CN103095568B - 机架式交换设备实现堆叠的系统及方法 - Google Patents

机架式交换设备实现堆叠的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及路由交换设备数据流量转发技术，其公开了一种机架式交换设备实现堆叠的方法，解决传统技术中的堆叠系统不能提供高带宽、不能实现板卡升级备份的问题。在本发明中，堆叠成员设备之间通过至少两个堆叠卡的堆叠端口建立堆叠链路；每个堆叠成员设备的至少两个堆叠卡通过高速通道端口与交换卡连接；任一堆叠卡在接收到同一个堆叠成员设备发送的堆叠协商报文的堆叠端口创建第一链路聚合组，并将接收到的报文信息提交给所在堆叠成员设备的交换卡；交换卡对所在堆叠成员设备的所有堆叠卡提交的报文信息进行分析，在与其连接且连接相同堆叠成员设备的堆叠卡的高速通道端口创建第二链路聚合组。本发明适用于路由交换设备的快速流量转发。

Description

机架式交换设备实现堆叠的系统及方法
技术领域
本发明涉及网络通信领域的路由交换设备数据流量转发技术，特别涉及一种普通业务线卡跨板卡堆叠系统及方法。
背景技术
目前主流路由交换设备的系统架构，一般都分为数据平面、控制平面和监控平面三个子系统。数据平面由多个业务线卡（LPU）和一个交换卡（SFU）组成，所有业务线卡和交换卡之间通过高速通道（HiGig端口）互连，如图1所示。
堆叠系统中，多个机架式交换设备构成一个整体，虚拟为一台交换设备，如图2所示，加入堆叠系统的各成员设备之间通过堆叠链路即虚拟交换链路（VSL）互连，多条堆叠链路可形成聚合（VSL-Channel），以提供更高的带宽，同时链路相互备份，提高可靠性。
目前在堆叠成员设备中有两种方式提供堆叠链路：一种是采用专用堆叠板卡，另一种是采用普通业务线卡，即选择一种普通线卡作为堆叠卡。而在这两种方式中，采用普通业务线卡提供堆叠链路更受用户青睐，这是因为普通业务线卡与专用堆叠板卡相比具备更灵活的优点，用户根据不同情况选择用作业务线卡或用作堆叠卡，可保护投资；如图3所示，在传统技术中，堆叠系统中的每个成员设备包括n个业务线卡和1个交换卡，还包括1个用作堆叠卡(STACK)的业务线卡；各个业务线卡和堆叠卡均通过高速通道连接交换卡，堆叠卡提供与其它成员设备相连的堆叠链路（VSL）；该堆叠系统由于其成员设备中的堆叠板卡采用单张普通业务线卡，因而存在一些缺陷：（1）堆叠成员设备之间形成聚合链路包含的VSL数目受单张线卡端口个数的限制，不能提供更高的带宽；（2）不能实现板卡级备份，如果堆叠卡出现问题，会导致堆叠系统分裂，引发严重网络故障。
综上，有必要提出一种普通业务线卡跨板卡堆叠系统及方法以解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种机架式交换设备实现堆叠的系统及方法，解决传统技术中的堆叠系统不能提供高带宽、不能实现板卡升级备份的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的方案是：机架式交换设备实现堆叠的系统，包括至少两个堆叠成员设备，每个堆叠成员设备包括一个交换卡及至少两个堆叠卡，所述每个堆叠成员设备的至少两个堆叠卡通过高速通道端口与交换卡连接，所述至少两个堆叠成员设备之间通过堆叠卡的堆叠端口建立堆叠链路。所述堆叠卡为普通业务线卡。
所述每个堆叠成员设备用于，在其每一个堆叠卡中连接同一个堆叠成员设备的堆叠端口建立第一链路聚合组。
所述每个堆叠成员设备还用于，在与同一个堆叠成员设备建立堆叠链路的所有堆叠卡与交换卡连接的高端通道端口建立第二链路聚合组。
进一步，所述堆叠成员设备还用于，在通过堆叠链路接收到对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文时，对所述堆叠协商报文进行处理，具体包括：所述堆叠成员设备的任一堆叠卡在接收到同一个对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文的堆叠端口创建第一链路聚合组，并将接收到的报文信息提交给交换卡；交换卡对所有堆叠卡提交的报文信息进行分析，在与其连接的且连接相同堆叠成员设备的堆叠卡的高速通道端口创建第二链路聚合组。
