CN102404189A - 支持多拓扑路由的设备进行主备倒换的方法及主控板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了支持多拓扑路由的设备进行主备倒换的方法及主控板。该方法包括：支持MTR的设备的备用板发现主用板发生故障，该备用板进入主备倒换过程，利用备份的中间系统互联IS-IS数据对每个子拓扑进行路由计算和引入；当备用板发现一个子拓扑的路由计算和引入完成时，产生一个LSP报文，对于当前已完成路由计算和引入的各子拓扑，在该报文中设置该各子拓扑的路由计算和引入完成标志；备用板将该LSP报文发送给邻居设备，以使得邻居设备根据该LSP报文中的路由计算和引入完成标志，对在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑进行本地路由计算。本发明减少了支持MTR的设备在发生主备倒换时的路由收敛时间。
Description
技术领域
本发明涉及路由收敛技术领域，具体涉及支持多拓扑路由(MTR，Multiple Topology Routing)的设备进行主备倒换的方法及位于支持MTR的设备上的主控板。
背景技术
对于传统的路由技术，一个物理拓扑是依靠路由来建立逻辑结构的，同一目的的不同业务报文必然是通过相同的链路来进行转发。当然可以通过策略路由(PBR，Policy-Based Routing)来改变下一跳，或者是通过流量工程(TE，Traffic Engineer)来进行流量的规划。但是多拓扑路由(MTR，MultipleTopology Route)提供了另一个选择，与PBR相比，MTR的优势在于是基于拓扑而不是下一跳。与TE相比，MTR的部署要更方便一些。MTR的实现是在某一个地址族中如：IPv4，进行一个全拓扑计算的同时，按照拓扑号将全拓扑分为多子拓扑，对于不同的流量如：语音、视频，可以通过不同的子拓扑进行转发。
语音、视频等新网络业务的出现对流量中断时间的要求越来越严格，许多运营商期望网络故障导致的流量中断时间控制在50ms以内甚至更低，这种需求通过传统的路由协议快速收敛技术已经完全无法实现。为了进一步提升系统可靠性，在系统故障时保证网络转发尽量少中断甚至不中断，目前一般采用双主控的分布式设备来解决这个问题，在主用板故障时由备用板快速接管原主用板的相关工作，将系统故障的影响降到最低。目前业界较为普通的方案为平滑重启(GR，Graceful Restart)、不间断路由(NSR，Non-StopRouting)。
中间系统互联(IS-IS，Intermediate System to Intermediate System)是一种基于最短路径优先(SPF，Shortest Path First)算法的内部网关协议(IGP，Internal Gateway Protocol)路由选择协议，其利用链路状态协议数据单元(LSP，Link State Protocol Data Unit)携带相关的路由和拓扑信息，并根据由LSP构成的链路状态数据库(LSDB，Link State Database)进行路由计算。IS-IS要求同一个路由域内的各路由器保持完全相同的LSDB，以保证计算出来的路由无环路。
图1给出了现有的IS-IS协议支持GR、NSR的实现机制示意图，如图1所示，主用板运行并维护IS-IS协议，通过IS-IS协议计算出的路由放置到主用板的IP路由表中，同时同步到接口板上的转发表中，以用于指导数据流量的转发。备用板插入后，主用板向备用板同步所有需要备份的IS-IS数据，此时备用板不维护接口板的转发表。
以GR为例，当设备支持MTR时，主用板发生故障后，备用板通过IS-IS协议进行GR的过程如图2所示，其具体步骤如下：
步骤201：备用板发现主用板发生故障，开始GR过程，利用备份的IS-IS数据和邻居数据恢复运行IS-IS协议，包括：根据系统配置启动系统；根据接口配置和接口最新的状态使能接口；通过邻居发来的Hello报文获得邻居数据，重新建立邻居；根据备份的LSP信息以及最新的接口信息和邻居信息对每个子拓扑进行最新的路由计算，同时进行路由引入，将计算得到的最新的IS-IS路由更新到本板的IP路由表中。
其中，若IS-IS协议引入了其它协议路由如：外部边界网关协议(EBGP，External Border Gateway Protocol)时，备用板在主备倒换过程中，在进行IS-ISGR的同时，会进行EBGP GR，备用板需要将EBGP GR过程中产生的BGP路由引入到IS-IS GR过程产生的IS-IS路由中，然后根据引入BGP路由的IS-IS路由产生LSP报文。
步骤202：备用板发现所有子拓扑的路由计算和引入都完成，则产生并发送LSP报文，该报文携带所有子拓扑的IS-IS路由，将LSP报文发送给各邻居设备。
