CN104243328A - 双备份路由器系统及实现方法 - Google Patents

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本发明涉及数据通信技术领域的路由器系统，特别涉及一种主控制单元和数据转发单元分离的双备份路由器系统。本发明公开了一种在集中式架构下，主控制单元和数据转发单元分离的双备份路由器系统。本发明的技术方案是，双备份路由器系统，包括互为备份的第一主控制单元和第二主控制单元，以及互为备份的第一数据转发单元和第二数据转发单元，以及N个线路接口单元，N为整数，N≥1，其特征在于，还包括线路切换单元，所述线路切换单元由切换控制模块和线路切换模块构成。本发明同时公开了双备份路由器系统实现方法。本发明既不影响整体路由平台的兼容性，又提高了系统的健壮性，而且该系统可以通过灵活配置，实现一机双路由功能。

Description

双备份路由器系统及实现方法
技术领域
本发明涉及数据通信技术领域的路由器系统，特别涉及一种主控制单元和数据转发单元分离的双备份路由器系统。
背景技术
在目前的路由器系统架构中，主要存在分布式和集中式两种。最为普通的集中式架构系统如图1所示，系统管理和数据转发集中在一起，统称为系统控制单元。该路由器中，N个线路接口单元(LIU)分别通过数据通道与系统控制单元连接，传输数据和控制信号。集中式架构逐渐衍生出主控制单元(MPU)和数据转发单元(SPU)分离的形态如图2所示。MPU负责系统管理，SPU负责数据转发，第一主控制单元MPU0和第二主控制单元MPU1，也称为主从主控制单元，可以通过数据通道实现控制信息的实时同步备份，进而提高系统的健壮性。由于数据转发单元更为复杂，线路接口单元通常也不能提供真正的双数据线路上连，所以数据转发单元很少进行备份，或者不能以很好的方式实现备份。这种路由器系统，各个线路接口单元只能通过数据通道与数据转发单元连接，进行数据交换，而不能实现数据转发单元的备份。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的问题，提出一种在集中式架构下，主控制单元和数据转发单元分离的双备份路由器系统。
本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，双备份路由器系统，包括互为备份的第一主控制单元和第二主控制单元，以及互为备份的第一数据转发单元和第二数据转发单元，以及N个线路接口单元，N为整数，N≥1，其特征在于，还包括线路切换单元，所述线路切换单元由切换控制模块和线路切换模块构成；
所述切换控制模块接收来自第一主控制单元、第二主控制单元、第一数据转发单元和第二数据转发单元的切换控制信号，经过解析后输出控制信号给线路切换模块，实现各线路接口单元到数据转发单元的线路切换；
所述切换控制模块与第一主控制单元和第二主控制单元连接，用于接收控制信号，控制线路切换单元实现线路接口单元到数据转发单元的数据通道切换，所述切换控制模块与第一数据转发单元和第二数据转发单元连接，用于线路切换单元的备用控制通道；
所述线路切换模块与各个线路接口单元连接，用于传输数据，所述第一主控制单元和第二主控制单元通过相连的数据通道实现控制信息的实时同步备份，所述第一数据转发单元和第二数据转发单元通过相连的数据通道实现各种路由表项的实时同步备份，所述第一主控制单元、第二主控制单元、第一数据转发单元和第二数据转发单元之间通过相连的数据通道相互交换信息。
所述第一主控制单元和第二主控制单元以及第一数据转发单元和第二数据转发单元与切换控制模块之间传输的信号，包括第一主控制单元和第二主控制单元以及第一数据转发单元和第二数据转发单元的在位信号、主从信号和控制信号。