具体的，所述堆叠成员设备的任一堆叠卡还用于，根据接收到的对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文中携带的设备编号，判断不同堆叠端口是否接收到同一个对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文。
具体的，所述堆叠成员设备还用于，在创建第一链路聚合组和第二链路聚合组后，记录第一链路聚合组、第二链路聚合组和所连接的对端堆叠成员设备的对应关系。
进一步，所述堆叠成员设备还用于，向连接的对端堆叠成员设备转发业务数据时，根据目的堆叠成员设备的设备编号确定转发路径，将发向目的堆叠成员设备的业务数据流量在第二链路聚合组中通过哈希运算均衡分配，再在所述每个堆叠卡的第一堆叠链路聚合组中通过哈希运算均衡分配后发送到目的堆叠成员设备。
本发明的另一目的在于，提出一种机架式交换设备实现堆叠的方法，该方法包括以下步骤：
A、堆叠成员设备之间通过至少两个堆叠卡的堆叠端口建立堆叠链路；每个堆叠成员设备的至少两个堆叠卡通过高速通道端口与交换卡连接；
B、堆叠成员设备的任一堆叠卡在接收到同一个堆叠成员设备发送的堆叠协商报文的堆叠端口创建第一链路聚合组，并将接收到的报文信息提交给所在堆叠成员设备的交换卡；所述交换卡对所在堆叠成员设备的所有堆叠卡提交的报文信息进行分析，在与其连接且连接相同堆叠成员设备的堆叠卡的高速通道端口创建第二链路聚合组。
进一步的，所述机架式交换设备实现堆叠的方法，还包括如下步骤：
C、任一堆叠成员设备向连接的对端堆叠成员设备转发业务数据时，根据目的堆叠成员设备的设备编号确定转发路径，将发向目的堆叠成员设备的业务数据流量在第二链路聚合组中通过哈希运算均衡分配，再在所述第一堆叠卡链路聚合组中通过哈希运算均衡分配后发送到目的堆叠成员设备。
具体的，步骤B中，堆叠成员设备发送的堆叠协商报文中携带有本堆叠成员设备的设备编号。
具体的，步骤B中，堆叠成员设备创建第一链路聚合组和第二链路聚合组后，记录第一链路聚合组、第二链路聚合组和所连接的对端堆叠成员设备的对应关系。
本发明的有益效果是：由于堆叠成员设备中采用两张通用业务卡作堆叠卡，且在交换卡和堆叠卡上分别配置相应的链路聚合组，通过交换卡上的链路聚合组和堆叠卡上的链路聚合组的组合使用实现跨板卡的堆叠链路聚合，除了支持的堆叠链路数目增加，提供更高的带宽外，还可以实现板卡级备份，即使其中一张堆叠板卡损坏，整个堆叠系统仍能正常工作，从而提升系统的稳定性。
附图说明
图1为现有技术中机架式交换设备中LPU与SFU连接示意图；
图2为现有技术中两台机架式交换设备通过堆叠链路形成堆叠系统的示意图；
图3为现有技术中采用单张堆叠卡的堆叠成员设备结构示意图；
图4为本发明实施例的采用两张堆叠卡的堆叠成员设备结构示意图；
图5为本发明中实施例的机架式交换设备实现堆叠的方法流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种机架式交换设备实现堆叠的系统，包括至少两个堆叠成员设备，每个堆叠成员设备包括一个交换卡及至少两个堆叠卡，所述每个堆叠成员设备的至少两个堆叠卡通过高速通道端口与交换卡连接，所述至少两个堆叠成员设备之间通过堆叠卡的堆叠端口建立堆叠链路。所述堆叠卡为普通业务线卡。所述每个堆叠成员设备用于，在其每一个堆叠卡中连接同一个堆叠成员设备的堆叠端口建立第一链路聚合组。所述每个堆叠成员设备还用于，在与同一个堆叠成员设备建立堆叠链路的所有堆叠卡与交换卡连接的高端通道端口建立第二链路聚合组。所述第二链路聚合组在交换卡上建立。
参见图4，本实施例中的堆叠成员设备包括一个交换卡（SFU）、n个普通业务线卡（LPU）、以及第一堆叠卡（STACK1）和第二堆叠卡（STACK2），第一堆叠卡和第二堆叠卡均为普通业务线卡，例如万兆以太卡。所有线卡和第一堆叠卡STACK1、第二堆叠卡STACK2均通过高速通道（HiGig）端口与交换卡相连。本堆叠成员设备与对端对的成员设备之间通过第一堆叠卡和第二堆叠卡的堆叠端口建立堆叠链路VSL。当第一堆叠卡在通过堆叠链路接收到对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文时，通过堆叠协商报文中携带的设备编号确定本堆叠卡上的哪些堆叠链路接收到了同一个对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文，并将这些堆叠链路所在的堆叠端口创建第一链路聚合组，由此在第一堆叠卡STACK1上的多条VSL形成第一链路聚合组(LinkAgg3)，并将接收到的报文信息提交给交换卡。当然，对于第一堆叠卡来说，根据用于堆叠的端口多少可以建立多条VSL，所以不限定本堆叠卡的所有VSL连接同一个对端堆叠成员设备，所以存在第一堆叠卡上建立的第一链路聚合组不限于一个。所述堆叠协商报文，用于堆叠成员设备之间交互各自堆叠链路中的端口、设备编号、设备优先级、拓扑关系和角色信息。
