CN102104532B - 一种故障切换的方法、系统和中心提供商边缘路由器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种故障切换的方法和系统，应用于包含至少两个中心提供商边缘路由器(Hub PE)和至少两个分部提供商边缘路由器(Spoken PE)的虚拟专用局域网中心服务器拓扑(VPLS Hub-Spoke)组网，一个虚拟交换实例(VSI)中的各Spoken PE将其中一个Hub PE作为主用Hub PE进行报文流量转发，其它Hub PE作为备用Hub PE。本发明在某个Spoken PE与主用Hub PE之间的连接出现故障，或者主用Hub PE设备与Hub CE之间的连接出现故障时，都能够将该VSI中的业务切换到备用Hub PE上，从而避免业务长时间中断甚至瘫痪，提高了VPLS Hub-Spoke组网的可靠性。

Description

一种故障切换的方法、系统和中心提供商边缘路由器

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种故障切换的方法、系统和中心提供商边缘路由器。

背景技术

虚拟专用局域网中心服务器拓扑组网(VPLS Hub-Spoke)因其方便中心站点对其它分站点的集中管理而广泛的应用于银行、学校以及拥有各个分布的大型企业、公司等领域。

VPLS Hub-Spoke组网可以如图1所示，中心用户边缘路由器(Hub CE)对各分部用户边缘路由器(Spoken CE)进行集中管理，即各Spoken CE相互访问时，必须经过Hub CE，由Hub CE转发报文至目的Spoken CE上。在分部提供商边缘路由器(Spoken PE)和中心提供商边缘路由器(Hub PE)上均存在两个MAC表，分别标识为MAC-A表和MAC_B表，其中，MAC-A表用于转发来自Spoken侧的报文，Spoken PE上的MAC_A表中各表项的出接口均指向Hub PE，Hub PE上的MAC_A表中各表项的出接口均指向HubCE。MAC_B表用于转发来自Hub侧的报文，Spoken PE和Hub PE学习到Spoken CE的MAC地址后，将该MAC地址加入MAC_B表，对应的出接口为学习到该MAC地址的端口。

假设Spoken CE1要发送报文至Spoken CE2，则具体过程包括：SpokenCE1将报文发送给Spoken PE1，Spoken PE1查询MAC_A表，由于MAC_A表中出接口均指向Hub PE，因此，Spoken PE1将该报文加上虚链路(PW)标签和公网标签后发送至Hub PE。Hub PE弹出报文的公网标签和PW标签，查询MAC_A表后将报文转发至Hub CE。Hub CE根据该报文进行业务处理(例如银行系统中，总部的Hub CE需要对各分部Spoken CE的走帐状况进行管理，则从该报文中提取账目信息)后，将该报文再发回Hub PE。Hub PE查询MAC_B表后，确定目的MAC对应的出接口指向Spoken PE2，将该报文加上PW标签和公网标签后转发给Spoken PE2。Spoken PE2弹出报文的公网标签和PW标签，查询MAC_B表后，将报文通过目的MAC对应的出接口发送给Spoken CE2。

在现有的VPLS方案中，VPLS Hub-Spoke组网中只有一个Hub PE，当某个Spoken PE与Hub PE之间的连接出现故障，则该Spoken PE的业务将会出现中断；由于所有Spoken CE之间的报文转发都依靠该Hub PE实现，一旦该Hub PE出现故障，则所有Spoken PE的业务将瘫痪。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种VPLS Hub-Spoke组网的故障切换方法、系统和Hub PE，以便于提高VPLS Hub-Spoke组网的可靠性。

一种故障切换的方法，应用于包含中心用户边缘设备Hub CE、至少两个中心提供商边缘路由器Hub PE和至少两个分部提供商边缘路由器Spoken PE的虚拟专用局域网中心服务器拓扑VPLS Hub-Spoke组网，一个虚拟交换实例(VSI)中的各Spoken PE将其中一个Hub PE作为主用Hub PE进行报文流量转发，其它Hub PE作为备用Hub PE；该方法包括：

