CN102801632A - Pim-sm指定路由器和igmp查询器的统一选举方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器的统一选举方法，其在进行PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器的选举时，引入了同一网络中VRRP中主路由器的角色作为参考依据，即PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器分别与VRRP中主路由器的状态相同，且在VRRP中主路由器的状态发生变化时，PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器也同步进行状态切换。从而解决了同一网络中PIM-SM中指定路由器和IGMP查询器不一致带来的组播中组播流量不能正确转发的问题，同时，也提高了PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器的选举及切换速度。

Description

PIM-SM指定路由器和IGMP查询器的统一选举方法

技术领域

本发明涉及计算机网络通信技术，尤其涉及计算机网络数据通信组播技术中流量转发的技术。

背景技术

PIM-SM(Protocol Independent Multicast-Sparse Mode，协议无关组播-稀疏模式)协议中，在以太网这样的共享网络中，通过Hello消息选举出一个DR(Designated Router，指定路由器)用于负责向本网络中的Host(主机)分发组播流量，或者接收本网络中Server发送的组播流量。

PIM-SM协议中规定的指定路由器选举机制如下：

当启用了PIM-SM协议的接口接收到一个邻居发来的Hello报文，通过解析Hello报文，记录下邻居的primary_ip_address、dr_priority和dr_priority_present等三个与DR选举有关的信息。

在得到这两个邻居信息之后，首先确定dr_priority_present是否有效，如果有效比较本接口和邻居的dr_priority，priority高者获胜。如果两者相同，则进一步比较primary_ip_address，其中值较大者获胜。由于同一网络中，IP地址具备唯一性，所以通过比较IP地址，一定能产生DR。

如果dr_priority_present无效，则直接对比两者的primary_ip_address，较大者获胜。

而IGMP(Internet Group Management Protocol，互联网组管理协议)中，在以太网这样的共享网络中，通过查询消息选举出一个查询器，用于负责接收主机反馈的加入报文和离开报文。

IGMP协议中规定的查询器选举机制如下：

当接口启用了IGMP协议，会默认自己为当前网络中的查询器，向网络发送查询报文。

当启用了IGMP协议的接口接收到IP地址比自己小的其他组播设备发来的查询报文，则把自己转为非查询器，记录发送者为当前网络的查询器。

由此可见，在PIM-SM协议中，指定路由器的选择是IP地址大的被选举为指定路由器；而IGMP协议中，查询器的选举是IP地址小的获胜。这样就会出现在相同的网络中，PIM-SM的指定路由器和IGMP的查询器不是同一个设备。

在组播应用中，组播路由器下游为交换机，部署IGMP Snooping(Internet Group Management Protocol Snooping，互联网组管理协议窥探)。IGMP Snooping会根据IGMP消息学习一个唯一的上游接口，负责与上游组播设备通信。如果出现上述的情况，PIM-SM的指定路由器和IGMP的查询器不是同一个设备，那么IGMP Snooping就会出现这样的现象：要么来自主机的IGMP加入报文被发给了非PIM-SM DR，在PIM-SM DR却没有学到IGMP成员，PIM-SM DR并不会向上游组播设备发送加入消息；从上游组播设备下来的组播流量是从交换机的IGMP Snooping的非上游接口收到的，不会转发给接收主机。总之，组播流量不能正确转发给下游接收主机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种解决同一网络中PIM-SM中指定路由器和IGMP查询器不一致的问题，其将VRRP(VirtualRouter Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议)用于组播业务故障侦测，引入将同一网络的VRRP中主路由器(Master)作为PIM-SM中指定路由器和IGMP查询器选举的参照，从而使得PIM-SM中指定路由器和IGMP查询器统一于同一设备上，并从VRRP的快速检测、切换能力等方面提升组播网络的切换速度。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器的统一选举方法，在进行PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器的选举时，其分别将同一网络中的VRRP中主路由器的状态作为指定路由器和查询器的选举参照。

更进一步地，所述PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器与VRRP中主路由器的状态相同，且在VRRP中主路由器的状态发生变化时，PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器也同步进行状态切换。

当PIM-SM接口开始工作时，将检查VRRP的状态，在VRRP的状态为主路由器时，PIM-SM的接口把自己设置为指定路由器；在VRRP的状态为备份路由器时，PIM-SM的接口把自己设置为非指定路由器。

在VRRP的协议状态由主路由器转变为备份路由器时，所述PIM-SM的接口跟随从指定路由器转换为非指定路由器；在VRRP的协议状态由备份路由器转变为主路由器时，所述PIM-SM的接口跟随从非指定路由器转换为指定路由器。

当IGMP接口开始工作时，将检查VRRP的状态，在VRRP的状态为主路由器时，IGMP的接口把自己设置为查询器；在VRRP的状态为非主路由器时，IGMP的接口把自己设置为非查询器。

在VRRP的协议状态由主路由器转变为非主路由器时，所述IGMP的接口跟随从查询器转换为非查询器；在VRRP的协议状态由非主路由器转变为主路由器时，所述IGMP的接口跟随从非查询器转换为查询器。

所述非主路由器包括备份状态的路由器和初始状态的路由器。

由于PIM-SM的指定路由器和IGMP查询器借助了VRRP的Master，只要VRRP的Master在网络中唯一确定，PIM-SM的DR和IGMP查询器也就自然一致了。出现故障后，VRRP通过自身的快速检测机制，比如毫秒级通告或BFD等检测方式，能达到50ms切换时间。因此，与现有技术相比，本发明不仅克服了PIM-SM的指定路由器和IGMP查询器不一致带来的组播中组播流量不能正确转发的问题，，解决了由于标准协议造成的共享网络中PIM-SM指定路由器选举及IGMP查询器选举不一致的问题，同时提高了PIM-SM的指定路由器和IGMP查询器选举和切换的速度，大大提高PIM-SM和IGMP的性能。