各邻居设备可根据LSP报文中的各子拓扑的IS-IS路由，更新本地路由表。
此后，备用板成为新的主用板并维护接口板上的转发表。
之所以要等到所有子拓扑的路由计算和引入都完成后才能产生LSP报文，是因为在设备配置了引入时，过早产生LSP报文可能会造成路由震荡，因为：EBGP GR通常比IS-IS GR慢，若在IS-IS GR完成时就产生并发送LSP报文，则由于此时BGP路由还未引入到IS-IS路由中，LSP报文中就不会包含BGP路由，这样当邻居设备收到该LSP报文后，发现该报文不携带BGP路由，则会认为自身的BGP路由失效，从而就会删除自身的BGP路由，从而引起路由震荡。
可见，当设备支持MTR时，备用板必须要等到所有子拓扑的路由计算和引入都完成时，才能产生LSP报文，这样就使得设备的路由收敛速度下降，尤其当子拓扑特别多时，会大大增加路由收敛耗费的时间。
发明内容
本发明提供支持MTR的设备进行主备倒换的方法及主控板，以在支持MTR的设备发生主备倒换时，减少路由收敛耗费的时间。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种支持多拓扑路由MTR的设备进行主备倒换的方法，该方法包括：
支持MTR的设备的备用板发现主用板发生故障，该备用板进入主备倒换过程，利用备份的中间系统互联IS-IS数据对每个子拓扑进行路由计算和引入；
当备用板发现一个子拓扑的路由计算和引入完成时，产生一个链路状态协议数据单元LSP报文，对于当前已完成路由计算和引入的各子拓扑，在该报文中设置该各子拓扑的路由计算和引入完成标志；备用板将该LSP报文发送给邻居设备，以使得邻居设备根据该LSP报文中的路由计算和引入完成标志，对在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑进行本地路由计算。
所述在该报文中设置该各子拓扑的路由计算和引入完成标志为：
将该报文的MT类型长度值TLV中的保留标志位作为路由计算和引入完成标志位，将所述各子拓扑的MT ID对应的路由计算和引入完成标志位置位。
所述MT TLV中的保留标志位为：MT TLV的第三个标志位。
所述MT TLV中的保留标志位为：MT TLV的第四个标志位。
所述邻居设备根据该LSP报文中的路由计算和引入完成标志，对在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑的本地路由进行计算包括：
邻居设备根据LSP报文中的路由计算和引入完成标志，确定在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑，对于在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑，邻居设备根据LSP报文中该子拓扑的链路信息和IS-IS路由信息，判断该子拓扑的本地路由是否已经收敛，若否，则对该子拓扑进行本地路由计算。
一种位于支持MTR的设备上的主控板，包括：
第一模块，当本板作为备用板时，发现主用板发生故障，进入主备倒换过程，利用备份的IS-IS数据对每个子拓扑进行路由计算和引入；
第二模块，当发现一个子拓扑的路由计算和引入完成时，产生一个LSP报文，对于当前已完成路由计算和引入的各子拓扑，在该报文中设置该各子拓扑的路由计算和引入完成标志，将该LSP报文发送给邻居设备，以使得邻居设备根据该LSP报文中的路由计算和引入完成标志，对在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑进行本地路由计算。
与现有技术相比，本发明中，当支持MTR的设备的主用板发生故障后，备用板在运行IS-IS协议进行主备倒换的过程中，只要发现一个子拓扑的路由计算和引入完成，就产生一个LSP报文，同时在该报文中为已完成路由计算和引入的子拓扑设置路由计算和引入完成标志，这样，邻居设备收到该LSP报文后，就可立刻对已在所述设备上完成路由计算和引入的子拓扑进行本地路由计算，从而大大减少了路由收敛耗费的时间。
附图说明
图1为现有的IS-IS协议支持GR、NSR的实现机制示意图图；
图2为现有的当设备支持MTR时，主用板发生故障后，备用板通过IS-IS协议进行GR的流程图；
图3为本发明实施例提供的支持MTR的设备采用IS-IS进行主备倒换的流程图；
图4为应用本发明实施例的备用板采用IS-IS协议进行主备倒换的过程示例图；
图5为本发明实施例提供的位于支持MTR的设备上的主控板的组成示意图。
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支持MTR的设备采用IS-IS进行主备倒换的流程图，如图3所示，其具体步骤如下：
