CN105450455A - 工厂中网络设备批量自动升级的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工厂中网络设备批量自动升级的系统及方法，其中所述的系统包括：升级服务器，用以存储升级文件，以及在局域网中广播升级通知信息；多机服务器，用以根据区分不同的网络设备；交换机，用以连接至少一个网络设备；网络设备，用以在所述的网络设备的系统引导阶段接收所述的升级服务器发送的升级通知信息，并根据所述的升级通知信息获取升级文件后升级。采用该种结构的工厂中网络设备批量自动升级的系统及方法，升级广播通知中包含服务器信息因此，不需要在升级服务器变化时，重新对所有的网络设备进行配置，自动升级功能在启动中的BOOT中实现，不需要网络设备完全启动后再请求升级，提高了工厂生产效率。

Description

工厂中网络设备批量自动升级的系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及嵌入式设备，具体是指一种工厂中网络设备批量自动升级的系统及方法。

背景技术

在全球市场中，由于不同国家和地区客户的偏好、语言、环境以及所遵行的政府法规的不同，单一产品常常需要有多个型号和版本来各自满足特定地区客户的特定要求。例如，通讯产品由于支持它的通讯协议不同，同一产品在不同地区或与不同运营商对接时行为会有所差异。为了让同一款产品支持不同的地方客户和运营商，就得为同一款产品开发不同版本的软件。但是对于各个版本的需求往往无法准确预测。预测错误导致对一些版本的产品过多预测，而对另一些版本则过少预测，其结果就是一些产品库存过多而另一些则缺货。为了避免这样的问题，工厂可以采取的解决方案是先生产一个版本，不针对任何地方版本或真对可能出货最多的地方版本。然后根据需求在出货前只需再将内部的软件升级到相对应的版本即可。然而，使用手动的升级方法效率太低，工厂是不能接受的。因此，需要一套批量能够进行批量升级的系统。网络设备如路由器、ONU等，这些设备是一些嵌入式设备，系统安装在设备的Flash里，又称固件，升级就是指烧录在Flash内系统文件。

目前，这样的嵌入式网络设备自动升级分为两种方式：

1、主动方式：网络设备在特定条件下主动获取升级信息，例如到升级服务器查询是否存在新的升级软件，然后从升级服务器下载升级软件进行升级。这种方法需要在网络设备上设置升级服务器的IP地址等信息，当升级服务器改变(如进行升级服务器迁移，IP地址改变等)时，修改所有网络设备上的升级服务器信息就成了一件繁重的工作。

2、被动方式：当升级服务器有新的升级软件时，升级服务器下发升级信息给网络设备，网络设备在接收到升级信息后判断升级服务器上是否存在新的升级软件，然后从升级服务器下载升级软件进行升级。这种方法一般都需要采取组播的方式下发升级信息，容易造成网络的拥堵。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种自动升级功能在启动中的BOOT中实现、不需要网络设备完全启动后再请求升级、提高了工厂生产效率的工厂中网络设备批量自动升级的系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的工厂中网络设备批量自动升级的系统及方法具有如下构成：

该工厂中网络设备批量自动升级的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

升级服务器，用以存储升级文件，以及在局域网中广播升级通知信息；

多机服务器，用以根据区分不同的网络设备；

交换机，用以连接至少一个网络设备；

网络设备，用以在所述的网络设备的系统引导阶段接收所述的升级服务器发送的升级通知信息，并根据所述的升级通知信息获取升级文件后升级。

本发明还涉及一种工厂中网络设备批量自动升级的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的升级服务器选择需要的升级文件并在局域网中广播升级通知信息；

(2)所述的网络设备连接至所述的局域网中，并在系统引导阶段接收所述的升级通知信息后向所述的升级服务器请求升级文件；

(3)所述的升级服务器在另一线程中向所述的网络设备发送所述的升级文件；

(4)所述的网络设备根据所述的升级文件进行升级。

进一步地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(1.1)所述的升级服务器根据实际需求选择至少一个不同类型的升级文件；

