CN102118294A - 堆叠环形拓扑下的负荷分担方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了堆叠环形拓扑下的负荷分担方法及设备，为堆叠环形拓扑定义两个以上域，将堆叠环形拓扑支持的所有VLAN分配给各个域，且各个域中的VLAN互不重叠，为每个域设置不同的转发路径计算方式，针对所定义的每个域，根据该域对应的转发路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备到其它各设备的转发路径；当所述堆叠环形拓扑中的任一个设备接收到报文时，该接收到报文的设备确定该报文所属的VLAN对应的域，根据该报文所属的VLAN对应的域中所述接收到报文的设备到该报文的目的设备的转发路径，将该报文转发出去。本发明实现了环形堆叠拓扑下的负荷分担，提高了带宽利用率。

Description

堆叠环形拓扑下的负荷分担方法及设备

技术领域

本发明涉及堆叠技术领域，具体涉及堆叠环形拓扑下的负荷分担方法及设备。

背景技术

早期Cisco(思科)Catalyst 6500系列交换机只支持两个机框堆叠，组成虚拟交换系统(VSS，Virtual Switching System)，如图1所示。通过这种堆叠系统，可以将整机交换容量提高到1.44T，主虚拟交换机和备虚拟交换机通过虚拟交换链路连接，且通过跨设备聚合与汇聚层或者接入层设备连接，结合分布式交换机的使用，还存在如下优势：

1、堆叠系统作为一台设备，提高了系统的端口密度，简化了管理手段；

2、通过堆叠口聚合和跨设备聚合，在链路层实现负荷分担和链路备份，提供链路恢复的快速性，提高网络的可靠性。

目前的框式设备堆叠技术即智能弹性架构(IRF，Intelligent ResilientFramework)可以支持多台交换机设备(双主控)堆叠。作为堆叠设备的每个交换机最多可以设置两个堆叠口，分别称为堆叠口1和堆叠口2；每一个堆叠口又可以由多个成员端口聚合而成。在IRF组网中，堆叠口的正确配置至关重要，相邻两台设备A、B必须是A的堆叠口1和B的堆叠口2相连。图2为IRF下四台设备组成的堆叠系统示意图，如图2所示，每条堆叠链路的两端都分别对应不同的堆叠口。

在图2中，在设置转发表项时，每台设备计算和保存各自的转发路径，表1给出了设备1的转发路径：

目的设备	设备1	设备2	设备3	设备4
					选择的堆叠口	无	1	1	2

表1  设备1的转发路径

如表1所示，该表指示了从设备1到目的设备要走哪一个堆叠口，如：到设备2走堆叠口1，到设备3走堆叠口1，到设备4走堆叠口2。

其它设备的转发路径计算过程与设备1类似。

此外，由于报文可能成环，如：设备1的1口发出的报文，又从设备1的2口收到了，并再次从设备1的1口发出；或者，从设备1的1口发出的报文，绕了一个圈后，又从设备1的1口收到了，为了避免报文成环，还需要为每个设备的每个堆叠口设置各自的源丢弃表项，表2给出了设备1中堆叠口1和堆叠口2的源丢弃表项：

表2  设备1的源丢弃表项

由表1可知，设备1到设备2、3走的是堆叠口1，到设备4走的是堆叠口2，因此，如表2所示，对于设备1，从1口接收到的报文，如果报文的源设备为设备1或设备4，就需要丢弃；从2口接收到的报文，如果报文的源设备为设备1、2或3，就丢弃。

即源丢弃表项的设置原则如下：

1、为堆叠设备的每个堆叠口各自设置源丢弃表项，即源设备为该堆叠设备的报文都丢弃；

2、如果从该堆叠设备到设备A的转发路径走的是该堆叠设备的堆叠口a，则需要在该堆叠设备的其它堆叠口上为设备A设置源丢弃表项，即对于该堆叠设备的其它堆叠口，若收到了源设备为设备A的报文则丢弃。

在IRF下，通过为每个堆叠设备设置各自的转发路径和源丢弃表项，可以解决环路问题。目前在确定堆叠设备转发路径时采用的是最短路径方法，但是任何两个设备之间的流量总是走同一条路径，这不利于负荷分担，严重时会造成一部分链路阻塞，而另一部分链路的带宽被浪费的情况。例如：对于图2，设备1到设备2走的始终是链路1，设备1到设备3走的始终是链路1+2，若设备1到设备2的流量较大，则很可能导致链路1阻塞，而使得设备1到设备3的流量中断，此时，若设备1到设备4的流量较小，则链路3、4就会较空闲，这样，链路3、4的带宽就被浪费掉了。

