CN104521194B - 管理mpls‑te过载的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于检测MPLS TE过载状况并通知IGP路由协议的系统、方法和装置，其中，所述IGP路由协议通过在OSPF路由器信息性能TLV或IS‑IS路由器性能TLV中插入新的标志或位值来向MPLS TE路由域中的节点通知过载状况。

Description

管理MPLS-TE过载的系统和方法
相关申请的交叉参考
本申请要求序列号为61/653219的美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请于2012年5月30日提交、名称为TE-LSP SYSTEM AND METHODS(代理人案卷号811458-PSP)，其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及诸如多协议标签交换(MPLS)网络的通信网络领域，并且更具体地但不排他地涉及资源过载检测和管理机制。
背景技术
多协议标签交换(MPLS)能够有效地传递各种不同的端到端服务。多协议标签交换(MPLS)流量工程(TE)提供了基于带宽考虑和管理规则跨MPLS网络选择有效路径的机制。每个标签交换路由器以当前的网络拓扑结构保持TE链路状态数据库。一旦路径被计算，TE被用来维持沿该路径的转发状态。
在资源预留协议(RSVP)域间TE LSP的情况下，路由器或其他网络单元或节点可能会响应于接收到巨大的RSVP包数量而遇到资源过度使用的状况(即，没有足够的内存、处理器、输入/输出或其他资源)。这样的状况可能引起RSVP/MPLS过程中暂时丢弃RSVP包以节约资源。如果状况持续，那么该节点可能开始拆除现有MPLS TE LSP以释放资源，而这又可能引起服务提供商网络的服务中断。
发明内容
在现有技术中的各种缺陷通过用于管理MPLS TE负载的系统、方法、装置、机构、电信网络单元等等来解决，例如通过检测、响应、和其他操作以适于最小化服务影响的方式来管理MPLS TE负载状况。各种实施例提供了向MPLS TE域内的其他路由器、网络单元或节点进行报警的机制，使得它们可以避免使用在随后的新MPLS TE-LSP路径计算中使用过载节点。
各种实施例旨在传播指示MPLS TE过载状况的信息。特别是，在检测到这种状况时，各种MPLS/RSVP任务将有关状态通知路由协议(例如，OSPF、IS-IS等)。转而，路由协议通过在OSPF路由器信息性能TLV(如果使用OSPF)或IS-IS路由器性能TLV(如果使用IS-IS)插入新的标志或位值，将过载状况传送给MPLS TE路由域内的节点。
一种用于管理MPLS TE负载的方法包括：监视与一个或多个标签交换路径(LSP)相关联的标签交换路由器(LSR)的利用率水平；和响应于所述利用率水平指示MPLS TE过载状况，向内部网关协议(IGP)路由器发送过载消息，所述过载消息适于引起IGP路由器通告所述过载状况。
利用率水平与下列一个或多个相关：存储器利用率水平、中央处理单元(CPU)利用率水平、输入/输出利用率水平、接收的RSVP包的数量、RSVP包的接收比率、丢弃的RSVP包的数量以及和丢弃的RSVP包的比率。
附图说明
通过结合附图并考虑下面的详细描述本文的教导可以容易被理解，其中：
图1示出受益于各种实施例的系统的高级框图；
图2示出根据一个实施例的方法的流程图；
图3示出了适用于执行这里描述的功能时使用的计算设备的高级框图。
为了便于理解，在可能情况下使用相同的附图标记指代图中共同的网络单元。
具体实施方式
各种实施例提供了适于以最小化服务影响的方式检测、响应、和以其他操作来管理MPLS TE过载状况的系统、方法和/或装置。
一般而言，各种实施例旨在传播指示MPLS TE过载状况的信息。特别是，在检测到这种状况时，各种MPLS/RSVP任务将有关状态通知路由协议(例如，OSPF、IS-IS等)。转而，路由协议通过在OSPF路由器信息性能TLV(如果使用OSPF)或IS-IS路由器性能TLV(如果使用IS-IS)插入新的标志或位值，将过载状况传送给MPLS TE路由域内的节点。
