CN102523160A - 以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法，包括以下步骤：S1、根据转发表或保护组通道表判断是否使能保护切换，若是，执行步骤S2；S2、通过转发表或保护组通道表得到保护组ID并查询保护组表得到保护组的工作状态指示位W/Pflag；S3、依据W/Pflag的值确定报文在工作通道WorkingPath还是在保护通道ProtectionPath上进行传输。本发明发生保护切换时无需删除转发表，仅仅需要设置保护组中的W/Pflag的状态值，从而切换所有保护组中的成员，大大提高保护切换的时间，同时减少了软件的复杂度。

Description

以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法及系统

技术领域

本发明涉及以太网技术领域，尤其涉及一种以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法及系统。

背景技术

目前在以太网保护环境下，以太网在发生保护切换时是通过删除转发表重新学习把保护端口在增加到转发表。而电信级交换机需要达到50ms级的保护切换，其中50ms包含故障测试时间、保护切换信令时间和删除转发表项时间。在以太网交换机系统中，转发表在软件上层和芯片硬件中都会保存，故删除转发表的时间=软表的删除时间+硬件的删除时间，软表的删除时间依赖于CPU的运算时间及软表中保存转发表的算法；硬表中删除时间依赖于转发表的存储介质和方法。

在进行以太网交换机系统设计中，由于删除转发表的时间受限于软表和硬表的删除时间，不同容量的转发表删除时间是不同的，随着转发表的容量增大，其删除转发表的时间也会变大，所以无论是系统厂商和芯片厂商都需要提高快速删除转发表的方法和实现机制。

有鉴于此，有必要提供一种以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法及系统以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法及系统。

本发明的一种以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法，所述方法包括以下步骤：

S1、根据转发表或保护组通道表判断是否使能保护切换，若是，执行步骤S2；

S2、通过转发表或保护组通道表得到保护组ID并查询保护组表得到保护组的工作状态指示位W/P flag；

S3、依据W/P flag的值确定报文在工作通道Working Path还是在保护通道Protection Path上进行传输。

作为本发明的进一步改进，所述转发表包括MACDA、VLAN、APS_EN、APS Group ID/PORT和NEXHOPPTR；所述保护组通道表包括Port、VLAN ID、APS Selector ID、APS_EN 和W/P flag；所述保护组表包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1具体为：

当为线性1:1保护源端时，根据转发表中的APS_EN判断是否使能保护切换；

当为线性保护宿端时，根据保护组通道表中的APS_EN判断是否使能保护切换。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体为：

当为线性1:1保护源端时，通过转发表中APS Group ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port；

当为线性保护宿端时，通过保护域宿端的保护组通道表中的APS Selector ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3具体为：

当为线性1:1保护源端时，依据保护组工作状态指示位W/P flag的值选择报文从工作通道Working Path或保护通道Protection Path传输，当W/P flag 为0时，报文将从工作通道发送出去，当W/P flag为1时，报文将从保护通道发送出去；

当为线性保护宿端时，比较保护组通道表的W/P flag的值与保护组工作状态指示位W/P flag的值是否相等，若是，报文继续转发，若否，则丢弃报文。

相应地，一种以太网线性保护中快速切换的芯片实现系统，所述系统包括：

判断模块：用于根据转发表或保护组通道表判断是否使能保护切换；

查询模块：用于通过转发表或保护组通道表得到保护组ID并查询保护组表得到保护组的工作状态指示位W/P flag；

执行模块：用于依据W/P flag的值确定报文在工作通道Working Path还是在保护通道Protection Path上进行传输。

作为本发明的进一步改进，所述转发表包括MACDA、VLAN、APS_EN、APS Group ID/PORT和NEXHOPPTR；所述保护组通道表包括Port、VLAN ID、APS Selector ID、APS_EN 和W/P flag；所述保护组表包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port。

作为本发明的进一步改进，所述判断模块还用于：

当为线性1:1保护源端时，根据转发表中的APS_EN判断是否使能保护切换；

当为线性保护宿端时，根据保护组通道表中的APS_EN判断是否使能保护切换；

作为本发明的进一步改进，所述查询模块还用于：

当为线性1:1保护源端时，通过转发表中APS Group ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port；