发明内容

本发明提供一种堆叠环形拓扑下的负荷分担方法及设备，以提高带宽利用率。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种堆叠环形拓扑下的负荷分担方法，为堆叠环形拓扑定义两个以上域，将堆叠环形拓扑支持的所有虚拟局域网VLAN分配给各个域，且各个域中的VLAN互不重叠，每个VLAN对应唯一一个域，为每个域设置不同的转发路径计算方式，该方法包括：

针对所定义的每个域，根据该域对应的转发路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备到其它各设备的转发路径；

当所述堆叠环形拓扑中的任一个设备接收到报文时，该接收到报文的设备确定该报文所属的VLAN对应的域，根据该报文所属的VLAN对应的域中所述接收到报文的设备到该报文的目的设备的转发路径，将该报文转发出去。

所述为每个域设置不同的转发路径计算方式为：

设置其中一个域的转发路径计算方式为最短路径计算方式；且，为其它每个域设置互不相同的阻塞堆叠口。

所述针对所定义的每个域，根据该域对应的转发路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备到其它各设备的转发路径包括：

对于所述其中一个域，采用最短路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备到其它各设备的转发路径，并为该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备的每个堆叠口设置源丢弃表项；针对所述其它每个域，根据该域的阻塞堆叠口，查找该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备到其它各设备的转发路径，并为该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备的每个堆叠口设置源丢弃表项。

所述接收到报文的设备确定该报文所属的VLAN对应的域，根据该报文所属的VLAN对应的域中所述接收到报文的设备到该报文的目的设备的转发路径，将该报文转发出去之前进一步包括：

所述接收到报文的设备查找该报文所属的VLAN对应的域中对应的源丢弃表项，判断该源丢弃表项中该报文的接收堆叠口标识和该报文的源设备标识是否对应丢弃指示，若是，丢弃该报文。

一种堆叠环形拓扑下的负荷分担设备，用于具有多个负荷分担设备的堆叠系统，该设备包括：

第一模块，记录堆叠环形拓扑支持的VLAN标识与定义的域标识的对应关系，其中，域标识的数目大于1，且不同域标识对应的VLAN标识互不重叠，每个VLAN对应唯一一个域，以及记录域标识与转发路径计算方式的对应关系，不同域标识对应的转发路径计算方式不同；

第二模块，针对每个域，从第一模块获取该域标识对应的转发路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的该设备到其它各设备的转发路径；

第三模块，接收报文，根据该接收到的报文所属的VLAN标识，从第一模块获取该VLAN标识对应的域标识，根据该域标识从第二模块获取该报文所属的VLAN标识对应的域中该接收到报文的设备到该报文的目的设备的转发路径，根据该转发路径将该报文转发出去。

所述第一模块进一步用于，设置其中一个域的转发路径计算方式为最短路径计算方式；为其它每个域设置互不相同的阻塞堆叠口。

所述第二模块对于所述其中一个域，采用最短路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的该设备到其它各设备的转发路径，并为该域中所述堆叠环形拓扑中的该设备的每个堆叠口设置源丢弃表项；针对所述其它每个域，根据该域的阻塞堆叠口，查找该域中所述堆叠环形拓扑中的该设备到其它各设备的转发路径，并为该域中所述堆叠环形拓扑中的该设备的每个堆叠口设置源丢弃表项；

所述第三模块根据接收到的报文所属的VLAN标识对应的域标识，从第二模块获取接收到的报文所属的VLAN标识对应的域对应的源丢弃表项，判断该源丢弃表项中该接收到报文的堆叠口标识和源设备标识是否对应丢弃指示，若是，丢弃报文。

与现有技术相比，本发明通过为每个堆叠环形拓扑定义两个以上域，将所有VLAN分配给各个域，为每个域采用不同的转发路径计算方式，这样对于不同的VLAN可以采用不同的转发路径，从而实现了堆叠环网的负荷分担，提高了物理链路的带宽利用率。

附图说明

图1为现有的VSS典型组网图；

图2为IRF下四台设备组成的堆叠系统示意图；

图3为本发明提供的堆叠环形拓扑下的负荷分担方法流程图；

图4为本发明实施例提供的堆叠环形拓扑下的负荷分担方法流程图；

图5为本发明提供的堆叠环形拓扑中的设备的组成图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图3为本发明实施例提供的堆叠环形拓扑下的负荷分担方法流程图，如图3所示，其具体步骤如下：

步骤301：对于一个堆叠环形拓扑，为该堆叠环形拓扑定义两个以上域，将该堆叠环形拓扑支持的虚拟局域网(VLAN，Virtual Local Area Network)分配给各个域，且不同域包含的VLAN互不重叠，保存域标识与VLAN标识的对应关系，为所有域设置互不相同的转发路径计算方式。

