CN102164086A - 一种直连路径快速迁移的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直连路径快速迁移的方法及装置，在第一网络设备上为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，主用路径为直接到达目的网络设备，备用路径为经过其他网络设备到达目的网络设备；在其他网络设备基于二层协议处理下行流量的情况下，当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径。本发明将快速重路由技术应用在直连路径的切换中，能够在50毫秒内完成切换，极大的缩短了下行流的中断时间，且本发明的技术方案可以应用于二层和三层网络，适用范围广。

Description

一种直连路径快速迁移的方法及装置

技术领域

本发明涉及网络可靠性技术领域，尤其涉及一种直连路径快速迁移的方法及装置。

背景技术

当前，IP(Internet Protocol，互联网协议)技术在Metro E/Mobile Backhaul(城域以太网/移动回环网络)中应用越来越广泛，在实际应用过程中存在众多问题需要解决，快速的保护和倒换就是其中之一。

为了保证业务不中断，往往要求保护倒换时间小于50毫秒。也就是说当主用路径出现故障时，需要在50毫秒内快速到另外一条正常工作的备用路径上。FRR(Fast ReRoute，快速重路由)技术就应运而生。当前的FRR主要是利用ISIS(Intermediate System to Intermediate System，路由器和路由器之间的通信协议)/OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先))/BGP(Border GatewayProtocol，边界网关协议)等路由协议来生成，但对于直连路径方面则未涉及。

图1是移动网络中的一种典型应用，第一路由器PE1和第二路由器PE2上运行VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议)，第一路由器PE1为主，第二路由器PE2为备，并且第一路由器PE1和第二路由器PE2通过L2(Leve12，二层协议)互连。原先网关sGW和第一路由器PE1通过主用路径进行互通。也就是说，第一路由器PE1上对应网关sGW的直连路径即ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)条目的学习在第一端口P1上的。当第一路由器PE1和网关sGW的主用路径出现故障时，主备路由器不做切换，因此，第一路由器PE1和网关sGW通过备用路径进行互通，也即转发路径为sGW----PE2---PE1。对于上行流即网关sGW至第一路由器PE1，由于网关sGW可以保证在50毫秒内快速进行切换。但对于下行流即第一路由器PE1至网关sGW，只有当ARP条目的出端口从第一端口P1迁移到第二端口P2上时，才能转发正常。要实现ARP条目的端口迁移，传统的有两种方案：

1)等待ARP条目老化之后，重新进行ARP学习；

2)上行流触发MAC地址迁移，进而实现ARP条目的端口迁移；

第一种方案主备倒换时间必然在秒级；对于第二种方案，则存在不确定因素，因为其依赖于与上行流的触发。假设在链路出现故障的50毫秒内没有上行流，则无法保证ARP条目在50毫秒内完成端口切换。

并且，若第一端口P1上存在着大量将其作为出端口的MAC(Media AccessControl)地址并且这些MAC地址又位于分布式系统的多个线卡上，由于需要进行大量MAC地址的跨线卡迁移，同样难以满足50毫秒这一指标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种直连路径快速迁移的方法及装置，保证备用路由的下行流量能够在50毫秒内恢复。

本发明采用的技术方案是，所述直连路径快速迁移的方法，包括：

在第一网络设备上为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，主用路径为直接到达目的网络设备，备用路径为经过其他网络设备到达目的网络设备；

在其他网络设备基于二层协议处理下行流量的情况下，当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径。

进一步的，所述在第一网络设备上为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，具体包括：

在第一网络设备上配置第一端口和第二端口形成主备关系；

从主用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径，同时为备用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

进一步的，所述当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径，具体包括：

当第一网络设备检测到主用端口状态为失效时，将ARP备用条目的出端口指向备用端口。

进一步的，该方法在启用备用路径之后，进一步包括：对主用路径和备用路径进行主备角色互换。

进一步的，所述对主用路径和备用路径进行主备角色互换，具体包括：

当从备用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径，同时为主用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

本发明还提供一种直连路径快速迁移的装置，包括：

主备路径配置模块，用于在第一网络设备上为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，主用路径为直接到达目的网络设备，备用路径为经过其他网络设备到达目的网络设备；

主备路径切换模块，用于在其他网络设备基于二层协议处理下行流量的情况下，当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径。

