CN102238069B - 一种链路切换过程中的数据处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种链路切换过程中的数据处理方法和装置，其中方法包括：将第一链路待发送的数据报文实时备份到第二链路对应的备份缓存中；检测到所述第一链路发生故障时，通过所述第二链路发送第二链路对应的备份缓存中的数据报文，并将第一链路的数据流切换到第二链路；其中，所述第二链路为第一链路的备份链路，或者所述第一链路和第二链路构成聚合链路。本发明能够减少甚至避免链路故障期间的丢包状况，从而提高业务可靠性。

Description

一种链路切换过程中的数据处理方法和装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种链路切换过程中的数据处理方法和装置。

背景技术

随着通信、视频、监控等多媒体业务的迅速发展，对服务质量(QoS)的要求也逐渐提高。表1为典型媒体业务的特征表，其中，高清会议业务对QoS的要求最为苛刻，抖动要求低于10ms，丢包要低于万分之五，这对承载网络的QoS以及可靠性提出了很高的设计要求。

表1

媒体业务

实时性

交互性

单路带宽

突发流量

时延要求

抖动要求

丢包要求

语音

要求

要求

＜100kbps

不允许

＜150ms

＜30ms

＜1％

视频会议

要求

要求

1～8Mbps

允许

＜150ms

＜10ms

＜0.1％

高清会议

要求

要求

5.5～22Mbps

允许

＜150ms

＜10ms

＜0.05％

监控存储

要求

不要求

1～8Mbps

不允许

＜500ms

＜30ms

＜3％

监控实况

要求

不要求

1～16Mbps

允许

＜200ms

＜10ms

＜0.5％

视频点播

要求

不要求

1～8Mbps

允许

＜1000ms

＜100ms

＜0.1％

为了提升承载网络的可靠性，网络的链路设计往往采用双链路和环型网络，这其中包括链路聚合、RRPP、RPR等诸多链路可靠性技术。这些可靠性技术主要保障一条链路故障后，能够将业务流量迅速切换到另外一条备份链路或负载分担的链路上。但是，目前最快的链路倒换技术需要近10ms的时间完成倒换，无法做到倒换期间的报文不丢包，对于诸如高清视频会议等媒体业务会产生明显的质量影响，甚至产生业务中断。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种链路切换过程中的数据处理方法和装置，以便于减少链路故障期间的丢包状况，从而提高业务可靠性。

一种链路切换过程中的数据处理方法，该方法包括：

将第一链路待发送的数据报文实时备份到第二链路对应的备份缓存中；

检测到所述第一链路发生故障时，通过所述第二链路发送第二链路对应的备份缓存中的数据报文，并将第一链路的数据流切换到第二链路；

其中，所述第二链路为第一链路的备份链路，或者所述第一链路和第二链路构成聚合链路。

一种链路切换过程中的数据处理装置，该装置包括：备份处理单元、故障触发单元、补偿处理单元和路径切换单元；

所述备份处理单元，用于将第一链路待发送的数据报文实时备份到第二链路对应的备份缓存中；

所述故障触发单元，用于检测到所述第一链路发生故障时，向所述补偿处理单元发送处理通知并向所述路径切换单元发送切换通知；

所述补偿处理单元，用于接收到所述处理通知后，通过所述第二链路发送第二链路对应的备份缓存中的数据报文；

所述路径切换单元，用于接收到所述切换通知后，将第一链路的数据流切换到第二链路；

其中，所述第二链路为第一链路的备份链路，或者所述第一链路和第二链路构成聚合链路。

由以上技术方案可以看出，本发明提供的方法和装置通过将第一链路待发送的数据报文实时备份到第二链路对应的备份缓存中，使得在第一链路发生故障时，能够通过第二链路发送备份缓存中的数据报文，并完成链路切换。由于备份缓存中缓存了故障期间第一链路发送的数据报文，从而减少甚至避免了完成链路故障期间的丢包状况，从而提高业务可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一个网络示意图；

图2为图1所示网络在第一时刻的数据状况图；

图3为图1所示网络在第二时刻的数据状况图；

图4为图1所示网络在第三时刻的数据状况图；

图5为本发明提供的装置结构示意图。

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。

本发明提供的方法主要包括：将第一链路待发送的数据报文实时备份到第二链路对应的备份缓存中；检测到第一链路发生故障时，通过第二链路发送第二链路对应的备份缓存中的数据报文，并将第一链路的数据流切换到第二链路；其中，第二链路为第一链路的备份链路，或者第一链路和第二链路构成聚合链路。

