CN104486124A - 使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置及方法 - Google Patents

使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置及方法，方法包括：每个交换路由设备将从上游服务器接收的业务通过各自的物理链路发送给下游服务器；当部分物理链路出现故障时，故障链路对应的交换路由设备则将逻辑端口重新绑定到正常工作的物理端口上，同时在逻辑端口上的业务使能插入虚拟局域网标签，并通过重新绑定的物理端口切换到与物理端口相连的交换路由设备上发送；切换后的交换路由设备直接根据接收的虚拟局域网标签将业务转发到其内部对应的逻辑端口上，并通过与逻辑端口绑定的物理端口将业务发送给下游的服务器。本发明提高保护链路的带宽利用率，可以支持目前各种网络业务在MLAG上的应用，且大大降低了软件的复杂度。

Description

使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置及方法
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其是涉及一种使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置及方法。
背景技术
随着互联网技术的发展和网络应用的普及，在网络上传输的数据越来越多，对传输时间和可靠性的要求也越来越高。减小传输时间的一个方法是增加传输链路的带宽，近年来带宽已由10M(兆)增加到100M、1000M、10G(万兆)等等，但是带宽的增加并不能提高链路的可靠性。
如果能够把多条链路当作一条链路使用，不但能够增加网络带宽，而且能够起到链路备份的作用。链路聚合是将多条物理链路捆绑在一起形成一条逻辑上的链路，实现负载在各成员物理链路上的分担，同时也提供了更高的可靠性。链路聚合的出现，使得网络组网更加灵活方便，在增加网络带宽的同时提高了网络的安全性。当链路聚合端口组中的某条物理链路出现问题，数据流量能够自动切换到其他物理链路，实现逻辑链路的保护功能。
如图1所示，为现有数据中心网络中MLAG(多系统链路聚合)典型部署图，包括服务器、交换路由设备1和交换路由设备2，服务器与交换路由设备1之间的链路1和服务器与交换路由设备2之间的链路2组合成一条逻辑链路。服务器有双网卡，为了充分利用带宽且做到链路互为备份、互相保护，服务器的双网卡会分别连接到两台不同的交换路由设备1和2上，在两条链路(即链路1和链路2)正常的情况下，两条链路同时工作：从交换路由设备1发往服务器的业务走链路1，从交换路由设备2发往服务器的业务走链路2；服务器发往交换路由设备的业务将从链路1和2中随机选择一个端口发送。当有一条链路出现问题，比如链路1发生故障，那原本交换路由设备1通过链路1发给服务器的业务将通过链路3，再通过链路2发送到服务器；服务器发往交换设备的业务也将全部切换到链路2上。
目前链路故障后交换设备上业务切换的方式主要采用两次查找的方案，其具体做法是，假如发现链路1发生故障，则刷新交换设备1上链路1对应的二层转发表项，将出接口改为链路3，也就是将原有链路1上的业务引向链路3上，在业务到达交换设备2后，再次查找二层转发表项，将业务送到链路2上，完成业务的保护切换。对于交换路由设备上收到的上游来的组播或者广播业务，无条件往链路3上复制一份，对端交换/路由设备从链路3上收到业务以后，通过端口隔离的方式，将不需要转发的报文丢弃。具体地，端口隔离的方案是这样的：假如链路1和2都没有故障，则从交换路由设备1上游收到的组播业务，需要复制到链路1，同时会被复制一份到链路3，交换设备2上链路3和链路2在相同的隔离组中，因此从链路3上收到的组播业务将不会被转发到链路2；当链路1故障后，交换设备2将链路2和链路3移出同一个隔离组，这样从链路3上收到的组播业务就可以正常复制到链路2上。