进一步的，所述主备路径配置模块具体包括：

主备端口配置子模块，用于在第一网络设备上配置第一端口和第二端口形成主备关系；

第一ARP子模块，用于从主用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径；

第一备份子模块，用于为备用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

进一步的，所述主备路径切换模块具体用于，

当第一网络设备检测到主用端口状态为失效时，将ARP备用条目的出端口指向备用端口。

进一步的，所述装置还包括：

主备路径回切模块，用于在启用备用路径之后，对主用路径和备用路径进行主备角色互换。

进一步的，所述主备路径回切模块，具体包括：

第二ARP子模块，用于在备用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径；

第二备份子模块，用于为主用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

本发明所述直连路径快速迁移的方法及装置，将快速重路由技术应用在直连路径的切换中，能够在50毫秒内完成切换，极大的缩短了下行流的中断时间，且本发明技术方案可以应用于二层和三层网络，适用范围广。

附图说明

图1为移动网络中的主备路径连接示意图；

图2为第一实施例中所述直连路径快速迁移的方法流程图；

图3为第二实施例中所述直连路径快速迁移的方法流程图；

图4为第三实施例中所述直连路径快速迁移的装置组成示意图；

图5为第四实施例中所述直连路径快速迁移的装置组成示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

本发明第一实施例，一种直连路径快速迁移的方法，如图2所示，包括以下具体步骤：

S101，在第一网络设备上基于ARP协议为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，主用路径为直接到达目的网络设备，备用路径为经过其他网络设备到达目的网络设备。第一网络设备和目的网络设备为可以为三层网络设备，其他网络设备可以为一个网络设备或者多个串联的网络设备。步骤S101具体包括：

在第一网络设备上配置第一端口和第二端口形成主备关系；

从主用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径，同时为备用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。ARP主用条目和ARP备用条目除端口项信息外的内容相同，均包含目的网络设备直连地址与MAC地址的对应关系。该直连地址为直连IP地址。

S102，在其他网络设备基于二层协议处理下行流量的情况下，当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径。步骤S102具体包括：

当第一网络设备检测到主用端口状态为失效时，将ARP备用条目的出端口指向备用端口。

本发明第二实施例，一种直连路径快速迁移的方法，如图3所示，包括以下具体步骤：

S201，在第一网络设备上基于ARP协议为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，主用路径为直接到达目的网络设备，备用路径为经过其他网络设备到达目的网络设备。第一网络设备和目的网络设备为可以为三层网络设备，其他网络设备可以为一个网络设备或者多个串联的网络设备。步骤S201具体包括：

在第一网络设备上配置第一端口和第二端口形成主备关系；

从主用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径，同时为备用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

S202，在其他网络设备基于二层协议处理下行流量的情况下，当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径。步骤S202具体包括：

当第一网络设备检测到主用端口状态为失效时，将ARP备用条目的出端口指向备用端口。

S203，对主用路径和备用路径进行主备角色互换。步骤S203具体包括：

当从备用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径，同时为主用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

针对图1的场景，第一路由器PE1和第二路由器PE2是运行VRRP协议的设备，第一路由器PE1为主，第二路由器PE2为备，并且第一路由器PE1和第二路由器PE2通过二层协议互连。运行VRRP协议的备用路由器收到网关sGW发来上行流数据用二层协议处理，收到主用路由器发来的下行流数据既可以用二层协议处理也可以用三层协议处理，这里只研究用二层协议处理的情况。下面介绍一下直连路径快速迁移的过程：

S1：在第一路由器PE1上通过网管或者命令行配置第一端口P1和第二端口P2形成主备关系。刚开始时，默认第一端口P1作为主用端口，第二端口P2为备用端口。第一端口P1和第二端口P2可以是物理端口、trunk端口或者是VPLS(Virtual Private Lan Service，虚拟专用局域网业务)Peer端口。

S2：从第一端口P1上基于ARP协议学习到网关sGW直连IP地址对应的ARP主用条目时，为第二端口P2备份一条ARP备用条目。

S3：当第一路由器PE1和网关sGW之间的链路出现故障后，第一路由器PE1检测到第一端口P1状态为DOWN，将ARP备用条目的出端口指向第二端口P2，从而保证下行流在50ms内恢复正常。

S4：由于原先是从第一端口P1上学习的ARP主用条目，在端口转换的事件发生后会引发ARP重新学习过程，即在几秒内会重新从第二端口P2上学习到网关sGW直连IP地址对应的ARP主用条目，同时为第一端口P1备份一条ARP备用条目。

由上可见，主用路径永远是从当前作为主用的端口上学习到的。也就是说，网管或者命令行配置只规定了第一端口P1和第二端口P2可以形成主备关系，但并不规定某个端口固定为主或者为备，在步骤S4后，若第一端口P1状态又恢复正常了，其可以作为第二端口P2备份端口，当第二端口P2状态为DOWN时，执行步骤S2-S3，也可实现直连路径快速恢复。步骤S2-S3体现出了本发明采用FFR技术对直连路径快速切换的思路。