下面通过一个具体的实施例对上述方法进行详细描述。假设路由器A和路由器B之间存在聚合链路，即由链路1和链路2构成的聚合链路。正常情况下，如图1所示，在路由器A中视频流1通过物理接口1转发，由链路1传输给路由器B，视频流2通过物理接口2转发，由链路2传输给路由器B。

在路由器A中，链路2存在一个对应的备份缓存，该备份缓存用于实时存储链路1待发送的数据。如图2所示，假设在第一时刻，路由器A待发送的数据为数据报文1至数据报文100，即指向物理接口1的发送队列中为数据报文1至数据报文100。在第一时刻，将指向物理接口1的发送队列中的数据报文1至数据报文100进行复制后，放入链路2对应的备份缓存中。如果链路1正常，则将链路1的发送队列中的数据报文1至数据报文100通过链路1正常发送。

在第二时刻，路由器A中，指向物理接口1的发送队列中为数据报文101至数据报文200，即待发送的数据为数据报文101至数据报文200，同样，将指向物理接口1的发送队列中的数据报文101至数据报文200进行复制后，放入链路2对应的备份缓存中，如图3所示。在该第二时刻，将指向物理接口1的发送队列中的数据报文101至数据报文200通过链路1发送。如果在第二时刻链路1发生了故障，则在第二时刻发送的数据报文101至数据报文200则实际上发生了丢失，并没有发送到路由器B。

假设在第三时刻路由器A才检测到链路1发生故障，则将链路2对应的备份缓存中的数据报文101至数据报文200通过链路2发送给路由器B，并将业务流从链路1切换至链路2。假设此时指向物理接口1的发送队列中的数据报文为201至数据报文300，则将该发送队列的出接口由指向物理接口1更改为指向物理接口2，如图4所示。这样，路由器B能够接收到在链路检测和切换过程中丢失的数据报文101至数据报文200，且完成切换后的数据报文也能够通过链路2正常发送至路由器B。

如果链路故障的检测时间为10ms，则对于路由器B来说，数据报文101至数据报文200并没有丢失，而是延迟了10ms才收到，只不过是一个10ms的抖动，对于视频业务而言，符合高清视频会议对抖动的要求，提升了业务可靠性。

上述备份缓存的缓存容量C至少为：C＝G×T，其中，G为链路1的接口最大流量，即物理接口1的最大流量，T为链路故障检测时间。假设物理接口1的最大流量为1000M，链路故障检测时间为10ms，则备份缓存的容量C为1000M×0.01s/8bits＝1.25MB。可以看出，这样大小的缓存容量对于通常的网络设备实现起来很容易，也不会产生什么影响。

上述的实施例是以备份缓存恰好存储链路故障检测时间内发送的数据报文，在实际的应用中很难使得发送备份缓存中的数据报文时，备份缓存中的数据报文恰好是丢失的所有数据报文。可以通过设置较大容量的备份缓存，即大于G×T的容量，将备份的数据报文存在一定的冗余，这样路由器B可能会接收到重复的数据报文，但由于路由器本身具备10ms-50ms的重复报文容错处理能力，因此，不会产生异常影响。

对于备份缓存中的数据报文可以通过设置老化时间的方式删除老化的数据报文，该老化时间的设置可以根据具体的备份缓存大小设置，通常设置在毫秒级；也可以在备份缓存中的数据报文总长度达到预设的删除阈值时，按照进入备份缓存从早到晚的顺序删除一定数量的数据报文；也可以通过上述两种方式的结合或者其它方式来保证备份缓存能够及时得到更新，以便存储链路1对应的发送队列中待发送的数据报文。

另外，上述备份缓存可以采用硬件缓存的方式，硬件缓存主要是采用芯片的固化流程对数据报文进行快速高效的存储和处理，这对网络设备(例如上述实施例中的路由器A)的实现成本较高。

更优地，为了降低实现成本，备份缓存可以采用软件缓存的方式实现。软件缓存主要用于出接口的数据报文排队，也就是通常所称的QoS软队列，一般在出接口拥塞时才采用。在本发明中采用软件缓存作为备份缓存实时缓存链路1对应的发送队列中的待发送数据，在检测到链路1发生故障时，触发通过物理接口2发送备份缓存中的数据报文，也就是，将备份缓存中的数据报文送入指向物理接口2的发送队列中。