附图说明

图1是本发明所涉及网络框架的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示的网络中，多台主机终端HostA、HostB、HostN连接到交换机后，通过多个路由器RouterA、RouterB、RouterN连接到网络上，在该网络中的每个路由器接口上，共用有PIM-SM协议、IGMP协议和VRRP协议，所述PIM-SM中需要选举指定路由器来分发或接受组播流量，IGMP中需要选择查询器来接收主机反馈报文信息，而VEER中需要选举主路由器(Master)进行响应请求或数据转发，而PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器的选举机制又不相同。

因此，在PIM-SM中指定路由器和IGMP查询器选举时，本发明引入VRRP协议的Master角色来为PIM-SM指定路由器选择和IGMP查询器选举提供参考依据，VRRP协议的Master角色切换时，PIM-SM指定路由器和IGMP查询器也跟着同步切换，解决了PIM-SM指定路由器选举和IGMP查询器选举不一致的问题，并且把VRRP的快速高效切换能力引入到PIM-SMDR选举和IGMP查询器选举中，提高了PIM-SM指定路由器和IGMP查询器的切换性能。

PIM-SM指定路由器选择的具体方法为：

当启用了PIM-SM的接口开始工作的时候，会检查VRRP的状态，如果VRRP的状态为Master，则直接把自己设置为PIM-SM DR，否则设置为PIM-SM非DR。

如果VRRP的协议状态由Master转变为非Master状态，则组播设备接口把自己从PIM-SM的指定路由器转变为非指定路由器。

如果VRRP的协议状态由非Master转变为Master，则组播设备接口把自己从PIM-SM非指定路由器转变为指定路由器。

其中，所述非Master的状态包括initialize(初始)状态和Backup(备份)状态

IGMP查询器选举具体方法为：

当启用了IGMP的接口开始工作的时候，会检查VRRP的状态，如果VRRP的状态为Master，则直接把自己设置为IGMP查询器，否则设置为非查询器。

如果VRRP的协议状态由Master转变为非Master状态，则组播设备接口把自己从IGMP查询器转变为非查询器。

如果VRRP的协议状态由非Master转变为Master，则组播设备接口把自己从IGMP非查询器转变为查询器。

而VRRP在选举Master时，根据优先级的大小挑选Master设备，Master的选举方法为：

比较路由器的优先级大小，优先级高者当选为Master；当两台优先级相同的路由器同时竞争Master时，比较接口IP地址大小，接口地址大者当选为Master，其它路由器作为备份路由器，随时监听Master的状态。

当主路由器正常工作时，它会每隔一段时间(Advertisement_Interval)发送一个VRRP组播报文，以通知组内的备份路由器，主路由器处于正常工作状态。

当组内的备份路由器一段时间(Master_Down_Interval)内没有接收到来自主路由器的报文，则将自己转为主路由器。一个VRRP组里有多台备份路由器时，短时间内可能产生多个Master，此时，路由器将会将收到的VRRP报文中的优先级与本地优先级做比较。从而选取优先级高的设备做Master。

同时，由于VRRP可以达到50ms以内的切换时间，把VRRP的协议状态引入到PIM-SM指定路由器和IGMP查询器选举过程，大大提高了PIM-SM指定路由器和IGMP查询器选举和切换速度，在性能上相对协议规定的检测和切换过程有了质的提高。关于VRRP故障检测协议如毫秒级通告、BFD、Link OAM等属于标准化组织定义的规范，属于业内技术人员周知技术，在此不再赘述。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种PIM-SM指定路由器和IGMP查询器的统一选举方法，其特征在于：在进行PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器的选举时，其分别将同一网络中的VRRP中主路由器的状态作为指定路由器和查询器的选举参照。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器与VRRP中主路由器的状态相同，且在VRRP中主路由器的状态发生变化时，PIM-SM中指定路由器和IGMP中查询器也同步进行状态切换。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当PIM-SM接口开始工作时，将检查VRRP的状态，在VRRP的状态为主路由器时，PIM-SM的接口把自己设置为指定路由器。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在VRRP的状态为非主路由器时，PIM-SM的接口把自己设置为非指定路由器。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：在VRRP的协议状态由主路由器转变为非主路由器时，所述PIM-SM的接口跟随从指定路由器转换为非指定路由器；在VRRP的协议状态由非主路由器转变为主路由器时，所述PIM-SM的接口跟随从非指定路由器转换为指定路由器。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述非主路由器包括备份状态的路由器和初始状态的路由器。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当IGMP接口开始工作时，将检查VRRP的状态，在VRRP的状态为主路由器时，IGMP的接口把自己设置为查询器。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在VRRP的状态为非主路由器时，IGMP的接口把自己设置为非查询器。

9.根据权利要求2或7所述的方法，其特征在于：在VRRP的协议状态由主路由器转变为备份路由器时，所述IGMP的接口跟随从查询器转换为非查询器；在VRRP的协议状态由非主路由器转变为主路由器时，所述IGMP的接口跟随从非查询器转换为查询器。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述非主路由器包括备份状态的路由器和初始状态的路由器。

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