CN104541482A - 为具有平滑重启能力的邻居使用rvsp hello抑制的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种系统、方法和设备，适于网络中的一个或多个路由器或节点在与相邻节点的第一模式中操作，以交换HELLO消息来指示其处于激活或在线状态，以及在第二模式中操作，通过适时地依靠服务和管理协议来传送激活或在线状态来避免使用HELLO消息。

Description

为具有平滑重启能力的邻居使用RVSP HELLO抑制的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请序列号为61/676796，于2012年7月27日提交的题为“SYSTEM,METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVED MPLS MANAGEMENT”的权益，其在此全文引入作为参考。
技术领域
本发明一般的涉及通信网络，更具体但不限于地，涉及在通信网络中高效地检测和处理的邻居节点状态信息。
背景技术
多协议标签交换(MPLS)使得有效传送多种不同的、端到端的服务称为可能。多协议标签交换(MPLS)流量工程(TE)提供了用于依据带宽考虑和管理规则，选择穿越MPLS网络的有效路径的机制。每个标签交换路由器维护当前网络拓扑结构的TE链路状态数据库。一旦计算出路径，使用TE来维护沿该路径的转发状态。
在部署资源预留协议(RSVP)域间流量工程标签交换路径(TE LSPs)MPLS的情况下，RSVP HELLO消息首先在具有RSVP能力的路由器之间交换，以此建立起RSVP邻居关系。
为有效地检测节点故障或重启，在逐个邻居的基础上以相当规律的间隔交换HELLO消息。具有多个接口/邻居将增加需要被交换的HELLO消息的数量，从而导致显著的控制平面开销。该控制平面开销可通过减少HELLO消息交换之间的间隔来降低。然而，该增加的时间间隔可能会导致故障切换的延迟(造成丢失流量)或对明显故障的节点重新恢复运行的 识别的延迟(造成恢复的节点的低效使用)。
在一些点到多点(P2MP)网络的环境中，多种边界网关协议(BGP)的扩展和流程允许使用双向转发检测(BFD)来提供快速检测和对上游故障如邻居节点故障的故障切换。然而，如果明显的邻居节点故障为简单的邻居节点的重启，那么上游故障信息的传播将不必要的导致该重启节点从服务中去除较长的时间。
发明内容
系统、方法和装置解决了现有技术的多种缺陷，调节网络中的一个或多个路由器或节点以在第一模式中运行，以便与相邻节点交换hello消息来指示其激活或在线状态，并在第二模式中运行，通过适时地(opportunistically)依靠服务或管理协议来避免使用hello消息表达激活或在线状态。
根据一个实施例的方法包括：使用资源预留协议(RSVP)HELLO消息交换来与一个或多个相邻节点建立相邻节点关系；在第一运行模式中对于邻居节点使用HELLO消息确定该邻居节点处于故障状态；以及在第二运行模式中对于邻居节点使用双向转发检测(BFD)机制确定该邻居节点处于故障状态，其中响应于从邻居节点接收到的HELLO抑制活动标记进入所述第二运行模式。在多种实施例中，响应于双向转发检测(BFD)机制的使用，向一个或多个上游相邻节点发送HELLO抑制活动标记。
附图说明
考虑到后续结合附图的详细描述，可以很容易的理解本发明的教导，其中：
图1描绘了受益于多种实施例的示例性的网络；
图2描绘了根据一个实施例的方法的流程图；
图3描绘了根据一个实施例的方法的流程图，以及
图4描绘了适于用来实现本文描述的多种功能的计算机的高层 (high-level)框图。
为了便于理解，在可能的情况下，为图中通用的相同元素分配相同的参考数字。
具体实施方式
将在包括多个路由器或节点的通信网络环境中对多种实施例进行描述，所述路由器或节点在第一模式中运行，与相邻节点交换hello消息来指示其激活或在线状态，以及在第二模式中运行，通过适时地依赖服务或管理协议来表达激活或在线状态以避免使用hello消息。