同理，当第二堆叠卡在通过堆叠链路接收到对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文时，通过堆叠协商报文中携带的设备编号确定本堆叠卡上的哪些堆叠链路接收到了同一个对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文，并将这些堆叠链路所在的堆叠端口创建第一链路聚合组，由此在第二堆叠卡STACK2上的多条VSL形成第一链路聚合组(LinkAgg2)；并将接收到的报文信息提交给交换卡。
交换卡对第一堆叠卡和第二堆叠卡提交的报文信息进行分析，假如当判断第一堆叠卡和第二堆叠卡连接同一个对端堆叠成员设备后，在与第一堆叠卡和第二堆叠卡连接的高速通道端口创建第二链路聚合组。即在交换卡上，在与同一个堆叠成员设备建立堆叠链路的所有堆叠卡（第一堆叠卡和第二堆叠卡）对应的HiGig端口形成第二链路聚合组（LinkAgg1），如此，便在堆叠成员设备中形成了以LinkAgg1为一级链路，以LinkAgg2和LinkAgg3为二级链路的通道，从使用角度，实现了跨堆叠板卡的VSL聚合。堆叠成员设备在创建第一链路聚合组和第二链路聚合组后，记录第一链路聚合组、第二链路聚合组和所连接的对端堆叠成员设备的对应关系。
在进行业务数据流量转发时，判断目的堆叠成员设备，根据记录的第一链路聚合组、第二链路聚合组和所连接的对端堆叠成员设备的对应关系；由一级链路聚合组和二级链路聚合组组成的转发路径联合处理：业务数据流量先在交换卡的第二链路聚合组LinkAgg1内通过哈希计算均衡分配后分别进入STACK1和STACK2板卡。在每张堆叠卡上，业务数据流量再次通过哈希计算后均衡分配到不同的VSL中，即在LinkAgg2、LinkAgg3内部分担到每个VSL端口。从使用角度看，流量在虚拟的跨板卡链路聚合LinkAgg4中均衡分担。
图5给出了本发明中的机架式交换设备实现堆叠的方法流程，其包括以下步骤：
501.堆叠成员设备之间通过至少两个堆叠卡的堆叠端口建立堆叠链路；每个堆叠成员设备的至少两个堆叠卡通过高速通道端口与交换卡连接。各个堆叠成员设备之间通过堆叠链路相连，并相互发送堆叠协商报文；在该堆叠协商报文中携带了成员设备的设备编号；
502.堆叠成员设备的任一堆叠卡在接收到同一个堆叠成员设备发送的堆叠协商报文的堆叠端口创建第一链路聚合组，并将接收到的报文信息提交给所在堆叠成员设备的交换卡；所述交换卡对所在堆叠成员设备的所有堆叠卡提交的报文信息进行分析，在与其连接且连接相同堆叠成员设备的堆叠卡的高速通道端口创建第二链路聚合组。堆叠成员设备在接收到其它堆叠成员设备发送的堆叠协商报文时，对所述堆叠协商报文进行处理，具体包括：所述堆叠成员设备的任一堆叠卡在接收到同一个对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文的堆叠端口创建第一链路聚合组，并将接收到的报文信息提交给交换卡；交换卡对所有堆叠卡提交的报文信息进行分析，在与其连接的且连接相同堆叠成员设备的堆叠卡的高速通道端口创建第二链路聚合组。
下面以一个具体的实施例对本步骤作具体描述：
堆叠系统中，为每个成员设备分配一个设备编号，成员设备之间通过堆叠链路互连，相互发送堆叠协商报文，携带设备编号。在第一堆叠卡STACK1上，接收对端堆叠成员设备的堆叠协商报文并分析处理，多个VSL端口收到设备编号为Device_Number_A的堆叠成员设备的报文信息，在第一堆叠卡上这些VSL端口创建一个链路聚合LinkAgg3。同理，在第二堆叠卡STACK2上，多个VSL端口收到设备编号为Device_Number_A堆叠成员设备的报文信息，在第二堆叠卡上这些VSL的堆叠端口创建一个链路聚合LinkAgg2。在成员设备内部，堆叠卡STACK1和STACK2向交换卡通告报文信息，交换板卡接收并处理堆叠卡STACK1和STACK2的通告信息，交换板卡发现STACK1、STACK2连接的是同一个对端堆叠成员设备Device_Number_A，则交换板卡连接STACK1、STACK2的HiGig端口创建链路聚合LinkAgg1；记录VSL聚合和所连接设备的对应关系。
