动主备切换，建立自身与备用转发板的之间的信息通道，实现对备用转发板数据转发控制以及与备用转发板的管理报文/数据报文交互；以及建立备用转发板与所述业务板的信息通道，实现备用转发板与所述业务板之间的数据报文交互。

一种交换设备，包括：上述的路由转发实现装置。

一种路由转发实现方法，通过上述的路由转发实现装置实现路由转发，该方法包括：

当备用控制板检测到主用控制板发生故障时，启动主备切换，建立自身与主用转发板或备用转发板之间的信息通道，对主用转发板或备用转发板进行数据转发控制，与主用转发板或备用转发板进行管理报文/数据报文交互；

当主用控制板或备用控制板检测到主用转发板发生故障时，启动主备切换，建立自身与备用转发板的之间的信息通道，对备用转发板进行数据转发控制，与备用转发板进行管理报文/数据报文交互；以及建立备用转发板与业务板的信息通道，由备用转发板与所述业务板进行数据报文交互。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的路由转发实现装置、方法及交换设备，该装置包括若干业务板、主用转发板和备用转发板、主用控制板和备用控制板；采用主用转发板和主用控制板分离，并分别设置备用转发板和备用控制板的架构，实现数据转发备份，在主用控制板或转发板发生故障时，可以单独切换。该装置在主用控制板发生故障时，不会导致转发板的业务中断；在主用转发板发生故障时，其切换而导致的业务中断时间很短，减少了业务中断的时间，从而提高了交换设备的可靠性，能够满足实时性高的业务的数据转发需求。

附图说明

图1为现有技术中具有双机热备功能的路由器的结构示意图；

图2为本发明实施例中路由转发实现装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中路由转发实现装置的连接结构图；

图4为本发明实施例中路由转发实现装置的详细连接结构图；

图5为本发明实施例中路由转发实现方法的流程图；

图6为本发明实施例中路由转发实现装置的报文流向示意图。

具体实施方式

针对现有技术中路由转发实现过程中，当需要主备切换时，路由转发和管理控制功能需要同时切换，从而都要中断，导致恢复时的时间也比较长的问题，本申请实施例提供一种路由转发实现装置，用于解决上述问题。该装置的结构如图2所示，包括：主用控制板10、备用控制板11、主用转发板20、备用转发板21和若干业务板(如：业务板1、业务板2、......、业务板N等)。其中主用转发板20和备用转发板21为业务板转发数据，主用控制板10和备用控制板11对主用转发板和备用转发板的数据转发进行控制。数据转发控制可以通过控制信令或控制信号等实现。

在系统初始化完成后，主用控制板10和主用转发板20正常工作，实现为业务板提供数据转发控制和报文转发。并由备用控制板11实时监测主用控制板10的工作状态。

备用控制板11，用于检测到主用控制板10发生故障时，启动主备切换，建立自身与主用转发板20或备用转发板21之间的信息通道，实现对主用转发板20或备用转发板21数据转发控制，以及与主用转发板20或备用转发板21的管理报文/数据报文交互。也就是说主用控制板10发生故障时，由备用控制板11接管主用控制板10的工作。管理报文和数据报文都属于业务层面，而控制信令或控制信号属于控制层面的。

主用控制板10或备用控制板11，用于检测到主用转发板20发生故障时，启动主备切换，建立自身与备用转发板21的之间的信息通道，实现对备用转发板数据转发控制以及与备用转发板的管理报文/数据报文交互；以及建立备用转发板21与业务板的信息通道，实现备用转发板与所述业务板之间的数据报文交互。当主用控制板10正常工作时，主用控制板10实现对主用转发板20的故障检测，当发生故障切换后则是备用控制板11对主用转发板20进行故障检测。当主用转发板20故障，主备切换后主用控制板10或备用控制板11与备用转发板21重建报文转发路径，进行数据报文/管理报文的交互。