本发明第三实施例，与第一实施例所述方法对应，一种直连路径快速迁移的装置，如图4所示，包括如下组成部分：

1)主备路径配置模块，用于在第一网络设备上基于ARP协议为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，该主用路径为直接到达目的网络设备，该备用路径为经过其他网络设备到达目的网络设备。

该主备路径配置模块具体包括：

主备端口配置子模块，用于在第一网络设备上配置第一端口和第二端口形成主备关系；

第一ARP子模块，用于从主用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径；

第一备份子模块，用于为备用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

2)主备路径切换模块，用于在其他网络设备基于二层协议处理下行流量的情况下，当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径。

具体的，当第一网络设备检测到第一端口状态为失效时，将ARP备用条目的出端口指向备用端口。

本发明第四实施例，与第二实施例所述方法对应，一种直连路径快速迁移的装置，如图5所示，包括如下组成部分：

1)主备路径配置模块，用于在第一网络设备上基于ARP协议为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，该主用路径为直接到达目的网络设备，该备用路径为经过其他网络设备到达目的网络设备。

该主备路径配置模块具体包括：

主备端口配置子模块，用于在第一网络设备上配置第一端口和第二端口形成主备关系；

第一ARP子模块，用于从主用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径；

第一备份子模块，用于为备用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

2)主备路径切换模块，用于在其他网络设备基于二层协议处理下行流量的情况下，当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径。

具体的，当第一网络设备检测到第一端口状态为失效时，将ARP备用条目的出端口指向备用端口。

3)主备路径回切模块，用于在启用备用路径之后，对主用路径和备用路径进行主备角色互换。该主备路径回切模块具体包括：

第二ARP子模块，用于在备用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径；

第二备份子模块，用于为主用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

本发明所述直连路径快速迁移的方法及装置，将快速重路由技术应用在直连路径的切换中，能够在50毫秒内完成切换，极大的缩短了下行流的中断时间，且本发明技术方案可以应用于二层和三层网络，适用范围广。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种直连路径快速迁移的方法，其特征在于，包括：

在第一网络设备上为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，主用路径为直接到达目的网络设备，备用路径为经过其他网络设备到达目的网络设备；

在其他网络设备基于二层协议处理下行流量的情况下，当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径。

2.根据权利要求1所述直连路径快速迁移的方法，其特征在于，所述在第一网络设备上为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，具体包括：

在第一网络设备上配置第一端口和第二端口形成主备关系；

从主用端口上基于地址解析协议ARP学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径，同时为备用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

3.根据权利要求2所述直连路径快速迁移的方法，其特征在于，所述当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径，具体包括：

当第一网络设备检测到主用端口状态为失效时，将ARP备用条目的出端口指向备用端口。

4.根据权利要求2或3所述直连路径快速迁移的方法，其特征在于，所述方法在启用备用路径之后，进一步包括：对主用路径和备用路径进行主备角色互换。

5.根据权利要求4所述直连路径快速迁移的方法，其特征在于，所述对主用路径和备用路径进行主备角色互换，具体包括：

当从备用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径，同时为主用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

6.一种直连路径快速迁移的装置，其特征在于，包括：

主备路径配置模块，用于在第一网络设备上为可直连到达的目的网络设备配置主、备用路径，主用路径为直接到达目的网络设备，备用路径为经过其他网络设备到达目的网络设备；

主备路径切换模块，用于在其他网络设备基于二层协议处理下行流量的情况下，当第一网络设备上的主用路径失效时，启用备用路径。

7.根据权利要求6所述直连路径快速迁移的装置，其特征在于，所述主备路径配置模块具体包括：

主备端口配置子模块，用于在第一网络设备上配置第一端口和第二端口形成主备关系；

第一ARP子模块，用于从主用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径；

第一备份子模块，用于为备用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

8.根据权利要求7所述直连路径快速迁移的装置，其特征在于，所述主备路径切换模块具体用于，

当第一网络设备检测到主用端口状态为失效时，将ARP备用条目的出端口指向备用端口。

9.根据权利要求7或8所述直连路径快速迁移的装置，其特征在于，所述装置还包括：

主备路径回切模块，用于在启用备用路径之后，对主用路径和备用路径进行主备角色互换。

10.根据权利要求9所述直连路径快速迁移的装置，其特征在于，所述主备路径回切模块，具体包括：

第二ARP子模块，用于在备用端口上基于ARP协议学习到目的网络设备直连地址对应的ARP主用条目，形成主用路径；

第二备份子模块，用于为主用端口备份一条ARP备用条目，形成备用路径。

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