CN102664750B - 多机热备份的方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多机热备份的方法、系统及设备。其中，方法包括：从互为热备份的N+1个设备中确定出主设备和从设备；主设备和每个从设备分别根据N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑；在备份虚拓扑中，主设备为备份虚拓扑的顶节点，主设备连接不大于N-1个作为主设备的下游节点的从设备，至少一个从设备连接作为从设备的下游节点的另一从设备，每个从设备只有一个上游节点；主设备和存在下游节点的从设备将同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份。本发明技术方案通过将传统的以主设备为核心的星形备份结构变为分布式方式的备份结构，降低了主设备的负担。

Description

多机热备份的方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种多机热备份的方法、系统及设备。

背景技术

在网络中，为了提高服务的可靠性，一般会对设备进行热备份。常用的热备份方法是1：1方式的热备份，即一台设备作为主设备运行业务，另外一台设备作为从设备备份业务。当主设备出现故障时，从设备切换成主设备，以提供不间断的服务。

在一些网络中，为了进一步提高服务的可靠性，会要求以1：N方式进行热备份，即一台设备作为主设备运行业务，多台设备作为从设备备份业务。当主设备或任意的从设备出现故障时，从运行正常的从设备中选出一台作为主设备，以提供不间断服务。

现有技术中，主设备与从设备之间进行广播同步，或者采用简单的N个点对点单播同步方式实现1：N热备份技术。现有技术中，所有数据的同步都是由主设备负责，当从设备的数量较多或需要热备的数据量较大时，要保证所有设备上的数据的一致性需要牺牲主设备的性能，主设备的负担较重。

发明内容

本发明提供一种多机热备份的方法、系统及设备，用以在实现多机热备份的情况下降低主设备的负担。

本发明提供一种多机热备份的方法，包括：

从互为热备份的N+1个设备中确定出主设备和从设备；

所述主设备和每个从设备分别根据所述N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑；在所述备份虚拓扑中，所述主设备为所述备份虚拓扑的顶节点，所述主设备连接不大于N-1个作为所述主设备的下游节点的从设备，所述主设备的下游节点中的至少一个从设备连接作为自身的下游节点的、除所述主设备的下游节点之外的另一从设备，每个从设备有且只有一个上游节点；

所述主设备根据所述备份虚拓扑确定出自身的下游节点，将同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份；

每个所述从设备根据所述备份虚拓扑判断自己是否存在下游节点，存在下游节点的从设备将从自身的上游节点接收到的所述同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份。

本发明提供一种设备，包括：

确定模块，用于从互为热备份的N+1个设备中确定出主设备和从设备；

构建模块，用于根据所述N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑；在所述备份虚拓扑中，所述主设备为所述备份虚拓扑的顶节点，所述主设备连接不大于N-1个作为所述主设备的下游节点的从设备，所述主设备的下游节点中的至少一个从设备连接作为自身的下游节点的、除所述主设备的下游节点之外的另一从设备，每个从设备有且只有一个上游节点；

发送模块，用于在所述设备为所述主设备时，根据所述备份虚拓扑确定出所述设备的下游节点，将同步数据发送给所述设备的下游节点，以进行热备份，或者在所述设备为从设备时，判断所述设备是否存在下游节点，当所述设备存在下游节点时，将从所述设备的上游节点接收到的所述同步数据发送给所述设备的下游节点，以进行热备份。

本发明提供一种多机热备份的系统，包括：多个本发明提供的设备，所述多个设备互为热备份。

本发明提供的多机热备份的方法、系统及设备，从互为热备份的多个设备中确定出主设备和从设备，主设备和从设备分别根据互为热备份的多个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑，所构建的备份虚拓扑是一种以主设备为顶节点，主设备连接不大于从设备总数减1个作为其下游节点的从设备，主设备的下游节点中的至少一个从设备连接作为其下游节点的、除主设备的下游节点之外的另一个从设备，并且每个从设备有且只有一个上游节点的分布式结构，主设备和存在下游节点的从设备分别将需要热备的数据（即同步数据）发送给自己的下游节点以进行热备份。与现有技术相比，本发明技术方案通过形成具有分布式结构的备份虚拓扑将传统的简单一对多关系的备份方式转化为逐跳备份方式，从而将传统的以主设备为核心的星形备份结构变为分布式方式的备份结构，降低了主设备的负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的多机热备份的方法的流程图；

图2A为本发明一实施例提供的步骤101的一种实施方式的流程图；

图2B为本发明一实施例提供的环形堆叠系统的结构示意图；

图2C为本发明一实施例提供的图2B所示系统的一种备份虚拓扑的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的图2B所示系统的另一种备份虚拓扑的结构示意图；

图4为本发明又一实施例提供的多机热备份的方法的流程图；

图5A为本发明一实施例提供的图2B所示系统的又一种备份虚拓扑的结构示意图；

图5B为本发明一实施例提供的图2B所示系统的又一种备份虚拓扑的结构示意图；

图5C为本发明一实施例提供的多框交换机系统的备份虚拓扑的结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的设备的结构示意图；

图7为本发明另一实施例提供的设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一实施例提供的多机热备份的方法的流程图。如图1所示，本实施例的方法包括：