上述的路由转实现装置中，主用控制板10和备用控制板11是相同的控制板，两个控制板的主备地位可以互换，可以预先设置好哪一个是主用的控制板哪一个是备用的控制板，或者在设备启动时，通过竞争机制自动确定其中一个为主用控制板另一个为备用控制板，并完成主用控制板和备用控制板的初始化设置。

主用转发板20和备用转发板21也是相同的转发板，其主备地位也是可以互换的。可以预先设置好哪一个是主用的转发板哪一个是备用的转发板，或者在设备启动时，通过竞争机制自动确定其中一个为主用转发板另一个为备用转发板，并完成主用转发板和备用转发板的初始化设置。

也就是说，上述的路由转发实现装置包括两张控制板和两张转发板，两张控制板和两张转发板之间建立主、备两个信息通道，在两张转发板和各个业务板之间也分别建立主、备两个信息通道，两张控制板之间建立数据备份和数据同步通道，两张转发板之间也建立数据备份和数据同步通道。

优选的，上述控制板、转发板和业务板都可以通过接插件连接到背板上。

较佳的，为了实现主用控制板10和备用控制板11之间、主用转发板20和备用转发板21之间的快速主备切换，在主用控制板10和主用转发板20正常工作时，备用控制板11和备用转发板21处于随时可以接管的状态。主用控制板10的信息定期备份到备用控制板11上，主用转发板20的信息会定期备份到备用转发板上21，一旦主用控制板10或主用转发板20发生故障，备用控制板11或备用转发板21上也具有同步的信息，可以马上检测到故障并切换接管业务，使业务中断的时间缩短。

较佳的，上述路由转发实现装置的连接结构如图3所示，其中：

主用控制板10和备用控制板11之间通过GE总线建立信息通道，实现主用控制板10和备用控制板11之间的报文备份和信息同步。

主用转发板20和备用转发板21之间通过千兆以太网(Giga-Ethernet，GE)总线和第三代外围组件互联(Peripheral Component Interconnect Express，PCIE)总线建立信息通道，通过GE总线实现主用转发板20和备用转发板21之间的报文备份和信息同步，通过PCIE总线实现主用转发板20和备用转发板21之间的业务均衡。

一般GE总线用于转发管理报文，PCIE总线用于转发数据报文。主用转发板20和备用转发板21之间的PCIE总线，在不做业务均衡时是不使用的；当需要做业务均衡时，两张转发板之间需要进行转发数据的同步，则通过PCIE总线实现。

主用控制板10与主用转发板20、备用转发板21之间均通过GE总线和PCIE总线建立有信息通道。即建立有数据报文和管理报文的转发通道，此时GE总线用于转发管理报文，PCIE总线用于转发数据报文。

备用控制板11与主用转发板20、备用转发板21之间也通过GE总线和PCIE总线建立有信息通道。即也建立有数据报文和管理报文的转发通道，此时GE总线用于转发管理报文，PCIE总线用于转发数据报文。

通过GE总线实现主用控制板10或备用控制板11对主用转发板20或备用转发板21数据转发控制，以及主用控制板10或备用控制板11与主用转发板20，或主用控制板10或备用控制板11与备用转发板21的控制报文交互；通过PCIE总线实现主用控制板10或备用控制板11与主用转发板20，或主用控制板10或备用控制板11与备用转发板21的数据报文交互。

主用转发板20、备用转发板21与业务板之间连接的是PCIE总线。主用转发板20或备用转发板21，与各业务卡之间的数据报文和管理报文都通过PCIE总线转发。这是由于业务板的管理业务单一，可以直接通过PCIE通道的带内管理功能实现。