有利地，多种实施例提供了非常低延迟的机制或协议，适于在两个转发引擎之间的双向路径中检测故障，所述路径包括接口、数据链路和/或转发引擎。所述机制或协议的操作一般不依赖媒体、数据协议和路径协议。
图1描绘了受益于多种实施例的通信网络架构的高层框图。特别是，图1的结构100提供了支持连续LSP类型的资源预留协议(RSVP)域间流量工程标签交换路径(TE LSPs)的多协议标签交换(MPLS)网络。该网络可以由本领域技术人员进行修改以使用其他MPLS相关的协议而不是本文所讨论的示例性协议。
结构100包括IP/MPLS通信网络(CN)105和至少一个网络管理系统(NMS)120。如图所示，NMS 120可操作以控制形成CN 105的多个路由器110。如图所示，CN 105包括多个运营商边缘(Provider Edge)(PE)路由器110-1至110-4，以及多个核心路由器110-X1和110-X2。需要注意的是，虽然仅示出了4个PE路由器，CN 105可以包括更多的PE路由器。类似的，虽然仅示出了两个核心路由器，CN 105可以包含更多的核心路由器。为了讨论的目的，CN 105的表示被简化。
NMS 120为适于执行本文描述的多种管理功能的网络管理系统。NMS120适于与CN 105的节点通信。NMS 120也可适于与其他运营支撑系统(例如网元管理系统(EMS)、拓扑管理系统(TMS)等，以及它们的各种组合)通信。
NMS 120可以在网络节点、网络运营中心(NOC)或其他任何能够与CN 105通信的位置以及多种与其相关的单元实现。NMS 120可支持用户界面能力，以使一个或多个用户执行多种网络管理、配置、开通(provisioning)或控制相关的功能(例如，输入信息、检查信息、初始化如本文所述的多种方法的执行等)。NMS 120的多种实施例适于执行对应的本文中所讨论的多种实施例的功能。NMS 120可实现为通用计算设备或特定目的的计算设备，例如下面对应于图3的描述。
NMS 120和多种路由器运行以支持连续LSP类型的资源预留协议(RSVP)域间流量工程标签交换路径(TE LSP),如在IETF标准RFC4726和RFC5151中所定义的。
为了讨论的目的，假设每个直接连接的路由器110与每一个与其彼此直接连接的路由器建立相邻节点关系。这样，所述多个路由器110中的每一个均分别与多个邻居节点关联。例如，每个核心路由器110-X1和110-X2被描述为彼此连接，并与PE路由器110-1到110-4中的每一个连接。类似的，PE路由器110-1和110-2被描述为彼此连接，并与核心路由器110-X1和110-X2连接。
为有效地检测节点故障或重启，相邻节点之间以预定的时间间隔交换HELLO消息。在预定的时间间隔内未收到这样的消息就表明应该发送该消息的相邻节点故障。
如图1所示，点对多点(P2MP)业务流(例如，视频或其他数据流)经由主要和次级标签交换路径(LSP)中的一个或者两个——即主要路径P和次级路径S——从源客户边缘(CE)路由器130–S传送到目的CE路由器130-D。主路径P起始于PE 110-1，穿过CN 105的核心并终止于PE110-3。次级路径S起始于PE 110-2，穿过CN 105的核心并终止于PE110-3。
因此，PE 110-3作为从两个独立的P2MP获取业务的双宿叶节点运行；即，主要LSP树起始于根节点PE 110-1，次级LSP树起始于根节点PE110-2。P2MP信道利用双向转发检测(BFD)或类似的机制，如在多种边 界网关协议(BGP)及其他扩展和流程中所提供的。以这样的方式，为上游故障——如相邻节点故障——提供快速检测和故障切换。
在多种实施例中，一个或多个路由器110适于在运行的第一(非抑制)模式中操作以建立相邻节点的关系，并周期性地与相邻节点交换hello消息以指示其激活或在线状态。作为对利用包括BFD机制的协议建立LSP的响应，一个或多个路由器110适于在运行的第二(抑制)模式中操作，其中下游相邻节点的激活/在线状态已使用所述BFD机制确定，并且所述hello消息交换功能被部分地或完全地抑制。
本文所讨论的多种实施例考虑了邻居节点在第一和第二运行模式之间适时地移动，以响应于网络管理需求、BFD机制激活/未激活等。