图1示出受益于各种实施例的通信网络的高级框图。具体地，图1的网络100提供了支持资源预留协议(RSVP)的多协议标签交换(MPLS)网络。该网络可以由本领域的技术人员使用相关的其他MPLS协议而非这里所讨论的示例性协议进行修改。
如图1所示，示例性网络100包括多个节点1101-1107(统称为节点110)，其经由多个互连链路120(统称为通信链路120)进行通信。网络100是由管理系统130管理的网络，其可以为网络100提供任何适当的管理功能。同时网络100可以包括任何合适类型的网络，并且因此，节点110可以是任何合适类型的节点。例如，网络102可以是MPLS网络，其中节点110是标签交换路由器(LSR)。
节点110被配置为在网络102内传输流量。节点110可以在网络102内使用任何合适的协议(例如，因特网协议(IP)、MPLS等，以及它们的各种组合)传送流量。
节点110被配置为收集与每个节点110所连接的(多个)通信链路120相关联的链路状态信息。节点110被进一步构造成洪泛(flooding)网络102内收集到的链路状态信息。
在一个实施例中，链路状态信息的收集和洪泛使用支持链路状态的诸如开放最短路径优先(OSPF)、中间系统到中间系统(IS-IS)、或任何其他合适的执行协议内部网关协议(IGP)来执行。以这种方式，每个节点110接收与网络102相关联的链路状态信息，因此，每个节点110能够维持包括适于在计算路径时使用的信息(例如网络拓扑信息、链路状态信息等)的数据库。这种类型的数据库通常被称为流量工程(TE)数据库。节点110还可以被配置为存储用于在计算网络102的路径时使用的链路约束。
链路约束可以包括可在路径计算背景下被估算的任何合适的链路约束。例如，链路约束可以包括以下中的一个或一个：链路的链路利用率、链路所需的最小链路容量、链路所允许的最大链路带宽、与链路相关联的链路成本、与链路相关联的管理约束或诸如此类，以及它们的各种组合。
链路约束可以以任何合适的方式在节点110上配置。例如，该链路的约束可以预先在节点110上配置(例如，自动地和/或通过管理员)、当请求路径计算或者建立时被指定、诸如此类以及它们的各种组合。在这样的实施例中，链路约束可以从链路约束的任何适当的(一个或多个)源(例如，诸如MS130的管理系统或任何其他合适的源)被提供到节点110以存储在节点110上。
尽管在此主要示出和描述链路约束在节点110上配置的实施例，在其他实施例中，链路约束可以不存储在节点110上。例如，在链路计算由节点110(例如，由如MS130的管理系统)之外的一个设备或多个设备执行的实施例中，链路约束可能只对计算路径的设备(或多个设备)可用。
在网络102中，节点110的至少一部分可以被配置成用作进入网络102的入节点，类似地，节点110的至少一部分可以被配置成用作离开网络102的出节点。在图1中，例如，在节点1101与节点1107之间的给定路径上，节点1101用作路径的入节点，节点1107用作该路径的出节点。应该理解的是，每个节点110可以仅用作入节点、仅用作出节点，或既是入节点也是出节点(例如对于不同的业务流)。
因为每个110可以被配置为作为入节点的节点和/或作为出节点，配置为用作入节点的每个节点110可以被称为入节点110，配置为用作出节点的每个节点110可以被称为出节点110。
在一个实施例中，入节点110每一个被配置用于计算至出节点110的路径，从而能够建立从入节点110到出节点110的连接，还被配置为经由网络102传送流量。入节点110响应于路径计算请求基于网络信息(例如，网络拓扑、链路状态或诸如此类，其可在TE数据库和/或任何其他适当的一个或多个数据库中可用)计算请求的路径和入节点110可用的链路约束。在路径计算时，入节点110接着使用计算路径发起连接的建立。接下来，入节点110可以经由建立的连接向出节点110发送信息，出节点110然后可以经由所述建立的连接将信息转发到其他的网络和设备。
在一个实施例中，MS 130被配置为计算从入节点110到出节点110的路径，从而能够建立从所述入节点110到出节点110的连接，以及被配置为经由网络102传输流量。MS 130响应于路径计算请求，基于所述网络信息计算请求的路径(例如，网络拓扑、链路状态或诸如此类，其可在TE数据库和/或任何其他适当的一个或多个数据库中可用)和MS130可用的链路约束。在计算路径时，MS130发送用于计算路径的路径配置信息到相关节点110，其中路径配置信息可以被用来在网络102内经由所计算的路径建立连接。计算的路径的入节点110可以经由该连接发送信息至出节点110，在该点上，出节点110可以接着转发该信息到其他网络和设备。