Hub PE检测到所述VSI中该Hub PE与任一个Spoken PE之间的连接断开，或者检测到该Hub PE与所述Hub CE之间的连接断开时，断开所述VSI中该Hub PE与所有Spoken PE之间的连接，以便Spoken PE检测到与主用Hub PE之间的连接断开后，将报文流量切换到与所述VSI实例中优先级最高的备用Hub PE之间的连接上，该优先级最高的备用Hub PE替换为主用Hub PE。

一种Hub PE，应用于包含Hub CE、至少两个Hub PE和至少两个Spoken PE的VPLS Hub-Spoke组网，一个VSI中的各Spoken PE将其中一个Hub PE作为主用Hub PE进行报文流量转发，其它Hub PE作为备用Hub PE；所述Hub PE包括：故障检测单元和故障处理单元；

所述故障检测单元，用于检测到所述VSI中该Hub PE与任一个Spoken PE之间的连接断开，或者检测到该Hub PE与所述Hub CE之间的连接断开时，向所述故障处理单元发送处理通知；

所述故障处理单元，用于接收到所述处理通知后，断开所述VSI中该Hub PE与所有Spoken PE之间的连接，以便Spoken PE检测到与主用Hub PE之间的连接断开后，将报文流量切换到与所述VSI实例中优先级最高的备用Hub PE之间的连接上。

一种故障切换的系统，该系统包括：Hub CE、至少两个上述Hub PE和至少两个Spoken PE；

一个VSI中的各Spoken PE，用于将其中一个Hub PE作为主用Hub PE进行报文流量转发，其它Hub PE作为备用Hub PE；如果检测到与主用Hub PE之间的连接断开，则将报文流量切换到与所述VSI实例中优先级最高的备用Hub PE之间的连接上，该优先级最高的备用Hub PE替换为主用Hub PE。

由以上技术方案可以看出，本发明通过在VPLS Hub-Spoke组网中布设冗余的Hub PE，在一个VSI中各Spoken PE将其中一个Hub PE作为主用Hub PE进行报文流量转发，其它Hub PE作为备用Hub PE；如果Hub PE检测到该VSI中与任一个Spoken PE之间的连接断开，则断开该VSI中与所有Spoken PE之间的连接；如果Spoken PE检测到与主用Hub PE之间的连接断开，则将报文流量切换到与该VSI中优先级最高的备用Hub PE之间的连接上。通过本发明，在某个Spoken PE与主用Hub PE之间的连接出现故障，或者主用Hub PE设备本身出现故障时，都能够将该VSI中的业务切换到备用Hub PE上，从而避免业务长时间中断甚至瘫痪，提高了VPLS Hub-Spoke组网的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中的VPLS Hub-Spoke组网示意图；

图2为本发明提供的VPLS Hub-Spoke组网示意图；

图3为本发明实施例提供的第一种情况的实现流程图；

图4为本发明实施例提供的第二种情况的实现流程图；

图5为本发明提供的故障切换后的流量转发示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明的核心思想主要为：在VPLS Hub-Spoke组网中包含至少两个Hub PE，一个虚拟交换实例(VSI)中的各Spoken PE将其中一个Hub PE作为进行报文流量转发的主用Hub PE，其它Hub PE作为备用Hub PE；HubPE检测到该VSI中该Hub PE与任一个Spoken PE之间的连接断开，或者检测到该Hub PE与Hub CE之间的连接断开时，断开该VSI中主用Hub PE与所有Spoken PE之间的连接，以便Spoken PE检测到与主用Hub PE之间的连接断开后，将报文流量切换到与该VSI中优先级最高的备用Hub PE之间的连接上，该优先级最高的备用Hub PE替换为主用Hub PE。

本发明的上述方法主要涉及到三种情况：第一种是Hub PE与Hub CE之间的连接故障，第二种是Hub PE与Spoken PE之间的连接故障，第三种是Hub PE本身出现故障。下面针对这三种情况分别进行具体描述，在下述实施例中均以VPLS Hub-Spoke组网中包含两个Hub PE为例，基于图2所示架构进行详细描述。

