CN102412997A - 主备环境下传递链路通断状态的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种主备环境下传递链路通断状态的方法及系统。该方法可包括步骤：链路中加入的主中间设备检测其与主第一设备之间的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换，并同步传递至主中间设备与主第二设备的链路中；所述主第二设备检测其与主中间设备的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换。本发明在链路中加入第三方设备后链路通断状态依然可同步传递，可实现第三方设备完全透明部署的部署特点，不需要改变原有的双机热备检测机制，不需要原有设备的配合；同时，利用网卡硬件组成结构特性，通过软件方式控制供电状态，达到链路通断状态变化控制，方便实用。
Description
技术领域
本发明涉及到主备切换技术领域，特别涉及到一种主备环境下传递链路通断状态的方法及系统。
背景技术
随着互联网应用的蓬勃发展，企业的网络拓扑越来越复杂，诸如流量控制、应用审计、防火墙、核心交换机以及核心路由器等网络设备一起部署于企业机房的情况逐渐多。部署网络设备数量的增多同时意味着企业网络单点故障的出现概率就越大，其中某一设备产生故障即可导致整个网络瘫痪。因此双机热备的部署模式开始大量使用，当一台设备产生故障可由另一台设备提供服务。
选择双机热备部署，主备切换的时间差至关重要。该时间差取决于网络服务系统的重要性以及用户对服务中断的容忍程度，目前用于判断网络路径故障检测方法多种多样，最常见且实时性高的方法是链路通断状态检测法。参照图1，该检测的过程是：当线路A上主交换机21出现异常时(宕机/断电时)，主防火墙11通过网口的连接状态就能够识别出来线路A的链路通断状态发生变化(因为主交换机21的网口电源供电中断)；主交换机21出现故障，备交换机22通过通讯同步线路发现主交换机异常，开始切换为主工作；主防火墙11通过链路通断状态识别发现A线路异常立即通过通讯线路D告诉备防火墙12成为主，而自己成为备，完成一次切换过程。上述方案的优点是切换实时性非常高，只要网络中任何一个设备出现异常导致网口链路发生状态的变化对端就能立即侦测到，但是缺点就是线路A或线路B中再放入第三方设备，则会将打断原先防火墙与交换机之间的检测机制，影响主备切换。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种主备环境下传递链路通断状态的方法，可实现链路通断状态的同步传递。
本发明提出一种主备环境下传递链路通断状态的方法，包括步骤：
链路中加入的主中间设备检测其与主第一设备之间的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换，并同步传递至主中间设备与主第二设备的链路中；
所述主第二设备检测其与主中间设备的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换。
优选地，所述链路中加入的主中间设备检测其与主第一设备之间的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换，并同步传递至主中间设备与主第二设备的链路中的步骤具体包括：
主中间设备通过物理层芯片检测其与主第一设备的链路通断情况，当链路异常时控制电源管理模块停止给物理层芯片供电，切换使用备中间设备。
优选地，所述主第二设备检测其与主中间设备的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换的步骤具体包括：
所述主第二设备通过物理层芯片检测其与主中间设备的链路通断情况，当链路异常时切换使用备第二设备。
优选地，所述方法还包括：
当主中间设备检测到主第一设备恢复正常时，控制电源管理模块给物理层芯片供电，切换使用主中间设备。
优选地，所述方法还包括：
当主第二设备检测到主中间设备恢复正常时，控制电源管理模块给物理层芯片供电，切换使用主第二设备。
本发明还提出一种主备环境下传递链路通断状态的系统，包括主/备第一设备以及主/备第二设备，还包括主/备中间设备，分别设置于所述主/备第一设备以及主/备第二设备的链路中；
所述主中间设备检测其与主第一设备之间的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换，并同步传递至主中间设备与主第二设备的链路中；
所述主第二设备检测其与主中间设备的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换。
