CN105743687B - 节点故障的判断方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了节点故障的判断方法及装置，其中，该方法包括：将诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理，得到预期报文；将诊断报文下发给被诊断节点，获取经被诊断节点的流表进行处理后的出向报文；在确认出向报文与预期报文不一致的情况下，判断被诊断节点为故障节点，或者，在未收到出向报文的情况下，判断被诊断节点为故障节点。通过本发明解决了相关技术中无法对故障进行快速精确定位的问题，进而实现了对故障进行快速精确定位的效果。

Description

节点故障的判断方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及节点故障的判断方法及装置。

背景技术

软件定义的网络(Soft Defined Network，简称为SDN)，是一种新型的数据通信网络技术。SDN的特点是控制和转发分离，将原先网络中的路由器和交换机的控制部分分离出来，由软件实现，剩余的转发部分由网络设备实现。前者可称为控制面/控制层，后者可称为转发面或者转发层。

转发面实现数据报转发的基础是流表，流表由若干具有不同优先级的流表项顺序排列组成，优先级高的流表项优先进行匹配。如图1所示，流表项主要由匹配域，指令域和统计域三部分以及其他附属字段组成。转发面设备接收入向报文，对其按流表项优先级顺序进行匹配操作，对命中的流表项，翻转统计域计数器，执行指令域指定的操作，这些动作可包含，对数据报进行修改，丢弃，上报给控制面，从指定端口转发等等。一般转发面设备支持多级流表。所有流表匹配完后执行动作集合输出报文。

控制面对转发面设备行为的操纵是借助OpenFlow协议修改后者的流表实现。当前OpenFlow协议可支持多级流表，组表，支持IPv6，支持能力协商等等。

控制面获取交换机端口信息，通过链路探测协议获取网络连接图，学习媒体接入控制(Media Access Control，简称为MAC)地址得到主机和网络的连接关系，从而生成拓扑及端到端路径，并据此生成转发表下发给转发面设备。对于未知报文，控制面可下发流表要求上报给控制面，通过查询拓扑生成新的路径，再下发转发表给对应路径上的转发面设备，从而将新路径生效。

对于报文交换，当前基于Internet协议的报文交换网络通信业务，是路径两端的通信双方，和路径中的一系列网络设备按照规则协力完成。当一个报文从始发端主机发出，发送给路径中的第一个转发设备，后者经过处理后将之发送给路径上的第二个转发设备，如此重复直至接收端主机。

每个转发设备及其出向端口，和它所指向的路径上的下一个转发设备，组成一个有方向的链路。网络传输的完整路径就是由这样的有方向链路按顺序组合而成。

上文所述的报文交换网络，是相对传统的时分交换而言的。是指网络中的转发设备同时处理多个报文，形成多个虚拟的报文路径/‘电路’，同时为多个通信业务的路径服务。

当网络中的任意一个转发设备产生物理故障，比如端口损坏，或者逻辑故障，比如路径指示和路径上的其他设备不一致，就会使得报文无法送达接收端从而导致通信失败，此时管理员会收到故障申告，指示是何种业务何种路径产生故障。

针对相关技术中，无法对故障进行快速精确定位的问题，还未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种节点故障的判断方法及装置，以至少解决相关技术中无法在不对网络转发设备进行特殊修改，也不影响正常业务转发的情况下，对故障进行快速精确定位的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种节点故障的判断方法，包括：将诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理，得到预期报文；将所述诊断报文下发给所述被诊断节点，获取经所述被诊断节点的流表进行处理后的出向报文；在确认所述出向报文与所述预期报文不一致的情况下，判断所述被诊断节点为故障节点，或者，在未收到所述出向报文的情况下，判断所述被诊断节点为故障节点。

进一步地，获取经所述被诊断节点的流表进行处理后的出向报文包括：向所述被诊断节点的下一节点下发最高优先级的流表项，其中，所述最高优先级的流表项用于匹配所述被诊断节点的出向报文并上报；获取所述被诊断节点的下一节点上报的所述被诊断节点的出向报文。

进一步地，向所述被诊断节点的下一节点下发所述最高优先级的流表项包括：在所述被诊断节点不是尾节点的情况下，则向所述被诊断节点的下一节点下发所述最高优先级的流表项。

进一步地，获取经所述被诊断节点的流表进行处理后的出向报文包括：在所述被诊断节点是尾节点的情况下，向所述被诊断节点的下发流表项，其中，所述下发的流表项用于匹配所述被诊断节点的出向报文并上报；获取所述被诊断节点上报的所述被诊断节点的出向报文。

进一步地，将所述诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理得到所述预期报文包括：通过内置的流表处理模块导入所述被诊断节点所具有的流表，并按照所述被诊断节点所具有的流表对所述诊断报文进行处理得到所述预期报文；或者，通过物理转发层设备或者虚拟转发层设备导入所述被诊断节点所具有的流表，并按照所述被诊断节点所具有的流表对所述诊断报文进行处理得到所述预期报文。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种节点故障的判断装置，包括：流表处理模块，用于将诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理，得到预期报文；获取模块，用于将所述诊断报文下发给所述被诊断节点，获取经所述被诊断节点的流表进行处理后的出向报文；判断模块，用于在确认所述出向报文与所述预期报文不一致的情况下，判断所述被诊断节点为故障节点，或者，在未收到所述出向报文的情况下，判断所述被诊断节点为故障节点。

进一步地，所述获取模块包括：第一下发单元，用于向所述被诊断节点的下一节点下发最高优先级的流表项，其中，所述最高优先级的流表项用于匹配所述被诊断节点的出向报文并上报；第一获取单元，用于获取所述被诊断节点的下一节点上报的所述被诊断节点的出向报文。

