CN102185784A

CN102185784A - 一种自动保护切换方法及其装置

Info

Publication number: CN102185784A
Application number: CN2011101383676A
Authority: CN
Inventors: 邹勇
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明公开了一种自动保护切换方法及其装置，应用于配置了自动保护切换APS的路由设备，该方法包括：在所述路由设备上设置聚合端口，将APS相关链路在该路由设备上的端口作为成员端口加入到该聚合端口中，将该聚合端口中的当前工作链路端口设置为可用，将对应的保护链路端口设置为不可用，并将所述聚合端口的标识作为出端口标识设置在转发表项中；当所述路由设备触发APS事件后，获取当前工作链路端口所在的聚合端口，将该聚合端口中的所述当前工作链路端口设置为不可用，将与所述当前工作链路端口对应的保护链路端口设置为可用。采用本发明可提高APS切换过程中转发表项切换效率和速度。

Description

一种自动保护切换方法及其装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种自动保护切换方法及其装置。

背景技术

APS(Automatic Protection Switching，自动保护切换)是SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)链路的一种自动保护切换机制。APS的实现原理就是使用一条冗余的保护链路，保护一条或多条工作链路。当工作链路出现问题时，切换到保护链路进行工作。

APS有1+1、1∶n、1∶1这三种工作架构。其中，1+1就是在两条链路上都发送数据，接收端接收哪一条链路上的数据取决于接收端自己；1∶n是一条链路保护多条链路，保护链路通常处于空闲状态，只有某条工作链路出问题时，才将该工作链路的数据切换到保护链路上进行发送；1∶1是1∶n的一种特例，也是最常用的一种保护方式。

这里的链路切换，包括报文接收方向的切换与报文发送方向的切换。图1示出了1∶1APS架构下，APS协议切换前后流量发送与接收方向的变化。其中，对于设备A，其流量发送的链路发生了切换，从PORT1切换到PORT2；对于设备B则是流量接收链路发生了切换，从PORT3切换到PORT4。在1∶1的APS切换的过程中，对切换速度有一定要求，通常要求在50毫秒以内。

现在的APS切换过程可以通过专门实现APS功能的硬件实现，也可以通过软件修改路由的出端口实现。在软件切换的实现方式中，在切换的时候需要修改转发表。如图2所示，转发表由前缀以及前缀对应的出端口构成。路由的过程就是通过报文的DIP(目的IP地址)，通过最长匹配的方式命中前缀，从而获得对应的出端口将报文从该出端口转发出去。

当然，从一个端口出去的转发表项有很多，即会有很多的前缀共用一个出端口。如图3所示，如果出端口就是图1中设备A的PORT1。那么在设备发生APS切换的时候，需要将所有转发表的出端口PORT1全部修改为PORT2，即需要修改所有路由的出端口PORT1，以达到APS切换后，流量会切到PORT2发送出去的目的。具体的处理流程如图4所示，包括：

设备B的APS模块检查到PORT1对应链路接收到的信号异常时，通知设备A进行APS切换(步骤401～402)；设备A的APS模块接到通知后触发将报文出端口从PORT1切换到PORT2的事件，设备A的路由模块接收到APS模块的事件后，遍历PORT1上的所有路由表项，并修改其出端口为PORT2，全部修改后通知设备A的APS模块事件处理完毕(步骤404～406)；设备A的APS模块接收到路由模块的通知后完成APS切换过程(步骤407)。上述流程仅示出了路由表项的端口切换过程，对于其它表项(如组播表项)，则需要分别由相应的业务模块进行端口切换。

可以看出，每次APS切换都要以PORT1为依据，遍历PORT1上所有的转发表，并对所有表项进行修改(如步骤404和步骤405)。同样，对于组播转发、MPLS(Multiprotocol Label Switching，多协议标签交换)标签转发等业务也一样，APS模块也需要进行通知，然后等对应模块刷新使用的转发表项。通常，路由设备上的转发表项数据量较大，通过软件方式遍历几十万条表项并进行修改，会需要很长时间，难以保证50毫秒切换完成的要求。为了保证切换的速度，往往只能限制表项的规格。

由此可见，目前通过软件方式修改路由的出端口的技术，其切换过程比较繁琐，切换速度比较慢，难以满足APS切换速度的要求。

发明内容

本发明提供了一种自动保护切换方法及其装置，用以解决现有APS切换过程中转发表项切换缓慢的问题。

本发明提供的自动保护切换方法，应用于配置了APS的路由设备，该方法包括：

在所述路由设备上设置聚合端口，将APS相关链路在该路由设备上的端口作为成员端口加入到该聚合端口中，将该聚合端口中的当前工作链路端口设置为可用，将对应的保护链路端口设置为不可用，并将所述聚合端口的标识作为出端口标识设置在转发表项中；

