CN104869055B - 一种数据转发方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据转发方法及装置，所述方法包括：根据用于数据转发的配置数据，把数据转发过程中需要进行数据处理的各个数据处理点标注为各个流点；根据所述各个数据处理点之间的数据处理关系，建立各个流点之间的关系属性，并根据所述各个数据处理点所需的操作，为各个流点建立用来表征其操作内容的普通属性；依据所述关系属性连接所述各个流点，形成用于数据转发的数据转发模型；根据所述数据转发模型和各个流点的普通属性，对所述数据进行转发。本发明建立了统一的模型，各模块功能围绕所述模型进行设计，最终实现通过这个模型控制数据的转发流程，可以使设备设计简单、扩展性好。

Description

一种数据转发方法及装置

技术领域

本发明涉及分组传送网（Packet Transport Network，PTN）/路由器/软件定义网络（Software Defined Network，SDN）等数据设备领域，特别涉及设备承载业务的控制平面和转发平面领域。

背景技术

在数据设备中，由于承载业务的多样性，同时包含保护和操作管理维护（Operations,Administration and Maintenance，OAM）、服务质量/访问控制列表（Qualityof Service／Access-List，QOS/ACL）等处理，并且对设备提出具有非常高的实时性和可靠性要求。目前设备各个功能模块独立处理，在每一个模块都需要保存相关信息，会造成信息的冗余，浪费设备的内存等资源。如果能够建立一种统一的模型，各个模块功能围绕这个统一模型来进行设计，最终实现通过这个转发模型控制数据的转发流程，在可以使得设备设计简单、扩展性好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据转发方法及装置，建立一种统一的模型，各个模块功能围绕这个统一模型来进行设计，最终实现通过这个转发模型控制数据的转发流程。

根据本发明的一个方面，提供了一种数据转发方法，包括：

根据用于数据转发的配置数据，把数据转发过程中需要进行数据处理的各个数据处理点标注为各个流点；

根据所述各个数据处理点之间的数据处理关系，建立各个流点之间的关系属性，并根据所述各个数据处理点所需的操作，为各个流点建立用来表征其操作内容的普通属性；

依据所述关系属性连接所述各个流点，形成用于数据转发的数据转发模型；

根据所述数据转发模型和各个流点的普通属性，对所述数据进行转发。

优选地，所述流点包括板流点和物理端口流点，通过检测网管插板或物理插板操作，生成所述板流点及其物理端口流点，并根据所述板流点与其物理端口流点之间的数据处理关系，将所述板流点与其端口流点之间的关系属性确定为父子关系。

优选地，所述流点还包括逻辑端口流点，利用所述配置数据，生成所述逻辑端口流点，并将所述物理端口流点和逻辑端口流点之间的关系属性确定为父子关系。

优选地，所述流点还包括业务实例流点，利用所述配置数据，生成所述业务实例流点，并将所述业务实例流点与所述物理/逻辑端口流点的关系属性确定为兄弟关系。

优选地，所述流点还包括伪线流点，利用所述配置数据，生成所述伪线流点，并将所述伪线流点与所述业务实例流点之间的关系属性确定为兄弟关系。

优选地，所述流点还包括隧道流点，利用所述配置数据，生成所述隧道流点，并将所述隧道流点与伪线流点之间的关系属性确定为父子关系。

优选地，根据所述配置数据，为所述板流点、物理端口流点、伪线流点、隧道流点中的至少一个流点生成相应的保护组流点，并将相应流点及其保护组流点之间的关系属性确定为持有关系，其中，所生成的相应的保护组流点中保存包括保护组切换状态的保护组相关信息。

优选地，还包括：

当所述各个流点之间的关系属性和/或各自的普通属性发生变化时，生成用于指示流点属性已改变的通知消息，并发送至外部组件，以供外部组件根据收到的通知消息，从所述数据转发模型中获取相应流点的属性变化信息，并利用所述属性变化信息配置芯片。