现有方案的不足之处主要表现在：1、组播和广播业务会无条件往链路3上复制一份，占用大量带宽；2、现有方案基于两次二层转发表项的查找，很难实现三层业务的MLAG需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置及方法，在设备内部增加与外部物理端口相绑定的逻辑端口，并将多系统链路聚合(MLAG)成员端口作为对端设备的扩展端口，在本端设备MLAG成员端口故障时，使用对端MLAG成员端口作为备份，以解决现有MLAG中存在的占带宽、难实现三层业务的MLAG需求等问题。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置，包括服务器和多个交换路由设备，所述服务器与所述交换路由设备之间具有由复数条物理链路聚合成的逻辑链路，每个所述交换路由设备具有多个外部物理端口和与所述物理端口绑定的内部逻辑端口，所述服务器与所述交换路由设备之间，以及所述交换路由设备之间通过所述物理端口相连，当部分所述物理链路出现故障时，故障链路对应的所述交换路由设备则将内部的逻辑端口重新绑定到正常工作的外部所述物理端口上，同时在所述逻辑端口上的业务使能插入一层虚拟局域网标签，将所述逻辑端口上的业务通过重新绑定的物理端口切换到与物理端口相连的交换路由设备上发送，所述虚拟局域网标签的标识符与切换后的所述交换路由设备内的逻辑端口相对应。
优选地，当所有所述物理链路正常时，所述交换路由设备将接收到的业务通过各自对应的所述物理链路发送给所述服务器，所述服务器发往所述交换路由设备的业务将从所有物理链路中随机或按照某些策略选择一条所述物理链路发送。
优选地，切换后的所述交换路由设备转发业务的物理端口为与所述虚拟局域网标签对应的聚合链路在交换路由设备上的成员端口。
优选地，所述逻辑端口与所述物理端口之间的绑定关系为多对一的关系，即不同逻辑端口可以绑定到同一个物理端口上，一个逻辑端口只能绑到一个物理端口上不能绑到不同的物理端口上。
优选地，每个所述虚拟局域网标签对应一个所述逻辑端口。
优选地，所述交换路由设备内还包括转发表项，业务通过外部物理端口进入所述交换路由设备内，根据所述转发表项将业务转发到对应的逻辑端口，再根据所述逻辑端口的端口号将业务转发到与之绑定的所述物理端口上。
本发明还提供了一种使用逻辑端口实现多系统链路聚合的方法，包括以下步骤：
S1，每个所述交换路由设备将从上游服务器接收的业务通过各自的所述物理链路发送给下游的服务器；
S2，当部分所述物理链路出现故障时，故障链路对应的所述交换路由设备则将内部的逻辑端口重新绑定到正常工作的外部所述物理端口上，同时在所述逻辑端口上的业务使能插入一层虚拟局域网标签，将所述逻辑端口上的业务通过重新绑定的物理端口切换到与物理端口相连的交换路由设备上发送；
S3，切换后的所述交换路由设备根据接收的所述虚拟局域网标签将业务转发到其内部对应的逻辑端口上，并通过与所述逻辑端口绑定的物理端口将业务发送给下游的所述服务器。
优选地，所述步骤S1包括以下步骤：
所述交换路由设备通过其外部物理端口接收从上游服务器发送过来的业务；
根据所述交换路由设备内的转发表项将业务转发到对应的逻辑端口；
根据所述逻辑端口的端口号将业务转发到与之绑定的所述物理端口上；
最后通过与绑定的所述物理端口相应的所述物理链路将业务发送给下游的所述服务器。
优选地，所述步骤S3中，切换后的所述交换路由设备转发业务的物理端口为与所述虚拟局域网标签对应的聚合链路在交换路由设备上的成员端口。
优选地，每个所述虚拟局域网标签的标识符对应一个所述逻辑端口。
本发明的有益效果是：1、正常业务无需往保护链路上发送，只有需要切换的业务才会发往保护链路，提高保护链路的带宽利用率；2、做到链路保护切换与业务无关，即不感知二层业务或者三层业务，链路故障的时候将所有故障链路上的业务平滑切换到保护链路上，可以支持目前各种网络业务在MLAG上的应用；3、因为有逻辑端口和物理端口的绑定关系，因此发生链路故障保护切换的时候，无需刷新转发表项，做到MLAG与原有交换路由设备特性的解耦，大大降低软件的复杂度。
附图说明
图1是现有数据中心网络中MLAG典型部署示意图；
图2是本发明实施例服务器A和服务器B正常通信时的模块结构示意图；
图3是本发明实施例出现链路故障时使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置的模块结构示意图；
图4是本发明实施例使用逻辑端口实现多系统链路聚合的方法的流程示意图。
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。
本发明所揭示的一种使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置及方法，主要用于网络交换设备中跨设备链路冗余保护。如图2所示，为本发明实施例服务器A和服务器B正常通信时的模块结构示意图，包括上游的服务器A、交换路由设备1、交换路由设备2和下游的服务器B，当服务器A和服务器B之间正常通信时，交换路由设备1通过链路1发送业务给服务器B，交换路由设备2通过链路2发送业务给服务器B，链路1和链路2组合形成一条逻辑链路。服务器B则从链路1和链路2中随机或者按照某种策略选择一条发送业务。