图2示出了根据一个实施例的方法的流程图。具体而言，图2描述了方法200，该方法用于抑制相邻节点之间的hello信息，所述相邻节点支持包含BFD机制的通用LSP。方法200适于使用通信网络内多个节点中的部分或全部。因此，虽然从单个网络节点的角度来描述方法200的功能，但是应指出网络的多个网络节点中的每一个均可根据该功能操作以达到适时地自适应hello消息抑制机制。
在步骤210中，网络节点或路由器与其他直连节点或路由器建立相邻节点的关系。也就是说，网络内的每个节点与直连节点互联以建立相互的相邻节点关系。参照框215，该关系可使用RSVP消息交换和/或其他消息交换建立。
在步骤220中，网络节点进入第一或正常运行模式，在该模式中不使用hello消息抑制。参照框225，hello消息持续地与邻居节点交换以确定邻居节点状态和/或其他信息。进一步地，网络节点监视多种路径，其支持对是否在此使用BFD机制进行确定。需要注意，支持使用BFD的共同(common)路径的网络节点可依靠BFD机制来识别节点或链路故障，以使得可以避免hello消息交换。
在步骤230中，网络节点在条件允许时，进入与上游或下游的相邻节点的第二或抑制模式。这些条件包括在相邻节点之间被共同支持的路径上 激活的BFD机制，以及两个节点在hello抑制模式下运行的能力和愿望。参阅框235，相邻节点之间不再交换hello消息，并且不再根据hello消息来确定节点故障(即，是否在预定的时间内收到消息)。
在步骤240中，当条件不允许第二(抑制)运行模式时，会退出该与上游或下游相邻节点运行模式。参阅框245，第二操作或者抑制模式的退出是作为以下任意情况的响应(1)节点控制平面故障的检测；(2)链路故障；(3)相邻节点平滑重启；(4)Restart_Cap对象变化；(5)hello抑制禁用消息；和/或其他标准/事件。在第二运行模式退出之后，网络节点依靠相邻节点或链路的恢复/重启返回到第一运行模式。
多种实施例考虑了这些存在BFD机制以提供节点或链路故障信息的游/下游相邻节点之间的运行模式。参阅图1，可以看出，由于与主要多播路径P相关联的BFD机制，PE路由器110-1对于核心路器110-X2可以进入抑制运行模式。类似地，由于与BFD机制相关联的路径未被描述为两个路由器共同的，PE路由器110-1对于核心路由器110-X1可能不能进入抑制运行模式。
多种实施例对运行模式进行了考虑，在该运行模式中从下游相邻节点接收hello抑制活动标记的节点向与所述下游节点相关联的一个或多个上游相邻节点发送相应的hello抑制活动标记。相关的上游节点可以包括与下游节点共享LSP的节点。
通过适时地依靠如BFD这样的服务和管理协议以传达激活或在线的状态，可保留下通常被分配以保持Hello消息交换的资源。当在包括非常大量网络元素的网络环境中使用时，该保留可能会变得相当可观。
各种实施例调整节点操作以适应额外的情况，例如相邻节点经历平滑重启。具体来说，虽然相邻节点之间具有开启的BFD足以检测控制平面的故障，多种实施例在上游/下游相邻节点提供了额外的交互以解决与相邻节点平滑重启及其他情形相关的情况。该额外交互是通过hello抑制机制提供的，在该机制中hello_Suppress对象被邻居节点之间传送的HELLO消息包括在内或者与其相关联。
因此，在多种实施例中，在包括BFD机制的会话建立之后(例如RSVPBFD会话)，邻居节点之间的hello抑制机制被调用。特别是，在多种实施例中，所述hello抑制机制利用Hello_Suppress对象以在相邻节点之间传达hello抑制启用/激活、hello抑制禁用/未激活、hello抑制恢复/修改和/或其他信息。
Hello_Suppress对象
在多种实施例中，仅当启用Hello抑制时，hello消息中携带有Hello_Suppress对象。为了讨论的目的，假设该Hello_Suppress对象的格式提供如下。然而本领域的技术人员将易于明白其他的和不同的格式也可使用以在相邻节点之间传达相关信息。
具体地，示例性Hello抑制REQUEST长度为16比特。如果在节点上启用Hello抑制，Hello抑制REQUEST字段将被设置为(1)。如果在节点上启用Hello抑制但RSVP BFD关闭，Hello抑制REQUEST字段将被设置为(0)。