步骤301：支持MTR的设备的备用板发现本设备的主用板发生故障，则进入主备倒换过程。
步骤302：备用板根据备份的IS-IS数据中的系统配置信息启动本板系统。
步骤303：备用板根据备份的IS-IS数据中的接口信息和本板接口的最新状态使能接口。
步骤304：备用板根据邻居数据，与其它设备重新建立或恢复邻居关系。
若备用板采用GR技术，则备用板根据邻居设备发来的Hello报文，重新与其它设备建立邻居关系；若采用NSR技术，则备用板根据备份的IS-IS数据中的邻居数据，恢复与其它设备的邻居关系。
步骤305：备用板根据备份的IS-IS数据中的LSP信息以及本板最新的接口信息和邻居信息，对每个子拓扑进行路由计算，同时进行路由引入，并将计算出的IS-IS路由同步更新到本板的IP路由表中。
步骤306：当备用板发现任一个子拓扑A的路由计算和引入完成时，产生一个LSP报文，该报文中携带所有子拓扑的MT ID、所有子拓扑的IS-IS路由以及所有子拓扑的路由计算和引入完成标志位，其中，对于当前已经完成路由计算和引入的各子拓扑，将该子拓扑的路由计算和引入完成标志位置位，对于当前未完成路由计算和引入的各子拓扑，不将该子拓扑的路由计算和引入完成标志位置位，向各邻居设备发送该LSP报文。
MTR RFC中规定了四个类型长度值(TLV，Type Length Value)，其中一个TLV为多拓扑(MT，Multiple Topology)TLV，该TLV可携带在Hello报文和LSP报文中，用来表示本设备的各接口和本设备支持的拓扑。MT TLV的格式如下：
+--------------------------------------------+
|O|A|R|R|MT ID |
+--------------------------------------------+
其中，各字段的含义如下：
MT ID：多拓扑号，用于唯一地标识一个子拓扑，其中，当子拓扑为标准拓扑时，MT ID为0；
O：即过载(Overload)位，是拓扑的第一个标志位；
A：即ATT(Attached)位，是拓扑的第二个标志位；
R：即Reserved位，是拓扑的保留标志位，未被使用。
可见，MT TLV的第三、四个标志位都为保留标志位。
本实施例中，定义了一个新的标志位：C(Complete)，全称为路由计算和引入完成标志位，用来标识拓扑的路由计算和引入是否完成，将该标志位放在第三个标志位上。这样，本实施例中得到新的MT TLV格式如下：
+--------------------------------------------+
|O|A|C|R|MT ID |
+--------------------------------------------+
在实际应用中，也可将本实施例新增的C标志位放在MT TLV的第四个标志位上。
图4给出了一个备用板采用IS-IS协议进行主备倒换的过程示例图，如图4所示，设备用板包含子拓扑A、B、C、D、E、......、L、M、N。设子拓扑完成路由计算和引入的顺序为：A、B、C、D、E、......、L、M、N，则当子拓扑A的路由计算和引入完成时，备用板生成一个LSP报文，该报文中包含所有子拓扑的MT ID和IS-IS路由，其中，只有子拓扑A的C标志位置位，其它子拓扑的C标志位则未被置位；此后，当子拓扑B的路由计算和引入完成时，备用板生成一个LSP报文，该报文中包含所有子拓扑的MT ID和IS-IS路由，其中，子拓扑A、B的C标志位置位，其它子拓扑的C标志位不置位；依此类推。
步骤307：邻居设备接收该LSP报文，根据该报文中各被置位的路由计算和引入完成标志位对应的MT ID，对该各MT ID对应的子拓扑的本地路由进行计算。
这里，邻居设备接收到LSP报文后，会根据该报文中各被置位的路由计算和引入完成标志位，确定已完成路由计算和引入的子拓扑，对于已完成路由计算和引入的各子拓扑，再根据LSP报文中的该子拓扑的链路信息和IS-IS路由，确定该子拓扑的本地路由是否已经收敛，若是，则不需理会；否则，根据LSP报文中的该子拓扑的IS-IS路由，对该子拓扑的本地路由进行计算。
如图4所示，当邻居设备接收备用板发来的第一个LSP报文时，此时，只有子拓扑A的C标志位置位，则邻居设备根据LSP报文中携带的子拓扑A的IS-IS路由，开始对子拓扑A进行路由计算；此后，邻居设备接收备用板发来的第二个LSP报文，该报文中只有子拓扑A、B的C标志位置位，则若邻居设备根据LSP报文中的子拓扑A的链路信息和IS-IS路由，发现子拓扑A已经收敛，则不需再计算子拓扑A的本地路由，只需对子拓扑B进行本地路由计算即可。