步骤100、从互为热备份的N+1个设备中确定出主设备和从设备。

在本实施例中，以N+1个设备进行热备份的网络为例进行说明，该网络中除了互为热备份的N+1个设备之外，还可以存在其他设备。其中，N可以是任意自然数。

其中，主设备为N+1个设备中处于主设备状态的设备，即运行业务的设备；从设备为N+1个设备中处于从设备状态设备，即备份业务的设备。在N+1个设备中只有一个主设备，其他均为从设备。

可选的，管理员或工作人员可以预先在互为热备份的N+1个设备上配置主设备和从设备。这样，N+1个设备中每个设备都可以知道网络中的主设备和从设备。

可选的，互为热备份的N+1个设备还可以通过一定的选举机制，从中选举出主设备和从设备。例如，N+1个设备可以依据每个设备的信息，选举出主设备和从设备。其中，每个设备的信息可以是优先级、互联网协议（InternetProtocol，IP）地址和/或介质访问控制（Media Access Control，MAC）地址等。

例如，每个设备的信息为优先级，则N+1个设备可以预先约定选择优先级最高的设备作为主设备，其他设备作为从设备，这样N+1个设备就会根据每个设备的优先级，确定出优先级最高的设备作为主设备。对于优先级最高的设备来说，会确定出自己的角色为主设备，而对于优先级较低的设备来说，会确定自己的角色为从设备。其中，根据优先级确定主设备和从设备的方式并不限于将优先级最高的设备作为主设备。例如，N+1个设备还可以预先约定选择优先级最低的设备作为主设备。

通常，设备的优先级是不同的，但不限于此。在某些特殊情况下，不同设备的优先级有可能相同。基于此，N+1个设备还可以预先约定在设备的优先级相同时，可以进一步根据设备的IP地址或MAC地址等来确定主设备和从设备。例如，假设存在两台优先级最高的设备，则此时可以选择IP地址或MAC地址较小的作为主设备，又或者也可以选择IP地址或MAC地址较大的作为主设备。

另外，除了根据每个设备的优先级确定主设备和从设备之外，还可以根据每个设备的IP地址或MAC地址。例如，N+1个设备可以预先约定选择IP地址或MAC地址最小的设备作为主设备，其他设备作为从设备。又例如，N+1个设备还可以预先约定选择IP地址或MAC地址最大的设备作为主设备，其他设备作为从设备等。

在本实施例中，每个设备均可以获知所在网络中其他设备的信息。所述设备的信息可以包括该设备的IP地址、MAC地址、优先级信息、连接端口等至少其中之一。也就是说，主设备可以获取所有从设备的优先级、IP地址或MAC地址等信息。每个从设备也可以获取主设备和其他从设备的优先级、IP地址或MAC地址等信息。

步骤101、主设备和每个从设备分别根据N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑。

在本实施例中，每个设备均可以获取其所在网络的物理拓扑信息，进而可以获取到网络中N+1个设备之间的物理拓扑信息。其中，N+1个物理拓扑信息可以包括N+1个设备之间的连接关系和/或N+1个设备中每个设备的信息等。其中，每个设备的信息可以包括每个设备的IP地址、MAC地址、优先级信息、连接端口等至少其中之一。

其中，主设备与从设备之间预先约定了构建备份虚拓扑的方法以及具体使用的物理拓扑信息。基于此，主设备和各设备构建出的备份虚拓扑是相同的。

在本实施例中，主设备或每个从设备构建出的备份虚拓扑具有如下结构特征：在备份虚拓扑中，主设备为备份虚拓扑的顶节点，主设备连接不大于N-1个作为主设备的下游节点的从设备，主设备的下游节点中的至少一个从设备连接作为该从设备的下游节点的、除主设备的下游节点之外的另一从设备，每个从设备只有一个上游节点。

其中，凡是具有上述结构特征的备份虚拓扑均在本实施例的保护范围之内。相应的，凡是可以根据N+1个设备之间的物理拓扑信息构建出具有上述结构特征的备份虚拓扑的各种方法也均在本实施例的保护范围之内。

另外，本实施例的备份虚拓扑除了具有上述结构特征之外，还会包括虚拓扑中每个节点（即主设备或从设备）的标识信息。其中，每个节点的标识可以是每个节点的IP地址、MAC地址和/或优先级等可唯一标识该节点的信息。

可选的，为了降低网络中每个设备的负担，可以利用规则来限制每个设备（在备份虚拓扑中可以称为节点）的下游节点的数量。

步骤102、主设备根据备份虚拓扑确定出自身的下游节点，将同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份。

其中，由于主设备是备份虚拓扑的顶节点，故主设备一定存在下游节点而不存在上游节点。故对主设备来说，可以根据备份虚拓扑直接确定出自身的下游节点。具体来说，主设备根据备份虚拓扑确定自身的下游节点的过程主要是获取各个下游节点的标识信息的过程。

步骤103、每个从设备根据备份虚拓扑判断自己是否存在下游节点，存在下游节点的从设备将从自身的上游节点接收到的同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份。

其中，当每个从设备构建出备份虚拓扑之后，可以根据自己在备份虚拓扑中的位置，确定自己是否存在下游节点。另外，对于每个从设备来说，可以直接结合自己在网络中的角色信息确定出自己存在上游节点。从设备会接收其上游节点发送的同步数据。