如图2所示，该VPLS Hub-Spoke组网中存在两个Hub PE，即Hub PE1和Hub PE2，每个Hub PE与Hub CE之间都存在AC链路，且每个Hub PE与各Spoken PE之间都存在PW，其中，假设配置VSI1中Spoken PE1和Spoken PE2均以Hub PE1作为主用Hub PE，以Hub PE2作为备用Hub PE。也就是说，正常状况下，Spoken PE1和Spoken PE2中VSI1的MAC_A表的出接口指向Hub PE1，Spoken PE1和Spoken PE2分别将与Hub PE之间的PW作为主用PW。另外，通过MAC地址学习过程，Hub PE1和Hub PE2中也针对VSI1存在出接口指向Hub CE的MAC_A表以及出接口为学习到MAC地址的接口的MAC_B表。

需要说明的是，对于不同的VSI，各Spoken PE可以配置相同的Hub PE作为主用Hub PE，也可以配置不同的Hub PE作为主用Hub PE，只要保证同一个VSI中各Spoken PE配置相同的主用Hub PE即可。例如，对于VSI1，各Spoken PE可以将Hub PE1作为主用Hub PE，对于VSI2，各Spoken PE可以将Hub PE2作为主用Hub PE。

在各Spoken PE中配置主用Hub PE和备用Hub PE可以通过表的形式实现，即在各Spoken PE中存在每个VSI对应的Hub PE表。该Hub PE表中可以包含在该VSI中，Spoken PE所连接的Hub PE，并根据用户的配置，在该Hub PE表中标识主用Hub PE和备用Hub PE。该VSI中MAC_A表的出接口指向主用Hub PE。另外，在进行流量切换后，将切换至的Hub PE标识为主用Hub PE，其它Hub PE标识为备用Hub PE。当然，除了Hub PE表的形式之外，还可以采用其它形式配置主用Hub PE和备用Hub PE，例如在接口属性中标识主用Hub和备用Hub的方式，在此不再一一赘述。

对于VSI1，当Hub PE1与各Spoken PE的PW连接以及Hub PE1都正常时，各Spoken CE之间的报文交互都通过Hub PE1转发，具体过程与现有技术中的过程相同，如图2中箭头所示。即Spoken CE1将属于VSI1的报文发送给Spoken PE1，Spoken PE1查询VSI1的MAC_A表，由于MAC_A表中出接口均指向Hub PE1，因此，Spoken PE1将该报文加上PW标签和公网标签后发送至Hub PE1。Hub PE1弹出报文的公网标签和PW标签，查询VSI1的MAC_A表后将报文转发至Hub CE。Hub CE根据该报文进行业务处理后，将该报文再发回Hub PE1。Hub PE1查询VSI1的MAC_B表后，确定目的MAC对应的出接口指向Spoken PE2，将该报文加上PW标签和公网标签后转发给Spoken PE2。Spoken PE2弹出报文的公网标签和PW标签，查询VSI1的MAC_B表后，将报文通过目的MAC对应的出接口发送给Spoken CE2。

在本发明中，可以在各Spoken PE和Hub PE上使能双向转发检测(BFD)功能，BFD是一种快速故障检测机制，可以用于快速检测两台路由器之间双向转发路径的故障。这样，各Spoken PE和主用Hub PE就能够检测相互之间的连接是否故障。当然，也可以采用其它故障检测机制，在此不再一一赘述。

第一种情况：Hub PE1与Hub CE之间的连接故障。这种情况下的方法流程如图3所示，主要包括以下步骤：

步骤301：Hub PE1如果检测到自身与Hub CE之间的连接故障，断开VSI1中Hub PE1与所有Spoken PE之间的连接。

一旦Hub PE1检测到自身与Hub CE之间的连接故障，则断开自身与Spoken PE1和Spoken PE2之间的连接。

步骤302：Spoken PE1和Spoken PE2检测到自身与Hub PE1之间的连接断开后，将报文流量切换到与VSI1中优先级最高的备用Hub PE之间的连接上。