(1.2)所述的升级服务器根据选择的升级文件设置文件掩码；

(1.3)获取所述的升级服务器的MAC地址；

(1.4)所述的升级服务器形成升级通知信息并局域网中广播该升级通知信息。

更进一步地，所述的步骤(1.1)具体为：

所述的升级服务器根据实际需求选择至少一个包括BOOT类型、IMAGE类型、CONFIG类型、PLUGIN类型、ENV类型或者FLASH类型的不同的升级文件。

进一步地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

(2.1)所述的网络设备在系统引导阶段接收所述的升级通知信息后，停止启动；

(2.2)所述的网络设备从所述的升级通知信息中解析出升级信息；

(2.3)所述的网络设备向所述的升级服务器请求升级文件。

进一步地，所述的步骤(3)具体为：

所述的升级服务器在另一线程中向所述的网络设备发送所述的升级文件，并监听整个发送过程，并将发送过程和状态呈现在升级服务器的显示界面。

进一步地，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：

(4.1)所述的升级服务器发送所述的升级文件完成后，更新所述的升级服务器上的升级状态；

(4.2)所述的网络设备对发送完成的升级文件进行校验后写入网络设备的flash中并升级；

(4.3)所述的网络设备将升级结果发送至升级服务器；

(4.4)所述的升级服务器将该升级结果输出至一日志中并保存。

采用了该发明中的工厂中网络设备批量自动升级的系统及方法，与现有技术相比，具有以下有益的技术效果：

本发明中局域网中的待升级网络设备从升级服务器的广播通知消息中获取升级信息和获取升级文件，因此要保证待升级网络设备与升级服务器的正常通信，就可以实现网络设备自动升级。升级广播通知中包含服务器信息因此，不需要在升级服务器变化时，重新对所有的网络设备进行配置。待升级网络设备会在启动过程的引导阶段收到升级的通知，然后向升级服务器逐个请求升级文件，并写入flash，实现软件升级或配置升级，而无需启动整个系统，满足工厂对生产效率的需求。

附图说明

图1为本发明的工厂中网络设备批量自动升级的系统的结构示意图。

图2为本发明的工厂中网络设备批量自动升级的方法的步骤流程图。

图3为本发明的升级服务器的处理步骤流程图。

图4为本发明的网络设备的处理步骤流程图。

图5为本发明的升级服务器上的升级通知信息的格式。

图6为本发明的网络设备上的升级通知信息的格式。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

请参阅图1至图6所示，本发明提供了一种工厂中网络设备批量自动升级的方法及系统，是针对工厂出货前将已经生产的网络设备的软件升级到所需版本这一需求进行设计的，升级服务器主动在局域网中通过UDP广播在一个局域网内广播升级通知信息，信息中可以包含多个不同的升级文件或配置文件，以适应升级系统，升级配置，升级boot等不同需求。待升级网络设备会在启动过程的引导阶段收到升级的通知，然后向升级服务器逐个请求升级文件，并写入flash，实现软件升级或配置升级，而无需启动整个系统，满足工厂对生产效率的需求。该系统中，待升级的网络设备接入到局域网中，还包括保存有升级文件的升级服务器，用于建立VLAN与IP地址映射的多机服务器和交换机。

请参阅图2所示，本发明的工厂中网络设备批量自动升级的方法包括以下步骤：

(1)升级服务器选择需要的升级文件，将升级服务器的IP地址，端口号，MAC地址，升级文件掩码，以及升级文件名列表等信息以UDP广播的形式发送到一个局域网内。

(2)网络设备连接到局域网后上电，在系统引导阶段收到升级通知后停止启动，解析报文内的信息，得到升级文件列表。网络设备通过TFTP协议向升级服务器逐个请求升级文件。

(3)升级服务器另起一个线程向请求文件的网络设备通过TFTP协议传输文件，并监控整个过程，记录升级进度和状态。

(4)网络设备下载完升级文件经过checksum校验后将其写入flash。并上报给升级服务器升级结果。

在一种优选的实施方式中，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(1.1)可以根据需求选择不定数量的升级文件，其类型包括BOOT、IMAGE、CONFIG、PLUGIN、ENV、FLASH。同一类型的文件只能选择一个。

(1.2)根据选择的不同文件设置对应的文件掩码，文件掩码占8bit从低位到高位按顺序分别代表BOOT、IMAGE、CONFIG、PLUGIN、ENV、FLASH。当选择了对应文件后服务器会把对应的位置1。它的作用是告诉待升级网络设备需要升级哪些内容。

