CN102045259A - 分组交换设备以及管理用户业务的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分组交换设备以及管理用户业务的方法。所述分组交换设备包括：多个相同的业务资源组，每个业务资源组均包括多个彼此相同的业务模块；一路由器，所述多个业务资源组均连接至所述路由器，并与路由器交换用户业务报文；一控制模块，与多个业务资源组连接，负责管理多个业务资源组上的用户上下文信息，使每个业务资源组内的多个业务模块间的用户上下文同步。本发明的优点在于，通过为业务模块分配业务资源组，便于在某一个业务模块发生故障或者从故障中恢复时，迅速地将该业务模块上的用户业务流量切换到同组的其他业务模块上或者重新切换回已经恢复的模块上来。
Description
技术领域
本发明涉及通讯与计算机技术领域，尤其涉及一种分组交换设备以及管理用户业务的方法。
背景技术
在通信领域，随着多媒体业务的发展，用户业务使用的带宽逐渐增大，实时性多媒体业务应用越来越广泛，这对分组交换设备的处理能力和可靠性提出了越来越高的要求。不但要求这些设备具备很高的业务吞吐量，而且要求设备具备极高的可靠性和快速的故障恢复能力。
可靠性一般体现在业务处理单元或板卡具备1+1的备份能力，或者N+1的负荷分担能力。当某处理单元出现故障时，该单元上原有的业务负荷能够迅速的被其它处理单元所接管，对用户此时的业务影响降至最低。对于信令处理和媒体处理分离的系统设备来说，通常采用信令处理单元采用1+1主备方案，媒体处理单元用N+1负荷分担方案。
1+1备份方案为完全部署2个相同的处理单元或板卡，一个处于主用，另一个处于备用状态。当主用单元或板卡出现故障后，备用单元或板卡快速启用为主用，以恢复用户的业务。主用和备用处理单元或板卡要实时对大量的用户业务上下文数据进行同步，这不可避免的会影响到处理单元或板卡的性能。
N+1负荷分担方案是系统的设计处理能力为N，但部署N+1个处理单元或板卡，提供一定的冗余度。当单个处理单元或板卡故障后，仍然能够提供原有设计的系统处理能力。但是当单元或板卡故障时，正在此单元或板卡上运行的用户业务，如何快速而平滑的切换或迁移到其它处理板卡，以及如何将故障单元或板卡上的业务负荷均匀分担到其它N个处理单元上，这对系统负荷控制方案提出了非常高的要求。方案实现比较复杂，实施成本也很高。
在提高业务可靠性的同时，也要考虑到分组业务交换设备的价格成本。用于备份的处理单元和业务板卡越多，则冗余度增加，可靠性提高；但同时出现故障时的业务负荷倒换或切换策略就越复杂，实现成本也越高，反而可能会降低系统的可靠性。
因此既要满足高业务流量的可靠传输，又要降低交换设备的成本，提高设备的竞争力，这时设备提供商所面临的共同问题。对运营商来说，也是其降低采购设备成本和维护成本的优先选择。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种分组交换设备以及管理用户业务的方法，既能够满足高业务流量的可靠传输，又能够降低交换设备的成本。
为了解决上述问题，本发明提供了一种分组交换设备，包括：多个相同的业务资源组，每个业务资源组均包括多个彼此相同的业务模块；一路由器，所述多个业务资源组均连接至所述路由器，并和路由器交换用户业务报文；一控制模块，与多个业务资源组连接，用于管理多个业务资源组上的用户上下文信息，使每个业务资源组内的多个业务模块间的用户上下文同步，当用户发生业务变更时，指示对应的业务资源组上的各个业务模块同时建立或删除用户上下文。
作为可选的技术方案，每个业务资源组对路由器使用统一的业务虚拟IP地址，不同业务资源组对路由器使用不同的业务虚拟IP。
作为可选的技术方案，采用双向转发检测协议监测每个业务资源组内每个业务模块和路由器之间的链路状态。
作为可选的技术方案，在多个业务资源组和路由器之间采用等价多路径协议来分配每个业务资源组及业务模块的业务量。