也就是说，GE总线主要用于转发管理报文，包括主用控制板和备用控制板之间的信息同步，控制板和转发板之间的管理报文，以及两个转发板之间的路由信息同步等。PCIE总线主要用于转发数据报文，包括控制板与转发板之间的进程报文，转发板与业务板之间的数据报文，以及主用转发板和备用转发板之间的业务均衡报文。其中主用控制板和备用控制板不同时使用，主用转发板和备用转发板不同时使用，以避免数据冲突，通过PCIE交换模块上的PCIE开关进行控制。

当然上述控制板、转发板、业务板之间的信息通道的建立不限于GE总线和PCIE总线，可选的，GE总线可以采用百兆以太网(FE)总线替换，PCIE总线可以采用SRIO、SPI4等点对点的高速总线替代来建立信息通道。

较佳的，上述路由转发实现装置的详细连接结构如图4所示，其中，控制板和转发板均可以划分为控制模块、GE交换模块、PCIE交换模块、心跳模块四个功能模块，业务板可以划分为控制模块和PCIE交换模块两个功能模块，具体包括：

上述主用控制板10包括：第一控制模块101、第一GE交换模块102、第一PCIE交换模块103和第一心跳模块104。

第一控制模块101，用于对主用转发板20或备用转发板21进行数据转发控制。第一控制模块101具体与主用转发板20上的第三控制模块201和备用转发板上的第四控制模块211连接，实现对主用转发板20或备用转发板21数据转发控制。具体通过第一控制模块101向主用转发板20上的第三控制模块201或备用转发板21上的第四控制模块211发送控制信息实现数据转发控制。其中控制信息可以是设定的控制信令或控制信号，通过第一控制模块101向第三控制模块201或第四控制模块211发送，在通过第三控制模块201或第四控制模块211向第五控制模块发送。

第一GE交换模块102，用于与备用控制板11实现报文备份和信息同步，以及与主用转发板20或备用转发板21进行管理报文交互。第一GE交换模块102具体与备用控制板11上的第二GE交换模块112连接，实现与备用控制板11的报文备份和信息同步。第一GE交换模块102具体与主用转发板20上的第三GE交换模块202和备用转发板21上的第四GE交换模块212连接，实现与与主用转发板20或备用转发板21的管理报文交互。

第一PCIE交换模块103，用于与主用转发板20或备用转发板21进行数据报文交互。第一PCIE交换模块103具体与主用转发板20上的第三PCIE交换模块203和备用转发板21上的第四PCIE交换模块213连接，实现与主用转发板20或备用转发板21的数据报文交互。

第一心跳模块104，用于发送心跳信号给备用控制板11，接收备用控制板11发送的心跳信号以及接收主用转发板20或备用转发板21发送的心跳信号。第一心跳模块104具体与备用控制板11上的第二心跳模块114连接，实现与备用控制板11的心跳信号交互，第一心跳模块104具体与主用转发板20上的第三心跳模块204和备用转发板21上的第四心跳模块214连接，实现对主用转发板20或备用转发板21的故障检测。一般心跳信号并不经过GE和PCIE总线，而是通过专门的心跳信号连接线发送。

上述备用控制板11包括：第二控制模块111、第二GE交换模块112、第二PCIE交换模块113和第二心跳模块114。

第二控制模块111，用于对主用转发板20或备用转发板21进行数据转发控制。第二控制模块111具体与主用转发板20上的第三控制模块201和备用转发板上的第四控制模块211连接，实现对主用转发板20或备用转发板21数据转发控制。

第二GE交换模块112，与主用控制板10上的所述第一GE交换模块102相连，用于与主用控制板10实现报文备份和信息同步；以及与主用转发板20或备用转发板21进行管理报文交互。第二GE交换模块112具体与主用控制板11上的第一GE交换模块102连接，实现与主用控制板的报文备份和信息同步。第二GE交换模块112具体与主用转发板20上的第三GE交换模块202和备用转发板21上的第四GE交换模块212连接，实现与主用转发板20或备用转发板21的管理报文交互。