对于从设备来说，当从设备确定出自身存在下游节点时，将从自身的上游节点接收到的同步数据发送给自身的下游节点，由下游节点保存同步数据，进而实现热备份。其中，每个从设备仅负责向其下游节点发送同步数据。

其中，同步数据是指设备运行业务所需的各种数据，例如包括主设备上的配置信息以及业务运行过程中的业务信息等。当主设备故障后，任何一个从设备被选中作为主设备后，可以直接基于同步数据运行业务，而不会导致业务出现中断。

在本实施例中，互为热备份的多个设备从中选出主设备和从设备，主设备和从设备分别根据多个设备之间的物理拓扑信息构建以主设备为顶节点，主设备的下游节点中至少一个从设备连接作为其下游节点的、除主设备的下游节点之外的另一从设备，并且每个从设备有且只有一个上游节点的具有分布式结构的备份虚拓扑，主设备或存在下游节点的从设备通过将同步数据发送给自身的下游节点进行热备份，与现有技术相比，本实施例将传统的简单一对多关系的备份方式转化为逐跳备份方式，从而将传统的以主设备为核心的星形备份结构变为分布式方式的备份结构，降低了主设备的负担；另外，每个设备逐跳向其下游节点发送同步数据的机制，既提高了数据同步的效率，又保证了数据同步的可靠性，从而整体上提高网络的可用性。

其中，根据N+1个设备之间的物理拓扑信息的不同，主设备和每个从设备根据N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑的实施方式会有所不同。下面进行举例说明：

例如，N+1个设备之间的物理拓扑信息包括N+1个设备之间的连接关系。基于此，步骤101，即主设备和每个从设备分别根据N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓的一种实施方式，如图2A所示。该实施方式包括：

步骤201、主设备和每个从设备分别根据N+1个设备之间的连接关系，获取每个从设备到主设备的跳数信息。

当确定出网络中的主设备和从设备之后，主设备和每个从设备可以根据物理拓扑信息中主设备与每个从设备以及各从设备之间的连接关系，获取每个从设备到主设备之间的跳数信息。其中，对每个设备来说，当其作为从设备的时候，不仅需要获取自己到主设备的跳数信息，还需要获取其他从设备到主设备的跳数信息。对每个设备来说，当其作为主设备的时候，需获取所有从设备到自己的跳数信息。其中，主设备和各从设备分别确定出的由同一从设备到主设备的跳数信息都是相同的。

步骤202、主设备和每台从设备根据每个从设备到主设备之间的跳数信息，构建备份虚拓扑。

当主设备和每个从设备分别获取到每个从设备到主设备的跳数信息后，根据获取的每个从设备到主设备的跳数信息构建备份虚拓扑。

可选的，主设备和每个从设备可以分别将距离主设备一跳的从设备作为主设备的下游节点；而将距离主设备两条的从设备作为主设备的下游节点的下游节点，依次类推。

以图2B所示的环形堆叠系统构建备份虚拓扑为例进行说明。如图2B所示，该环形堆叠系统包括设备1-设备8，且设备1-设备8依次连接构成环形结构。假设设备1为主设备，设备2-设备7为从设备。以从设备2-7分别到主设备1之间的跳数建立备份虚拓扑，如图2C所示。在图2C所示的备份虚拓扑中，设备1位于顶节点，离设备1只有1跳的设备2和设备8处于设备1的下游，设备2和设备8为设备1的下游节点，设备1为设备2和设备8的上游节点；离设备1距离2跳的设备3位于设备2的下游，离设备1距离2跳的设备7位于设备8的下游，设备3为设备2的下游节点，设备2为设备3的上游节点，设备7为设备8的下游节点，设备8为设备7的上游节点；离设备1距离3跳的设备4位于设备3的下游，离设备1距离3跳的设备6位于设备7的下游，设备4为设备3的下游节点，设备3为设备4的上游节点，设备6为设备7的下游节点，设备7为设备6的上游节点；离设备1距离4跳的设备5位于设备4的下游，设备5为设备4的下游节点，设备4为设备5的上游节点。其中，图2C仅为根据跳数信息构建出的备份虚拓扑中的一种，但不限于此。

在本实施方式中，主设备和每个从设备分别根据N+1个设备之间的连接关系确定出每个从设备到主设备的跳数信息，基于跳数信息构建备份虚拓扑，具有实现简单、效率高等优势。

另外，N+1个设备之间的物理拓扑信息也可以仅包括N+1个设备中每个设备的信息。则步骤101的另一种实施方式具体为：主设备和每个从设备分别根据N+1个设备中每个设备的信息（即主设备和每个从设备的信息），构建备份虚拓扑。

举例说明，如果N+1个设备中每个设备（即主设备或从设备）的信息包括优先级，则主设备和每个从设备可以分别按照每个设备的优先级的高低构建备份虚拓扑。例如，主设备作为顶节点，然后将各从设备按照优先级由高到低的顺序进行排序，根据排序结果按照约定的构建策略依次部署各从设备，从而构成主设备为顶节点，主设备连接不大于N-1个作为主设备的下游节点的从设备，至少有一个从设备连接作为其下游节点的另一从设备，每个从设备只有一个上游节点的备份虚拓扑。其中，符合上述结构特征的备份虚拓扑可能有多个。