交换路由设备1具有3个外部物理端口、两个内部逻辑端口以及内部的转发表项，其中，3个外部物理端口分别是物理端口1、物理端口3和物理端口4，两个逻辑端口分别是逻辑端口1和逻辑端口4，当服务器A和服务器B之间正常通信时，交换路由设备1内部的逻辑端口1与物理端口1绑定，逻辑端口4与物理端口4绑定。
逻辑端口与物理端口之间绑定根据交换路由设备内部的关系表项(图未示)实现，即该关系表项记录着逻辑端口与物理端口的对应关系，逻辑端口通过查找关系表项从而与对应的物理端口绑定在一起。
不同逻辑端口可以绑定到同一个物理端口上，一个逻辑端口只能绑到一个物理端口上不能绑到不同的物理端口上，如图2中的逻辑端口4和逻辑端口1可同时与物理端口3绑定，但是同一个逻辑端口4不能既与物理端口4绑定又与物理端口3绑定。
服务器A与交换路由设备1的物理端口4相连，发送业务给交换路由设备1。在交换路由设备1中查找关系表项到绑定的逻辑端口1，根据内部的转发表项将业务转发到对应的逻辑端口1，再根据逻辑端口1的端口号将业务转发到与之绑定的物理端口1上，最后通过链路1转发业务给服务器B。
若是服务器B发送业务给服务器A，其转发原理与服务器A发送业务给服务器B的原理相同，只是在查找的对应的转发表项不同。
本发明的创新点在于，通过端口映射，然后用VLAN Tag来标识对端备份链路的端口，采用这种方式来实现MLAG，可以让MLAG功能与其它业务功能没有耦合，实现简单。
如图3所示，与交换路由设备1结构类似，交换路由设备2具有两个外部物理端口、两个内部逻辑端口和内部的一转发表。其中，两个外部物理端口分别是物理端口3′和物理端口1′，两个逻辑端口分别是逻辑端口1′和逻辑端口3，且逻辑端口1′与物理端口1′绑定，逻辑端口3与物理端口3′绑定。在本发明实施例中，交换路由设备1的物理端口1和物理端口3为MLAG成员设备，交换路由设备2的物理端口3′和物理端口1′为MLAG成员设备。
若链路1出现故障(如交换路由设备1的物理端口1出现故障)时，交换路由设备1从逻辑端口1出去的业务将被切换到物理端口3上，通过交换路由设备1和交换路由设备2之间连接的备份链路3上进行业务传输。具体地，链路1发生故障后，在交换路由设备1内重新配置逻辑端口1与物理端口的绑定关系，将逻辑端口1与物理端口3绑定，绑定的同时，需在逻辑端口1上添加一个配置，即使能插入一层虚拟局域网标签(VLANTag)的功能，VLAN Tag的标识符VID与交换路由设备2内逻辑端口1′对应，这样发往交换路由设备1的逻辑端口1上的业务报文都会插入一层Dot1Q协议的VLAN Tag，然后从物理端口3发送到物理端口3′上进入交换路由设备2内。
交换路由设备2收到这个业务报文后直接根据VLAN Tag中的VID将业务报文转发到逻辑端口1′上，然后从交换路由设备2的物理端口1′上发送出去，到达服务器B上。当反向服务器B发送业务给服务器A时，其转发路径类似，不同的是交换路由设备2内的转发表项需要走标准的二三层转发表项查找，而正向传输时，交换路由设备2是直接根据VID进行业务转发的。
优选地，每个逻辑端口有一个VID与之一一对应。
同理，当链路2出现故障(如交换路由设备2的物理端口1′出现故障)时，其转发原理与上述转发原理相同，这里便不再赘述。
图2中的服务器A和B也可以是一台交换路由设备，只需支持LACP(链路聚合协议，802.3ad标准)即可。
当然，本发明实现的多系统链路聚合中并不局限于本发明实施例中所举的两条物理链路，当出现两条以上物理链路出现故障时，其转发原理与本发明实施例相同：即故障链路对应的交换路由设备则将内部的逻辑端口重新绑定到正常工作的外部物理端口上，同时在逻辑端口上的业务使能插入一层虚拟局域网标签，将逻辑端口上的业务通过重新绑定的物理端口切换到与物理端口相连的交换路由设备上发送。
如图4所示，本发明还揭示了一种使用逻辑端口实现多系统链路聚合的方法，包括以下步骤：
S1，每个交换路由设备将从上游服务器接收的业务通过各自的物理链路发送给下游的服务器；
具体地，交换路由设备通过其外部物理端口接收从上游服务器发送过来的业务；根据交换路由设备内的转发表项将业务转发到对应的逻辑端口；根据逻辑端口的端口号将业务转发到与之绑定的物理端口上；最后通过与绑定的物理端口相应的物理链路将业务发送给下游的所述服务器。