第二PCIE交换模块113，用于与主用转发板20或备用转发板21进行数据报文交互。第二PCIE交换模块113具体与主用转发板20上的第三PCIE交换模块203和备用转发板21上的第四PCIE交换模块213连接，实现与主用转发板20或备用转发板21的数据报文交互。

第二心跳模块114，与主用控制板10上的第一心跳模块104相连，用于发送心跳信号给主用控制板10，接收主用控制板10发送的心跳信号以及接收主用转发板20或备用转发板21发送的心跳信号。第二心跳模块114具体与主用控制板10上的第一心跳模块104连接，实现与主用控制板10的心跳信号交互，第二心跳模块114具体与主用转发板20上的第三心跳模块204、备用转发板21上的第四心跳模块214连接，实现对主用转发板20或备用转发板21的故障检测。

上述主用转发板20包括：第三控制模块201、第三GE交换模块202、第三PCIE交换模块203和第三心跳模块204。

第三控制模块201，与主用控制板10上的第一控制模块101和备用控制板11上的第二控制模块111相连，用于主用控制板10或备用控制板11的控制下，实现对各业务板的数据转发控制。第三控制模块201还与各个业务板上第五控制模块相连接，实现对各个业务版的数据转发控制。

第三GE交换模块202，与主用控制板10上的第一GE交换模块102和备用控制板11上的第二GE交换模块112相连，用于与主用控制板10或备用控制板11进行管理报文交互，以及与备用转发板21实现报文备份和信息同步。

第三PCIE交换模块203，与主用控制板10上的第一PCIE交换模块103和备用控制板11上的第二PCIE交换模块113相连，用于与主用控制板10或备用控制板11进行数据报文交互，以及与备用转发板21上的第四PCIE交换模块213连接，建立与备用转发板21的业务均衡通道。第三PCIE交换模块203还与各个业务板上的第五PCIE交换模块连接，实现与各个业务板的数据和管理报文交互。

第三心跳模块204，与主用控制板10上的第一心跳模块104、备用控制板11上的第二心跳模块114相连，用于发送心跳信号给主用控制板10或备用控制板11。

上述备用转发板21包括：第四控制模块211、第四GE交换模块212、第四PCIE交换模块213和第四心跳模块214。

第四控制模块211，与主用控制板10上的第一控制模块101和备用控制板11上的第二控制模块111相连，用于主用控制板10或备用控制板11的控制下，实现对各业务板的数据转发控制。

第四GE交换模块212，与主用控制板10上的第一GE交换模块102和备用控制板11上的第二GE交换模块112相连，与主用转发板20上的第三GE交换模块202相连，用于与主用控制板10或备用控制板11进行管理报文交互，以及与主用转发板20实现报文备份和信息同步。第四控制模块211还与各个业务板上第五控制模块相连接，实现对各个业务版的数据转发控制。

第四PCIE交换模块213，与主用控制板10上的第一PCIE交换模块103和备用控制板11上的第二PCIE交换模块113相连，与主用转发板20上的第三PCIE交换模块203相连，用于与主用控制板10或备用控制板11进行数据报文交互，以及与备用转发板21上的第三PCIE交换模块203连接，建立与主用转发板20的业务均衡通道。第四PCIE交换模块213还与各个业务板上的第五PCIE交换模块连接，实现与各个业务板的数据和管理报文交互。

第四心跳模块214，与主用控制板10上的第一心跳模块104和备用控制板11上的第二心跳模块114相连，用于发送心跳信号给主用控制板10或备用控制板11。

上述业务板包括：第五控制模块和第五PCIE交换模块。如图4中所示，业务板1包括第五控制模块301和第五PCIE交换模块302；业务板2包括第五控制模块311和第五PCIE交换模块312；......；业务板N包括第五控制模块321和第五PCIE交换模块322。