根据本发明的另一方面，提供了一种数据转发装置，包括：

数据接收电路，用于接收待转发的数据；

处理器，用于利用其已建立的数据转发模型，对所述数据接收电路收到的数据进行处理；

数据发送电路，用于对所述处理器处理得到的数据进行转发。

优选地，所述处理器根据用于数据转发的配置数据，把数据转发过程中需要进行数据处理的各个数据处理点标注为各个流点，并根据所述各个数据处理点之间的数据处理关系，建立各个流点之间的关系属性，根据所述各个数据处理点所需的操作，为各个流点建立用来表征其操作内容的普通属性，依据所述关系属性连接所述各个流点，形成用于数据转发的数据转发模型。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

通过本发明的技术方案，可以将数据业务转发流程统一抽象建立成一个模型，将数据业务转发过程中的所有过程（保护、OAM、QOS/ACL）等统一在模型上体现，数据业务的控制信息全部体现在模型上，方便对数据业务管理和配置到芯片中。外部组件通过注册转发模型上流点的属性，在属性变化时收到通知，进行配置芯片操作。

附图说明

图1是本发明实施例提供的数据转发方法原理框图；

图2是本发明实施例提供的一条线型以太网线业务的建模图；

图3是本发明实施例提供的数据转发装置结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明建立了数据转发模型，转发模型图中包括业务、保护、OAM、QOS/ACL等信息，将业务的整个控制过程都体现在转发模型图中，通过建立这个转发模型图，就可以完成对整个数据转发过程的控制。

所建立的数据转发模型通过对数据在设备中的整个转发过程进行抽象，得到若干关键的节点，称之为流点(Flowing Point)。换句话说，数据业务在设备转发过程中需要做的操作，例如剥离MAC头、剥离标签、封装标签栈、封装MAC头等处理，在数据报文的转发中，将在一个层次上的处理抽象得到一个流点的属性。可见，所述流点实际上是业务处理的一个步骤，以PW流点为例，它包含了入、出标签属性，如果业务从该流点出去，则需要封装该流点上的出标签，如果业务从该流点进入，则需要匹配该流点上的入标签，同时根据该入标签的动作属性进行标签栈处理（剥离、交换）。

一条业务转发路径就可以利用这若干流点通过各种关系组合成一条转发路径图，整个网元内的业务转发路径就组合成一张转发模型图。转发路径中的流点和流点之间关系的提出是为了解决业务处理中逻辑层次不完整的问题。模型中关系包含父子关系、兄弟关系和持有关系。父子关系体现逻辑层次中的服务层和客户层之间的关系，可以形象描述成树结构的父子关系；兄弟关系体现逻辑层次中的平行关系；持有关系体现是聚合关系，体现的是一个流点持有另外一个流点作为该流点的一个属性。报文的转发体现为流点间的连接关系。

每一个流点需要有一个唯一的键值，同时每一个流点包括各种属性，用以描述业务经过该流点时需要所做的操作。属性包括关系属性和普通属性。其中，所述普通属性比较多，例如PW流点和LSP流点都有入、出标签属性，标签动作属性，PW保护组流点和LSP保护组流点都有工作保护属性，业务流点上VPN ID，端口流点上有OAM的EFM属性，以及ACL属性，等等；所述关系属性包括关联的父亲流点、孩子流点、兄弟流点和持有的其他流点。用户配置时，会同时配置属性，在生成流点时，需将用户配置的属性设置到流点上的键值、关系属性和普通属性。例如用户配置伪线（Pseudowire，PW）流点时，先需要配置PW流点的ID，然后配置PW流点的入出标签，以及PW流点选择的隧道策略，进入哪条隧道。根据用户的这个配置，ID就可以作为键值，入出标签就是普通属性，选择的隧道策略就是建立PW流点和LSP流点的父子关系，体现客户层和服务层的关系。用户有可能分开配置，也就是说这些属性的设置不是一次完成的。用户配置了哪些就设置哪些属性。其中，键值用来区分不同的流点；关系属性用来区分层次关系，也就是客户层和服务层的关系；普通属性用来处理本层上需要做的数据报文操作。

