CN104363138A - 一种接口备份方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据通信领域接口备份技术。本发明公开了一种接口备份方法及设备，技术方案包括：设备启动后，配置主接口和备份接口；对主接口和备份接口的状态进行判断，如果主接口处于故障状态，则将所有报文经过备份接口进行发送，结束本流程；如果主接口状态为正常则数据经过主接口进行发送；在报文通过主接口发送过程中，启用QOS功能，通过QOS区分不同优先级的业务，将不同优先级的报文分别送入不同的队列进行发送；判断是否发生拥塞，如果发生拥塞则启动数据分流任务将低优先级的报文通过备份接口进行发送；对主接口链路质量进行检测，如果主接口链路质量转好，则将报文重新通过主接口进行发送，否则继续通过备份接口进行发送。

Description

一种接口备份方法及设备

技术领域

本发明涉及数据通信领域接口备份技术、链路检测技术；尤其是对带宽可变链路的检测和根据数据业务的优先级进行链路备份的技术。

背景技术

在数据传输过程中，为保证重要业务的传输的可靠性。在网络规划的时候会通常规划两条链路，一条作为主链路，一条作为备份链路。在主链路正常的时候，数据通过主链路进行传输。当主链路传输出现故障的时候会使用备份链路进行数据传输。

QOS(Quality of service)技术能够根据不同服务质量需求的通信业务，智能地区分不同的通信类别，进而为之提供相应的服务。而具备通信类别的区分能力正是为不同的通信提供不同质量服务的基本前提，所以说传统IP网络的尽力服务模式已不能满足现如今IP网络应用的需要。QoS技术的出现便致力于解决这个问题，以满足用户对网络的不同服务质量需求。该方案的实现需要依托QOS，通过QOS来判断各个业务服务质量，并依托QOS来进行优先级的划分。

数据传输过程中，当传输的数据量大于链路能够最大承载的数据量的时候链路就会产生拥塞，导致数据报文被丢弃。当多个用户共同使用有限资源带宽的时候，由于用户数目的增加可能会导致每个用户分配到的链路带宽变小，产生拥塞。

现有技术都是对固定带宽链路进行备份，当主链路出现接口故障，或者通过接口的流量统计，计算出当前接口的流量大于接口带宽的时候触发备份链路。中国专利申请号03159212.0公开了《一种接口备份的方法》，该方案在实施的时候，首先要知道接口允许的最大流量，通过计算接口流量总和同实际带宽进行对比来决定是否启用和关闭备份接口，主要是解决已知链路固定带宽备份的问题，不适用于带宽变化的环境，不能够根据业务的优先级进行备份。中国专利《一种实现拥塞控制的方法和装置》(申请号：200810116910.0)公开的技术方案，通过将高优先级数据去占用低优先级链路来保证高优先级数据的传输，在实现的时候是牺牲低优先级的链路来保证高优先级数据传输，它可能导致低优先级的数据丢失。