所述控制信号为物理电平信号和/或经过编码的逻辑信号。
所述逻辑信号为UART信号或I2C信号或自定义逻辑接口信号。
所述双备份路由器系统作为双路由应用时，第一数据转发单元和第二数据转发单元之间连接的数据通道，还用于数据互联通道。
所述双备份路由器系统用于实现两个路由器的功能，所述两个路由器具有独立的软件和硬件系统。
所述两个路由器之间互通数据，实现接口、转发、控制的整机备份。
本发明的另一个目的是，提供一种双备份路由器系统实现方法，包括如下步骤：
a、在系统中配置两个分离的互为备份的第一主控制单元和第二主控制单元和两个分离的互为备份的第一数据转发单元和第二数据转发单元；
b、增加一个线路切换单元，并通过数据通道连接各个线路接口单元、两个主控制单元和两个数据转发单元，用于传输信号；
c、建立两个主控制单元和两个数据转发单元之间的数据通道，实现两个主控制单元之间控制信息的实时同步备份和两个数据转发单元之间各种路由表项的实时同步备份，以及信息的相互交换。
所述两个主控制单元和两个数据转发单元与线路切换单元的切换控制模块之间传输的信号，包括主控制单元和数据转发单元的在位信号、主从信号和控制信号。
所述方法具体包括；所述线路切换单元的切换控制模块接收来自第一主控制单元、第二主控制单元、第一数据转发单元、第二数据转发单元的切换控制信号，经过解析后输出控制信号给线路切换单元的线路切换模块，控制线路切换模块的上连通道进行切换。
本发明的有益效果是，通过增加一线路切换单元实现数据线路的备份与切换，而不需要线路接口单元提供真正的双数据线路上连，所以本发明可以采用业内使用普遍的通用线路接口单元，既不影响整体路由平台的兼容性，又提高了系统的健壮性，而且该系统可以通过灵活配置，实现一机双路由功能。
附图说明
图1是现有技术一种集中式路由器系统架构示意图；
图2是现有技术一种主控制单元和数据转发单元分离的集中式路由器系统架构示意图；
图3是本发明路由器系统架构示意图；
图4是本发明实现的一机双路由的架构图。
图中，MPU为主控制单元；SPU为数据转发单元；LSU为线路切换单元；MPU0为第一主控制单元；MPU1为第二主控制单元；SPU0为第一数据转发单元；SPU1为第二数据转发单元；LIU0、LIU1…LIUn分别为N个线路接口单元；S1、S2…S17为数据传输通道，也表示相应传输通道传输的信号集合。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
路由器系统中，线路接口单元(LIU)通常为通用的模块子卡，能在各个路由平台上共用，一般都没有双数据线路上连。本发明在集中式架构下，通过增加线路切换单元(LSU)用于数据线路的备份与切换，实现了主控制单元和数据转发单元分离的双备份路由器系统，本发明不需要线路接口单元提供真正的双数据线路上连，保证了路由器系统的兼容性和健壮性。
实施例
如图3所示，本发明整个系统主要分为4个部分：主控制单元、数据转发单元、线路切换单元和线路接口单元。本例中，主控制单元包括互为备份的第一主控制单元MPU0和第二主控制单元MPU1，第一主控制单元MPU0和第二主控制单元MPU1为两个分离的主控制单元。数据转发单元包括互为备份的第一数据转发单元SPU0和第二数据转发单元SPU1，第一数据转发单元SPU0和第二数据转发单元SPU1为两个分离的数据转发单元。LSU由切换控制模块和线路切换模块构成，图3中，共有N个线路接口单元，其编号从0到n。
MPU是整个系统的控制核心，所有的控制信息都来自MPU。第一主控制单元MPU0和第二主控制单元MPU1之间的数据通道S13主要完成主从MPU之间控制信息的实时同步备份。MPU和SPU之间的数据通道S1、S2、S11、S12主要完成相关控制信息的下发，以控制SPU完成数据转发。第一主控制单元MPU0和LSU之间的数据通道S6，第二主控制单元MPU1和LSU之间的数据通道S7，主要用于控制LSU，实现LIU到SPU的数据通道切换。