可见，每个域至少包含一个VLAN，每个VLAN唯一地属于一个域。

步骤302：对于堆叠环形拓扑中的每个设备，针对所定义的每个域，根据该域对应的转发路径计算方式，分别计算本设备到其它每个设备(称为目的设备)的转发路径，保存域标识、目的设备标识与转发路径的对应关系。

步骤303：堆叠环形拓扑中的一个设备接收到报文，从该报文中获取VLAN标识，确定该VLAN标识对应的域标识，查找该域标识、报文的目的设备标识对应的转发路径，根据该转发路径将该报文转发出去。

图4为本发明实施例提供的堆叠环形拓扑下的负荷分担方法流程图，如图4所示，其具体步骤如下：

步骤401：为堆叠环形拓扑定义M(M≥2)个域，设为域0、1、2、...、M-1，将该堆叠环形拓扑支持的VLAN分配给各个域，且不同域包含的VLAN互不重叠，保存域号与VLAN标识的对应关系，设置域0采用的转发路径计算方式为最短路径方法，在环形拓扑的所有堆叠口中选择M-1个堆叠口，将该M-1个堆叠口作为阻塞堆叠口分别分配给域1、2、...、M-1，保存域号与阻塞堆叠口标识的对应关系。

步骤402：针对域0，堆叠环形拓扑中的每个设备采用最短路径方法计算本设备到其它各设备的转发路径，并为本设备的每个堆叠口各自设置源丢弃表项，保存域0、目的设备标识与转发路径的对应关系，并保存域0与源丢弃表项的对应关系。

步骤403：针对域m(1≤m≤M-1)，确定域m对应的阻塞堆叠口，对于堆叠环形拓扑中的每个设备，根据域m的阻塞堆叠口，查找本设备到其它各设备的转发路径，并为本设备的每个堆叠口各自设置源丢弃表项，保存域m、目的设备标识、转发路径的对应关系，并保存域m与源丢弃表项的对应关系。

源丢弃表项的设置原则与现有技术相同。

步骤404：堆叠环形拓扑中的任意一个设备A从该设备中一个堆叠口a接收到报文，从报文中获取VLAN标识和源设备标识，确定该VLAN标识对应的域号，根据域号查找源丢弃表项。

步骤405：设备A判断源丢弃表项中，堆叠口a和报文的源设备标识是否对应丢弃指示，若是，执行步骤406；否则，执行步骤407。

步骤406：设备A丢弃该报文，本流程结束。

步骤407：设备A从报文中获取目的设备标识，根据域号、目的设备标识查找到转发路径，根据该转发路径将报文转发出去。

在实际应用中，堆叠环形拓扑可能由于其中一条链路故障而变成链形拓扑，此时，堆叠环形拓扑中的每个设备会根据该链形拓扑重新计算本设备到其它设备的转发路径，并根据该新转发路径转发报文。由于成为链形拓扑，因此，对于不同的域，原堆叠环形拓扑中的任意两台设备如：设备A到设备B的转发路径是相同的，此时只能保证流量不中断，而不能实现流量负荷分担。当链路恢复后，每个设备会重新执行步骤402～403，针对每个域更新本设备到其它各设备的转发路径，流量又开始负荷分担。

图5为本发明提供的堆叠环形拓扑中的设备的组成图，如图5所示，该设备包括：第一模块51、第二模块52和第三模块53，其中：

第一模块51：保存定义的域标识与堆叠环形拓扑支持的VLAN标识的对应关系，保存域标识与转发路径计算方式的对应关系，其中，域标识的数目大于1，不同域标识对应的VLAN标识互不重叠，不同域标识对应的转发路径计算方式不同。

第二模块52：针对每个域，从第一模块51获取该域标识对应的转发路径计算方式，根据该转发路径计算方式，计算该域中本设备到其它各设备的转发路径，保存域标识、目的设备标识与转发路径的对应关系。

第三模块53：接收到报文，从报文中获取VLAN标识和目的设备标识，从第一模块51中获取该VLAN标识对应的域标识，从第二模块52中获取该域标识、该报文的目的设备标识对应的转发路径，根据该转发路径将该报文转发出去。

以下给出本发明实施例提供的堆叠环形拓扑中的设备组成，该设备包括：第一模块、第二模块和第三模块，其中：

第一模块：保存定义的域标识与堆叠环形拓扑支持的VLAN标识的对应关系，其中，域标识的数目大于1，且不同域标识对应的VLAN标识互不重叠；设置其中一个域：域0的转发路径计算方式为最短路径方法；对于除域0外的其它域，为每个域选择互不相同的阻塞堆叠口，保存域标识与阻塞堆叠口标识的对应关系。