发明内容

本发明的目的就是提供一种接口备份方法，根据链路拥塞情况和不同优先级业务进行链路检测和切换，为数据业务提供更可靠的接口备份。

本发明实现上述目的，采用的技术方案是，一种接口备份方法，包括步骤：

A、设备启动后，配置主接口和备份接口；

B、对主接口和备份接口的状态进行判断，如果主接口处于故障状态，则将所有报文经过备份接口进行发送，结束本流程；如果主接口状态为正常则数据经过主接口进行发送；

C、在报文通过主接口发送过程中，在主接口上启用QOS功能，通过QOS区分不同优先级的业务，将不同优先级的报文分别送入不同的队列进行发送；

D、系统判断报文发送是否发生拥塞，如果发生拥塞则触发备份接口路由，启动数据分流任务将低优先级的报文通过备份接口进行发送；

E、系统对主接口链路质量进行检测，如果检测到主接口链路质量转好，则将报文重新通过主接口进行发送，进入步骤C，否则继续通过备份接口进行发送。

具体的，所述步骤D中，系统判断报文发送是否发生拥塞的具体方法是，各个优先级队列报文堆积的数量或堆积的时间达到设定值。

具体的，所述步骤D中，触发备份接口路由后，启动数据分流任务将低优先级的报文通过备份接口进行发送，具体包括如下步骤：

D1、将主接口QOS拥塞队列的报文交给分流任务；

D2、分流任务在收到主接口QOS队列的报文的时候，将该报文交给备份接口的QOS队列，备份接口的QOS队列将该报文交给备份接口的驱动进行发送。

具体的，所述步骤E中，系统对主接口链路质量进行检测的具体方法为：如果主接口当前链路质量达到门限值，则触发备份接口路由，启动数据分流任务将低优先级的数据通过备份接口发送；如果没有达到门限值，则继续通过主接口进行发送，进入步骤C。

具体的，所述步骤E具体包括如下步骤：

E1、根据QOS的队列类型，构造不同优先级的检测报文，根据检测报文的优先级，分别将不同优先级的检测报文入不同的QOS队列进行发送；

E2、开启定时器对每个发送和接收的检测报文进行计时，计算出从发出该检测报文后到收到该检测报文的应答时间；

E3、根据发送该检测报文和接收该检测报文的应答时间，计算出不同优先级报文的时延，如果在下一次发送检测报文之前都未收到对端的应答报文则认为该应答报文已经丢失，或者连续3次发送的检测报文的时延都大于设定值，则认为该链路质量较差；否则判断接口链路质量转好。

具体的，所述检测报文由IP头部字段、ID字段、优先级字段和数据字段组成，其中，

IP头部字段，共20个字节，通过IP头部的16位标识来识别该报文为检测报文；

ID字段，共2个字节，用于标识对应的应答报文；

优先级字段，共2个字节，用于标识该报文的优先级；

数据字段，用于填充IP报文，并将该报文填充为最小的IP报文。

本发明的另一个目的是，提供一种接口备份设备，包括启动配置模块、主接口QOS队列模块、拥塞判断模块、备份接口QOS队列模块、数据分流任务模块和链路检测模块；

所述启动配置模块，用于设备启动后，配置主接口和备份接口，并生成主接口发送报文的路由；

所述主接口QOS队列模块，用于在主接口上启用QOS功能，通过QOS区分不同优先级的业务，将不同优先级的报文分别入不同的队列进行发送；

所述备份接口QOS队列模块，用于在拥塞发生时将低优先级的报文通过备份接口的QOS队列进行发送；

所述拥塞判断模块，用于报文经过主接口进行发送时判断报文报文是否发生拥塞，如果发生拥塞则触发备份接口路由，通知数据分流任务模块将低优先级的报文通过备份接口进行发送，并启动链路检测模块对接口链路质量进行检测；

所述数据分流任务模块，用于在接收到所述拥塞判断模块的通知后，接收主接口QOS队列模块发送的低优先级报文，利用所述备份接口QOS队列模块将低优先级的报文通过备份接口进行发送；

所述链路检测模块，用于对主接口链路质量进行检测，如果检测到主接口链路质量转好，则将报文重新通过主接口进行发送，否则继续通过备份接口进行发送。

具体的，所述数据分流任务模块具体用于：在收到主接口QOS拥塞队列的报文后，将该报文交给所述备份接口QOS队列模块，备份接口的QOS队列将该报文交给备份接口进行发送。

具体的，所述链路检测模块包括检测报文构造单元、定时器单元和链路质量判断单元：

所述检测报文构造单元，用于根据QOS的队列类型，构造不同优先级的检测报文，根据检测报文的优先级，分别将不同优先级的检测报文分别入不同的QOS队列进行发送；

定时器单元，用于开启定时器对每个发送和接收的检测报文进行计时，计算出从发出该检测报文后到收到该检测报文的应答的时间；

链路质量判断单元，用于根据发送该检测报文和接收该检测报文的应答的时间，计算出不同优先级报文的时延，如果在下一次发送检测报文之前都未收到对端的应答报文，则认为该应答报文已经丢失，或者连续3次发送的检测报文的时延都大于设定值，则认为该链路质量较差；否则判断接口链路质量转好。