在各种实施例中，网络102包括MPLS网络，其中节点110是根据多协议标签交换(MPLS)标签分发协议(LDP)操作的标签交换路由器，(LSR)。
图2示出根据一个实施例图的方法的流程图。具体而言，图2示出用于以适于最小化服务影响的方式管理MPLS TE过载状况的流程图。图2的方法200设想与经由MPLS网络的各种标签交换路径(LSP)相关的一些或所有多个标签交换路由器(LSR)监控各种运行参数，以由此确定MPLS TE过载情况是否存在或者是即将发生。
在步骤210，LSP在入节点和出节点之间建立。参照框215，建立的LSP进一步支持各LSR之间的上行和下行消息。特别是，RSVP路径消息下行传播至出节点，而RSVP Resv消息上行传播至入节点。
在步骤220，在形成LSP的一个或多个出(或传输)节点或LSR上，资源利用率被监测，以确定MPLS TE的过载状况是否存在或即将发生。参照框225，该确定可以相对于内存、CPU、输入/输出或其他资源、接收的RSVP包数量、RSVP包的接收率、丢弃的RSVP包的数量、RSVP包被丢弃的比率、一个或多个资源利用率阈值水平和/或其他机制而做出。例如，节点或LSR上的MPLS/RSVP任务处理机制继续轮询系统资源利用率和/或RSVP包接收统计信息。
在步骤230，响应于在特定节点或LSR上确定MPLS TE过载状况存在或即将发生，节点或LSR上的MPLS/RSVP任务处理机制(或其他机制)，向IGP通知过载状况。
在步骤240，IGP向MPLS域内路由器通告MPLS TE过载状况。参照框245，这样的通告是通过在IGP路由性能TLV或子TLV内新的或预定义的标志或位设置而进行，例如开放最短路径优先(OSPF)路由协议，中间系统到中间系统(IS-IS)进行路由协议等。其他IGP通告机制也可以使用。另外，也可以使用其他类型的IGP。
本文描述的各种实施例使用如互联网工程任务组(IETF)文件中详细描述的“IS-IS Extensions for Advertising Router Information”的IS-IS CAPABILITY TLV和子TLV的IGP通告机制。如所描述的，IS-IS路由器CAPABILITY TLV是由指定在值字段中的字节数的1个八位字节、以4个字节路由器ID指明该TLV的来源的可变长度值字段，以及随后1个八位字节标志组成。一组可选子TLV可以跟随标志字段。子TLV按照在IETF请求注释(RFC)3784中描述的方式形成。各种实施例使用值字段(或其他字段)中分配或未分配或的位或标志来指示过载状况。
本文描述的各种实施例使用对应于IETF RFC 4970中详细描述的OSPFCAPABILITYTLV和子TLV的IGP通告机制。路由器信息性能的TLV的格式包括“值”字段，“值”字段包含舍入到填充有未定义位的多个4倍八位字节的可变长度的序列。各种实施例使用值字段(或其他字段)内的分配或未分配位或标志来指示过载状况。
例如，在确定MPLS TE的过载状况存在或即将发生时，在该节点或LSR上的MPLS/RSVP任务处理机构可以通知IGP过载状况。转而，IGP通过调整或设置OSPF路由器信息的性能TLV、IS-IS路由器信息性能TLV、其他TLV或现有LSP属性等等中的标志或位为第一状态来通告这一状况。
各种实施例适于向上行头端路由器(诸如入LSP、ABR等)传播指示MPLS TE的过载状况信息，适于引起所述头端路由器发起或触发重路由(如果需要)传输或出LSR支持的一个或多个LSP。接收指示下行MPLSTE过载状况的信息的头端路由器可以请求重新路由传输形成TE-LSP的过载出(或传输)节点的任何现有TE-LSP。请求重新路由的适当机制是存在的，包括那些在不同的互联网工程任务组(IETF)请求注释(RFC)中详细描述的机制，例如RFC5710(PathErr Message Triggered MPLS and GMPLS LSP Reroutes)。