再例如，如果N+1个设备中每个设备的信息包括IP地址或MAC地址等，则主设备和每个从设备可以按照每个设备的IP地址或MAC地址的大小构建备份虚拓扑。例如，主设备和每个从设备可以预先约定按照IP地址或MAC地址由小到大的顺序部署各从设备。则主设备作为顶节点，然后将各从设备按照IP地址或MAC地址的由小到大的顺序进行排序，然后在按照约定的构建策略部署各从设备，从而构成主设备为顶节点，主设备连接不大于N-1个作为主设备的下游节点的从设备，至少有一个从设备连接作为其下游节点的另一从设备，每个从设备只有一个上游节点的备份虚拓扑。

进一步，以图2B所示的同一个环形堆叠系统为例，假设设备1-设备8的优先级依次降低，则还可以构建如图3所示的备份虚拓扑。在图3所示的备份虚拓扑中，设备1为主设备，设备2为设备1的下游节点，设备3为设备2的下游节点，设备4为设备3的下游节点，设备5为设备4的下游节点，设备6为设备5的下游节点，设备7为设备6的下游节点，设备8为设备7的下游节点。其中，图3所示仅为根据优先级信息构建出的备份虚拓扑中的一种，但不限于此。

在本实施方式中，主设备和每个从设备分别根据N+1个设备中每个设备的信息构建备份虚拓扑，具有实现简单、效率高等优势。

进一步，步骤102或步骤103的一种实施方式包括：主设备或存在下游节点的从设备根据预设备份周期，周期性的将同步数据发送给自身的下游节点。其中，主设备或存在下游节点的从设备周期性的向其下游节点发送同步数据不仅可以进一步提高同步数据的可靠性，而且有利于保证同步数据具有较高的一致性，有利于提高业务的可靠性。

进一步，步骤102或步骤103的另一种实施方式包括：主设备或存在下游节点的从设备接收自身的下游节点根据预设备份周期，周期性发送的同步数据获取请求。然后，主设备或存在下游节点的从设备根据同步数据获取请求，将同步数据发送给自身的下游节点。即存在上游节点的设备向其上游节点周期性的发送同步数据获取请求，其上游节点每接收到同步数据获取请求后，向其下游节点发送同步数据，以进行热备份。

其中，备份周期可以预先设定，其具体数值可根据实际应用场景自行设定。

另外，主设备或存在下游节点的从设备向自身的下游节点发送同步数据之前，需要先与自身的下游节点建立连接。故步骤102或步骤103的再一种实施方式包括：主设备或存在下游节点的从设备与自身的下游节点建立连接；然后主设备或存在下游节点的从设备通过所建立的连接，将同步数据发送给自身的下游节点。

较为优选的，主设备或存在下游节点的从设备与自身的下游节点建立的连接可以是可靠性连接，例如传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）连接或透明进程间通信（Transparent Inter-process Communication，TIPC）连接，但不限于此。其中，可靠性连接可以保证主设备或存在下游节点的从设备成功将同步数据发送给自身的下游节点，有利于提高同步数据的可靠性，进而有利于提高网络的整体性能。

图4为本发明又一实施例提供的多机热备份的方法的流程图。如图4所示，本实施例的方法包括：

步骤400、从互为热备份的N+1个设备中确定出主设备和从设备。

步骤401、主设备和每个从设备分别根据N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑。

步骤402、主设备根据备份虚拓扑确定出自身的下游节点，将同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份。

步骤400-步骤402可分别参见步骤100-步骤102的描述，在此不再赘述。

步骤403、每个从设备根据备份虚拓扑确定出自身的上游节点，并接收自身的上游节点发送的同步数据，以进行热备份。

对于每个从设备来说，其一定存在上游节点。其中，从设备可以根据其在备份虚拓扑中的位置，确定出自身的上游节点。具体来说，从设备可以从备份虚拓扑中获取自己的各个上游节点的标识信息。

步骤404、每个从设备根据备份虚拓扑判断自己是否存在下游节点，存在下游节点的从设备将从自身的上游节点接收到的同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份。

在此说明，每个从设备确定自身的上游节点和判断自己是否存在下游节点的操作可以独立执行，且不限制执行的先后顺序。另外，每个从设备也可以通过一次判断同时确定出自身的上游节点并确定出自己是否存在下游节点。其中，每个从设备通过一次判断同时确定出自身的上游节点并确定出自己是否存在下游节点的方式为优选实施方式。

可选的，当一个从设备同时存在上游节点和下游节点时，该从设备可以在接收到自身的上游节点发送的同步数据后，直接将接收到的同步数据转发给自身的下游节点，也就是说，在接收到自身的上游节点发送的同步数据时，立即将接收到的同步数据发送给自身的下游节点，不需要对接收到同步数据进行其他处理，也不需要在缓存一定时间后再向下转发，这样有利于数据同步的及时性，可以网络中数据达到一致性的效率，进而有利于提高整个网络的性能。

其中，由于本发明各实施的备份虚拓扑中每个从设备只有一个上游节点，故从设备与其上游节点连接的端口是确定的，故从设备可以通过判断接收到的数据是否是从与其上游节点连接的端口接收到的来判断该数据是否是由其上游节点发送的同步数据。

另外，对于从设备来说，为了识别接收到的数据是否为其上游节点发送的同步数据，该从设备还可以将接收到的数据中的源IP地址与其上游节点的IP地址进行比较；如果比较结果为相同，确定接收到的数据为其上游节点发送的同步数据，如果比较结果为不相同，确定接收到的数据不是其上游节点发送的同步数据。