具体的，所述检测报文由IP头部字段、ID字段、优先级字段和数据字段组成，其中，

IP头部字段，共20个字节，通过IP头部的16位标识来识别该报文为检测报文；

ID字段，共2个字节，用于标识对应的应答报文；

优先级字段，共2个字节，用于标识该报文的优先级；

数据字段，用于填充IP报文，并将该报文填充为最小的IP报文。

本发明的有益效果是，保证了在报文出现拥塞的时候能够及时启用备份接口，将拥塞的报文从备份接口发送出去，这样能够消除因为带宽变化导致数据发生产生拥塞的问题。同时当遇到突发流量的时候，也可能导致链路拥塞，该方案也能够降低突发流量导致的丢包问题。通过链路质量检测任务，能够分别对不同优先级的报文占用链路状况进行检测，在保证高优先级数据传输的同时，能够提前开启备份链路，将低优先级的数据进行分流，保证高低优先级的数据均能正常发送。本发明能够根据链路拥塞情况和不同优先级业务进行检测，能够更精确的反应当前链路质量状态，非常适合可变带宽环境中的应用。

附图说明

图1是本发明实施例接口备份方法的流程图；

图2是本发明实施例接口备份设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式，详细描述本发明的技术方案。

本发明的具体实施例流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤101，设备启动后，配置主接口和备份接口。本发明实施例在设备上启用两个接口，一个为主接口一个为备份接口，两个接口同时UP，但是仅主接口的路由生成，在正常情况下所有的数据都通过主接口进行发送，主接口上启用QOS，分别将不同优先级的报文入不同的队列。

步骤102，利对主接口和备份接口的状态进行判断，如果主接口处于故障状态，则将所有报文经过备份接口进行发送，结束本流程；如果主接口状态为正常则数据经过主接口进行发送。

步骤103，在报文通过主接口发送过程中，在主接口上启用QOS功能，通过QOS区分不同优先级的业务，将不同优先级的报文分别送入不同的队列进行发送。

数据报文在入QOS队列的时候，根据QOS的配置，将不同业务的数据报文入不同优先级的队列，通过QOS保证在数据发送的时候先发送高优先级的报文，然后发送低优先级的报文。发送报文的时候根据队列的优先级依次将不同优先级的报文交给驱动发送。

步骤104，系统判断报文发送是否发生拥塞，如果发生拥塞则触发备份接口路由，启动数据分流任务将低优先级的报文通过备份接口进行发送。

主接口在发送报文的时候根据队列的优先级依次将不同优先级的报文交给驱动发送。当链路带宽变小或者遇到突发流量的时候，导致驱动不能及时的将报文发送出去。驱动会将不能及时发送出去的报文重新交给主接口的QOS队列，此时就会在QOS队列中堆积发送不出去的报文，从而产生拥塞。当报文堆积的数量或者堆积的时间达到一定程度的时候，此时将触发备份接口的路由UP。当QOS队列里产生拥塞的时候启用定时器开始计时，当定时时间达到设定的值，即使QOS队列中拥塞报文的数量未达到设定值，也将触发备份接口的路由UP。当触发备份接口路由UP后，主接口QOS拥塞队列的报文将不再交给主接口的驱动进行发送，而是直接将拥塞队列的报文交给分流任务。分流任务在收到主接口QOS队列的报文的时候，首先会对链路头部重新封装，再将该报文交给备份接口的QOS队列。备份接口的QOS队列将该报文交给备份接口的驱动进行发送。在数据通过备份接口进行发送的时候，会触发主接口链路质量的检测。如果主接口未产生拥塞，则主接口将开启链路质量检查，当检查到链路质量较差的时候将触发备份接口路由UP。