外界组件注册数据转发模型上的属性，以流点类型加属性类型为关键字注册，当该类型流点上的这种属性变化时，通知外界组件属性变化。进一步说，用户修改配置的时候，流点属性会变化，外界组件注册流点上的这些属性，在属性变化时，从模型中取出流点上的变化属性配置。

简而言之，收到用户配置数据时，根据配置数据建立流点，并建立流点和其他流点之间的关系属性，包括父子关系、兄弟关系和持有关系，设置该流点的普通属性。外界组件观察数据转发模型上的各流点属性通知，获取变化的属性值，进行相应的处理。

图1是本发明实施例提供的数据转发方法原理框图，如图1所示，步骤包括：

步骤101：根据用于数据转发的配置数据，把数据转发过程中需要进行数据处理的各个数据处理点标注为各个流点。

步骤102：根据所述各个数据处理点之间的数据处理关系，建立各个流点之间的关系属性，并根据所述各个数据处理点所需的操作，为各个流点建立用来表征其操作内容的普通属性。

步骤103：依据所述关系属性连接所述各个流点，形成用于数据转发的数据转发模型。

在所述步骤101至步骤103中，所述流点包括板流点、物理端口流点、业务实例流点、伪线流点、隧道流点，还可以包括逻辑端口流点、隧道保护组流点。首先对网管插板或物理插板的操作进行检测，并在检测到网管插板或物理插板的操作时，生成所述板流点及所述板流点下的所有物理端口流点，并建立所述板流点与其物理端口流点之间的父子关系，以及所述板流点及其端口流点各自的普通属性。进一步地，利用所述配置数据，还可以生成逻辑端口流点，并建立所述物理端口流点和逻辑端口流点之间的父子关系，以及所述逻辑端口流点的普通属性。其次，利用所述配置数据生成业务实例流点，如果是物理端口接入业务，则建立所述物理端口流点与所述业务实例流点之间的兄弟关系，如果是逻辑端口接入业务，则建立所述逻辑端口流点与所述业务实例流点之间的兄弟关系。然后，利用所述配置数据生成所述伪线流点，并建立所述业务实例流点与所述伪线流点之间的兄弟关系，以及所述伪线流点的普通属性。最后，利用所述配置数据生成所述隧道流点，并建立所述伪线流点与隧道流点之间的父子关系，以及所述隧道流点的普通属性。

根据所述配置数据，还可以生成保护组流点，所述保护组流点中保存包括保护组切换状态的保护组相关信息。所述保护组流点可能存在，也可能不存在，也可能存在多个，具体通过用户配置保护组来生成保护组流点，例如若用户配置板保护组，则生成板保护组流点，并建立板流点与板保护组流点之间的持有关系，若用户还配置伪线保护，则生成伪线保护组流点，并建立伪线流点与伪线保护组流点之间的持有关系。具体地，如果配置保护，则按照配置，为所述板流点、物理端口流点、伪线流点、隧道流点中的某一个或多个流点生成相应的保护组流点，并将相应流点及其保护组流点之间的关系属性确定为持有关系，例如，如果配置了隧道保护，则生成隧道保护组流点，并在所述隧道保护组流点中保存包括保护组切换状态、等待恢复时间、迟滞时间和自动保护倒换的保护组属性，建立所述隧道流点与隧道保护组流点之间为持有关系。

上述各个流点之间的关系属性和/或各自的普通属性可以发生变化，当发生变化时，生成用于指示流点属性已改变的通知消息，并发送至外部组件，外部组件根据收到的通知消息，从所述数据转发模型中获取相应流点的属性变化信息，并利用所述属性变化信息配置芯片。