SPU是整个系统的转发核心。第一数据转发单元SPU0和第二数据转发单元SPU1之间的数据通道S5，主要完成数据转发单元的各种路由表项的实时同步备份。同时数据通道S5可以作为一机双路由应用的数据互联通道。第一数据转发单元SPU0和LSU之间的数据通道S8，第二数据转发单元SPU1和LSU之间的数据通道S9，主要作为LSU的备用控制通道。S14、S15、S16、S17为各LIU到SPU的数据传输通道，通过LSU线路的线路切换模块可经S3连接到SPU0，或经S4连接到SPU1。
LSU是数据转发单元实现备份的核心部分，它主要实现LIU到SPU的数据线路的切换备份。LSU包括切换控制模块和线路切换模块两部分，切换控制模块接收来自SPU或MPU的切换控制信号S6、S7、S8、S9，然后解析这些信号，再输出控制信号S10给线路切换模块，以实现各LIU到SPU的线路切换。信号S6、S7、S8、S9包括MPU和SPU的在位信号、主从信号、控制信号，其中控制信号可以是物理电平信号，或者是经过编码的逻辑信号(如UART，I2C、自定义逻辑接口等)。S10为一组能够独立切换各路LIU线路的控制信号，以实现各LIU的线路灵活切换备份。
如图4，本发明的路由器系统可以完全实现软硬件独立的一机双路由功能，图中第一路由器和第二路由器各自具有独立的软件和硬件系统，又可以数据互通，能够更为灵活的实现从接口、转发、控制的整机备份，进一步提高了系统的冗余备份能力，改善了系统的健壮性。
本例双备份路由器系统实现方法，步骤如下：
步骤1、在系统中配置两个分离的互为备份的第一主控制单元和第二主控制单元和两个分离的互为备份的第一数据转发单元和第二数据转发单元；
步骤2、增加一个线路切换单元，并通过数据通道连接各个线路接口单元、主控制单元和数据转发单元，用于传输信号，主要包括主控制单元和数据转发单元的在位信号、主从信号和控制信号等。
步骤3、建立两个主控制单元和两个数据转发单元之间的数据通道，实现两个主控制单元之间控制信息的实时同步备份和两个数据转发单元之间各种路由表项的实时同步备份，及信息的相互交换。
所述线路切换单元的切换控制模块接收来自第一主控制单元、第二主控制单元、第一数据转发单元、第二数据转发单元的切换控制信号，经过解析后输出控制信号给线路切换单元的线路切换模块；控制线路切换模块的上连通道进行切换。
现结合图3，就本发明实施例的双备份路由器系统的实现方法具体说明如下
路由器上电，第一主控制单元和第二主控制单元首先加载运行，第一主控制单元和第二主控制单元加载完成后协商出主从状态，第一主控制单元作为主控制单元，第二主控制单元作为从控制单元，启动第一主控制单元和第二主控制单元的相互状态监控机制，然后第一主控制单元控制第一数据转发单元和第二数据转发单元上电加载，第一数据转发单元和第二数据转发单元上电加载完成后协商出主从状态，并启动第一数据转发单元和第二数据转发单元互相监控机制，该机制采用现有技术实现。然后第一主控制单元下发命令给第一数据转发单元，由第一数据转发单元启动各个线路接口单元的加载过程，当检测到第一数据转发单元故障后，第一数据转发单元首先通过控制通道S8，下发控制信号给线路切换单元的切换控制模块，线路切换单元的切换控制模块根据接收到的命令解析后，通过控制通道S10切换线路接口单元的上连数据通道到对应的第一数据转发单元，完成整个系统的加载。