步骤105，系统对主接口链路质量进行检测，如果检测到主接口链路质量转好，则将报文重新通过主接口进行发送，进入步骤103，否则继续通过备份接口进行发送。

本步骤中，链路质量检测功能实现流程如下：开启链路质量检测功能后，首先对接口类型进行判断，如果能直接获取当前链路质量状态，通过获取当前质量状态进行判断当前链路质量好坏的环境，就直接进行判断。比如基于无线进行数据传输的环境，可以直接通过获取无线信号强度值或者其它重要参数进行判断。当信号强度值较差的时候可以认为无线环境的链路质量较差。根据获取到当前链路的状态判断是否需要开启备份链路，如果链路质量较差则启动分流任务，如果链路质量较好则继续检测当前链路。

当不能够直接获取当前链路质量状态的时候，通过构造链路质量检测报文，启用链路质量检测任务对当前链路进行检测。在链路质量检测任务发送检测报文的时候，开启定时器对每个发送和接收的报文进行计时，计算出从发出该报文后到收到该报文的应答时间。在发出检测报文的时候发送不同优先级的检测报文。链路质量检测任务根据QOS的队列类型，构造不同优先级的检测报文，QOS通过判断报文类型首先识别到该报文为检测报文，然后再根据报文的priority(优先级)字段位来识别检测报文的优先级，然后根据报文的优先级，分别将不同优先级的检测报文分别入不同的QOS队列。根据QOS队列的优先级依次将检测报文交给驱动进行发送。对端在收到检测报文的时候将对检测报文进行应答，并将应答报文发送到本端。根据发送该报文和接收该报文的时间，计算出不同优先级报文的时延，如果在下一次发送检测报文之前都未收到对端的应答报文则认为该报文已经丢失，或者连续3次发送的检测报文的时延都大于设定值的时候认为该链路质量较差。通过获取到时延和丢包情况来判断当前链路质量状态，当判断链路质量状态较好的时候则继续进行链路质量检测，否则启动分流任务进行数据分流。当检测到链路质量较差的时候会启备份链路，将低优先级的报文通过分流任务从备份链路进行传输。当链路质量恢复到较好的值的时候，直接关闭分流任务，报文从主接口发送出去。

检测报文由IP头部字段、ID字段、优先级字段和数据字段组成，该报文是一个标准的IP包；其中：

IP头部字段，共20个字节，通过IP头部的16位标识来识别该报文为链路质量检测报文。

ID字段，共2个字节，从1开始每发送一个链路质量检测报文数目加1，该字段用于识别对应的应答报文。

优先级字段，共两个字节，用于标示该报文的优先级，“0”为最高优先级，随着数字增大优先级依次降低。

数据字段：用于填充IP报文，将该报文填充为最小的IP报文。

本发明实施例中，当出现下面2种情况的时候触发备份接口的路由建立，并将低优先级的数据通过备份接口发送。

1、当主接口的QOS队列出现拥塞的时候，此时触发备份接口的路由生成，并将报文交给分流任务处理，该任务的主要作用是将QOS队列中低优先级流量和QOS队列中拥塞的报文，重新入备份接口QOS的队列，通过备份接口将低优先级的报文发送出去。在启用备份接口发送低优先级报文的同时，主接口开启链路质量检测功能。当链路质量达到较好的时候，此时低优先级的报文再次通过主接口发送，如果不拥塞则低优先级报文从主接口发送，如果拥塞则低优先级报文通过备份接口发送。

2、主接口上开启链路质量检测功能，对于不能够动态获取链路状态的接口(主要是有线链路)，通过定时发送检测报文来检测链路质量，对于能够动态获取链路状态的链路(主要是无线链路)，通过设定门限值，当大于设定的门限值的时候开启链路质量检测功能，根据链路质量的检测结果来决定是否将低优先级的报文通过备份链路发送，当小于设定的门限值的时候关闭链路质量检查功能。

本发明实施例基于上述备份方法的接口备份设备结构如图2所示，包括启动配置模块、主接口QOS队列模块、拥塞判断模块、备份接口QOS队列模块、数据分流任务模块和链路检测模块；