当所述路由设备触发APS事件后，获取当前工作链路端口所在的聚合端口，将该聚合端口中的所述当前工作链路端口设置为不可用，将与所述当前工作链路端口对应的保护链路端口设置为可用。

本发明提供的路由设备，所述路由设备配置了自动保护切换APS功能，该路由设备包括：

设置模块，用于设置聚合端口，将APS相关链路在该路由设备上的端口作为成员端口加入到该聚合端口中，将该聚合端口中的当前工作链路端口设置为可用，将对应的保护链路端口设置为不可用，并将所述聚合端口的标识作为出端口标识设置在转发表项中；

APS模块，用于触发将当前工作链路端口切换为对应的保护链路端口的APS事件；

聚合模块，用于根据所述APS事件，获取当前工作链路端口所在的聚合端口，将该聚合端口中的所述当前工作链路端口设置为不可用，将与所述当前工作链路端口对应的保护链路端口设置为可用。

本发明的有益技术效果包括：

本发明通过设置聚合端口，将APS相关链路在该路由设备上的端口作为成员端口加入到该聚合端口中，将该聚合端口中的当前工作链路端口设置为可用，将对应的保护链路端口设置为不可用，并将所述聚合端口的标识作为出端口标识设置在转发表项中，这样，当路由设备触发APS事件后，可以获取当前工作链路端口所在的聚合端口，并将其中的当前工作链路端口从可用状态修改为不可用状态，将对应的保护链路端口从不可用状态修改为可用状态，从而通过更新聚合端口来实现APS切换，与现有技术需要更新所有转发表项相比，提高了转发表项的处理效率和速度。

附图说明

图1为现有技术1∶1的APS切换前后的流量方向变化示意图；

图2为现有技术中转发表的结构示意图；

图3为现有技术中设备上具有的出端口是PORT1的转发表项示意图；

图4为现有技术中APS切换触发转发表项修改的流程示意图；

图5为现有技术中聚合链路流量发送链路选择方式示意图；

图6为现有技术中路由出接口为聚合链路时的转发表的结构示意图；

图7为现有技术中聚合链路成员链路变化的示意图；

图8为本发明实施例中APS切换前的转发表项的示意图；

图9为本发明实施例提供的APS切换流程示意图之一；

图10为本发明实施例提供的APS切换流程示意图之二；

图11为本发明实施例中APS切换后的转发表项的示意图；

图12为本发明实施例提供的路由设备的结构示意图。

具体实施方式

链路聚合是一种很常见的通过链路捆绑实现链路负载分担的一种方式。其工作原理可如图5所示，聚合链路具有n条物理链路(链路1，链路2......链路n)，N条不同的流量经过聚合链路发送出去。根据聚合链路选择算法，N条流量会从n条链路上发送出去，具体哪条流量从哪条链路发送，则不能确定。

如果设备上路由的出端口为聚合链路，则路由的出端口都是此聚合链路，而不是聚合的物理链路。其结构如图6所示。同时，在链路聚合的方式中，有一个基本的事件需要处理，即聚合链路中物理成员链路的变化。比如，新物理链路的加入事件，或是聚合中物理链路的退出事件。如果新物理链路加入聚合组，则聚合链路上的流量也会被分担到此物理链路上发送；如果聚合中的物理链路退出，则聚合链路上的流量不会在分担到此物理链路上。图7示出了聚合链路中物理成员链路变化的情况，其中，聚合链路的成员链路1退出，新加入成员链路3。

本发明实施例参照上述链路聚合技术，将APS的出端口聚合化，即，将APS的出端口看作是聚合端口，而不是具体某个物理端口，APS原来的物理端口，只作为此聚合端口的一个成员端口。具体的实现是：在路由设备上创建聚合端口，并将APS中的工作端口(即工作链路在路由设备上的端口)和对应的保护端口(即对应的保护链路在路由设备上的端口)作为成员端口加入到该聚合端口中，并将聚合端口中的工作端口设置为可用状态，将保护端口设置为不可用状态；另外，还将转发表项中的出端口标识设置为聚合端口的标识，从而建立此出端口与聚合端口的联动关系。这样，如果单播路由、组播路由等业务模块的转发表项的出端口是配置了APS保护功能的物理端口时，则这些转发表项的出端口就变成了聚合端口，而不再是具体的物理链路端口了。