步骤104：根据所述数据转发模型和各个流点的普通属性，对所述数据进行转发。换句话说，通过各个流点、各个流点的普通属性、各个流点之间的关系属性，实现数据转发。

图2是本发明实施例提供的一条线型以太网线业务的建模图，如图2所示，本实例中的流点，包括板流点（Board）、以太网端口流点（EthPort）、Vlan端口流点、VPWS业务流点、伪线流点（PW）、隧道流点（Tunnel）、段流点（Section），图2中没有保护流点，但如果配置了保护，则需要包含保护流点信息。以配置一个VPWS业务，并带隧道保护为例，步骤包括：

第一步：网管插板或者物理插板，数据转发模型中添加板流点，同时生成该板流点下的所有物理端口流点，并且设置物理端口流点和板流点的父子关系，同时设置板流点和物理端口流点的普通属性(槽位号，端口号等)。

第二步：如果配置逻辑端口，需要生成逻辑端口流点，建立逻辑端口和物理端口父子关系，并配置逻辑端口上普通属性，否则直接进入第三步。

第三步：用户配置VPWS业务，数据转发模型中添加业务实例流点，并设置其属性。

如果是物理端口接入业务，则建立物理端口流点和业务实例流点之间的兄弟关系；如果是逻辑端口接入业务，则建立逻辑端口流点和业务实例流点之间的兄弟关系。

第四步：根据用户配置的VPWS业务建立PW流点，并设置其普通属性，例如入出标签，同时建立PW流点和业务实例流点之间的兄弟关系。

第五步：用户配置PW选择的隧道策略。

转发模型建立PW流点和隧道流点建立父子关系。

第六步：用户配置隧道出端口上的地址解析协议（Address ResolutionProtocol，ARP）信息，在隧道出端口流点上设置ARP属性。

第七步：如果用户配置了保护，例如隧道保护，那么还会生成隧道保护组流点，工作隧道流点和保护隧道流点都持有该隧道保护组流点。

隧道保护组流点中保存保护组切换状态、等待恢复时间（Wait To Recovery，WTR）、迟滞时间（HoldOff）、自动保护倒换（Automatic Protection Switching，APS）状态等保护组属性。

第八步，如果用户配置了隧道保护，那么还需要在工作和保护隧道上配置OAM信息，用于检测隧道上告警信息，在工作隧道流点和保护隧道流点保存OAM信息。

第九步，用户配置Qos/Acl信息。

Acl信息保存在端口流点上，对报文进行接入控制；Qos信息，例如映射优先级等，例如将VLAN优先级映射到PW标签栈中，这个优先级保存在VLAN流点上。

建立数据转发模型后，利用所述数据转发模型对业务数据进行转发控制的步骤如下:

从建立的VPWS业务而言，从用户网络接口到网络网络接口（User NetworkInterface->Network Network Interface，U->N）侧，业务从入向板流点到入向板的端口流点进入，然后连接到一个VPWS业务实例流点上，在这个业务流点上获取到需要出去的NNI侧的PW流点，根据PW流点是否持有PW保护组流点，以及保护组流点上的工作和保护属性，判断封装工作PW标签还是保护PW标签。然后根据PW流点的父亲属性得到LSP流点，根据LSP流点是否持有LSP保护组流点以及保护组流点的工作和保护属性，判断封装工作LSP标签还是保护LSP标签；如果配置了段，则LSP流点的父亲将是段流点，否则LSP流点的父亲将是出端口流点；如果得到LSP流点的父亲是段流点，则需要关注段流点是否持有段保护组流点，来判断是否配置了段层保护；如果是LSP流点的父亲是端口流点，则直接封装端口的MAC地址属性作为源MAC，然后再封装ARP信息作为DMAC。