所述启动配置模块，用于设备启动后，配置主接口和备份接口，并生成主接口发送报文的路由；

所述主接口QOS队列模块，用于在主接口上启用QOS功能，通过QOS区分不同优先级的业务，将不同优先级的报文分别入不同的队列进行发送；

所述备份接口QOS队列模块，用于在拥塞发生时将低优先级的报文通过备份接口的QOS队列进行发送；

所述拥塞判断模块，用于报文经过主接口进行发送时判断报文报文是否发生拥塞，如果发生拥塞则触发备份接口路由，通过数据分流任务模块将低优先级的报文通过备份接口进行发送，并启动链路检测模块对接口链路质量进行检测；

所述数据分流任务模块，用于在接收到所述拥塞判断模块的通知后，接收主接口QOS队列模块发送的低优先级报文，利用所述备份接口QOS队列模块将低优先级的报文通过备份接口进行发送；

所述链路检测模块，用于对主接口链路质量进行检测，如果检测到主接口链路质量转好，则通知所述主接口QOS队列模块将报文重新通过主接口进行发送，否则继续通过备份接口进行发送。

本发明实施例的链路检测模块包括检测报文构造单元、定时器单元和链路质量判断单元：

所述检测报文构造单元，用于根据QOS的队列类型，构造不同优先级的检测报文，根据检测报文的优先级，分别将不同优先级的检测报文分别入不同的QOS队列进行发送；

定时器单元，用于开启定时器对每个发送和接收的检测报文进行计时，计算出从发出该检测报文后到收到该检测报文的应答的时间；

链路质量判断单元，用于根据发送该检测报文和接收该检测报文的应答的时间，计算出不同优先级报文的时延，如果在下一次发送检测报文之前都未收到对端的应答报文则认为该的应答报文已经丢失，或者连续3次发送的检测报文的时延都大于设定值，则认为该链路质量较差；否则判断接口链路质量转好。

本发明另一实施例，链路检测模块，用于对能够动态获取链路状态的链路，通过设定门限值，当大于设定的门限值的时候开启链路质量检测功能，根据链路质量的检测结果来决定是否将低优先级的报文通过备份链路发送，当小于设定的门限值的时候关闭链路质量检查功能。

Claims (10)

1.一种接口备份方法，包括步骤：

A、设备启动后，配置主接口和备份接口；

B、对主接口和备份接口的状态进行判断，如果主接口处于故障状态，则将所有报文经过备份接口进行发送，结束本流程；如果主接口状态为正常则数据经过主接口进行发送；

C、在报文通过主接口发送过程中，在主接口上启用QOS功能，通过QOS区分不同优先级的业务，将不同优先级的报文分别送入不同的队列进行发送；

D、系统判断报文发送是否发生拥塞，如果发生拥塞则触发备份接口路由，启动数据分流任务将低优先级的报文通过备份接口进行发送；

E、系统对主接口链路质量进行检测，如果检测到主接口链路质量转好，则将报文重新通过主接口进行发送，进入步骤C，否则继续通过备份接口进行发送。

2.根据权利要求1所述的一种接口备份方法，其特征在于，所述步骤D中，系统判断报文发送是否发生拥塞的具体方法是，各个优先级队列报文堆积的数量或堆积的时间达到设定值。

3.根据权利要求1所述的一种接口备份方法，其特征在于，所述步骤D中，触发备份接口路由后，启动数据分流任务将低优先级的报文通过备份接口进行发送，具体包括如下步骤：

D1、将主接口QOS拥塞队列的报文交给分流任务；

D2、分流任务在收到主接口QOS队列的报文的时候，将该报文交给备份接口的QOS队列，备份接口的QOS队列将该报文交给备份接口的驱动进行发送。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种接口备份方法，其特征在于，所述步骤E中，系统对主接口链路质量进行检测的具体方法为：如果主接口当前链路质量达到门限值，则触发备份接口路由，启动数据分流任务将低优先级的数据通过备份接口发送；如果没有达到门限值，则继续通过主接口进行发送，进入步骤C。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种接口备份方法，其特征在于，所述步骤E具体包括如下步骤：