(1.3)根据TFTP服务器的IP地址获取它的MAC地址。TFTP服务器可以是升级服务器本身也可以是局域网中的其他主机。

(1.4)将信息封装到升级通知报文中，广播给局域网中的所有待升级网络设备。

在一种优选的实施方式中，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

(2.1)待升级的网络设备启动，在引导阶段接受到服务器发出的通知报文后停止启动进入升级模式。

(2.2)待升级的网络设备从服务器的广播报文中解析出升级信息。包括需要升级的内容和TFTP服务器的IP地址端口号和MAC地址。

(2.3)向指定的TFTP请求下载升级文件，并向服务器上报升级状态。

在一种优选的实施方式中，所述的步骤(3)具体为：

如果TFTP服务器是升级服务器本身，升级服务器将开启一个线程监听整个下载过程，并将下载过程和状态准确的呈现在UI中。如果使用外部的TFTP则升级服务器不会关心下载过程只会关心下载结果。

在一种优选的实施方式中，所述的步骤(4)具体为：

下载完成后，更新服务器上的升级状态，并校验文件写入FLASH

(4.1)升级完成，将升级结果上报给升级服务器。

(4.2)升级服务器收到升级的结果，将升级完成的时间、网络设备的MAC和升级结果输出到日志中。

在实际应用中，请再次参阅图1至图6所示，本实施例主要包括以下内容：

1、需要架设一台升级服务器，用于存放升级文件、广播升级通知、传输升级文件、监听升级过程、记录升级结果。

2、需要架设一台多机服务器，用于建立VLAN和IP地址的映射表。为了提高生产效率，网络设备的升级过程在boot下完成，这样能实现在开机过程中完成升级无需等待系统启动。而在boot下一般不会支持复杂的动态IP地址分配如DHCP，通常都是简单的设置一个固定的IP地址。在批量升级环境中无法通过IP地址区分出不同的设备。为了区分出不同的设备需要一台多机服务器根据报文转发过程中交换机对报文加上的VLAN进行区分，多机服务器会根据不同的VLAN修改不同的源IP然后剥除VLAN，再转发给升级服务器，反之会根据不同的目的IP加上不同的VLAN再转发给交换机，交换机根据不同的VLAN转发到对应的LAN口。这样服务器就无需考虑待升级网络终端IP地址重复的问题。

3、需要架设一台交换机，用于连接多个待升级网络终端并根据连接的LAN口加上对应的VLAN。

4、升级服务器会在局域网内广播升级通知，其中包括tag字段用于识别升级通知报文，升级文件下载的地址和端口号，服务器的MAC地址，升级文件掩码和升级文件名列表。tag字段固定为“T&W_AUTOUPGRADE”以字符串形式封装置UDP报文数据段的首部

5、待升级网络终端通过接收到升级通知，解析出其中的信息。从指定的地址处下载升级文件，升级文件可以是不同的软件版本、boot、flash镜像或是其他配置文件，一次可以升级多个不同类型的升级文件、通过文件掩码标示。

6、文件传输通过TFTP协议完成。TFTP是一种基于UDP的简单文件传输协议。由客户端和服务端两部分组成。

TFTP客户端从服务端下载文件过程如下：

(1)向服务端发送RRQ报文，其中包含了需要下载文件的路径和文件名。

(2)服务端从指定路径下读取文件，如果文件不存在或读取错误则返回一个err报文并结束文件下载操作。

(3)如果没有发生异常则向客户端发送一个包含512字节的数据包。并等待客户端的确认报文。如果超时则再次尝试发送。

(4)客户端收到服务端发送的数据包回复一个ack报文。

(5)重复(3)～(4)操作直至文件传输完成。

本实施例提供了一种复数网络设备在局域网环境下进行批量升级管理的实现方法，其核心思想是，通过升级服务器广播升级消息，需要升级的网络终端再去请求升级文件进行升级。如图2所示，具体实施步骤如下：