从N->U侧，业务从入向板流点到入向端口流点进入，然后根据LSP流点入标签属性匹配入标签是否一致，然后根据LSP流点上的标签动作属性（剥离、交互），然后做标签动作,同时也还需要根据LSP流点是否持有保护组流点，如果存在，需要根据保护组流点上的工作保护属性来判断是否收这个业报文，还是丢弃；根据PW流点入标签属性匹配入标签是否一致，然后根据PW流点上的标签动作属性（剥离、交互），然后做标签动作，同样PW流点上也有可能配置了保护，如果存在保护，也需要根据PW流点持有的PW保护组流点上的工作保护属性来判断是否需要收这个业务报文，还是丢弃；根据PW流点连接的业务流点，然后得到业务流点的兄弟节点端口流点，然后从该端口流点出去。

外部组件（表生成器）注册了流点上的属性，当流点上的这个属性发生变化时，会从注册表中需要通知的外部组件，然后通知属性变化，外部组件收到通知后，从模型获取变化的属性值来配置芯片，从而达到控制数据报文处理的目的。

图3是本发明实施例提供的数据转发装置结构框图，如图3所示，包括：数据接收电路、处理器、数据发送电路。其中：

数据接收电路，用于接收待转发的数据；

处理器，用于利用其已建立的数据转发模型，对所述数据接收电路收到的数据进行处理；

数据发送电路，用于对所述处理器处理得到的数据进行转发。

进一步地，所述数据接收电路可以包括用来接收数据的输入接口，所述数据发送电路可以包括用来发送数据的输出接口。

进一步地，所述处理器通过以下步骤建立数据转发模型：

1、根据用于数据转发的配置数据，把数据转发过程中需要进行数据处理的各个数据处理点标注为各个流点。所述各个流点可以包括板流点、物理端口流点、业务实例流点、伪线流点、隧道流点，还可以包括逻辑端口流点、保护组流点（例如板保护组流点、物理端口保护组流点、伪线保护组流点、隧道保护组流点等等）。

2、根据所述各个数据处理点之间的数据处理关系，建立各个流点之间的关系属性，例如，建立板流点与物理端口流点之间的父子关系、建立物理端口流点与业务实例流点之间的兄弟关系、建立业务实例流点与伪线流点之间的兄弟关系、建立伪线流点与隧道流点之间的父子关系等等，并根据所述各个数据处理点所需的操作，为各个流点建立用来表征其操作内容的普通属性。

3、依据所述关系属性连接所述各个流点，形成用于数据转发的数据转发模型。

所述处理器还用于当所述各个流点之间的关系属性和/或各自的普通属性发生变化时，生成用于指示流点属性已改变的通知消息，并发送至外部组件，以供外部组件根据所述通知消息，从所述数据转发模型中获取相应流点的属性变化信息，并利用所述属性变化信息配置芯片。

本实施例所述的装置可以应用于PTN、路由器、SDN中。

本实施例中的流点，包括板流点、端口类流点（物理端口流点、逻辑端口流点）、PW流点、隧道流点、段流点、保护组流点、OAM流点、业务实例流点。本实例中的外部组件是表生成器，用于配置微码、FPGA、SA40等外部芯片。

以用户配置一个U->N的线性业务描述建立数据转发模型的过程，具体步骤为：

第一步：网管插板或者物理插板，数据转发模型中添加板流点，同时生成该板流点下的所有物理端口流点，并且设置物理端口流点和板流点的父子关系，同时设置板流点和物理端口流点的普通属性。

第二步：如果配置逻辑端口，需要生成逻辑端口流点，建立逻辑端口和物理端口父子关系，并配置逻辑端口上普通属性，否则直接进入第三步。

第三步：用户配置U->N业务，数据转发模型中添加业务实例流点，并设置其属性。

如果是物理端口接入业务，则建立物理端口流点和业务实例流点之间的兄弟关系；如果是逻辑端口接入业务，则建立逻辑端口流点和业务实例流点之间的兄弟关系。

第四步：根据用户配置的U->N业务建立PW流点，并设置其普通属性，例如入出标签，同时建立PW流点和业务实例流点之间的兄弟关系。

第五步：用户配置PW选择的隧道策略。数据转发模型建立PW流点和隧道流点建立父子关系。

第六步：用户配置隧道出端口上的ARP信息，在隧道出端口流点上设置ARP属性。

第七步：如果还配置保护，例如隧道保护，那么还会生成隧道保护组流点。同时将工作隧道流点和保护隧道流点都持有该隧道保护组流点。隧道保护组流点中保存保护组切换状态、WTR时间、HoldOff时间、APS状态等保护组属性。