优选地，所述主中间设备包括：物理层芯片以及电源管理模块；
所述主中间设备通过物理层芯片检测其与主第一设备的链路通断情况，当链路异常时控制电源管理模块停止给物理层芯片供电，切换使用备中间设备。
优选地，所述主第二设备包括：物理层芯片以及电源管理模块；
所述主第二设备通过物理层芯片检测其与主中间设备的链路通断情况，当链路异常时切换使用备第二设备。
优选地，所述主/备第一设备分别为主/备交换机；所述主/备第二设备分别为主/备防火墙。
本发明在链路中加入第三方设备后链路通断状态依然可同步传递，可实现第三方设备完全透明部署的部署特点，不需要改变原有的双机热备检测机制，不需要原有设备的配合；同时，利用网卡硬件组成结构特性，通过软件方式控制供电状态，达到链路通断状态变化控制，方便实用。
附图说明
图1是现有技术中双机热备的网络结构示意图；
图2是本发明主备环境下传递链路通断状态的方法一实施例中步骤流程示意图；
图3是本发明主备环境下传递链路通断状态的方法一实施例中双机热备的网络结构示意图；
图4是本发明主备环境下传递链路通断状态的方法一实施例中以太网卡的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图2，提出本发明一种主备环境下传递链路通断状态的方法一实施例。该方法可包括：
步骤S30、链路中加入的主中间设备检测其与主第一设备之间的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换，并同步传递至主中间设备与主第二设备的链路中；
步骤S31、所述主第二设备检测其与主中间设备的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换。
参照图3，在主/备第一设备61、62以及主/备第二设备41、42之间的线路(线路A以及链路B)上分别加入第三方主/备中间设备51、52，原有的两条线路A、B将被物理分割成4条线路A、B、E、F。本实施例中，该主/备第一设备61、62可为主交换机以及备交换机，该主/备第二设备41、42可为主防火墙以及备防火墙。
当主交换机异常(宕机/断电)时，链路通断状态只能体现在线路E上，主防火墙因为主中间设备51的加入引起物理线路分割，线路A识别不到线路E的状态，即主防火墙不知道A->E这条通路已经断开。上述问题是由于主防火墙是通过检测自身网口的链路通断状态变化来识别线路异常，因为主中间设备51的加入，虽然线路E已经因为主交换机的网口状态变化而发生变化，但是线路A与线路E是分割的，主防火墙无法获知线路E的变化。
上述主备环境下传递链路通断状态的方法，可将线路E的状态变化跳动同步传递到线路A中，线路E无论发生任何状态变化，比如连接/断开，均可原封不动地将这个变化传递到线路A中，如此可在不改变原有网络、原有部署特征的情况下无缝地接入第三方设备，增强双机热备中主备切换的性能。
由于网络设备(比如防火墙、交换机以及中间设备等)中都设置有以太网卡，而以太网卡包括了OSI(Open System Interconnect，开放式系统互联)模型的两个层：物理层和链路层，分别对应了以太网卡控制器中的链路层(MAC)芯片71和物理层(PHY)芯片72，两者通过媒体独立接口73(MediaIndependent Interface，MII)连接。(参照图4)其中该物理层芯片72分别与电源管理(DC)模块74以及网口模块75(比如RJ45接口)连接。
上述物理层芯片72可通过RJ45接口与对端设备(比如第一设备或第二设备等)连接通讯，并通过LED灯显示出目前的连接状态和工作状态，当将网线接入RJ45接口时，该物理层芯片72不断发出脉冲信号检测对端设备，如果发现了对端设备，则与对端协商并确定连接速度、双工模式等信息，即协商网络线路两端的连接状态。该电源管理模块74为该RJ45接口供电，该RJ45接口需要依靠电源管理模块74提供持续稳定的工作电压。当对端设备正常运行时，电源管理模块74能够持续不断地为物理层芯片72提供稳定的电压，只有当设备正常重启/异常宕机时这个电压会出现断供的现象。可通过在软件控制电源管理模块74，对物理层芯片72的供电状态进行干涉，如果软件控制电源管理模块74不给物理层芯片72供电，则物理层芯片72将无法正常完成其基本功能，即无法完成与对端设备的连接协商(工作模式无法协商，连接速度无法协商)，LED灯也无法正常显示，此时与该网卡相连的网卡因为无法正常完成协商(即协商失败)，对端设备的网卡将显示为断开状态。当软件恢复电源管理模块74给物理层芯片72供电后，两端线路亦恢复成正常连接状态。