当为线性保护宿端时，通过保护域宿端的保护组通道表中的APS Selector ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag。

作为本发明的进一步改进，所述执行模块还用于：

当为线性1:1保护源端时，依据保护组工作状态指示位W/P flag的值选择报文从工作通道Working Path或保护通道Protection Path传输，当W/P flag 为0时，报文将从工作通道发送出去，当W/P flag为1时，报文将从保护通道发送出去；

当为线性保护宿端时，比较保护组通道表的W/P flag的值与保护组工作状态指示位W/P flag的值是否相等，若是，报文继续转发，若否，则丢弃报文。

本发明的有益效果是：本发明发生保护切换时无需删除转发表，仅仅需要设置保护组中的W/P flag的状态值，从而切换所有保护组中的成员，大大提高保护切换的时间；同时以太网交换系统厂商无需考虑删除转发表的时间对保护切换时间的影响，无需考虑为了减小删除软件转发表的时间而需要更换更高性能的CPU，并且不需要在引入保护切换时优化保存软件上层转发表的算法，大大减少软件的复杂度。

附图说明

图1为以太网1:1线性保护模型示意图。

图2为以太网1+1线性保护模型示意图。

图3为本发明一实施方式中以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法流程图。

图4为现有技术中的MAC转发表示意图。

图5为本发明一实施方式中具备保护切换功能的MAC转发表示意图。

图6为本发明一实施方式中线性1:1保护域源端保护组实体的示意图。

图7为本发明一实施方式中线性1:1保护域源端保护倒换机制示意图。

图8为本发明一实施方式中线性1:1或1+1保护域宿端保护切换机制示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参图1、图2所示为两种以太网线性保护模型示意图，由ITU-T制定的G.8031协议定义了线性1+1保护倒换和线性1：1保护倒换模式。根据G.8031描述，发生保护切换时，在1+1下，保护通道的切换发生在保护域的宿端中，而在1：1下, 保护通道的切换需要考虑保护域的源端和保护域的宿端。

参图3所示为本发明一实施方式中以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法流程图，该方法包括以下步骤：

S1、根据转发表或保护组通道表判断是否使能保护切换，若是，执行步骤S2，若否，则将报文做正常转发。转发表包括MACDA、VLAN、APS_EN、APS Group ID/PORT和NEXHOPPTR等；保护组通道表包括Port、VLAN ID、APS Selector ID、APS_EN 和W/P flag等。当为线性1:1保护源端时，根据转发表中的APS_EN判断是否使能保护切换；当为线性保护宿端时，根据保护组通道表中的APS_EN判断是否使能保护切换；

S2、通过转发表或保护组通道表得到保护组ID并查询保护组表得到保护组的工作状态指示位W/P flag。所述保护组表包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port。当为线性1:1保护源端时，通过转发表中APS Group ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port；当为线性保护宿端时，通过保护域宿端的保护组通道表中的APS Selector ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag；

S3、依据W/P flag的值确定报文在工作通道Working Path还是在保护通道Protection Path上进行传输。当为线性1:1保护源端时，依据保护组工作状态指示位W/P flag的值选择报文从工作通道Working Path或保护通道Protection Path传输，当W/P flag 为0时，报文将从工作通道发送出去，当W/P flag为1时，报文将从保护通道发送出去；当为线性保护宿端时，比较保护组通道表的W/P flag的值与保护组工作状态指示位W/P flag的值是否相等，若是，报文继续转发，若否，则丢弃报文。

本实施方式以两层网络为例，参图4所示，在传统的两层MAC转发表中，转发表中包含{MACDA，VLAN，PORT，NEXHOPPTR}，其中MACDA为报文的目的MAC地址，VLAN为报文中VLAN ID，PORT为报文转发出端口的值，NEXHOPPTR为报文从端口出去对出报文进行编辑的下一跳编辑表索引。参图5所示，在本发明中，转发表包括{MACDA，VLAN，APS_EN，APS Group ID/PORT，NEXHOPPTR}，其中APS_EN表示保护切换是否使能。