所述处理器利用最终建立的数据转发模型，对所述数据接收电路收到的数据进行处理，并通过所述数据发送电路进行数据转发。

综上所述，本发明具有以下技术效果：

1、本发明针对数据转发的特点，对其进行抽象，得到一种数据转发模型，根据这种数据转发模型，可以将整个数据转发流程统一起来，包括各种业务、保护、OAM和QOS/ACL功能；

2、根据这个数据转发模型，可以形象的描述业务的转发流程，对业务的转发流程做统一的控制，方便编码，扩展性非常好，可以节省设备资源。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种数据转发方法，其特征在于，包括：

根据用于在一个网元内进行数据转发的配置数据，把所述网元内的数据转发过程中需要进行数据处理的各个数据处理点标注为各个不同流点；

根据所述网元内的各个数据处理点之间的数据处理逻辑层次关系，建立所述网元内的各个不同流点之间的关系属性，并根据所述网元内的各个数据处理点所需处理的本层操作，为所述网元内的各个不同流点建立用来表征其操作内容的普通属性；

依据所述关系属性连接所述各个不同流点，将所述网元的所有业务转发路径组合成一个数据转发模型；

根据所述数据转发模型和各个不同流点的普通属性，在所述网元内对所述数据进行转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流点包括板流点和物理端口流点，通过检测网管插板或物理插板操作，生成所述板流点及其物理端口流点，并根据所述板流点与其物理端口流点之间的数据处理关系，将所述板流点与其端口流点之间的关系属性确定为父子关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述流点还包括逻辑端口流点，利用所述配置数据，生成所述逻辑端口流点，并将所述物理端口流点和逻辑端口流点之间的关系属性确定为父子关系。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述流点还包括业务实例流点，利用所述配置数据，生成所述业务实例流点，并将所述物理/逻辑端口流点与所述业务实例流点之间的关系属性确定为兄弟关系。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述流点还包括伪线流点，利用所述配置数据，生成所述伪线流点，并将所述业务实例流点与所述伪线流点之间的关系属性确定为兄弟关系。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述流点还包括隧道流点，利用所述配置数据，生成所述隧道流点，并将所述伪线流点与隧道流点之间的关系属性确定为父子关系。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述配置数据，为所述板流点、物理端口流点、伪线流点、隧道流点中的至少一个流点生成相应的保护组流点，并将相应流点及其保护组流点之间的关系属性确定为持有关系，其中，所生成的相应的保护组流点中保存包括保护组切换状态的保护组相关信息。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述各个流点之间的关系属性和/或各自的普通属性发生变化时，生成用于指示流点属性已改变的通知消息，并发送至外部组件，以供外部组件根据收到的通知消息，从所述数据转发模型中获取相应流点的属性变化信息，并利用所述属性变化信息配置芯片。

9.一种数据转发装置，其特征在于，包括：

数据接收电路，用于接收待转发的数据；

处理器，用于根据用于在一个网元内进行数据转发的配置数据，把所述网元内的数据转发过程中需要进行数据处理的各个数据处理点标注为各个不同流点，并根据所述网元内的各个数据处理点之间的数据处理逻辑层次关系，建立所述网元内的各个不同流点之间的关系属性，根据所述各个数据处理点所需处理的本层操作，为所述网元内的各个不同流点建立用来表征其操作内容的普通属性，依据所述关系属性连接所述各个不同流点，将所述网元的所有业务转发路径组合成一个数据转发模型，利用其已建立的数据转发模型和各个不同流点的普通属性，在所述网元内对所述数据接收电路收到的数据进行处理；

数据发送电路，用于对所述处理器处理得到的数据进行转发。