类似地，示例性的Hello抑制ACK长度为16比特。如果在节点上启用Hello抑制并且邻居发送Hello抑制请求，那么所述Hello抑制ACK字段将被设置为(1)。应注意如果BFD会话已关闭，Hello抑制ACK字段应被设置为(0)。
图3描述了根据一个实施例的方法的流程图。具体而言，图3描述了方法300，其用于相对于支持包括BFD机制的通用LSP的相邻节点进入hello消息抑制的运行模式。方法300适用于使用通信网络内的多个节点中的部分或全部，从而提供自适应的hello消息抑制机制。
为了讨论的目的，假设第一节点R1为第二和相邻节点R2的上游。节 点R1和R2中的每一个均包括IP-MPLS云内具有MPLS能力的路由器，其RSVP BFD和HELLO消息是启用的。参阅图1，第一和第二节点R1和R2可以示意性地分别包括PE路由器110-1和核心路由器110-X2。
在建立邻居之间的MPLS LSP隧道之后，RSVP相邻节点的状态为激活并且该节点开始交换HELLO消息。
在多种实施例中，进入HELLO抑制运行模式涉及两个邻居之间的3次握手流程，如下述的相应的多个步骤。
在步骤310，网络元素，如上游节点R1，确定RSVP BFD是否开启(up)/激活，以及Hello抑制是否被启用，如果这两个条件都为真，那么上游节点R1向下游节点R2发送HELLO抑制请求(REQ)消息。参阅框315，所述HELLO抑制REQ消息包括REQUEST字段设置为(1)并且ACK字段设置为(0)的Hello_Suppress对象。也可使用其他位(bit)设置或状态以指示在两个相邻节点之间请求了hello抑制模式。
在步骤320，网络元素，如下游节点R2，从上游节点R1接收hello抑制REQ消息，并确定RSVP BFD是否开启/激活，并且Hello抑制是否启用。如果这两个条件都为真，那么节点R2通过向节点R1发送HELLO抑制确认(ACK)消息，对从节点R1接受到的消息进行响应。参阅框325，HELLO抑制ACK消息包括REQUEST和ACK字段都设置为(1)的Hello_Suppress对象。也可使用其他位设置或状态以指示两个相邻节点之间被请求的HELLO抑制模式被确认。
在步骤330，节点R1通过向节点R2发送HEELO消息作为对从节点R2接收到的ACK消息的响应，所述HEELO消息适于建立或确认两个节点之间的HELLO抑制模式。参阅框335，所述HELLO抑制建立或确认消息包括REQUEST和ACK字段都设置为(1)的Hello_Suppress对象。也可使用其他位设置或状态以指示两个相邻节点之间的HELLO抑制模式已建立或确认。
在步骤340，在上述步骤310-335描述的初始握手流程之后，两个节点R1和R2相对于彼此进入到HELLO抑制模式。参阅框345，每个节点 停止发送至另一个节点的Hello消息，响应于在另一方面预期的hello消息的缺失每个节点将停止确定节点故障情况。正如在此所讨论的，可以采取其他的动作。在该抑制运行模式期间，仅使用BFD机制确定相应节点或链路的故障。
上述相对于图2和图3描述的方法200/300考虑了在多个网络元素中的一个或多个中适时地进入和退出hello抑制模式。特别地，在多种实施例中，响应于(1)节点控制平面故障的检测；(2)链路故障；(3)相邻节点平滑重启；(4)Restart_Cap对象变化；(5)和/或Hello抑制禁用消息，节点将退出Hello抑制模式，说明如下。
(1)在节点R1经由BFD机制检测到节点R2的控制平面故障。节点R1将调用当前使用的邻居关闭流程。当RSVP控制平面在节点R2上出现时，它将重新开始发送HELLO消息。仅当节点R2检测到RSVP BFD会话出现后，所述REQUEST字段将被设置为(1)。所述ACK字段将被设置为(0)。上述三次握手流程将被所述节点重新进入Hello抑制阶段所使用。HELLO消息中的源和目的地的实例值，示意性地，可以根据IETF RFC3209中描述的流程进行调整。
(2)经由BFD机制，R1和R2之间的链路故障将在这两个节点上检测到。在检测到故障时，这两个节点均将调用当前使用邻居关闭流程。当链路出现在所述节点之间时，一旦RSVP BFD会话被开启，所述3次握手流程将被调用。HELLO消息中的源和目的地的实例值可以根据，示意性地，IETF RFC3209中描述的流程进行调整。