在本实施例中，互为热备份的多个设备在确定主设备和从设备后，主设备和每个从设备分别根据互为热备份的多个设备之间的物理拓扑信息构建以主设备为顶节点，主设备连接不大于从设备总数减1个作为其下游节点的从设备，主设备的下游节点中至少有一个从设备连接作为该从设备的下游节点的、除主设备的下游节点之外的另一从设备，并且每个从设备有且只有一个上游节点的具有分布式结构的备份虚拓扑，然后主设备和存在下游节点的从设备将同步数据发送给自己的下游节点进行热备份，与现有技术相比，本实施例将传统的简单一对多关系的备份方式转化为逐跳备份方式，从而将传统的以主设备为核心的星形备份结构变为分布式方式的备份结构，降低了主设备的负担；另外，主设备或从设备逐跳向其下游节点发送同步数据的机制，既提高了数据同步的效率，又保证了数据同步的可靠性，从而整体上提高网络的可用性。

下面实施例将进一步说明本发明各实施例提供的多机热备份方法的流程。具体包括：

首先，构建备份虚拓扑。网络中每个设备分别根据主设备和所有从设备之间的网络关系，建立一个备份组织结构，即备份虚拓扑。在这个结构中，主设备位于顶节点，并且主设备连接不大于从设备总数减1个从设备作为其下游节点，从设备位于主设备的下游或者其他从设备的下游；并且，主设备的下游节点中至少有一个从设备连接作为自身的下游节点的、除主设备的下游节点之外的另一从设备，对于每一个从设备来说有且只有一个上游节点，它可以有一到多个下游节点或者没有下游节点。其中，为了降低各个设备的负担，可以利用规则来限制每个设备的下游节点的数量，例如不超过3个，或者限定为2个等。

其次，根据备份虚拓扑确定备份关系。对于处于备份虚拓扑中的任意一个节点，如果这个节点存在上游节点，则它作为其上游节点的备份；如果这个节点存在下游节点，则它的下游节点作为这个节点的备份。在图2C所示的备份虚拓扑中，设备1为顶节点，它有两个下游节点，即设备2和设备8，则设备2和设备8为设备1的备份，即设备1会将同步数据同步到设备2和设备8；而设备2存在一个下游节点，即设备3，因此设备2会将同步数据同步到设备3；依次类推，设备3会将同步数据同步到设备4，设备4会将同步数据同步到设备5，设备8会将同步数据同步到设备7，设备7会将同步数据同步到设备6。又如图3所示备份虚拓扑，设备1的下游节点为设备2，设备2为设备1的备份，即设备1会将同步数据同步到设备2，依次类推，设备2会将同步数据同步到设备3，设备3会将同步数据同步到设备4，设备4会将同步数据同步到设备5，设备5会将同步数据同步到设备6，设备6会将同步数据同步到设备7，设备7会将同步数据同步到设备8。

接着，同步数据传输。在备份虚拓扑中，在主设备和它的下游节点之间，以及从设备和它的下游节点（如果存在）之间，建立起可靠的通信传输连接（可以选择现有的任何可靠通信协议）。对于任何一个节点，如果它存在上游节点（主设备没有上游节点），则它接收从上游节点同步过来的同步数据；对于任意一个节点，如果它存在下游节点，则它将同步数据同步到其下游节点。对于任何一点节点，为了提高备份效率，允许它在接收到其上游节点的同步过来的同步数据时直接将同步数据转发给其下游节点。如果转发失败，则该节点可以在其下次自发的备份周期中将本节点的同步数据同步到其下游节点。如图2C所示备份虚拓扑，设备1和设备2、设备8之间分别建立起单播TIPC连接（一种可靠性的通信连接），设备1通过TIPC连接来发送同步数据，而TIPC的通信机制（滑窗、重传等）可以保证设备1的同步数据被成功发送给设备2和设备8。又如图3B所示备份虚拓扑，设备1和设备2建立通信连接、设备2与设备3建立通信连接，以此类推，设备7与设备8之间建立通信连接，形成备份传输关系。自顶点开始，每个节点将同步数据同步给其下游节点，下游节点在存储同步数据的同时可以直接将同步数据转发到它的下游节点以提高同步效率；如果转发失败（即上游节点发现其下游节点与其不同步）时，则上游节点在它自发的备份周期中将本地的同步数据同步到其下游节点。

进一步，当主设备发生故障时，选择一个从设备作为主设备，并重新建立备份虚拓扑。当主设备发生故障时，根据一定的规则从从设备中选出一个从设备作为新的主设备，并以主设备作为顶点建立起新的备份虚拓扑。其中，备份虚拓扑的构建过程与主设备故障前的备份虚拓扑的构建过程相同，可参见前述实施例的描述。仍以图2B所示的环形堆叠系统为例，当设备1出现故障后，堆叠系统中设备5成为新的主设备，此时堆叠系统中每台设备根据从设备与主设备之间的跳数以及连接关系重新建立的一种备份虚拓扑分别如图5A，但不限于此。在图5A所示备份虚拓扑中，设备5为顶点，它的下游节点为设备4和设备6；设备4的下游节点为设备3，设备3的下游节点为设备2，设备6的下游节点为设备7，设备7的下游节点为设备8。