整机运行过程中，第一主控制单元和第二主控制单元通过各自的状态监控机制，实时监控对端状态，能完成备份切换功能；第一数据转发单元和第二数据转发单元通过各自的状态监控机制，完成备份切换功能。一旦发生主从切换，新的主数据转发单元第二数据转发单元将通过控制通道S9下发控制信号给线路切换单元的切换控制模块，线路切换单元的切换控制模块解析接收命令后，通过控制通道S10控制线路切换模块的上连通道的切换，实现数据转发单元到线路接口单元的切换和备份功能。

Claims (10)

1.双备份路由器系统，包括互为备份的第一主控制单元和第二主控制单元，以及互为备份的第一数据转发单元和第二数据转发单元，以及N个线路接口单元，N为整数，N≥1，其特征在于，还包括线路切换单元，所述线路切换单元由切换控制模块和线路切换模块构成；
所述切换控制模块接收来自第一主控制单元、第二主控制单元、第一数据转发单元和第二数据转发单元的切换控制信号，经过解析后输出控制信号给线路切换模块，实现各线路接口单元到数据转发单元的线路切换；
所述切换控制模块与第一主控制单元和第二主控制单元连接，用于接收控制信号，控制线路切换单元实现线路接口单元到数据转发单元的数据通道切换，所述切换控制模块与第一数据转发单元和第二数据转发单元连接，用于线路切换单元的备用控制通道；
所述线路切换模块与各个线路接口单元连接，用于传输数据，所述第一主控制单元和第二主控制单元通过相连的数据通道实现控制信息的实时同步备份，所述第一数据转发单元和第二数据转发单元通过相连的数据通道实现各种路由表项的实时同步备份，所述第一主控制单元、第二主控制单元、第一数据转发单元和第二数据转发单元之间通过相连的数据通道相互交换信息。
2.根据权利要求1所述的双备份路由器系统，其特征在于，所述第一主控制单元和第二主控制单元以及第一数据转发单元和第二数据转发单元与切换控制模块之间传输的信号，包括第一主控制单元和第二主控制单元以及第一数据转发单元和第二数据转发单元的在位信号、主从信号和控制信号。
3.根据权利要求2所述的双备份路由器系统，其特征在于，所述控制信号为物理电平信号和/或经过编码的逻辑信号。
4.根据权利要求3所述的双备份路由器系统，其特征在于，所述逻辑信号为UART信号或I2C信号或自定义逻辑接口信号。
5.根据权利要求1所述的双备份路由器系统，其特征在于，所述双备份路由器系统作为双路由应用时，第一数据转发单元和第二数据转发单元之间连接的数据通道，还用于数据互联通道。
6.根据权利要求5所述的双备份路由器系统，其特征在于，所述双备份路由器系统用于实现两个路由器的功能，所述两个路由器具有独立的软件和硬件系统。
7.根据权利要求6所述的双备份路由器系统，其特征在于，所述两个路由器之间互通数据，实现接口、转发、控制的整机备份。
8.双备份路由器系统实现方法，包括如下步骤：
a、在系统中配置两个分离的互为备份的第一主控制单元和第二主控制单元和两个分离的互为备份的第一数据转发单元和第二数据转发单元；
b、增加一个线路切换单元，并通过数据通道连接各个线路接口单元、两个主控制单元和两个数据转发单元，用于传输信号；
c、建立两个主控制单元和两个数据转发单元之间的数据通道，实现两个主控制单元之间控制信息的实时同步备份和两个数据转发单元之间各种路由表项的实时同步备份，以及信息的相互交换。
9.根据权利要求8所述的双备份路由器系统实现方法，其特征在于，所述两个主控制单元和两个数据转发单元与线路切换单元的切换控制模块之间传输的信号，包括主控制单元和数据转发单元的在位信号、主从信号和控制信号。
10.根据权利要求8所述的双备份路由器系统实现方法，其特征在于，所述方法具体包括；所述线路切换单元的切换控制模块接收来自第一主控制单元、第二主控制单元、第一数据转发单元、第二数据转发单元的切换控制信号，经过解析后输出控制信号给线路切换单元的线路切换模块，控制线路切换模块的上连通道进行切换。
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