(3)在启用了平滑重启的节点R2重启之后，节点R2将发送HELLO消息至节点R1，其包括Restart_Cap对象。在重启阶段，节点R1和R2将继续交换HELLO消息，其Hello_Suppress对象REQUEST和ACK字段设置为(0)。
在检测到平滑重启阶段完成后，所述节点设置他们的Hello_Suppress对象REQUEST字段为(1)且ACK字段为(0)。所述节点随后将进入3次握手阶段以重新进入Hello抑制模式。
(4)在禁用了平滑重启的节点R2重启之后，节点R2将发送HELLO消息至节点R1，其不包括Restart_Cap对象。如果R1和R2已经进入了Hello抑制模式，且节点R1的平滑重启被启用，那么R1将开始重新发送HELLO消息。所述HELLO消息将携带如在RFC 3473中描述的Restart_Cap对象以及Hello_Suppress对象，其REQUEST字段设置为(1)并且ACK字段设置为(0)。
所述节点可在初始握手流程后重新进入HELLO抑制阶段。一般而言，如上述任一时间Restart_Cap对象中发生变化，所述节点应该退出Hello抑制阶段。
(5)可由网络管理器、特定节点、服务提供者或给予了这样的授权的其他源生成显式地指令来关闭或退出hello抑制模式。作为对接收hello抑制模式禁用/退出命令或消息的响应，节点R1(示例性地)将停止发送具有Hello_Suppress对象的HELLO消息，并且节点R2将开始发送HELLO报文，其REQUEST字段设置为(1)并且ACK字段设置为(0)。类似地，当在节点R1启用Hello抑制时，所述节点将在上述3次握手流程后重新进入抑制阶段。
在本发明的多种实施例中，所述没有于其中接收到HELLO消息即为故障的相邻节点的指示的时间间隔被修改为较长的时间间隔，而不是完全地对HELLO消息交换进行抑制。如果依赖的BFD机制已经发生故障，修改的时间间隔实施例有利地提供了用于识别相邻节点故障的机制。
在多种实施例中，现有的时间间隔乘以或增加某些因子以提供修改的时间间隔。在多种实施例中，修改后的时间间隔被直接指定。指示修改的时间间隔的数据可被包括在本文描述的多种HELLO抑制标记之中。
修改的时间间隔实施例以上述相对于各图基本相同的方式运行。一个区别在于，图2的方法200被修改以使所述第二操作(抑制)模式同样在240(参照框245)退出，以响应于没有在修改的时间间隔内接收HELLO消息。类似地，图3的方法300被修改，以使在步骤340的HELLO抑制运行模式下进一步考虑根据修改的时间间隔调度发送HELLO消息。
图4描述了适于用来实现本文所述功能的计算机的高层框图。
如图4中所描述的，计算机400包括处理器元素403(例如，中央处理单元(CPU)和/或其他适当的处理器)、存储器404(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等)、协作模块/过程405、以及多种输入/输出设备406(例如，用户输入设备(诸如键盘、小键盘、鼠标等)、用户输出设备(如显示器、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，磁带驱动器、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器等)。
需要指出的是，本文描述和说明的功能可以通过软件和硬件的接合来实现，例如，使用通用计算机、一个或多个专用集成电路(ASIC)、和/或任何其他硬件等同物。在一个实施例中，所述协作过程405可加载到存储器404并由处理器403执行以实现如本文所讨论的功能。因此，协作过程405(包括相关数据结构)可存储在计算机可读存储介质，例如RAM存储器、磁或光驱动器或软盘等。
需要指出的是，图4描述的计算机400提供了通用的架构并且功能适于实现本文所描述的功能元素或本文所描述的功能元素的部分网络。