另外，当设备1出现故障后，堆叠系统中设备2成为新的主设备，此时堆叠系统中每台设备根据从设备与主设备之间的跳数以及连接关系重新建立的一种备份虚拓扑分别如图5B所示，但不限于此。在图5B所示的备份虚拓扑中，设备2为顶点，设备2的下游节点为设备3，设备3的下游节点为设备4，以此类推，设备7的下游节点为设备8。

进一步说明，上述各实施例的1:N备份方法可以用到网络中所有适合建立备份组织结构的系统中，相应的，网络中的设备可以根据需要建立备份组织结构的系统的不同而不同。例如，所述设备可以是网络中的服务器等。

另外，需要建立备份组织结构的系统还可以是多框交换机系统，例如，箱式堆叠交换机系统。则所述设备可以是各机框。进一步，当在各机框中进行热备份时，所述设备可以是机框中的管理板。如图5C所示，机框1为主机框，机框2为从机框，则机框1的主管理板1-1为可以作为备份虚拓扑的顶节点，而它的下游节点则可以为同机框的管理板1-2和机框2的管理板2-1，而机框2的管理板2-1可以将同机框的管理板2-2作为其下游节点。

综上所述，本发明各实施例提供的多机热备份的方法可以实现1:N热备份的部署，具体可以根据网络结构特点灵活构建备份虚拓扑，将传统的以主设备为核心的星形备份结构变为分布式方式的备份结构，从而可以降低主设备的负担；同时，同步数据逐跳转发和每个节点自发的周期性向其下游节点进行备份的机制，既提高了数据同步的效率，又保证数据同步的可靠性，从而整体上提高网络的高可用性。

图6为本发明一实施例提供的设备的结构示意图。如图6所示，本实施例的设备包括：确定模块61、构建模块62和发送模块63。

其中，确定模块61，用于从互为热备份的N+1个设备中确定出主设备和从设备。其中，N可以是任意自然数。

构建模块62，与确定模块61连接，用于根据N+1个设备（即确定模块61确定出的主设备和各个从设备）之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑；在备份虚拓扑中，主设备为备份虚拓扑的顶节点，主设备连接不大于N-1个作为主设备的下游节点的从设备，主设备的下游节点中的至少一个从设备连接作为从设备的下游节点的、除主设备的下游节点之外的另一从设备，每个从设备有且只有一个上游节点。

发送模块63，与构建模块62连接，用于在本实施例的设备为主设备时，根据备份虚拓扑确定出本实施例的设备的下游节点，将同步数据发送给本实施例的设备的下游节点，以进行热备份，或者在本实施例的设备为从设备时，判断本实施例的设备是否存在下游节点，当本实施例的设备存在下游节点时，将从本实施例的设备自身的上游节点接收到的同步数据发送给本实施例的设备的下游节点，以进行热备份。

本实施例的设备可以是任何适合建立备份组织结构的系统中的设备，例如可以是数据中心中的服务器、可以是多框交换机系统中的机框或者可以是机框中的管理板等。

本实施例的设备的各功能模块可用于执行图1所示多机热备份的方法的流程，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。

当采用本实施例提供的设备进行多机热备份时，本实施例的设备可以作为主设备或从设备，并会构建以主设备为顶节点，主设备连接不大于从设备总数减1个从设备作为其下游节点，主设备的下游节点中至少有一个从设备连接作为该从设备的下游节点的、除主设备的下游节点之外的另一从设备，并且每个从设备有且只有一个上游节点的具有分布式结构的备份虚拓扑，然后将同步数据发送给自己的下游节点进行热备份，与现有技术相比，采用本实施例提供的设备进行多机热备份时，可以将传统的简单一对多关系的备份方式转化为逐跳备份方式，从而将传统的以主设备为核心的星形备份结构变为分布式方式的备份结构，降低了主设备的负担；另外，主设备或从设备逐跳向其下游节点发送同步数据的机制，既提高了数据同步的效率，又保证了数据同步的可靠性，从而整体上提高网络的可用性。

图7为本发明另一实施例提供的设备的结构示意图。本实施例可基于图6所示实施例实现。如图7所示，本实施例的设备也包括：确定模块61、构建模块62和发送模块63。

可选的，N+1个设备之间的物理拓扑信息可以包括N+1个设备之间的连接关系。则构建模块62包括：获取单元621和第一构建单元622。

其中，获取单元621，与确定模块61连接，用于根据N+1个设备之间的连接关系，获取确定模块61确定出的每个从设备到确定模块61确定出的主设备的跳数信息。

第一构建单元622，与获取单元621和发送模块63连接，用于根据获取单元621获取的每个从设备到主设备之间的跳数信息，构建备份虚拓扑，并向发送模块63提供备份虚拓扑。获取单元621和第一构建单元622基于跳数信息构建备份虚拓扑，具有实现简单、效率高等优势。

可选的，N+1个设备之间的物理拓扑信息可以包括N+1个设备中每个设备的信息。每个设备的信息可以是设备的优先级、IP地址和/或MAC地址等。则本实施例的构建模块62还可以包括：第二构建单元623。

第二构建单元623，用于根据N+1个设备中每个设备的信息，构建备份虚拓扑。第二构建单元623根据N+1个设备中每个设备的信息构建备份虚拓扑，具有实现简单、效率高等优势。其中，N+1个设备中每个设备包括主设备和每个从设备。可选的，第二构建单元623与确定模块61和发送模块63连接。