作为可选的技术方案，进一步包括一个或多个分支路由器，每个分支路由器各自独立地用于负荷分担或者作为备用，所述多个业务资源组均连接至所述分支路由器。
作为可选的技术方案，一步包括一个或多个分支控制模块，每个分支模块各自独立地用于负荷分担或者作为备用，所述多个业务资源组均连接至所述分支控制模块。
本发明进一步提供了一种采用上述分组交换设备管理用户业务的方法，包括如下步骤：用户向控制模块发起业务操作请求，控制模块收到后处理该请求；控制模块找到用户所属的资源组，并向此业务资源组内的所有业务模块发起业务操作请求请求，请求对用户的上下文进行操作；业务模块收到请求后，操作用户的上下文，操作完毕后向控制模块发出确认信息；控制模块收到所有业务模块响应的确认信息后，认为对此用户的上下文操作成功，并向用户返回用户业务请求接受响应。
作为可选的技术方案，所述业务操作应当包括用户上下文的建立、修改或者释放中的任意一种。
作为可选的技术方案，所述业务操作是为用户建立上下文，在控制模块找到用户所属的资源组的步骤中进一步包括为用户选择资源组的步骤。
作为可选的技术方案，所述为用户选择资源组的步骤进一步包括：控制模块收到用户接入请求后，将用户的编号对业务资源组或业务模块的总数取模，根据结果选取对应编号的业务资源组。
作为可选的技术方案，所述为用户选择资源组的步骤进一步包括：控制模块收到用户接入请求后，在所有的业务资源模块或者业务资源组中轮选，以确定某业务资源模组。
本发明的优点在于，通过为业务模块分配业务资源组，当用户发生业务变更时，如业务建立或释放，控制模块指示对应的业务资源组上的各个业务模块同时建立或删除用户上下文，便于在某一个业务模块发生故障或者从故障中恢复时，迅速地将该业务模块上的用户业务流量切换到同组的其他业务模块上或者重新切换回已经恢复的模块上来。业务资源组内部的各个业务模块之间实现迅速切换，提高了模块发生故障时业务的可靠性，并且上述方法并未增加新的冗余业务模块，因此并未显著提高设备成本。
附图说明
附图1所示是本发明具体实施方式所述分组交换设备的结构示意图。
附图2所示是采用上述带有业务资源组的分组交换设备进行业务会话操作的流程图。
具体实施方式
接下来结合附图对本发明所述的分组交换设备以及管理用户业务的方法的具体实施方式做出详细说明。
附图1所示是本具体实施方式所述分组交换设备的结构示意图，包括：多个相同的业务资源组，本实施方式以业务资源组11、12以及13表示、一路由器14以及一控制模块15。每个业务资源组均包括多个业务模块，本实施方式中，业务资源组11包括业务模块111、112和113，业务资源组12与业务资源组13也包括多个业务模块。业务资源组11、12以及13彼此之间是完全相同的，而业务资源组中的各个业务模块彼此之间也是相同的。业务模块和业务资源组可以部署在一个物理设备上，也可以分布在不同的物理设备上。
在其它的实施方式中，还可以根据实际业务量的需要配置更多的业务资源组、控制模块和路由器，每个资源组中还可以根据实际业务内容的需要配置更多的模块。配置的更多的路由器称之为分支路由器，每个分支路由器各自独立地用于负荷分担或者作为备用，所述多个业务资源组均连接至所述分支路由器。更多的控制模块称之为分支控制模块，每个分支模块各自独立地用于负荷分担或者作为备用，所述多个业务资源组均连接至所述分支控制模块。
业务资源组11、12以及13均连接至路由器14，并与路由器交换用户业务报文。控制模块15同时与业务资源组11、12以及13连接，用于管理业务资源组11、12以及13上的用户上下文信息，使每个业务资源组内的多个业务模块间的用户上下文同步，当用户发生业务变更时，控制模块15指示对应的业务资源组上的各个业务模块同时建立或删除用户上下文。
每个业务资源组对所连接的路由器14可以只暴露一个业务虚拟IP地址，分别是IP1、IP2与IP3。在用户接入时，由控制模块15负责选择某个虚拟业务IP分配给用户以建立业务会话。后续用户的业务流将发往此虚拟业务IP，业务在资源组内部分配给哪一个业务模块处理，由资源组和路由器间的等价多路径协议策略确定，避免向用户端暴露过多的信息而增加通讯过程的复杂程度。