本步骤具体可以通过将Spoken PE1和Spoken PE2中，VSI1的MAC_A表的出接口指向Hub PE2来实现。此时，在VSI1中，各Spoken PE的报文流量通过与Hub PE2之间的PW转发，切换流量后，Hub PE2变为主用HubPE，Hub PE1变为备用Hub PE。

第二种情况：Hub PE1与Spoken PE1之间的连接故障。这种情况下的方法流程如图4所示，主要包括以下步骤：

步骤401：Hub PE1检测到与Spoken PE1之间的PW出现故障，断开VSI1中Hub PE1与所有Spoken PE之间的PW。

步骤402：Spoken PE1和Spoken PE2检测到自身与Hub PE1之间的连接断开后，将报文流量切换到与VSI1中优先级最高的备用Hub PE之间的连接上。

由于Spoken PE1和Hub PE1之间的PW出现故障时，Spoken PE1和Hub PE1都能够检测到该故障。此时，Spoken PE1会立即将报文流量切换到Hub PE2上，具体可以通过将VSI1的MAC_A表的出接口指向Hub PE2来实现。另外，由于Hub PE1检测到该故障后，会断开该VSI1中与所有SpokenPE的连接，即断开Hub PE1与Spoken PE2之间的连接，这样，Spoken PE2也通过BFD检测到与Hub PE1之间的连接断开，将报文流量切换到Hub PE2上。

只要Hub PE1与其中任何一个Spoken PE的PW故障，则会断开该VSI1中与所有Spoken PE的连接，然后重新与各Spoken PE之间建立连接，并在建立的连接上使能BFD机制。

待报文流量切换完成后，Hub PE2变为VSI1的主用Hub PE，Hub PE1变为VSI1的备用Hub PE。

第三种情况：Hub PE1本身出现故障。

如果Hub PE1出现故障，则Spoken PE1和Spoken PE2通过BDF能够迅速检测到该故障，此时，Spoken PE1和Spoken PE2将报文流量切换到HubPE2上，具体可以通过将VSI1的MAC_A表的出接口指向Hub PE2来实现。此时，在VSI1中，各Spoken PE的报文流量通过与Hub PE2之间的PW转发。

以上三种情况下，报文流量切换完成后，各Spoken CE之间的报文交互通过Hub PE2进行转发，如图5所示。Spoken CE1将报文发送给Spoken PE1，Spoken PE1查询MAC_A表，由于此时MAC_A表中出接口均指向Hub PE2，因此，Spoken PE1将该报文加上PW标签和公网标签后发送至Hub PE2。Hub PE2弹出报文的公网标签和PW标签，查询MAC_A表后将报文转发至Hub CE。Hub CE根据该报文进行业务处理后，将该报文再发回Hub PE2。Hub PE2查询MAC_B表后，确定目的MAC对应的出接口指向Spoken PE2，将该报文加上PW标签和公网标签后转发给Spoken PE2。Spoken PE2弹出报文的公网标签和PW标签，查询MAC_B表后，将报文通过目的MAC对应的出接口发送给Spoken CE2。

另外，如果在切换后，Spoken PE2上尚没有学习到Spoken侧的MAC地址，则在接收到报文后，查询不到相应的MAC_A表，因此，利用该报文进行MAC地址学习，并广播该接收到的报文。

上述三种情况的描述中均是以两个Hub PE为例，如果存在三个以上的Hub PE，对于VSI1来说，也只有其中一个Hub PE作为主用Hub PE，此时同时存在2个以上的备用Hub PE，各Spoken PE可以按照该VSI1中各备用Hub PE的优先级，选择其中优先级最高的进行切换。例如，可以按照各HubPE的MAC地址设置优先级，MAC地址越小的优先级越高。还可以采用其它优先级的设置方式，只要保证该VSI1中各Spoken PE选择切换的备用HubPE是同一个即可。

以上是对本发明所提供的方法进行的详细描述，下面对本发明所提供的系统进行详细描述。该系统可以包括：至少两个Hub PE和至少两个SpokenPE，可以如图2中所示。