在线性1:1保护域源端的保护实现方案具体为：

根据转发表中的APS_EN判断是否使能保护切换；

若转发表中APS_EN不使能，转发表中的APS Group ID/PORT字段即表示PORT，和传统的两层转发表没有任何区别；

若转发表中APS_EN使能，参图6、图7所示，NexthopPtr和NexthopPtr+1将作为工作通道和保护通道的下一跳编辑表中的索引；APS Group ID/PORT字段表示保护组编号APS Group ID，并通过APS Group ID作为索引查询得到保护组中对应保护实体信息，包含三个重要的信息：保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port，W/P flag显示当前保护组的工作状态。在报文转发时依据W/P flag的值选择报文从工作通道Working Path或保护通道Protection Path传输。

在本实施方式中，运行于保护的工作通道数据流如果下一跳报文编辑相同，则在保护通道上的报文编辑也相同，此时可以创建同一个保护组，即此时当APS关联路径上检测到故障或者接收到APS切换协议时，仅仅需要更改保护组中W/P flag值来达到快速保护切换，就能实现将同一个APS Group中多条转发流同时切换到保护路径，而不需要逐条修改每条流所关联的转发路径信息，大大加快了APS保护切换的速度。

在线性1:1或1+1保护域宿端的保护实现方案具体为：

保护组通道表为{Port，VLAN ID，APS Selector ID，APS_EN，W/P flag}。通过报文中的信息（如VLAN）以及报文进入的端口信息获取通道信息，得到标示通道状态W/P flag的值和保护选择开关组编号APS Selector ID；

当W/P flag等于0表示对应的通道为工作通道，当W/P flag 等于1表示对应的通道为保护通道；根据得到的保护选择开关组编号APS Selector ID查找保护域宿端保护组表得到当前保护组中W/P flag的值； 

根据通道状态W/P flag的值和当前保护组中W/P flag的值，比较两者是否相等，若是，报文继续转发，若否，则丢弃报文。

在线性保护的宿端，无论是1+1还是1：1的保护方案，一个很重要的工作就是如何标识数据流来自工作通道还是保护通道，并且标识出属于哪一个保护组，在本实施方式中，可以根据端口（Port）或者端口+ VLAN ID （Port + VLAN）来标示报文来自工作通道还是保护通道。

参图8所示，通过报文中的信息以及报文进入的端口信息获取保护通道信息查询得到标示通道状态W/P flag的值和保护选择开关组编号APS Selector ID，优选地，来自工作通道标志W/P flag等于0，来自保护通道W/P flag 等于1；通过得到的APS Selector ID查找当前保护组中W/P flag的值；当数据流所属通道上的W/P Flag状态和保护组中W/P Flag相等时，报文做正常转发，否则丢弃报文。

在本实施方式中保护域的宿端，同属于同一个保护组的多条转发流，当APS关联通道上检测到故障或接收到APS切换协议时，只需要修改保护选择开关组中的W/P flag 标志，就能将同一保护组中的所有数据流同时切换到保护通道或者工作通道，而不需要逐条修改每条流所关联的转发路径信息，大大加快了APS保护切换的速度。

进一步地，本发明不仅适用于二层网络环境，还适用于三层、MPLS网络和MPLS TP等网络中。

一种以太网线性保护中快速切换的芯片实现系统，该系统在保护域的源端包括：

判断模块：用于根据转发表或保护组通道表判断是否使能保护切换。转发表包括MACDA、VLAN、APS_EN、APS Group ID/PORT和NEXHOPPTR等；保护组通道表包括Port、VLAN ID、APS Selector ID、APS_EN 和W/P flag等。当为线性1:1保护源端时，根据转发表中的APS_EN判断是否使能保护切换；当为线性保护宿端时，根据保护组通道表中的APS_EN判断是否使能保护切换；

查询模块：用于通过转发表或保护组通道表得到保护组ID并查询保护组表得到保护组的工作状态指示位W/P flag。所述保护组表包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port。当为线性1:1保护源端时，通过转发表中APS Group ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port；当为线性保护宿端时，通过保护域宿端的保护组通道表中的APS Selector ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag；