可以预期的是在本文中所讨论的一些步骤可以在硬件内实现，例如，作为与所述处理器协作以执行多种方法步骤的电路。本文中所描述的部分功能/元素可作为计算机程序产品实现，当由计算机执行时，其中的计算机指令适于计算机的操作以使本文描述的方法和/或技术被调用或以其他形式提供。用于调用本发明方法的指令可能被存储在有形的和永久的计算机可读介质中，如固定或可移动介质或存储器，和/或存储在根据所述指令运行的计算装置中的存储器之中。
虽然前述是针对本发明多种的实施例，本发明的其他和进一步的实施例可以在不脱离其基本范围的情况设计得出。这样，本发明的适当范围将根据权利要求来确定。

Claims (10)

1.一种用于在网络节点使用的方法，所述方法包括：
使用资源预留协议(RSVP)的HELLO消息交换来建立与一个或多个相邻节点的相邻节点关系；
在第一运行模式中对于相邻节点使用HELLO消息来确定该相邻节点处于故障状态；
在第二运行模式中对于相邻节点使用双向转发检测(BFD)机制来确定该相邻节点处于故障状态，其中响应于从该相邻节点接收到的HELLO抑制活动标记而进入所述第二运行模式。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
响应于双向转发检测(BFD)机制的使用，向一个或多个上游相邻节点发送所述HELLO抑制活动标记。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
响应于从下游相邻节点发送的HELLO抑制活动标记的接收，向一个或多个与所述下游相邻节点关联的上游相邻节点发送所述HELLO抑制活动标记。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述HELLO抑制活动标记包括在HELLO消息内包含的Hello_Suppress对象，其中所述Hello_Suppress对象被设置为第一状态以指示正常的运行模式以及被设置为为第二状态以指示抑制的运行模式。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述Hello_Suppress对象包括指示修改的时间间隔的数据，在所述修改的时间间隔内没有接收到HELLO消息是故障的相邻节点的指示。
6.如权利要求5所述的方法，其中指示修改的时间间隔的所述数据包括现有的时间间隔乘数和特定的时间间隔中的一个。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括响应于所述相邻节点使用的所述BFD机制的停止和从所述相邻节点接收到HELLO抑制未激活标记中的一个，进入对于所述相邻节点的正常运行模式。
8.一种装置，包括处理器，其被配置以执行：
使用资源预留协议(RSVP)的HELLO消息交换来建立与一个或多个相邻节点的相邻节点关系；
在第一运行模式中对于相邻节点使用HELLO消息来确定该相邻节点处于故障状态；
在第二运行模式中对于相邻节点使用双向转发检测(BFD)机制来确定该相邻节点处于故障状态，其中响应于从该相邻节点接收到的HELLO抑制活动标记而进入所述第二运行模式。
9.一种计算机可读介质，其存储的指令被计算机执行时适于该计算机的操作来提供一种方法，所述方法包括：
使用资源预留协议(RSVP)的HELLO消息交换来建立与一个或多个相邻节点的相邻节点关系；
在第一运行模式中对于相邻节点使用HELLO消息来确定该相邻节点处于故障状态；
在第二运行模式中对于相邻节点使用双向转发检测(BFD)机制来确定该相邻节点处于故障状态，其中响应于从该相邻节点接收到的HELLO抑制活动标记而进入所述第二运行模式。
10.一种计算机程序产品，其中计算机指令在被计算机处理时适于该计算机的操作来提供一种方法，所述方法包括：
使用资源预留协议(RSVP)的HELLO消息交换来建立与一个或多个相邻节点的相邻节点关系；
在第一运行模式中对于相邻节点使用HELLO消息来确定该相邻节点处于故障状态；
在第二运行模式中对于相邻节点使用双向转发检测(BFD)机制来确定该相邻节点处于故障状态，其中响应于从该相邻节点接收到的HELLO抑制活动标记而进入所述第二运行模式。
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