在进行APS切换时，路由设备确定当前工作端口所在的聚合端口，并将该聚合端口中的该当前工作端口的状态设置为不可用，将对应的保护端口的状态设置为可用。

下面以图1所示的1∶1架构的APS切换为例，对本发明实施例的具体实现过程进行详细描述。

如图1所示，设备A上配置了APS保护功能，其中PORT1和PORT2分别为工作链路端口和对应的保护链路端口。将APS的出端口聚合化的过程可包括：设置聚合端口，该聚合端口的标识为“聚合端口1”，将PORT1和PORT2作为成员端口加入到该聚合端口中，并将PORT1设置为可用端口，将PORT2设置为不可用端口，并在对应的转发表项中，将出端口标识设置为该聚合端口的标识“聚合端口1”，这样，在APS出端口聚合化后，设备A上的转发表的结构则变为图8的形式。

如果需要对设备A的流量发送链路进行APS切换(如检测到设备A的报文发送方向链路发生故障)，则切换的流程可如图9所示，包括：

步骤901，设备B检测到设备A的PORT1所对应链路接收到的信号出现异常时，通知设备A进行APS切换。

步骤902，设备A接收到APS切换通知后，触发将报文出端口从PORT1切换到PORT2的事件。

步骤903，设备A根据该事件，获取PORT1所在的聚合端口，将该聚合端口中的PORT1的状态从可用修改为不可用，并将PORT2的状态从不可用修改为可用(由于在设备A上设置了APS功能，根据现有机制，设备A可以获知PORT1的保护端口为PORT2)，从而完成APS切换。其中，修改聚合端口中相应端口的状态的操作，没有严格时序要求。

上述流程中，步骤901可由设备B的APS模块执行，步骤902可由设备A的APS模块执行，步骤903可由设备A的聚合模块执行。相应的，APS切换流程也可如图10所示，包括：

设备B的APS模块检测到设备A的PORT1对应链路接收到的信号异常时，通知设备A进行APS切换(步骤1001～1002)；设备A的APS模块接到通知后根据APS配置信息，确定与当前工作链路端口PORT1对应的保护链路端口PORT2，并通知聚合模块将相应聚合端口中的PORT1切换到PORT2的事件(步骤1003)；设备A的聚合模块接收到APS模块的事件后，进行聚合端口成员端口变化事件处理，包括：获取PORT1所在的聚合端口，将该聚合端口中的PORT1的状态从可以修改为不可用，将与PORT1对应的PORT2的状态从不可用修改为可用，并在全部修改后通知设备A的APS事件处理完毕(步骤1004～1006)；设备A的APS模块接收到聚合模块的通知后完成APS切换过程(步骤1007)。

APS切换后的转发表的结构可如图11所示。可以看出，转发表的结构并没有变化，其出端口还是聚合端口1。而仅仅是聚合端口中的成员端口PORT1和PORT2的状态发生了变化。同理，对于其它诸如组播转发、MPLS标签转发等业务也一样，可对相应业务的转发表项的APS出端口进行聚合化处理，并相应改进转发表，用包含有相应出端口的聚合端口的标识替换原来该出端口标识，从而使这些业务模块不需要再感知APS的切换过程，而由聚合模块进行APS切换处理。即，这些业务的转发表项的出端口也是聚合端口1，在APS切换前后，转发表项的结构并没有发生变化。

不管是APS切换前还是APS切换后，设备A根据本发明实施例提供的转发表项转发报文的过程，包括：当设备A接收到待转发的报文后，根据该报文的目的IP地址查询转发表项，当查询到匹配的转发表项出端口为所述聚合端口的标识时，根据该表项中的聚合端口标识查找对应的聚合端口，通过该聚合端口中包含的出端口转发该报文。

通过以上描述可以看出，一方面，本发明实施例在APS切换时，APS模块不再需要通知所有转发相关的业务模块，而通知聚合模块即可，简化了APS切换的过程；另一方面，APS切换时，除了聚合模块外，各业务模块不再需要感知以及响应APS的端口切换事件，从而减小了APS功能实现中模块的关联性，降低了实现的复杂度，提高了APS功能的稳定性。再一方面，聚合模块对从PORT1切换到PORT2的过程，可以融合到聚合模块原有的聚合端口成员链路变化的功能的代码实现中，并不需要增加很多新的代码，从而减少APS实现的代码修改量，降低了APS功能实现的难度。最关键的是，在现有技术中，各业务模块需要根据PORT1查找大量相关联的转发表项进行表项的修改；而本发明实施例中，通过聚合模块根据PORT1查找对应的1个聚合端口，然后修改其成员端口状态即可，从而提高了APS切换的速度快。经过测试，可以实现几毫秒内对流量进行切换，大大超过50毫秒的切换标准要求。