上述主中间设备51通过物理层芯片72检测其与主第一设备61的链路通断情况，当链路异常时控制电源管理模块74停止给物理层芯片72供电，切换使用备中间设备52。上述主第二设备41通过物理层芯片72检测其与主中间设备51的链路通断情况，当链路异常时切换使用备第二设备42。
主中间设备51可以检测到线路E出现异常，主中间设备51可以将线路A上的网卡电源管理模块74停止给物理层芯片72供电，使主中间设备51无法与主防火墙完成协商，速度的协商以及数据包的传输，线路A上的主防火墙网卡将失去与主中间设备51网卡之间的连接状态亦无法完成协商而断开，如此线路E的断开状态就同步到了线路A上。
当主交换机恢复时，线路E可恢复连接状态，主中间设备51可检测到该连接状态的变化，重新启动给线路A网卡物理层芯片72供电，恢复网卡的协商功能，主防火墙检测到后将重新与主中间设备51协商，并且在协商成功后恢复线路A的连接状态。
上述主备环境下传递链路通断状态的方法，在链路中加入第三方设备后链路通断状态依然可同步传递，可实现第三方设备完全透明部署的部署特点，不需要改变原有的双机热备检测机制，不需要原有设备的配合；同时，利用网卡硬件组成结构特性，通过软件方式控制供电状态，达到链路通断状态变化控制，方便实用。
参照图3，提出本发明一种主备环境下传递链路通断状态的系统一实施例。该系统可包括主/备第一设备61、62以及主/备第二设备41、42，还包括主/备中间设备51、52，分别设置于该主/备第一设备61、62以及主/备第二设备41、42的链路中；该主中间设备51检测其与主第一设备61之间的链路通断情况，根据链路通断情况进行主备切换，并同步传递至主中间设备51与主第二设备41的链路中；该主第二设备41检测其与主中间设备51的链路通断情况，根据链路通断情况进行主备切换。
在主/备第一设备61、62以及主/备第二设备41、42之间的线路(线路A以及链路B)上分别加入第三方主/备中间设备51、52，原有的两条线路A、B将被物理分割成4条线路A、B、E、F。本实施例中，该主/备第一设备61、62可为主交换机以及备交换机，该主/备第二设备41、42可为主防火墙以及备防火墙。
当主交换机异常(宕机/断电)时，链路通断状态只能体现在线路E上，主防火墙因为主中间设备51的加入引起物理线路分割，线路A识别不到线路E的状态，即主防火墙不知道A->E这条通路已经断开。上述问题是由于主防火墙是通过检测自身网口的链路通断状态变化来识别线路异常，因为主中间设备51的加入，虽然线路E已经因为主交换机的网口状态变化而发生变化，但是线路A与线路E是分割的，主防火墙无法获知线路E的变化。
上述主备环境下传递链路通断状态的系统，可将线路E的状态变化跳动同步传递到线路A中，线路E无论发生任何状态变化，比如连接/断开，均可原封不动地将这个变化传递到线路A中，如此可在不改变原有网络、原有部署特征的情况下无缝地接入第三方设备，增强双机热备中主备切换的性能。
由于网络设备(比如防火墙、交换机以及中间设备等)中都设置有以太网卡，而以太网卡包括了OSI(Open System Interconnect，开放式系统互联)模型的两个层：物理层和链路层，分别对应了以太网卡控制器中的链路层(MAC)芯片71和物理层(PHY)芯片72，两者通过媒体独立接口73(MediaIndependent Interface，MII)连接。(参照图4)其中该物理层芯片72分别与电源管理(DC)模块74以及网口模块75(比如RJ45接口)连接。
上述物理层芯片72可通过RJ45接口与对端设备(比如第一设备或第二设备等)连接通讯，并通过LED灯显示出目前的连接状态和工作状态，当将网线接入RJ45接口时，该物理层芯片72不断发出脉冲信号检测对端设备，如果发现了对端设备，则与对端协商并确定连接速度、双工模式等信息，即协商网络线路两端的连接状态。该电源管理模块74为该RJ45接口供电，该RJ45接口需要依靠电源管理模块74提供持续稳定的工作电压。当对端设备正常运行时，电源管理模块74能够持续不断地为物理层芯片72提供稳定的电压，只有当设备正常重启/异常宕机时这个电压会出现断供的现象。可通过在软件控制电源管理模块74，对物理层芯片72的供电状态进行干涉，如果软件控制电源管理模块74不给物理层芯片72供电，则物理层芯片72将无法正常完成其基本功能，即无法完成与对端设备的连接协商(工作模式无法协商，连接速度无法协商)，LED灯也无法正常显示，此时与该网卡相连的网卡因为无法正常完成协商(即协商失败)，对端设备的网卡将显示为断开状态。当软件恢复电源管理模块74给物理层芯片72供电后，两端线路亦恢复成正常连接状态。
上述主中间设备51通过物理层芯片72检测其与主第一设备61的链路通断情况，当链路异常时控制电源管理模块74停止给物理层芯片72供电，切换使用备中间设备52。上述主第二设备41通过物理层芯片72检测其与主中间设备51的链路通断情况，当链路异常时切换使用备第二设备42。