执行模块：用于依据W/P flag的值确定报文在工作通道Working Path还是在保护通道Protection Path上进行传输。当为线性1:1保护源端时，依据保护组工作状态指示位W/P flag的值选择报文从工作通道Working Path或保护通道Protection Path传输，当W/P flag 为0时，报文将从工作通道发送出去，当W/P flag为1时，报文将从保护通道发送出去；当为线性保护宿端时，比较保护组通道表的W/P flag的值与保护组工作状态指示位W/P flag的值是否相等，若是，报文继续转发，若否，则丢弃报文。

进一步地，本实施方式中的系统不仅应用于ASIC芯片，还可应用于FPGA或NP等。

与现有技术相比，本发明以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法及系统在发生保护切换时无需删除转发表，仅仅需要设置保护组中的W/P flag的状态值，从而切换所有保护组中的成员，大大提高保护切换的时间；同时以太网交换系统厂商无需考虑删除转发表的时间对保护切换时间的影响，无需考虑为了减小删除软件转发表的时间而需要更换更高性能的CPU，并且不需要在引入保护切换时优化保存软件上层转发表的算法，大大减少软件的复杂度。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请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，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。

以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种以太网线性保护中快速切换的芯片实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、根据转发表或保护组通道表判断是否使能保护切换，若是，执行步骤S2；

S2、通过转发表或保护组通道表得到保护组ID并查询保护组表得到保护组的工作状态指示位W/P flag；

S3、依据W/P flag的值确定报文在工作通道Working Path还是在保护通道Protection Path上进行传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转发表包括MACDA、VLAN、APS_EN、APS Group ID/PORT和NEXHOPPTR；所述保护组通道表包括Port、VLAN ID、APS Selector ID、APS_EN 和W/P flag；所述保护组表包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

当为线性1:1保护源端时，根据转发表中的APS_EN判断是否使能保护切换；

当为线性保护宿端时，根据保护组通道表中的APS_EN判断是否使能保护切换。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

当为线性1:1保护源端时，通过转发表中APS Group ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port；

当为线性保护宿端时，通过保护域宿端的保护组通道表中的APS Selector ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

当为线性1:1保护源端时，依据保护组工作状态指示位W/P flag的值选择报文从工作通道Working Path或保护通道Protection Path传输，当W/P flag 为0时，报文将从工作通道发送出去，当W/P flag为1时，报文将从保护通道发送出去；

当为线性保护宿端时，比较保护组通道表的W/P flag的值与保护组工作状态指示位W/P flag的值是否相等，若是，报文继续转发，若否，则丢弃报文。

6.一种如权利要求1所述的以太网线性保护中快速切换的芯片实现系统，其特征在于，所述系统包括：

判断模块：用于根据转发表或保护组通道表判断是否使能保护切换；

查询模块：用于通过转发表或保护组通道表得到保护组ID并查询保护组表得到保护组的工作状态指示位W/P flag；

执行模块：用于依据W/P flag的值确定报文在工作通道Working Path还是在保护通道Protection Path上进行传输。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述转发表包括MACDA、VLAN、APS_EN、APS Group ID/PORT和NEXHOPPTR；所述保护组通道表包括Port、VLAN ID、APS Selector ID、APS_EN 和W/P flag；所述保护组表包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述判断模块还用于：

当为线性1:1保护源端时，根据转发表中的APS_EN判断是否使能保护切换；

当为线性保护宿端时，根据保护组通道表中的APS_EN判断是否使能保护切换。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述查询模块还用于：

当为线性1:1保护源端时，通过转发表中APS Group ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag、工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port；

当为线性保护宿端时，通过保护域宿端的保护组通道表中的APS Selector ID作为索引查询保护组中对应保护实体信息，所述保护实体信息包括保护组工作状态指示位W/P flag。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述执行模块还用于：

当为线性1:1保护源端时，依据保护组工作状态指示位W/P flag的值选择报文从工作通道Working Path或保护通道Protection Path传输，当W/P flag 为0时，报文将从工作通道发送出去，当W/P flag为1时，报文将从保护通道发送出去；

当为线性保护宿端时，比较保护组通道表的W/P flag的值与保护组工作状态指示位W/P flag的值是否相等，若是，报文继续转发，若否，则丢弃报文。

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