另外，由于图1中所示的交换机A除了与交换机B连接外，还可能与其它交换机存在聚合链路的连接或者主备链路的连接，也就是说，交换机A上可能存在多个物理接口对应的备份缓存。为了最大程度地节约缓存资源，可以采用全局统一调度的方式为各物理接口分配备份缓存，具体可以为：采用一个全局的软件缓存空间，该软件缓存空间用于多个物理接口的备份缓存共享。通过这种方式，可以灵活地调整各物理接口的备份缓存大小，例如在一个备份缓存中没有数据时，该备份缓存的资源可以被调度为其它物理接口的备份缓存，从而节约缓存资源。

假设，如果路由器A的50个物理端口都具备对应的备份缓存，那么整机需要62.5M的备份缓存空间，则可以在路由器A中设置62.5M的软件缓存空间，该软件缓存空间用于50个物理端口的备份缓存共享。各备份缓存可以采用对应的物理端口信息标识。

在上述实施例中，将指向链路1的发送队列中的数据备份到链路2对应的备份缓存中的方式可以借鉴组播复制的方式，具体可以为：如果链路2和链路1采用相同的协议类型且对应相同的下一跳，则将指向链路1的发送队列中的数据报文直接进行复制后，放入链路2对应的备份缓存。如果链路2和链路1采用不同的协议类型或对应不同的下一跳，则将指向链路1的发送队列中的数据报文进行净荷复制，并利用链路2对应的协议类型和下一跳MAC地址，对复制得到的净荷封装报文头后放入链路2对应的备份缓存中。例如，如果链路1采用的是以太接口协议，而链路2采用的是POS接口协议，也有可能链路2连接的下一跳和链路1连接的下一跳并不相同，则其目的MAC发生变化，则需要对报文头进行重新封装。

在备份时，并不一定将指向链路1的发送队列中的所有数据报文都备份到链路2对应的备份缓存中，可以将指向链路1的发送队列中的前N个数据报文备份到链路2对应的备份缓存中，其中N为一个预先设定的值。

为了避免通过链路2发送备份缓存中的数据报文时瞬间流量过大对物理接口产生较大冲击，可以将该备份缓存作为其中一种类型的软件队列，按照预先设置的调度策略与其他软件队列一起参与调度发送。例如，可以预先针对物理端口2的各软件队列设置调度优先级，在检测到链路1发生故障后，备份缓存作为一种类型的软件队列与物理端口2的其它软件队列一起参与调度，在备份缓存的软件队列被调度的时刻发送备份缓存中的数据报文。

需要注意的是，备份到备份缓存中的报文是数据报文，对于影响链路状态的协议报文不能进行备份，例如路由协议相关的报文则不能备份到备份缓存中，因为这会造成链路状态的混乱。

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装置进行详细描述。图5为本发明提供的装置结构图，如图5所示，该装置可以包括：备份处理单元501、故障触发单元502、补偿处理单元503和路径切换单元504。

备份处理单元501，用于将第一链路待发送的数据报文实时备份到第二链路对应的备份缓存中。

故障触发单元502，用于检测到第一链路发生故障时，向补偿处理单元503发送处理通知并向路径切换单元504发送切换通知。

补偿处理单元503，用于接收到处理通知后，通过第二链路发送第二链路对应的备份缓存中的数据报文。

路径切换单元504，用于接收到切换通知后，将第一链路的数据流切换到第二链路。

其中，第二链路为第一链路的备份链路，或者第一链路和第二链路构成聚合链路。

上述的备份处理单元501可以具体将指向第一链路的发送队列中的前N个数据报文实时备份到第二链路对应的备份缓存中。

路径切换单元504接收到切换通知后，可以具体将指向第一链路的发送队列修改为指向第二链路。

其中，备份缓存的缓存容量C至少为：C＝G×T，其中，G为第一链路所对应物理接口的最大流量，T为第一链路的故障检测时间。

备份缓存可以采用硬件缓存，更优地，备份缓存可以采用软件缓存。

当存在多个链路对应的备份缓存时，多个链路对应的备份缓存采用全局统一调度的方式共享一个软件缓存空间。

具体地，补偿处理单元在503接收到处理通知后，将备份缓存作为软件队列，按照预先设置的调度策略将备份缓存中与第二链路对应的其它软件队列一起进行调度发送。

备份处理单元501在进行备份的操作时，可以具体将第一链路待发送的数据报文进行复制后送入第二链路对应的备份缓存；或者，将第一链路待发送的数据报文进行净荷复制，并利用第二链路对应的协议类型和下一跳设备的MAC地址，对复制得到的净荷封装报文头后送入第二链路对应的备份缓存。