其中，一个VSI中的各Spoken PE，用于将其中一个Hub PE作为主用HubPE进行报文流量转发，其它Hub PE作为备用Hub PE；如果检测到与主用HubPE之间的连接断开，则将报文流量切换到与VSI实例中优先级最高的备用HubPE之间的连接上。

各Hub PE，用于如果检测到VSI中该Hub PE与任一个Spoken PE之间的连接断开，或者检测到与Hub CE之间的连接断开，则断开VSI中该Hub PE与所有Spoken PE之间的连接。

在上述系统中，各Hub PE和Spoken PE可以通过BFD检测机制，来检测Hub PE与Spoken PE之间的连接是否断开。

其中，Spoken PE与主用Hub PE之间的连接断开包括两种情况：Spoken PE与主用Hub PE之间的虚链接断开，或者主用Hub PE故障。

具体地，Spoken PE在进行报文流量切换时，可以将VSI的MAC_A表的出接口修改为指向优先级最高的备用Hub PE的接口，其中，MAC_A表是用于转发来自Spoken侧报文所查询的MAC表。

在进行报文流量转发过程中，Spoken PE接收到VSI中来自Spoken侧的报文后，查询MAC_A表，通过MAC_A表的出接口转发来自Spoken侧的报文；接收到来自Hub PE的报文后，查询VSI的MAC_B表，通过来自Hub PE的报文的目的MAC地址对应的出接口转发来自Hub PE的报文。

Hub PE将接收到的来自Spoken侧的报文转发给Hub CE，接收到Hub CE返回的报文后，将Hub CE返回的报文转发给该报文对应的目的Spoken PE。Hub PE对来自Spoken侧的报文通过查询Hub PE中的MAC_A表实现转发，对来自Hub侧的报文通过查询Hub PE中的MAC_B表实现转发，该部分与现有技术相同。

当主用Hub PE与各Spoken PE之间的连接正常时，各Spoken PE中上述VSI的MAC_A表的出接口都指向主用Hub PE；当主用Hub PE与各Spoken PE之间的连接断开后，进行报文流量切换，各Spoken PE中该VSI的MAC_A表的出接口修改为指向备用Hub PE，此时接收到来自Spoken侧的报文后，就实现了报文流量切换为由备用Hub PE进行转发。

另外，上述系统中的Hub PE可以具体包括：故障检测单元和故障处理单元。

故障检测单元，用于检测到VSI中该Hub PE与任一个Spoken PE之间的连接断开，或者检测到该Hub PE与Hub CE之间的连接断开时，向故障处理单元发送处理通知。

故障处理单元，用于接收到处理通知后，断开VSI中该Hub PE与所有Spoken PE之间的连接，以便Spoken PE检测到与主用Hub PE之间的连接断开后，将报文流量切换到与VSI实例中优先级最高的备用Hub PE之间的连接上。

其中，上述故障检测单元可以通过BFD机制，检测所述Hub PE与SpokenPE之间的连接是否断开，或者检测Hub PE与Hub CE之间的连接是否断开。

由以上描述可以看出，本发明通过在VPLS Hub-Spoke组网中布设冗余的Hub PE，在一个VSI中各Spoken PE将其中一个Hub PE作为主用Hub PE进行报文流量转发，其它Hub PE作为备用Hub PE；如果Hub PE检测到该VSI中与任一个Spoken PE之间的连接断开，则断开该VSI中与所有SpokenPE之间的连接；如果Spoken PE检测到与主用Hub PE之间的连接断开，则将报文流量切换到与该VSI中优先级最高的备用Hub PE之间的连接上。通过本发明，在某个Spoken PE与主用Hub PE之间的连接出现故障，或者主用Hub PE设备本身出现故障时，都能够将该VSI中的业务切换到备用HubPE上，从而避免业务长时间中断甚至瘫痪，提高了VPLS Hub-Spoke组网的可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种故障切换的方法，其特征在于，应用于包含中心用户边缘设备Hub CE、至少两个中心提供商边缘路由器Hub PE和至少两个分部提供商边缘路由器Spoken PE的虚拟专用局域网中心服务器拓扑VPLS Hub-Spoke组网，一个虚拟交换实例（VSI）中的各Spoken PE将其中一个Hub PE作为主用Hub PE进行报文流量转发，其它Hub PE作为备用Hub PE；该方法包括： 