第五控制模块，与主用转发板20上第三控制模块201和备用转发板21上的第四控制模块211相连，用于控制业务板实现与主用转发板20或备用转发板21的数据报文交互。

第五PCIE交换模块，与主用转发板20上第三PCIE交换模块203和备用转发板21上的第四PCIE交换模块213相连，用于与主用转发板20或备用转发板21进行数据报文交互。

上述装置中，通过控制板中的控制模块、转发板中的控制模块和业务板中控制模块进行分级控制，控制板发送控制信息到转发板，转发板再送到业务板，两块控制板的控制模块同时只能有一个对下面的板卡进行控制。

上述的路由转发实现装置可以设置在网络中的任意一种交换设备中，例如路由器、交换机等，实现报文转发，并保证控制模块故障时，报文转发可以不中断，转发模块故障时可以快速实现切换，尽快恢复报文转发。

通过本发明实施例提供的上述路由转发实现装置实现路由转发的方法流程如图5所示，执行步骤如下：

步骤S101：主用控制板对主用转发板进行状态监控。

设备启动后，主用控制板和主用转发板正常工作。主用控制板对主用转发板的工作状态进行监控。

主用控制板对主用转发板的故障检测可以通过心跳信号来时实现，即由主用控制板向主用转发板发送心跳信号，或接收主用转发板发送的心跳信号，来互相检测主用转发板和备用转发板是都正常工作。如果接收方在设定的时间周期内未接收到对方发送心跳信号，则认为对方发生了故障。

心跳信号有软件实现，例如在执行过程中在设定的时间间隔给对方板卡一个高、低电平变化的信号。例如主用转发板给主用控制板，主用控制板能够定时检测到该信号时，认为主用转发板没有发生故障，当不能检测到时，认为主用转发板发生了故障，需要启动主被切换。

步骤S102：当主用控制板检测到主用转发板发生故障时，启动主备切换。

步骤S103：建立自身与备用转发板之间的信息通道以及建立备用转发板与业务板的信息通道。

备用转发板接管主用转发板的业务，将自身的控制模块、GE交换模块、PCIE交换模块、心跳模块与主用控制板上的相应模块的信息通道建立起来，重新建立报文的转发通道。

当主用转发板切换至备用转发板后，则主用控制板对备用转发板的工作状态进行监控。

步骤S104：备用控制板对主用控制板进行状态监控。

设备启动后，主用控制板和主用转发板正常工作。备用控制板对主用控制板的工作状态进行监控。

例如主用控制板给备用控制板，备用控制板能够定时检测到该信号时，认为主用控制板未发生故障，当不能检测到时，认为主用控制板发生了故障，需要启动主被切换。

步骤S105：当备用控制板检测到主用控制板发生故障时，启动主备切换。

步骤S106：建立自身与主用转发板或备用转发板之间的信息通道。

在主用转发板正常工作时，备用控制板接管主用控制板的业务，将自身的控制模块、GE交换模块、PCIE交换模块、心跳模块与主用转发板上的相应模块的信息通道建立起来。

当步骤S101检测到主用转发板故障，并在步骤S102-步骤S103完成了主用转发板因故障向备用转发板的切换时，备用控制板接管主用控制板的业务，将自身的控制模块、GE交换模块、PCIE交换模块、心跳模块与备用转发板上的相应模块的信息通道建立起来。

步骤S107：备用控制板对主用转发板进行状态监控。

在主用转发板未发生故障切换的情况下，备用控制板在接管主用控制板的业务后，对主用转发板进行状态监控。

备用控制板对主用转发板进行状态监控，也是由备用控制板通过心跳信号检测主用转发板是否发生故障，以便决定是否切换的。即由备用控制板向主用转发板发送心跳信号，或接收主用转发板发送的心跳信号，来互相检测主用转发板是都正常工作。