503.任一堆叠成员设备向连接的对端堆叠成员设备转发业务数据时，根据目的堆叠成员设备的设备编号确定转发路径，将发向目的堆叠成员设备的业务数据流量在第二链路聚合组中通过哈希运算均衡分配，再在所述第一堆叠卡链路聚合组中通过哈希运算均衡分配后发送到目的堆叠成员设备。以图4中的堆叠成员设备为例，该堆叠成员设备在转发业务数据时，根据目的设备编号确定转发路径，到设备编号为Device_Number_A的堆叠成员设备的业务数据通过LinkAgg1和LinkAgg2、LinkAgg3转发，从而将LinkAgg1与LinkAgg2、LinkAgg3关联起来。流量先在LinkAgg1内流量分担，接着在LinkAgg2、LinkAgg3内流量分担。从使用角度看，流量如同在虚拟的跨板卡链路聚合LinkAgg4内分担、转发。

Claims (7)

1.机架式交换设备实现堆叠的系统，包括至少两个堆叠成员设备，每个堆叠成员设备包括一个交换卡及至少两个堆叠卡，其特征在于，所述每个堆叠成员设备的至少两个堆叠卡通过高速通道端口与交换卡连接，所述至少两个堆叠成员设备之间通过堆叠卡的堆叠端口建立堆叠链路；各个堆叠成员设备之间通过堆叠链路相连，并相互发送堆叠协商报文；在该堆叠协商报文中携带了成员设备的设备编号；
所述每个堆叠成员设备用于：其任一堆叠卡在接收到同一个堆叠成员设备发送的堆叠协商报文的堆叠端口创建第一链路聚合组，并将接收到的报文信息提交给所在堆叠成员设备的交换卡；所述交换卡对所在堆叠成员设备的所有堆叠卡提交的报文信息进行分析，在与其连接且连接相同堆叠成员设备的堆叠卡的高速通道端口创建第二链路聚合组。
2.如权利要求1所述的机架式交换设备实现堆叠的系统，其特征在于，所述堆叠成员设备的任一堆叠卡还用于，根据接收到的对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文中携带的设备编号，判断不同堆叠端口是否接收到同一个对端堆叠成员设备发送的堆叠协商报文。
3.如权利要求1或2所述的机架式交换设备实现堆叠的系统，其特征在于，所述堆叠成员设备还用于，在创建第一链路聚合组和第二链路聚合组后，记录第一链路聚合组、第二链路聚合组和所连接的对端堆叠成员设备的对应关系。
4.如权利要求3所述的机架式交换设备实现堆叠的系统，其特征在于，所述堆叠成员设备还用于，向连接的对端堆叠成员设备转发业务数据时，根据目的堆叠成员设备的设备编号确定转发路径，将发向目的堆叠成员设备的业务数据流量在第二链路聚合组中通过哈希运算均衡分配，再在所述每个堆叠卡的第一链路聚合组中通过哈希运算均衡分配后发送到目的堆叠成员设备。
5.机架式交换设备实现堆叠的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、堆叠成员设备之间通过至少两个堆叠卡的堆叠端口建立堆叠链路；每个堆叠成员设备的至少两个堆叠卡通过高速通道端口与交换卡连接；各个堆叠成员设备之间通过堆叠链路相连，并相互发送堆叠协商报文；在该堆叠协商报文中携带了成员设备的设备编号；
B、堆叠成员设备的任一堆叠卡在接收到同一个堆叠成员设备发送的堆叠协商报文的堆叠端口创建第一链路聚合组，并将接收到的报文信息提交给所在堆叠成员设备的交换卡；所述交换卡对所在堆叠成员设备的所有堆叠卡提交的报文信息进行分析，在与其连接且连接相同堆叠成员设备的堆叠卡的高速通道端口创建第二链路聚合组。
6.如权利要求5所述的机架式交换设备实现堆叠的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
C、任一堆叠成员设备向连接的对端堆叠成员设备转发业务数据时，根据目的堆叠成员设备的设备编号确定转发路径，将发向目的堆叠成员设备的业务数据流量在第二链路聚合组中通过哈希运算均衡分配，再在所述第一链路聚合组中通过哈希运算均衡分配后发送到目的堆叠成员设备。
7.如权利要求5所述的机架式交换设备实现堆叠的方法，其特征在于，
步骤B中，堆叠成员设备发送的堆叠协商报文中携带有本堆叠成员设备的设备编号；和/或
步骤B中，堆叠成员设备创建第一链路聚合组和第二链路聚合组后，记录第一链路聚合组、第二链路聚合组和所连接的对端堆叠成员设备的对应关系。
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