S2，当部分物理链路出现故障时，故障链路对应的交换路由设备则将内部的逻辑端口重新绑定到正常工作的外部物理端口上，同时在逻辑端口上的业务使能插入一层虚拟局域网标签，将逻辑端口上的业务通过重新绑定的物理端口切换到与物理端口相连的交换路由设备上发送；
S3，切换后的交换路由设备根据接收的虚拟局域网标签将业务转发到其内部对应的逻辑端口上，并通过与逻辑端口绑定的物理端口将业务发送给下游的服务器。
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)

1.一种使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置，其特征在于，包括服务器和多个交换路由设备，所述服务器与所述交换路由设备之间具有由复数条物理链路聚合成的逻辑链路，每个所述交换路由设备具有多个外部物理端口和与所述物理端口绑定的内部逻辑端口，所述服务器与所述交换路由设备之间，以及所述交换路由设备之间通过所述物理端口相连，当部分所述物理链路出现故障时，故障链路对应的所述交换路由设备则将内部的逻辑端口重新绑定到正常工作的外部所述物理端口上，同时在所述逻辑端口上的业务使能插入一层虚拟局域网标签，将所述逻辑端口上的业务通过重新绑定的物理端口切换到与物理端口相连的交换路由设备上发送，所述虚拟局域网标签的标识符与切换后的所述交换路由设备内的逻辑端口相对应。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所有所述物理链路正常时，所述交换路由设备将接收到的业务通过各自对应的所述物理链路发送给所述服务器，所述服务器发往所述交换路由设备的业务将从所有物理链路中随机选择一条所述物理链路发送。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，切换后的所述交换路由设备转发业务的物理端口为与所述虚拟局域网标签对应的聚合链路在交换路由设备上的成员端口。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述逻辑端口与所述物理端口之间的绑定关系为多对一的关系。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述虚拟局域网标签对应一个所述逻辑端口。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交换路由设备内还包括转发表项，业务通过外部物理端口进入所述交换路由设备内，根据所述转发表项将业务转发到对应的逻辑端口，再根据所述逻辑端口的端口号将业务转发到与之绑定的所述物理端口上。
7.一种基于权利要求1所述的使用逻辑端口实现多系统链路聚合的装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，每个所述交换路由设备将从上游服务器接收的业务通过各自的所述物理链路发送给下游的服务器；
S2，当部分所述物理链路出现故障时，故障链路对应的所述交换路由设备则将内部的逻辑端口重新绑定到正常工作的外部所述物理端口上，同时在所述逻辑端口上的业务使能插入一层虚拟局域网标签，将所述逻辑端口上的业务通过重新绑定的物理端口切换到与物理端口相连的交换路由设备上发送；
S3，切换后的所述交换路由设备根据接收的所述虚拟局域网标签将业务转发到其内部对应的逻辑端口上，并通过与所述逻辑端口绑定的物理端口将业务发送给下游的所述服务器。
8.根据权利要求7所述的使用逻辑端口实现多系统链路聚合的方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
所述交换路由设备通过其外部物理端口接收从上游服务器发送过来的业务；
根据所述交换路由设备内的转发表项将业务转发到对应的逻辑端口；
根据所述逻辑端口的端口号将业务转发到与之绑定的所述物理端口上；
最后通过与绑定的所述物理端口相应的所述物理链路将业务发送给下游的所述服务器。
9.根据权利要求7所述的使用逻辑端口实现多系统链路聚合的方法，其特征在于，所述步骤S3中，切换后的所述交换路由设备转发业务的物理端口为与所述虚拟局域网标签对应的聚合链路在交换路由设备上的成员端口。
10.根据权利要求7所述的使用逻辑端口实现多系统链路聚合的方法，其特征在于，每个所述虚拟局域网标签的标识符对应一个所述逻辑端口。
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