步骤S108：当备用控制板检测到主用转发板发生故障时，启动主备切换。

步骤S109：建立自身与备用转发板之间的信息通道以及建立备用转发板与业务板的信息通道。

备用转发板接管主用转发板的业务，将自身的控制模块、GE交换模块、PCIE交换模块、心跳模块与备用控制板上的相应模块的信息通道建立起来，重新建立报文的转发通道。

在主用转发板发生故障切换至备用转发板后，备用控制板在接管主用控制板的业务后，对备用转发板进行状态监控。

优选的，主用控制板和备用控制板之间通过频率小于设定的第一阈值的心跳信号进行故障状态检测；控制板和转发板(包括主用控制板、备用控制板分别于主用转发板和备用转发板)之间通过频率高于设定的第二阈值的心跳信号进行故障检测。

这是因为由于控制板上软件实现的功能相对复杂，处理控制管理层面的业务需要较长时间，所以心跳信号的频率不能太快，心跳频率太快，对端控制板以心跳一次的时间来检测，如果这段时间内未检测到心跳信号则认为对端控制板故障，而这段时间内，对端控制板可能因处理业务为能检测到心跳信号。对与主用控制板和备用控制板都存在这样的情况。

而对于转发板则不存在这种情况，转发板通过控制板对其心跳信号实现检测的，由于转发板实现的业务单一，只负责数据转发，处理某一次数据转发的时间容易控制，因此心跳信号的频率可以高一些，以减少主备切换的时间。

上述步骤S101-步骤S103构成主用控制板对主用转发板的状态监控及故障切换过程，上述步骤S104-步骤S106构成备用控制板对主用控制板的状态监控及故障切换过程，步骤S107-步骤S109构成主用控制板故障后备用控制板对主用转发板的状态监控及故障切换过程，这三个过程彼此独立，可以单独执行，不受上述步骤顺序的限制。

上述路由转发实现装置实现报文转发时的报文流向示意如图6所示。

在设备启动后，数据报文和管理报文均通过主用控制板、主用转发板和业务板之间的主信息通道(如图中实线所示的主线路)发送，其中管理报文由主用控制板的CPU经主用转发板CPU发转发给各个业务板(业务板1、......、业务板N)。如图中所示的管理报文通道和数据报文通道。

当主用控制板发生故障时，主用控制板与主用转发板之间的主信息通道，切换至备用主控板与主用转发板之间的备用信息通道(如图中虚线所示的备用线路)。若此时，主用转发板发生故障，备用控制板与主用转发板之间的备用信息通道，切换至备用控制板与备用转发板之间的备用信息通道(如图中虚线所示的备用线路)，同时，主用转发板与业务板之间的主信息通道切换至备用转发板业务板之间的备用信息通道(如图中虚线所示的备用线路)。

当主用转发板发生故障时，主用控制板与主用转发板之间的主信息通道，切换至主用控制板与备用转发板之间的备用信息通道(如图中虚线所示的备用线路)，同时，主用转发板与业务板之间的主信息通道切换至备用转发板业务板之间的备用信息通道(如图中虚线所示的备用线路)。若此时，主用控制板发生故障时，主用控制板与备用转发板之间的备用信息通道，切换至备用主控板与备用转发板之间的备用信息通道(如图中虚线所示的备用线路)。

上述图6中通过GE开关和PCIE开关控制各个通信通道的建立。

如图6所示，可知数据报文转发不会上到控制板，而管理报文经过路由转发板上到控制板。从逻辑上看，转发板是由控制板进行管理，但是从PCIE总线的物理结构上看，控制板可以看成是对转发板管理的PCIE设备。控制板主备切换在转发板(包括主和备)看来就是管理报文的目的接口在两个控制板之间进行了切换，控制板本身的主备切换不会影响到报文转发。因此，控制板发生故障时，报文转发不会中断，而转发板发生故障时，由于其实现简单，切换快，因此业务中断的时间也比较短。