Hub PE和Spoken PE之间通过双向转发检测BFD机制，检测Hub PE与Spoken PE之间的虚链路PW是否断开，当Hub PE检测到所述VSI中该Hub PE与任一个Spoken PE之间的PW断开时，则断开所述VSI中该Hub PE与所有Spoken PE之间的PW，以便Spoken PE检测到与主用Hub PE之间的PW断开后，将报文流量切换到与所述VSI实例中优先级最高的备用Hub PE之间的PW上，该优先级最高的备用Hub PE替换为主用Hub PE。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将报文流量切换到与所述VSI实例中优先级最高的备用Hub PE之间的PW上具体为：所述Spoken PE将所述VSI的第一MAC表的出接口修改为指向所述优先级最高的备用Hub PE的接口，其中，所述第一MAC表是用于转发来自Spoken侧报文所查询的MAC表。 

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，Spoken PE接收到所述VSI中来自Spoken侧的报文后，查询所述第一MAC表，通过所述第一MAC表的出接口转发所述来自Spoken侧的报文；Hub PE将接收到的所述来自Spoken侧的报文转发给所述VPLS Hub-Spoke组网中的Hub CE，接收到Hub CE返回的报文后，将Hub CE返回的报文转发给该报文对应的目的Spoken PE；接收到来自Hub PE的报文的Spoken PE查询所述VSI的第二MAC表，通过所述来自Hub PE的报文的目的MAC地址对应的出接口转发所述来自Hub PE的报文。 

4.一种Hub PE，其特征在于，应用于包含Hub CE、至少两个Hub PE和至少两个Spoken PE的VPLS Hub-Spoke组网，一个VSI中的各Spoken PE将 其中一个Hub PE作为主用Hub PE进行报文流量转发，其它Hub PE作为备用Hub PE；所述Hub PE包括：故障检测单元和故障处理单元； 

所述故障检测单元，用于通过双向转发检测BFD机制检测Hub PE与Spoken PE之间的虚链路PW是否断开，当检测到所述VSI中该Hub PE与任一个Spoken PE之间的虚链路连接断开时，向所述故障处理单元发送处理通知； 

所述故障处理单元，用于接收到所述处理通知后，断开所述VSI中该Hub PE与所有Spoken PE之间的PW，以便Spoken PE检测到与主用Hub PE之间的PW断开后，将报文流量切换到与所述VSI实例中优先级最高的备用Hub PE之间的PW上。 

5.一种故障切换的系统，其特征在于，该系统包含：Hub CE、至少两个如权利要求4所述的Hub PE和至少两个Spoken PE； 

一个VSI中的各Spoken PE，用于将其中一个Hub PE作为主用Hub PE进行报文流量转发，其它Hub PE作为备用Hub PE；如果通过双向转发检测BFD机制检测到与主用Hub PE之间的虚链路PW断开，则将报文流量切换到与所述VSI实例中优先级最高的备用Hub PE之间的PW上，该优先级最高的备用Hub PE替换为主用Hub PE。 

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述Spoken PE在进行报文流量切换时，具体将所述VSI的第一MAC表的出接口修改为指向所述优先级最高的备用Hub PE的接口，其中，所述第一MAC表是用于转发来自Spoken侧报文所查询的MAC表。 

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述Spoken PE，还用于接收到所述VSI中来自Spoken侧的报文后，查询所述第一MAC表，通过所述第一MAC表的出接口转发所述来自Spoken侧的报文；接收到来自Hub PE的报文后，查询所述VSI的第二MAC表，通过所述来自Hub PE的报文的目的MAC地址对应的出接口转发所述来自Hub PE的报文； 

Hub PE，还用于将接收到的来自Spoken侧的报文转发给Hub CE，接收到Hub CE返回的报文后，将Hub CE返回的报文转发给该报文对应的目的Spoken PE。 

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