从图3所示实施例可以看出，只要一个子拓扑m的路由计算和引入完成，备用板就立即产生一个LSP报文，将该子拓扑m以及之前已完成路由计算和引入的子拓扑的C标志位置位，这样，邻居设备就可以根据置位的C标志位得知子拓扑m已经完成路由计算和引入，从而立即进行子拓扑m的本地路由计算过程，从而子拓扑m的路由就可收敛。相比于现有的在所有子拓扑的路由计算和引入完成后才发送LSP的情况，显然，就整个系统的路由而言，本发明实施例可以大大减少路由收敛时间。这里的“整个系统的路由”指的是主用板发生故障的设备的所有路由和每一个邻居设备上的所有路由。
图5为本发明实施例提供的位于支持MTR的设备上的主控板的组成示意图，如图5所示，其主要包括：第一模块和第二模块，其中：
第一模块：当本板作为备用板时，发现主用板发生故障，进入主备倒换过程，利用备份的IS-IS数据对每个子拓扑进行路由计算和引入，并将计算出的IS-IS路由同步更新到本板的IP路由表中，当一个子拓扑的路由计算和引入完成时，向第二模块发送携带该子拓扑的MT ID的路由计算和引入完成通知。
第二模块：接收第一模块发来的携带子拓扑的MT ID的路由计算和引入完成通知，产生一个LSP报文，该报文携带所有子拓扑MT ID和IS-IS路由，且，对于当前已完成路由计算和引入的各子拓扑，在该报文中设置该各子拓扑的路由计算和引入完成标志，将该LSP报文发送给邻居设备，以使得邻居设备根据该LSP报文中的路由计算和引入完成标志，对在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑进行本地路由计算。
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 (6)
1.一种支持多拓扑路由MTR的设备进行主备倒换的方法，其特征在于，该方法包括：
支持MTR的设备的备用板发现主用板发生故障，该备用板进入主备倒换过程，利用备份的中间系统互联IS-IS数据对每个子拓扑进行路由计算和引入；
当备用板发现一个子拓扑的路由计算和引入完成时，产生一个链路状态协议数据单元LSP报文，对于当前已完成路由计算和引入的各子拓扑，在该报文中设置该各子拓扑的路由计算和引入完成标志；备用板将该LSP报文发送给邻居设备，以使得邻居设备根据该LSP报文中的路由计算和引入完成标志，对在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑进行本地路由计算。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在该报文中设置该各子拓扑的路由计算和引入完成标志为：
将该报文的MT类型长度值TLV中的保留标志位作为路由计算和引入完成标志位，将所述各子拓扑的MT ID对应的路由计算和引入完成标志位置位。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MT TLV中的保留标志位为：MT TLV的第三个标志位。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MT TLV中的保留标志位为：MT TLV的第四个标志位。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述邻居设备根据该LSP报文中的路由计算和引入完成标志，对在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑的本地路由进行计算包括：
邻居设备根据LSP报文中的路由计算和引入完成标志，确定在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑，对于在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑，邻居设备根据LSP报文中该子拓扑的链路信息和IS-IS路由信息，判断该子拓扑的本地路由是否已经收敛，若否，则对该子拓扑进行本地路由计算。
6.一种位于支持MTR的设备上的主控板，其特征在于，包括：
第一模块，当本板作为备用板时，发现主用板发生故障，进入主备倒换过程，利用备份的IS-IS数据对每个子拓扑进行路由计算和引入；
第二模块，当发现一个子拓扑的路由计算和引入完成时，产生一个LSP报文，对于当前已完成路由计算和引入的各子拓扑，在该报文中设置该各子拓扑的路由计算和引入完成标志，将该LSP报文发送给邻居设备，以使得邻居设备根据该LSP报文中的路由计算和引入完成标志，对在备用板上已完成路由计算和引入的各子拓扑进行本地路由计算。
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