本发明实施例提供的上述路由转发实现装置、方法及交换设备，通过将路由转发和控制管理功能分离，整个交换设备中包含至少两张控制板(主用控制板和备用控制板)和至少两张转发板(主用转发板和备用转发板)，为若干实现为业务板提供数据转发功能。避免了现有技术中间转发板和控制板集成在一张主控板中，当其中一个发生故障时业务中断的问题，本发明实施例提供的方法，在控制板发生故障时，可以不必中断数据转发；而且由于控制板的实现比较复杂，其切换时间是秒级的，而转发板的实现机制比较简单，其切换时间是毫秒级的，因此当转发板发生故障时，可以快速的完成切换。

而且，单独设置控制板和转发板及其备用板之后，转发板的心跳信号频率可以设置的相对于控制板高很多，减少了转发板故障检测的时间，进一步减少了故障恢复的时间，提高交换设备的可靠性。

该路由转发实现装置，架构灵活、可扩展性强、发生故障能快速实现主备倒换，并尽快能的避免和减少业务中断，使交换设备的可靠性进一步提高，满足了实时业务的通信需求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种路由转发实现装置，其特征在于，包括：若干业务板、主用转发板和备用转发板、主用控制板和备用控制板；

备用控制板，用于检测到主用控制板发生故障时，启动主备切换，建立自身与主用转发板或备用转发板之间的信息通道，实现对主用转发板或备用转发板数据转发控制以及与主用转发板或备用转发板的管理报文/数据报文交互；

主用控制板或备用控制板，用于检测到主用转发板发生故障时，启动主备切换，建立自身与备用转发板的之间的信息通道，实现对备用转发板数据转发控制以及与备用转发板的管理报文/数据报文交互；以及建立备用转发板与所述业务板的信息通道，实现备用转发板与所述业务板之间的数据报文交互。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主用控制板包括：第一控制模块、第一千兆以太网GE交换模块、第一第三代外围组件互联PCIE交换模块和第一心跳模块；

所述第一控制模块，用于对主用转发板或备用转发板进行数据转发控制；

所述第一GE交换模块，用于与备用控制板实现报文备份和信息同步，以及与主用转发板或备用转发板进行管理报文交互；

所述第一PCIE交换模块，用于与主用转发板或备用转发板进行数据报文交互；

所述第一心跳模块，用于发送心跳信号给备用控制板，接收备用控制板发送的心跳信号以及接收主用转发板或备用转发板发送的心跳信号，所述心跳信号用于故障检测。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述备用控制板包括：第二控制模块、第二GE交换模块、第二PCIE交换模块和第二心跳模块；

所述第二控制模块，用于对主用转发板或备用转发板进行数据转发控制；

所述第二GE交换模块，与主用控制板上的所述第一GE交换模块相连，用于与主用控制板实现报文备份和信息同步；以及与主用转发板或备用转发板进行管理报文交互；

所述第二PCIE交换模块，用于与主用转发板或备用转发板进行数据报文交互；

所述第二心跳模块，与主用控制板上的所述第一心跳模块相连，用于发送心跳信号给主用控制板，接收主用控制板发送的心跳信号以及接收主用转发板或备用转发板发送的心跳信号。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述主用转发板包括：第三控制模块、第三GE交换模块、第三PCIE交换模块和第三心跳模块；

所述第三控制模块，与主用控制板上的第一控制模块和备用控制板上的第二控制模块相连，用于在主用控制板或备用控制板的控制下，实现对各业务板的数据转发控制；

所述第三GE交换模块，与主用控制板上的第一GE交换模块和备用控制板上的第二GE交换模块相连，用于与主用控制板或备用控制板进行管理报文交互，以及与备用转发板实现报文备份和信息同步；

所述第三PCIE交换模块，与主用控制板上的第一PCIE交换模块和备用控制板上的第二PCIE交换模块相连，用于与主用控制板或备用控制板进行数据报文交互，以及建立与备用转发板的业务均衡通道；