主中间设备51可以检测到线路E出现异常，主中间设备51可以将线路A上的网卡电源管理模块74停止给物理层芯片72供电，使主中间设备51无法与主防火墙完成协商，速度的协商以及数据包的传输，线路A上的主防火墙网卡将失去与主中间设备51网卡之间的连接状态亦无法完成协商而断开，如此线路E的断开状态就同步到了线路A上。
当主交换机恢复时，线路E可恢复连接状态，主中间设备51可检测到该连接状态的变化，重新启动给线路A网卡物理层芯片72供电，恢复网卡的协商功能，主防火墙检测到后将重新与主中间设备51协商，并且在协商成功后恢复线路A的连接状态。
上述主备环境下传递链路通断状态的系统，在链路中加入第三方设备后链路通断状态依然可同步传递，可实现第三方设备完全透明部署的部署特点，不需要改变原有的双机热备检测机制，不需要原有设备的配合；同时，利用网卡硬件组成结构特性，通过软件方式控制供电状态，达到链路通断状态变化控制，方便实用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种主备环境下传递链路通断状态的方法，其特征在于，包括步骤：
链路中加入的主中间设备检测其与主第一设备之间的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换，并同步传递至主中间设备与主第二设备的链路中；
所述主第二设备检测其与主中间设备的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换。
2.根据权利要求1所述的主备环境下传递链路通断状态的方法，其特征在于，所述链路中加入的主中间设备检测其与主第一设备之间的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换，并同步传递至主中间设备与主第二设备的链路中的步骤具体包括：
主中间设备通过物理层芯片检测其与主第一设备的链路通断情况，当链路异常时控制电源管理模块停止给物理层芯片供电，切换使用备中间设备。
3.根据权利要求2所述的主备环境下传递链路通断状态的方法，其特征在于，所述主第二设备检测其与主中间设备的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换的步骤具体包括：
所述主第二设备通过物理层芯片检测其与主中间设备的链路通断情况，当链路异常时切换使用备第二设备。
4.根据权利要求3所述的主备环境下传递链路通断状态的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当主中间设备检测到主第一设备恢复正常时，控制电源管理模块给物理层芯片供电，切换使用主中间设备。
5.根据权利要求4所述的主备环境下传递链路通断状态的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当主第二设备检测到主中间设备恢复正常时，控制电源管理模块给物理层芯片供电，切换使用主第二设备。
6.一种主备环境下传递链路通断状态的系统，包括主/备第一设备以及主/备第二设备，其特征在于，还包括主/备中间设备，分别设置于所述主/备第一设备以及主/备第二设备的链路中；
所述主中间设备检测其与主第一设备之间的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换，并同步传递至主中间设备与主第二设备的链路中；
所述主第二设备检测其与主中间设备的链路通断情况，根据所述链路通断情况进行主备切换。
7.根据权利要求6所述的主备环境下传递链路通断状态的系统，其特征在于，所述主中间设备包括：物理层芯片以及电源管理模块；
所述主中间设备通过物理层芯片检测其与主第一设备的链路通断情况，当链路异常时控制电源管理模块停止给物理层芯片供电，切换使用备中间设备。
8.根据权利要求7所述的主备环境下传递链路通断状态的系统，其特征在于，所述主第二设备包括：物理层芯片以及电源管理模块；
所述主第二设备通过物理层芯片检测其与主中间设备的链路通断情况，当链路异常时切换使用备第二设备。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的主备环境下传递链路通断状态的系统，其特征在于，所述主/备第一设备分别为主/备交换机；所述主/备第二设备分别为主/备防火墙。
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| TR01 | Transfer of patent right |