一般来说，在执行任何新TE LSP的路径计算时，如果可能，头端路由器应该避免路由器通告MPLS TE过载状况。以这种方式，对于与过载路由器相关联的现有或新MPLS TE的LSP，一个或多个头端路由器进行操作以减少与过载路由器相关联的RSVP负载(资源负载)。以这种方式，过载路由器的资源被保留，使得现有RSVP会话可以快速返回到正常工作状态。
因此，在各种实施例中，通告过载状况的IGP进行操作以禁止其他LSR经由过载的LSR来路由新的LSP。同样，通告非过载状况的IGP进行操作以使其他LSR向非过载LSR路由现有的和新的LSP。
在步骤250，响应于在特定节点或LSR的MPLS TE过载状况不再存在或危及，则节点或LSR上的MPLS/RSVP任务处理机制(或其他机构)或LSR将非过载状况通知IGP。以与上述步骤240描述的类似的方式，IGP向MPLS域内的路由器通告MPLS TE非过载状况。
例如，在确定MPLS TE过载状况不复存在或不再危及，节点或LSR上的MPLS/RSVP任务处理机制可以向IGP通知非过载状况。转而IGP通过调整或设置OSPF路由器信息的性能TLV、IS-IS路由器信息性能TLV、其他TLV或现有LSP属性等等中的标志或位为第二状态来通告这一状况。
因此，在一个实施例中，进入MPLS TE过载状况的节点通知IGP该状态，这样IGP通过例如示例性地设置相应TLV或子TLV位中的MPLSTE过载标志或位来向MPLS TE域内的所有节点通告过载状况。同样，离开MPLS TE过载状况(即，返回到正常状态)的节点通知IGP该状态，这样IGP通过例如示例性地重置相应TLV或子TLV位中的MPLS TE过载标志或位来向MPLSTE域内的所有节点通告正常状况。
因此，通告过载状况IGP适于引起其他LSR重新路由围绕过载LSR的现有LSP和/或路由过载LSR的新LSP。类似地，通告非过载状况IGP适于引起其他LSR经由先前过载的LSR再次路由现有或新LSP，这样的路由就成本约束、路径管理标准等方面是适当的。
图3描绘诸如在电信网络中的单元处理器的计算装置的高级框图，该计算装置适于在执行本文描述的功能时使用，所述功能例如各种网络管理功能、LSR功能、封装功能、路由/路径的功能和与参照图中的各种单元相关联的类似功能。
如图3所示，计算设备300包括处理器单元303(例如，中央处理单元(CPU)和/或其他合适的(一个或多个)处理器)、存储器304(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等)、合作模块/进程305、以及各种输入/输出装置306(例如，用户输入设备(诸如键盘，小键盘，鼠标等)、用户输出装置(例如作为显示器、扬声器等)、输入端口、输出端口、接收器、发射器和存储设备(例如，持久固态驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器，以及诸如此类))。
应该理解的是，这里示出和描述的功能可以在例如使用通用计算机、一个或多个专用集成电路(ASIC)、和/或任何其他硬件等价物的软件和/或在软件和硬件组合中来实现。在一个实施例中，所述协同进程305可以加载到存储器304中并且由处理器303执行来实现这里所讨论的功能。因此，协作进程305(包括相关数据结构)可以存储在例如RAM存储器，磁或光驱动器或软盘等的计算机可读存储介质上。
应当理解图3所示的计算装置300提供了通用的体系结构和功能，适用于实现本文所描述的功能元件或本文所描述的功能元件的一部分。
可以预期的是，在此作为软件方法所讨论的一些步骤可以例如作为与所述处理器协作以执行各种方法步骤的电路在硬件中实现。本文中所描述的功能/元件的部分可实现为计算机程序产品，其中计算机指令在由计算设备处理时，适配计算装置的操作，以调用或以其他方式提供本文中所描述的方法和/或技术。用于调用本发明方法的指令可以被存储在例如固定或可移动介质或存储器的有形的和非瞬时计算机可读介质中，经由广播中或其他信号承载介质中的有形或无形的数据流传输、和/或存储在根据指令操作的计算装置的存储器内。
虽然结合本发明的教导的各种实施例已经示出并被详细描述，本领域技术人员可以容易地设计出结合这些教导的许多其他变化的实施例。因此，虽然前述内容着眼于本发明各种的实施例，本发明的其他和进一步的实施方式可以在不脱离其基本范围的情况下被设计出。由此，本发明的适当范围是根据权利要求来确定的。

Claims (8)