所述第三心跳模块，与主用控制板上的第一心跳模块和备用控制板上的第二心跳模块相连，用于发送心跳信号给主用控制板或备用控制板。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述备用转发板包括：第四控制模块、第四GE交换模块、第四PCIE交换模块和第四心跳模块；

所述第四控制模块，与主用控制板上的第一控制模块和备用控制板上的第二控制模块相连，用于在主用控制板或备用控制板的控制下，实现对各业务板的数据转发控制；

所述第四GE交换模块，与主用控制板上的第一GE交换模块和备用控制板上的第二GE交换模块相连，与主用转发板上的第三GE交换模块相连，用于与主用控制板或备用控制板进行管理报文交互，以及与主用转发板实现报文备份和信息同步；

所述第四PCIE交换模块，与主用控制板上的第一PCIE交换模块和备用控制板上的第二PCIE交换模块相连，与主用转发板上的第三PCIE交换模块相连，用于与主用控制板或备用控制板进行数据报文交互，以及建立与主用转发板的业务均衡通道；

所述第四心跳模块，与主用控制板上的第一心跳模块和备用控制板上的第二心跳模块相连，用于发送心跳信号给主用控制板或备用控制板。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述业务板包括：第五控制模块和第五PCIE交换模块；

所述第五控制模块，与主用转发板上第三控制模块和备用转发板上的第四控制模块相连，用于控制业务板实现与主用转发板或备用转发板的数据报文交互；

所述第五PCIE交换模块，与主用转发板上第三PCIE交换模块和备用转发板上的第四PCIE交换模块相连，用于与主用转发板或备用转发板进行数据报文交互。

7.如权利要求1-6任一所述的装置，其特征在于，所述主用控制板和备用控制板之间通过GE总线建立信息通道，实现主用控制板和备用控制板之间的报文备份和信息同步。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述主用控制板和备用控制板与主用转发板之间、主用控制板和备用控制板与和备用转发板之间通过GE总线和PCIE总线建立信息通道；

通过GE总线实现主用控制板或备用控制板对主用转发板或备用转发板数据转发控制，以及主用控制板或备用控制板与主用转发板，或主用控制板或备用控制板与备用转发板的管理报文交互；

通过PCIE总线实现主用控制板或备用控制板与主用转发板，或主用控制板或备用控制板与备用转发板的数据报文交互。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述主用转发板和备用转发板之间通过GE总线和PCIE总线建立信息通道，通过GE总线实现主用转发板和备用转发板之间的报文备份和信息同步，通过PCIE总线实现主用转发板和备用转发板之间的业务均衡。

10.一种交换设备，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一所述的路由转发实现装置。

11.一种路由转发实现方法，其特征在于，通过上述权利要求1-9任一所述的路由转发实现装置实现路由转发，该方法包括：

当备用控制板检测到主用控制板发生故障时，启动主备切换，建立自身与主用转发板或备用转发板之间的信息通道，对主用转发板或备用转发板进行数据转发控制，与主用转发板或备用转发板进行管理报文/数据报文交互；

当主用控制板或备用控制板检测到主用转发板发生故障时，启动主备切换，建立自身与备用转发板的之间的信息通道，对备用转发板进行数据转发控制，与备用转发板进行管理报文/数据报文交互；以及建立备用转发板与业务板的信息通道，由备用转发板与所述业务板进行数据报文交互。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述主用控制板与主用转发板或备用转发板之间通过GE总线进行管理报文交互，所述主用控制板与主用转发板或备用转发板之间通过PCIE总线进行数据报文交互；以及

所述备用控制板与主用转发板或备用转发板之间通过GE总线进行管理报文交互，所述备用控制板与主用转发板或备用转发板之间通过PCIE总线进行数据报文交互。

13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述主用控制板和备用控制板之间通过频率小于设定的第一阈值的心跳信号进行故障状态检测；以及所述主用转发板和备用转发板之间通过频率高于设定的第二阈值的心跳信号进行故障检测。

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