需要说明的是，以上实施例仅以1∶1的APS架构描述了APS的切换过程，该切换过程也同样适用于其他架构的APS。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种可应用于上述流程的路由设备。

参见图12，为本发明实施例提供的路由设备的结构示意图，路由设备配置了自动保护切换APS功能，如图所示，该路由设备可包括：

设置模块1201，用于设置聚合端口，将APS相关链路在该路由设备上的端口作为成员端口加入到该聚合端口中，将该聚合端口中的当前工作链路端口设置为可用，将对应的保护链路端口设置为不可用，并将所述聚合端口的标识作为出端口标识设置在转发表项中；

APS模块1202，用于触发将当前工作链路端口切换为对应的保护链路端口的APS事件；

聚合模块1203，用于根据所述APS事件，获取当前工作链路端口所在的聚合端口，将该聚合端口中的所述当前工作链路端口设置为不可用，将与所述当前工作链路端口对应的保护链路端口设置为可用。

上述路由设备中，APS模块1202可具体用于：在接收到对端路由设备检测到当前工作链路异常的通知后，触发所述APS事件。

上述路由设备中，聚合模块1203可还用于：在将所述聚合端口中的所述当前工作链路端口设置为不可用，将与所述当前工作链路端口对应的保护链路端口设置为可用之后，通知所述APS模块事件处理完成；APS模块1202还可用于：在收到所述事件处理完成的通知后完成APS切换。

上述路由设备中，还可包括业务模块1204，用于在接收到报文时，根据该报文的目的IP地址查询转发表项，当查询到匹配的转发表项出端口为所述聚合端口的标识时，根据该转发表项中的聚合端口标识查找对应的聚合端口，通过该聚合端口中的可用成员端口转发所述报文。业务模块1204根据其所实现的流量转发功能不同，可以包含有多个，如包含路由模块、组播模块等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

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来说，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本发明的保护范围。

Claims

1.一种自动保护切换方法，应用于配置了自动保护切换APS的路由设备，其特征在于，该方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路由设备包括APS模块和聚合模块；

所述路由设备的APS模块接收到对端路由设备检测到当前工作链路异常的通知后，触发将当前工作链路端口切换为对应的保护链路端口的APS事件；

所述路由设备的聚合模块根据所述APS事件，获取当前工作链路端口所在的聚合端口，并将该聚合端口中的所述当前工作链路端口设置为不可用，将与所述当前工作链路端口对应的保护链路端口设置为可用。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述路由设备的聚合模块在将所述聚合端口中的所述当前工作链路端口设置为不可用，将与所述当前工作链路端口对应的保护链路端口设置为可用之后，还包括：

所述路由设备的聚合模块通知所述路由设备的APS模块事件处理完成；

所述路由设备的APS模块收到APS模块事件处理完成的通知后完成APS切换。

4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述路由设备接收到报文后，根据该报文的目的IP地址查询转发表项，当查询到匹配的转发表项出端口为所述聚合端口的标识时，根据该转发表项中的聚合端口标识查找对应的聚合端口，通过该聚合端口中的可用成员端口转发所述报文。

5.一种路由设备，所述路由设备配置了自动保护切换APS功能，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的路由设备，其特征在于，所述APS模块具体用于，在接收到对端路由设备检测到当前工作链路异常的通知后，触发所述APS事件。

7.如权利要求6所述的路由设备，其特征在于，所述聚合模块还用于，在将所述聚合端口中的所述当前工作链路端口设置为不可用，将与所述当前工作链路端口对应的保护链路端口设置为可用之后，通知所述APS模块事件处理完成；

所述APS模块还用于，在收到所述事件处理完成的通知后完成APS切换。

8.如权利要求5-7之一所述的路由设备，其特征在于，还包括：

业务模块，用于在接收到报文时，根据该报文的目的IP地址查询转发表项，当查询到匹配的转发表项出端口为所述聚合端口的标识时，根据该转发表项中的聚合端口标识查找对应的聚合端口，通过该聚合端口中的可用成员端口转发所述报文。