附图2所示是采用上述带有业务资源组的分组交换设备进行业务会话操作的流程图。所述的操作应当包括用户上下文的建立、修改或者释放中的任意一种。
参考步骤S20，用户向控制模块15发起业务操作请求，控制模块收到后处理该请求。
参考步骤S21，控制模块15找到用户所属的资源组，例如业务资源组11，并向此业务资源组11内的所有业务模块111、112以及113发起业务操作请求，请求对用户的上下文进行操作，其中群发消息是为了保证所有业务模块111、112以及113上的用户业务上下文实时同步。
此步骤中，如果所述的操作是为用户建立上下文，则应当首先实施为用户选择资源组的步骤，并采用如下两种方法的任意一种：控制模块15收到用户接入请求后，通过用户的ID，对业务资源组或业务模块的总数取模，根据结果选取对应编号的业务资源组，并将该业务资源组的地址信息，例如虚拟业务IP并返回给用户；控制模块收到用户接入请求后，如果无法获取用户的ID信息，可以在所有的业务资源模块或者业务资源组中轮选，以确定某业务资源组，并将其地址信息，例如虚拟业务IP地址汇报给用户。
参考步骤S22，业务模块111、112以及113收到请求后，操作用户的上下文，用户的上下文中保存有用户业务报文处理时的所使用到的相关表项，如IP地址、端口号、路由表、QoS、隧道信息等上下文信息，操作完毕后向控制模块15发出确认信息。
参考步骤S23，当控制模块15收到所有业务模块响应的确认信息后，认为对此用户的上下文操作成功，并向用户返回用户业务请求接受响应。
上述方法的优点在于，当用户发生业务变更时，如业务建立或释放，控制模块指示对应的业务资源组上的各个业务模块同时建立或删除用户上下文，便于在某一个业务模块发生故障或者从故障中恢复时，迅速地将该业务模块上的用户业务流量切换到同组的其他业务模块上或者重新切换回已经恢复的模块上来。在各个业务模块之间迅速地切换提高了模块发生故障时业务的可靠性，并且上述方法并未增加新的冗余业务模块，因此并未显著提高设备成本。
在业务资源组11、12以及13和路由器14上配置双向转发检测(BFD)协议，用以监测业务资源组11、12以及13内每个业务模块和路由器14之间的链路状态；配置等价多路径(ECMP)协议，用以分配每个业务资源组及业务模块的业务量。
在存在多条不同链路到达同一目的地址的网络环境中，如果使用传统的路由技术，发往该目的地址的数据包只能利用其中的一条链路，其它链路处于备份状态或无效状态，并且在动态路由环境下相互的切换需要一定时间，而等值多路径路由协议可以在该网络环境下同时使用多条链路，不仅增加了传输带宽，并且可以无时延无丢包地备份失效链路的数据传输。ECMP最大的特点是实现了等值情况下，多路径负载均衡和链路备份的目的，在静态路由和OSPF中基本上都支持ECMP功能。而BFD通过快hello机制探测链路的通断情况，并根据通断情况触发路由倒换或其他链路冗余保护动作，达到提高可靠性的目的。BFD的快Hello报文的速率为毫秒级，所以能够比RSTP、链路聚合等技术更快地发现链路故障；BFD工作在UDP之上，因此它并不用管底层的链路是基于何种技术，都能进行监测。
因此，以上双向转发检测协议可以提高系统检出故障的效率，等价多路径协议可以保证各个模块之间的业务均衡，尤其是在某一模块发生故障情况下，能够将其承担的业务量均匀地派发至同组的其他各个模块。
正常情况下，针对某个业务虚拟IP的用户业务报文通过路由器14上配置的ECMP策略，可以保证在该业务资源组上多个业务模块间接入的负荷均衡和流量平均。路由器14和各个业务模块间通过BFD高速实时检测针对某个端口或链路的可达性。当某个业务处理模块(例如模块111)发生故障时，路由器14通过BFD实时探测发现，更新路由器14上的链路信息，使得原本发往故障业务模块111的业务流按照ECMP策略均匀分担到故障业务模块所在业务资源组11其它业务模块112和113上去。同理，当路由器14的某一端口故障时，业务模块通过BFD探测发现，上报控制模块15，来修改内部的路由转发关系表，关闭路由器14对应的故障端口的内部业务路由，使得报文转而发往路由器14的正常可用端口。