进一步，本实施例的设备还包括：接收模块64。

接收模块64，用于在本实施例的设备为从设备时，确定出本实施例的设备的上游节点，并接收本实施例的设备的上游节点发送的同步数据，以进行热备份。

基于上述，本实施例的发送模块63具体可用于在本实施例的设备为从设备，且存在下游节点的情况下，在接收模块64接收到本实施例的设备的上游节点发送的同步数据后，直接将接收模块64接收到的同步数据转发给本实施例的设备的下游节点，以进行热备份。这样有利于数据同步的及时性，可以网络中数据达到一致性的效率，进而有利于提高整个网络的性能。可选的，发送模块63与接收模块64连接。

进一步，本实施例的发送模块63具体可用于根据预设备份周期，周期性的将同步数据发送给本实施例的设备的下游节点。详细来说，发送模块63具体可用于在本实施例的设备为主设备时，根据备份虚拓扑确定出自身的下游节点，然后根据预设备份周期，周期性的将同步数据发送给自身的下游节点；或者用于在本实施例的设备为从设备时，根据备份虚拓扑判断出本实施例的设备存在下游节点时，根据预设备份周期，周期性的将同步数据发送给自身的下游节点。

进一步，本实施例的发送模块63具体还可以用于接收本实施例的设备的下游节点根据预设备份周期，周期性发送的同步数据获取请求，并根据同步数据获取请求，将同步数据发送给本实施例的设备的下游节点。详细来说，发送模块63具体用于在本实施例的设备为主设备时，根据备份虚拓扑确定出本实施例的设备的下游节点，接收本实施例的设备的下游节点周期性发送的同步数据获取请求，并根据同步数据获取请求将同步数据发送给本实施例的设备的下游节点；或者用于在本实施例的设备为从设备时，根据备份虚拓扑判断出本实施例的设备存在下游节点，并接收本实施例的设备的下游节点周期性发送的同步数据获取请求，并根据同步数据获取请求将同步数据发送给本实施例的设备的下游节点。

其中，备份周期可以预先设定，其具体数值可根据实际应用场景自行设定。

更进一步，本实施例的发送模块63具体用于与本实施例的设备的下游节点建立连接，通过所建立的连接将同步数据发送给本实施例的下游节点。较为优选的，主设备或存在下游节点的从设备与自身的下游节点建立的连接可以是可靠性连接，例如TCP接或TIPC连接，但不限于此。

本实施例上述各功能单元或模块可用于执行图1或图2A或图4所示方法实施例中的相应流程，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。

当采用本实施例的设备进行多机热备份时，本实施例的设备可以作为主设备或从设备，并会构建以主设备为顶节点，主设备连接不大于从设备总数减1个从设备作为其下游节点，主设备的下游节点中的至少有一个从设备连接作为该从设备的下游节点、除主设备的下游节点之外的另一从设备，并且每个从设备只有一个上游节点的具有分布式结构的备份虚拓扑，然后将同步数据发送给自己的下游节点进行热备份，与现有技术相比，采用本实施例提供的设备进行多机热备份时，可以将传统的简单一对多关系的备份方式转化为逐跳备份方式，从而将传统的以主设备为核心的星形备份结构变为分布式方式的备份结构，降低了主设备的负担；另外，主设备或从设备逐跳向其下游节点发送同步数据的机制，既提高了数据同步的效率，又保证了数据同步的可靠性，从而整体上提高网络的可用性。

本发明一实施例提供的多机热备份的系统。本实施例的系统包括：多个设备。其中，各个设备之间的连接关系视具体应用场景而定。其中，多个设备之间进行热备份。

本实施例的设备可以采用本发明上述实施例提供的设备，其工作原理可参见图1或图2A或图4所示实施例的描述，其结构可参见图6或图7所示，在此不再赘述。

本实施例的多机热备份的系统，首先从多个设备相互确定主设备和从设备，主设备和每个从设备分别根据互为热备份的多个设备之间的物理拓扑信息构建以主设备为顶节点，主设备连接不大于从设备总数减1个作为其下游节点的从设备，主设备的下游节点中的至少有一个从设备连接作为该从设备的下游节点的、除主设备的下游节点之外的另一从设备，并且每个从设备只有一个上游节点的具有分布式结构的备份虚拓扑，然后主设备和存在下游节点的从设备将同步数据发送给自己的下游节点进行热备份，与现有技术相比，本实施例将传统的简单一对多关系的备份方式转化为逐跳备份方式，从而将传统的以主设备为核心的星形备份结构变为分布式方式的备份结构，降低了主设备的负担；另外，主设备或从设备逐跳向其下游节点发送同步数据的机制，既提高了数据同步的效率，又保证了数据同步的可靠性，从而整体上提高网络的可用性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种多机热备份的方法，其特征在于，包括：

从互为热备份的N+1个设备中确定出主设备和从设备，所述N为自然数；

所述主设备和每个从设备分别根据所述N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑；在所述备份虚拓扑中，所述主设备为所述备份虚拓扑的顶节点，所述主设备连接不大于N-1个作为所述主设备的下游节点的从设备，所述主设备的下游节点中的至少一个从设备连接作为自身的下游节点的、除所述主设备的下游节点之外的另一从设备，每个从设备有且只有一个上游节点；