1.一种用于管理MPLS TE负载的方法，包括：
监视与一个或多个标签交换路径LSP相关联的标签交换路由器LSR的利用率水平；
响应于确定所述利用率水平指示MPLS TE过载状况，向内部网关协议IGP路由器发送过载消息，所述过载消息适于使IGP路由器通告所述过载状况，其中，所通告的过载状况适于使其它LSR重新路由围绕所述LSR的现有LSP，或者禁止其它LSR通过所述LSR路由新的LSP，其中所述LSR过载；
响应于确定所述利用率水平不再指示MPLS TE过载状况，向内部网关协议IGP路由器发送非过载消息，所述非过载消息适于使IGP路由器通告所述非过载状况；
所通告的非过载状况适于使其它LSR通过先前过载的LSR再次路由现有或新的LSP；以及
其中，所述利用率水平与下列任意项相关：接收的资源预留协议RSVP包的数量、RSVP包的接收比率、丢弃的RSVP包的数量以及丢弃的RSVP包的比率。
2.如权利要求1的方法，其中所述利用率水平与下列任意项相关：存储器利用率水平、中央处理单元(CPU)的利用率水平和输入/输出利用率水平。
3.如权利要求1所述的方法，其中：
IGP适于通过内部路由器信息性能TLV或子TLV内的标志设置或位状态向IGP域内的路由器通告过载状况。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述IGP包括以下之一：
开放式最短路径优先OSPF协议，该协议通过OSPF路由器信息性能类型长度值TLV或子TLV内的标志设置或位状态来通告所述过载状况；和
中间系统到中间系统IS-IS协议，该协议通过IS-IS路由信息性能TLV或子TLV内的标志设置或位状态来通告所述过载状况。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述路由器信息性能TLV或子TLV通过标志设定或具有第一状态的位通告过载状况，以及通过标志设定或具有第二状态的位通告非过载状况。
6.如权利要求1所述的方法，其中的步骤在多个LSR的每一个上执行，其中每个LSR支撑多个LSP并且向与多个LSP相关联的任意IGP发送所述过载消息。
7.一种用于管理MPLS TE负载的电信网络单元，包括被配置为执行如下操作的处理器：
监视与一个或多个标签交换路径LSP相关联的标签交换路由器LSR的利用率水平；
响应于确定所述利用率水平指示MPLS TE过载状况，向内部网关协议IGP路由器发送过载消息，所述过载消息适于使IGP路由器通告所述过载状况，其中，所通告的过载状况适于使其它LSR重新路由围绕所述LSR的现有LSP，或者禁止其它LSR通过所述LSR路由新的LSP，其中所述LSR过载；
响应于确定所述利用率水平不再指示MPLS TE过载状况，向内部网关协议IGP路由器发送非过载消息，所述非过载消息适于使IGP路由器通告所述非过载状况；
所通告的非过载状况适于使其它LSR通过先前过载的LSR再次路由现有或新的LSP；以及
其中，所述利用率水平与下列任意项相关：接收的资源预留协议RSVP包的数量、RSVP包的接收比率、丢弃的RSVP包的数量以及丢弃的RSVP包的比率。
8.一种用于存储指令的有形和非瞬时计算机可读存储介质，当由计算机执行所述指令时适配计算机的操作以提供用于管理MPLS TE负载的方法，该方法包括：
监视与一个或多个标签交换路径LSP相关联的标签交换路由器LSR的利用率水平；
响应于确定所述利用率水平指示MPLS TE过载状况，向内部网关协议IGP路由器发送过载消息，所述过载消息适于使IGP路由器通告所述过载状况，其中，所通告的过载状况适于使其它LSR重新路由围绕所述LSR的现有LSP，或者禁止其它LSR通过所述LSR路由新的LSP，其中所述LSR过载；
响应于确定所述利用率水平不再指示MPLS TE过载状况，向内部网关协议IGP路由器发送非过载消息，所述非过载消息适于使IGP路由器通告所述非过载状况；
所通告的非过载状况适于使其它LSR通过先前过载的LSR再次路由现有或新的LSP；以及
其中，所述利用率水平与下列任意项相关：接收的资源预留协议RSVP包的数量、RSVP包的接收比率、丢弃的RSVP包的数量以及丢弃的RSVP包的比率。
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