由以上描述可以看出，本发明提供的方法和装置通过将第一链路待发送的数据报文实时备份到第二链路对应的备份缓存中，使得在第一链路发生故障时，能够通过第二链路发送备份缓存中的数据报文，并完成链路切换。由于备份缓存中缓存了故障期间第一链路发送的数据报文，从而减少甚至避免完成链路故障期间的丢包状况，从而提高业务可靠性。

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 (10)

1.一种链路切换过程中的数据处理方法，其特征在于，该方法包括：

将第一链路的发送队列中待发送的数据报文实时备份到第二链路对应的备份缓存中；所述第一链路指向物理接口1，所述第二链路指向物理接口2；所述备份缓存的缓存容量C至少为：C＝G×T，其中，G为所述第一链路所对应物理接口的最大流量，T为所述第一链路的故障检测时间；

检测到所述第一链路发生故障时，通过所述第二链路发送第二链路对应的备份缓存中的数据报文，并将第一链路的数据流切换到第二链路；

其中，所述第二链路为第一链路的备份链路，或者所述第一链路和第二链路构成两个路由器之间的聚合链路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一链路待发送的数据报文为：指向所述第一链路的发送队列中的前N个数据报文，其中N为一个预先设定的值；

所述将第一链路的数据流切换到第二链路具体为：将指向所述第一链路的发送队列修改为指向所述第二链路。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述备份缓存采用软件缓存；

当存在多个链路对应的备份缓存时，所述多个链路对应的备份缓存采用全局统一调度的方式共享一个软件缓存空间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发送第二链路对应的备份缓存中的数据报文时，将所述备份缓存作为软件队列，按照预先设置的调度策略将所述备份缓存与所述第二链路对应的其它软件队列一起进行调度发送。

5.根据权利要求1至4任一权项所述的方法，其特征在于，所述备份的操作具体包括：将所述第一链路待发送的数据报文进行复制后送入所述第二链路对应的备份缓存；或者，

将所述第一链路待发送的数据报文进行净荷复制，并按照所述第二链路对应的协议类型和下一跳设备的MAC地址，对复制得到的净荷封装报文头后送入所述第二链路对应的备份缓存。

6.一种链路切换过程中的数据处理装置，其特征在于，该装置包括：备份处理单元、故障触发单元、补偿处理单元和路径切换单元；

所述备份处理单元，用于将第一链路的发送队列中待发送的数据报文实时备份到第二链路对应的备份缓存中；所述第一链路的发送队列指向物理接口1，所述第二链路的发送队列指向物理接口2；所述备份缓存的缓存容量C至少为：C＝G×T，其中，G为所述第一链路所对应物理接口的最大流量，T为所述第一链路的故障检测时间；

所述故障触发单元，用于检测到所述第一链路发生故障时，向所述补偿处理单元发送处理通知并向所述路径切换单元发送切换通知；

所述补偿处理单元，用于接收到所述处理通知后，通过所述第二链路发送第二链路对应的备份缓存中的数据报文；

所述路径切换单元，用于接收到所述切换通知后，将第一链路的数据流切换到第二链路；

其中，所述第二链路为第一链路的备份链路，或者所述第一链路和第二链路构成两个路由器之间的聚合链路。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述备份处理单元具体将指向所述第一链路的发送队列中的前N个数据报文实时备份到所述第二链路对应的备份缓存中，其中N为一个预先设定的值；

所述路径切换单元接收到所述切换通知后，具体将指向所述第一链路的发送队列修改为指向所述第二链路。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述备份缓存采用软件缓存；

当存在多个链路对应的备份缓存时，所述多个链路对应的备份缓存采用全局统一调度的方式共享一个软件缓存空间。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述补偿处理单元在接收到所述处理通知后，将所述备份缓存作为软件队列，按照预先设置的调度策略将所述备份缓存中与所述第二链路对应的其它软件队列一起进行调度发送。

10.根据权利要求6至9任一权项所述的装置，所述备份处理单元在进行所述备份的操作时，具体将所述第一链路待发送的数据报文进行复制后送入所述第二链路对应的备份缓存；或者，将所述第一链路待发送的数据报文进行净荷复制，并利用所述第二链路对应的协议类型和下一跳设备的MAC地址，对复制得到的净荷封装报文头后送入所述第二链路对应的备份缓存。