所述主设备根据所述备份虚拓扑确定出自身的下游节点，将同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份；

每个所述从设备根据所述备份虚拓扑判断自己是否存在下游节点，存在下游节点的从设备将从自身的上游节点接收到的所述同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份。

2.根据权利要求1所述的多机热备份的方法，其特征在于，所述物理拓扑信息包括所述N+1个设备之间的连接关系；

所述主设备和每个从设备分别根据所述N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑包括：

所述主设备和每个从设备分别根据所述N+1个设备之间的连接关系，获取每个从设备到所述主设备的跳数信息；

所述主设备和每个从设备分别根据每个从设备到所述主设备之间的跳数信息，构建所述备份虚拓扑。

3.根据权利要求1所述的多机热备份的方法，其特征在于，所述物理拓扑信息包括所述N+1个设备中每个设备的信息；所述每个设备的信息包括优先级信息、互联网协议IP地址和介质访问控制MAC地址中的至少一项；

所述主设备和每个从设备分别根据所述N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑包括：

所述主设备和每个从设备分别根据所述N+1个设备中每个设备的信息，构建所述备份虚拓扑。

4.根据权利要求1所述的多机热备份的方法，其特征在于，所述存在下游节点的从设备将从自身的上游节点接收到的所述同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份包括：

所述存在下游节点的从设备在接收到自身的上游节点发送的所述同步数据后，直接将接收到的所述同步数据转发给自身的下游节点，以进行热备份。

5.根据权利要求1-3任一项所述的多机热备份的方法，其特征在于，所述主设备或所述存在下游节点的从设备将所述同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份包括：

所述主设备或所述存在下游节点的从设备根据预设备份周期，周期性的将所述同步数据发送给自身的下游节点；或者

所述主设备或所述存在下游节点的从设备接收自身的下游节点根据预设备份周期，周期性发送的同步数据获取请求；

所述主设备或所述存在下游节点的从设备根据所述同步数据获取请求，将所述同步数据发送给自身的下游节点。

6.根据权利要求1-4任一项所述的多机热备份的方法，其特征在于，所述主设备或存在下游节点的从设备将所述同步数据发送给自身的下游节点，以进行热备份包括：

所述主设备或所述存在下游节点的从设备与自身的下游节点建立传输控制协议TCP或透明进程间通信TIPC连接；

所述主设备或所述存在下游节点的从设备通过所建立的TCP或TIPC连接，将所述同步数据发送给自身的下游节点。

7.一种设备，其特征在于，包括：

确定模块，用于从互为热备份的N+1个设备中确定出主设备和从设备，所述N为自然数；

构建模块，用于根据所述N+1个设备之间的物理拓扑信息构建备份虚拓扑；在所述备份虚拓扑中，所述主设备为所述备份虚拓扑的顶节点，所述主设备连接不大于N-1个作为所述主设备的下游节点的从设备，所述主设备的下游节点中的至少一个从设备连接作为自身的下游节点的、除所述主设备的下游节点之外的另一从设备，每个从设备有且只有一个上游节点；

发送模块，用于在所述设备为所述主设备时，根据所述备份虚拓扑确定出所述设备的下游节点，将同步数据发送给所述设备的下游节点，以进行热备份，或者在所述设备为从设备时，判断所述设备是否存在下游节点，当所述设备存在下游节点时，将从所述设备的上游节点接收到的所述同步数据发送给所述设备的下游节点，以进行热备份。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述物理拓扑信息包括所述N+1个设备之间的连接关系；

所述构建模块包括：

获取单元，用于根据所述N+1个设备之间的连接关系，获取每个从设备到所述主设备的跳数信息；

第一构建单元，用于根据每个从设备到所述主设备之间的跳数信息，构建所述备份虚拓扑。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述物理拓扑信息包括所述N+1个设备中每个设备的信息；所述每个设备的信息包括优先级信息、互联网协议IP地址和介质访问控制MAC地址中的至少一项；

所述构建模块包括：

第二构建单元，用于根据所述N+1个设备中每个设备的信息，构建所述备份虚拓扑。

10.根据权利要求7-9任一项所述的设备，其特征在于，还包括：

接收模块，用于在所述设备为从设备时，确定出所述设备的上游节点，并接收所述设备的上游节点发送的所述同步数据，以进行热备份。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述发送模块具体用于在所述接收模块接收到所述设备的上游节点发送的所述同步数据后，直接将所述接收模块接收到的所述同步数据转发给所述设备的下游节点，以进行热备份。

12.根据权利要求7-9任一项所述的设备，其特征在于，所述发送模块具体用于根据预设备份周期，周期性的将所述同步数据发送给所述设备的下游节点；或者

所述发送模块具体用于接收所述设备的下游节点根据预设备份周期，周期性发送的同步数据获取请求，并根据所述同步数据获取请求，将所述同步数据发送给所述设备的下游节点。

13.根据权利要求7-9任一项所述的设备，其特征在于，所述发送模块具体用于与所述设备的下游节点建立传输控制协议TCP或透明进程间通信TIPC连接，通过所建立的TCP或TIPC连接将所述同步数据发送给所述设备的下游节点。

14.一种多机热备份的系统，其特征在于，包括：多个如权利要求7-13任一项所述的设备，所述多个设备互为热备份。