第二模块：对于域0，采用最短路径方法，计算域0中本设备到其它各设备的转发路径，并为本设备的每个堆叠口设置源丢弃表项；针对除域0外的每个域，从第一模块获取该域标识对应的阻塞堆叠口标识，根据该阻塞堆叠口标识查找该域中本设备到其它各设备的转发路径，并为本设备的每个堆叠口设置源丢弃表项；针对每个域，保存域标识、目的设备标识与转发路径的对应关系，并保存域标识与源丢弃表项的对应关系。

第三模块：接收到报文，从报文中获取VLAN标识、源设备标识和目的设备标识，从第一模块中获取该VLAN标识对应的域标识，在第二模块中查找该域标识对应的源丢弃表项，判断该源丢弃表项中报文的接收堆叠口标识和源设备标识是否对应丢弃指示，若是，丢弃报文；否则，从第二模块中获取该域标识、报文的目的设备标识对应的转发路径，根据该转发路径将该报文转发出去。

以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种堆叠环形拓扑下的负荷分担方法，其特征在于，为堆叠环形拓扑定义两个以上域，将堆叠环形拓扑支持的所有虚拟局域网VLAN分配给各个域，且各个域中的VLAN互不重叠，每个VLAN对应唯一一个域，为每个域设置不同的转发路径计算方式，该方法包括：

针对所定义的每个域，根据该域对应的转发路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备到其它各设备的转发路径；

当所述堆叠环形拓扑中的任一个设备接收到报文时，该接收到报文的设备确定该报文所属的VLAN对应的域，根据该报文所属的VLAN对应的域中所述接收到报文的设备到该报文的目的设备的转发路径，将该报文转发出去。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为每个域设置不同的转发路径计算方式为：

设置其中一个域的转发路径计算方式为最短路径计算方式；且，为其它每个域设置互不相同的阻塞堆叠口。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所定义的每个域，根据该域对应的转发路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备到其它各设备的转发路径包括：

对于所述其中一个域，采用最短路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备到其它各设备的转发路径，并为该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备的每个堆叠口设置源丢弃表项；针对所述其它每个域，根据该域的阻塞堆叠口，查找该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备到其它各设备的转发路径，并为该域中所述堆叠环形拓扑中的每个设备的每个堆叠口设置源丢弃表项。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收到报文的设备确定该报文所属的VLAN对应的域，根据该报文所属的VLAN对应的域中所述接收到报文的设备到该报文的目的设备的转发路径，将该报文转发出去之前进一步包括：

所述接收到报文的设备查找该报文所属的VLAN对应的域中对应的源丢弃表项，判断该源丢弃表项中该报文的接收堆叠口标识和该报文的源设备标识是否对应丢弃指示，若是，丢弃该报文。

5.一种堆叠环形拓扑下的负荷分担设备，用于具有多个负荷分担设备的堆叠系统，其特征在于，该设备包括：

第一模块，记录堆叠环形拓扑支持的VLAN标识与定义的域标识的对应关系，其中，域标识的数目大于1，且不同域标识对应的VLAN标识互不重叠，每个VLAN对应唯一一个域，以及记录域标识与转发路径计算方式的对应关系，不同域标识对应的转发路径计算方式不同；

第二模块，针对每个域，从第一模块获取该域标识对应的转发路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的该设备到其它各设备的转发路径；

第三模块，接收报文，根据该接收到的报文所属的VLAN标识，从第一模块获取该VLAN标识对应的域标识，根据该域标识从第二模块获取该报文所属的VLAN标识对应的域中该接收到报文的设备到该报文的目的设备的转发路径，根据该转发路径将该报文转发出去。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，

所述第一模块进一步用于，设置其中一个域的转发路径计算方式为最短路径计算方式；为其它每个域设置互不相同的阻塞堆叠口。

7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，

所述第二模块对于所述其中一个域，采用最短路径计算方式，计算该域中所述堆叠环形拓扑中的该设备到其它各设备的转发路径，并为该域中所述堆叠环形拓扑中的该设备的每个堆叠口设置源丢弃表项；针对所述其它每个域，根据该域的阻塞堆叠口，查找该域中所述堆叠环形拓扑中的该设备到其它各设备的转发路径，并为该域中所述堆叠环形拓扑中的该设备的每个堆叠口设置源丢弃表项；

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，

所述第三模块根据接收到的报文所属的VLAN标识对应的域标识，从第二模块获取接收到的报文所属的VLAN标识对应的域对应的源丢弃表项，判断该源丢弃表项中该接收到报文的堆叠口标识和源设备标识是否对应丢弃指示，若是，丢弃报文。

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