E1、根据QOS的队列类型，构造不同优先级的检测报文，根据检测报文的优先级，分别将不同优先级的检测报文入不同的QOS队列进行发送；

E2、开启定时器对每个发送和接收的检测报文进行计时，计算出从发出该检测报文后到收到该检测报文的应答时间；

E3、根据发送该检测报文和接收该检测报文的应答时间，计算出不同优先级报文的时延，如果在下一次发送检测报文之前都未收到对端的应答报文则认为该应答报文已经丢失，或者连续3次发送的检测报文的时延都大于设定值，则认为该链路质量较差；否则判断接口链路质量转好。

6.根据权利要求5所述的一种接口备份方法，其特征在于，所述检测报文由IP头部字段、ID字段、优先级字段和数据字段组成，其中，

IP头部字段，共20个字节，通过IP头部的16位标识来识别该报文为检测报文；

ID字段，共2个字节，用于标识对应的应答报文；

优先级字段，共2个字节，用于标识该报文的优先级；

数据字段，用于填充IP报文，并将该报文填充为最小的IP报文。

7.一种接口备份设备，其特征在于，包括启动配置模块、主接口QOS队列模块、拥塞判断模块、备份接口QOS队列模块、数据分流任务模块和链路检测模块；

所述启动配置模块，用于设备启动后，配置主接口和备份接口，并生成主接口发送报文的路由；

所述主接口QOS队列模块，用于在主接口上启用QOS功能，通过QOS区分不同优先级的业务，将不同优先级的报文分别入不同的队列进行发送；

所述备份接口QOS队列模块，用于在拥塞发生时将低优先级的报文通过备份接口的QOS队列进行发送；

所述拥塞判断模块，用于报文经过主接口进行发送时判断报文报文是否发生拥塞，如果发生拥塞则触发备份接口路由，通知数据分流任务模块将低优先级的报文通过备份接口进行发送，并启动链路检测模块对接口链路质量进行检测；

所述数据分流任务模块，用于在接收到所述拥塞判断模块的通知后，接收主接口QOS队列模块发送的低优先级报文，利用所述备份接口QOS队列模块将低优先级的报文通过备份接口进行发送；

所述链路检测模块，用于对主接口链路质量进行检测，如果检测到主接口链路质量转好，则将报文重新通过主接口进行发送，否则继续通过备份接口进行发送。

8.如权利要求7所述的一种接口备份设备，其特征在于，所述数据分流任务模块具体用于：在收到主接口QOS拥塞队列的报文后，将该报文交给所述备份接口QOS队列模块，备份接口的QOS队列将该报文交给备份接口进行发送。

9.如权利要求7所述的一种接口备份设备，其特征在于，所述链路检测模块包括检测报文构造单元、定时器单元和链路质量判断单元：

所述检测报文构造单元，用于根据QOS的队列类型，构造不同优先级的检测报文，根据检测报文的优先级，分别将不同优先级的检测报文分别入不同的QOS队列进行发送；

定时器单元，用于开启定时器对每个发送和接收的检测报文进行计时，计算出从发出该检测报文后到收到该检测报文的应答的时间；

链路质量判断单元，用于根据发送该检测报文和接收该检测报文的应答的时间，计算出不同优先级报文的时延，如果在下一次发送检测报文之前都未收到对端的应答报文，则认为该应答报文已经丢失，或者连续3次发送的检测报文的时延都大于设定值，则认为该链路质量较差；否则判断接口链路质量转好。

10.如权利要求9所述的一种接口备份设备，其特征在于，所述检测报文由IP头部字段、ID字段、优先级字段和数据字段组成，其中，

IP头部字段，共20个字节，通过IP头部的16位标识来识别该报文为检测报文；

ID字段，共2个字节，用于标识对应的应答报文；

优先级字段，共2个字节，用于标识该报文的优先级；

数据字段，用于填充IP报文，并将该报文填充为最小的IP报文。