这样，在整个系统层面，不同用户的业务流在系统多个虚拟业务IP间，暨多个业务资源组之间实现流量和负荷分担；并且在同一个虚拟业务IP内部，暨多个业务处理模块间，实现流量和负荷分担。系统能够通过业务处理模块和路由器之间的快速BFD检测，实时发现端口或者链路故障，完成实时业务转发链路的切换。当端口或链路故障恢复后，又能让故障恢复的业务模块快速恢复业务处理，承担业务流量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种分组交换设备，其特征在于，包括：
多个相同的业务资源组，每个业务资源组均包括多个彼此相同的业务模块；
一路由器，所述多个业务资源组均连接至所述路由器，并与路由器交换用户业务报文；
一控制模块，与多个业务资源组连接，用于管理多个业务资源组上的用户上下文信息，使每个业务资源组内的多个业务模块间的用户上下文同步，当用户发生业务变更时，指示对应的业务资源组上的各个业务模块同时建立或删除用户上下文。
2.根据权利要求1所述的分组交换设备，其特征在于，每个业务资源组对路由器使用统一的业务虚拟IP地址，不同业务资源组对路由器使用不同的业务虚拟IP。
3.根据权利要求1所述的分组交换设备，其特征在于，采用双向转发检测协议监测每个业务资源组内每个业务模块和路由器之间的链路状态。
4.根据权利要求1所述的分组交换设备，其特征在于，在多个业务资源组和路由器之间采用等价多路径协议来分配每个业务资源组及业务模块的业务量。
5.根据权利要求1所述的分组交换设备，其特征在于，进一步包括一个或多个分支路由器，每个分支路由器各自独立地用于负荷分担或者作为备用，所述多个业务资源组均连接至所述分支路由器。
6.根据权利要求1所述的分组交换设备，其特征在于，进一步包括一个或多个分支控制模块，每个分支模块各自独立地用于负荷分担或者作为备用，所述多个业务资源组均连接至所述分支控制模块。
7.一种采用权利要求1所述分组交换设备管理用户业务的方法，其特征在于，包括如下步骤：
用户向控制模块发起业务操作请求，控制模块收到后处理该请求；
控制模块找到用户所属的资源组，并向此业务资源组内的所有业务模块发起业务操作请求，请求对用户的上下文进行操作；
业务模块收到请求后，操作用户的上下文，操作完毕后向控制模块发出确认信息；
控制模块收到所有业务模块响应的确认信息后，认为对此用户的上下文操作成功，并向用户返回用户业务请求接受响应。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述业务操作应当包括用户上下文的建立、修改或者释放中的任意一种。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述业务操作是为用户建立上下文，在控制模块找到用户所属的资源组的步骤中进一步包括为用户选择资源组的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述为用户选择资源组的步骤进一步包括：控制模块收到用户接入请求后，将用户的编号对业务资源组或业务模块的总数取模，根据结果选取对应编号的业务资源组。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述为用户选择资源组的步骤进一步包括：控制模块收到用户接入请求后，在所有的业务资源模块或者业务资源组中轮选，以确定某业务资源模组。
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