S1：升级服务器启动，启动广播通知线程、状态接收线程、TFTP线程如图3所示。

S2：广播通知线程每隔1秒向局域网内的广播升级通知。

S3：待升级终端连接到局域网并上电在启动过程中接收到升级通知，如图4所示。

S4：待升级终端通过比较报文中的tag字段以确定是否是升级通知消息。

S5：待升级终端向指定的地址发送RRQ报文请求升级文件。

S6：报文经过交换机加上对应端口的VLAN，再经过多机服务器改变IP地址。最后再转发给升级服务器，由TFTP线程接收。

S7：TFTP线程接收到RRQ报文后新建一条传输线程，为待升级网络终端传输升级文件，根据TFTP协议每次传输512字节的数据。数据包经过多机服务器，多级服务器根据目的IP地址加上对应的VLAN后转发给交换机。交换机再根据VLAN转发到对应LAN口上的网络设备。

S8：网络终端收到数据包后给服务器回复一个ACK报文，表示本次传输的数据包已经收到。

S9：重复S6-S8的过程直到文件传输完成。

S10：将文件烧录到FLASH

S11：升级完成将升级状态上报给服务器。

采用了该发明中的工厂中网络设备批量自动升级的系统及方法，与现有技术相比，具有以下有益的技术效果：

本发明中局域网中的待升级网络设备从升级服务器的广播通知消息中获取升级信息和获取升级文件，因此要保证待升级网络设备与升级服务器的正常通信，就可以实现网络设备自动升级。升级广播通知中包含服务器信息因此，不需要在升级服务器变化时，重新对所有的网络设备进行配置。待升级网络设备会在启动过程的引导阶段收到升级的通知，然后向升级服务器逐个请求升级文件，并写入flash，实现软件升级或配置升级，而无需启动整个系统，满足工厂对生产效率的需求。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种工厂中网络设备批量自动升级的系统，其特征在于，所述的系统包括：

升级服务器，用以存储升级文件，以及在局域网中广播升级通知信息；

多机服务器，用以根据区分不同的网络设备；

交换机，用以连接至少一个网络设备；

网络设备，用以在所述的网络设备的系统引导阶段接收所述的升级服务器发送的升级通知信息，并根据所述的升级通知信息获取升级文件后升级。

2.一种基于权利要求1所述的系统实现工厂中网络设备批量自动升级的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的升级服务器选择需要的升级文件并在局域网中广播升级通知信息；

(2)所述的网络设备连接至所述的局域网中，并在系统引导阶段接收所述的升级通知信息后向所述的升级服务器请求升级文件；

(3)所述的升级服务器在另一线程中向所述的网络设备发送所述的升级文件；

(4)所述的网络设备根据所述的升级文件进行升级。

3.根据权利要求2所述的工厂中网络设备批量自动升级的方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(1.1)所述的升级服务器根据实际需求选择至少一个不同类型的升级文件；

(1.2)所述的升级服务器根据选择的升级文件设置文件掩码；

(1.3)获取所述的升级服务器的MAC地址；

(1.4)所述的升级服务器形成升级通知信息并局域网中广播该升级通知信息。

4.根据权利要求3所述的工厂中网络设备批量自动升级的方法，其特征在于，所述的步骤(1.1)具体为：

所述的升级服务器根据实际需求选择至少一个包括BOOT类型、IMAGE类型、CONFIG类型、PLUGIN类型、ENV类型或者FLASH类型的不同的升级文件。

5.根据权利要求2所述的工厂中网络设备批量自动升级的方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

(2.1)所述的网络设备在系统引导阶段接收所述的升级通知信息后，停止启动；

(2.2)所述的网络设备从所述的升级通知信息中解析出升级信息；

(2.3)所述的网络设备向所述的升级服务器请求升级文件。

6.根据权利要求2所述的工厂中网络设备批量自动升级的方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体为：

所述的升级服务器在另一线程中向所述的网络设备发送所述的升级文件，并监听整个发送过程，并将发送过程和状态呈现在升级服务器的显示界面。

7.根据权利要求2所述的工厂中网络设备批量自动升级的方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：

(4.1)所述的升级服务器发送所述的升级文件完成后，更新所述的升级服务器上的升级状态；

(4.2)所述的网络设备对发送完成的升级文件进行校验后写入网络设备的flash中并升级；

(4.3)所述的网络设备将升级结果发送至升级服务器；

(4.4)所述的升级服务器将该升级结果输出至一日志中并保存。