进一步地，所述第一下发单元还用于在所述被诊断节点不是尾节点的情况下，则向所述被诊断节点的下一节点下发所述最高优先级的流表项。

进一步地，所述获取模块还包括：第二下发单元，用于在所述被诊断节点是尾节点的情况下，向所述被诊断节点的下发流表项，其中，所述下发的流表项用于匹配所述被诊断节点的出向报文并上报；第二获取单元，用于获取所述被诊断节点上报的所述被诊断节点的出向报文。

进一步地，所述流表处理模块内置于装置中，导入所述被诊断节点所具有的流表，并按照所述被诊断节点所具有的流表对所述诊断报文进行处理得到所述预期报文；或者，所述流表处理模块通过物理转发层设备或者虚拟转发层设备导入所述被诊断节点所具有的流表，并按照所述被诊断节点所具有的流表对所述诊断报文进行处理得到所述预期报文。

通过本发明，采用将诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理，得到预期报文；将诊断报文下发给被诊断节点，获取经被诊断节点的流表进行处理后的出向报文；在确认出向报文与预期报文不一致的情况下，判断被诊断节点为故障节点，或者，在未收到出向报文的情况下，判断被诊断节点为故障节点。解决了相关技术中无法对故障进行快速精确定位的问题，进而实现了对故障进行快速精确定位的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是Openflow交换机流表项结构及流表处理过程示意图；

图2是根据本发明实施例的节点故障的判断方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的节点故障的判断装置的结构框图；

图4是根据本发明实施例的节点故障的判断装置的结构框图一；

图5是根据本发明实施例的节点故障的判断装置的结构框图二；

图6是根据本发明实施例的调度单元选择调用诊断单元的流程图；

图7是根据本发明实施例的调用单节点诊断单元的流程图；

图8是根据本发明实施例的普通诊断单元的处理过程流程图；

图9是根据本发明实施例的单节点诊断单元的处理过程流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例中提供了一种节点故障的判断方法，图2是根据本发明实施例的节点故障的判断方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，将诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理，得到预期报文；

步骤S204，将诊断报文下发给被诊断节点，获取经被诊断节点的流表进行处理后的出向报文；

步骤S206，在确认出向报文与预期报文不一致的情况下，判断被诊断节点为故障节点，或者，在未收到出向报文的情况下，判断被诊断节点为故障节点。

通过上述步骤，设置诊断报文，并根据诊断报文生成预期报文，及诊断报文经过被诊断节点的处理生成出向报文，通过将出向报文与预期报文的比较，判断被诊断节点是否为故障节点，相比于相关技术中，在判断节点是否为故障节点的过程中，需要对网络转发设备进行特殊的修改，并且会影响正常业务的转发，上述步骤解决了相关技术中无法在不对网络转发设备进行特殊修改，也不影响正常业务转发的情况下，对故障进行快速精确定位的问题，进而实现了对故障进行快速精确定位的效果。

在被诊断节点不是尾节点的情况下，在一个可选实施例中，向该诊断节点的下一节点下发最高优先级的流表项。其中，最高优先级的流表项用于匹配被诊断节点的出向报文并上报，从而通过被诊断节点的下一个节点获取被诊断节点的下一节点上报的被诊断节点的出向报文。

在被诊断节点是尾节点的情况下，在一个可选实施例中，向被诊断节点的下发流表项，其中，下发的流表项用于匹配被诊断节点的出向报文并上报，从而通过被诊断节点本身获取该被诊断节点上报的被诊断节点的出向报文。

步骤S202涉及到将诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理，得到预期报文，在一个可选实施例中，通过内置的流表处理模块导入被诊断节点所具有的流表，并按照被诊断节点所具有的流表对诊断报文进行处理得到预期报文，在另一可选实施例中，通过物理转发层设备或者虚拟转发层设备导入被诊断节点所具有的流表，并按照被诊断节点所具有的流表对诊断报文进行处理得到预期报文。

在本实施例中还提供了一种节点故障的判断装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图3是根据本发明实施例的节点故障的判断装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：流表处理模块32，用于将诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理，得到预期报文；获取模块34，用于将诊断报文下发给被诊断节点，获取经被诊断节点的流表进行处理后的出向报文；判断模块36，用于在确认出向报文与该预期报文不一致的情况下，判断被诊断节点为故障节点，或者，在未收到出向报文的情况下，判断被诊断节点为故障节点。

图4是根据本发明实施例的节点故障的判断装置的结构框图一，如图4所示，获取模块34包括：第一下发单元342，用于向被诊断节点的下一节点下发最高优先级的流表项，其中，最高优先级的流表项用于匹配被诊断节点的出向报文并上报；第一获取单元344，用于获取被诊断节点的下一节点上报的被诊断节点的出向报文。

可选地，第一下发单元342还用于在被诊断节点不是尾节点的情况下，向被诊断节点的下一节点下发最高优先级的流表项。

图5是根据本发明实施例的节点故障的判断装置的结构框图二，如图5所示，获取模块34还包括：第二下发单元346，用于在被诊断节点是尾节点的情况下，向被诊断节点的下发流表项，其中，下发的流表项用于匹配该被诊断节点的出向报文并上报；第二获取单元348，用于获取被诊断节点上报的被诊断节点的出向报文。

可选地，流表处理模块32内置于装置中，导入被诊断节点所具有的流表，并按照该被诊断节点所具有的流表对该诊断报文进行处理得到该预期报文；或者，流表处理模块32通过物理转发层设备或者虚拟转发层设备导入被诊断节点所具有的流表，并按照被诊断节点所具有的流表对诊断报文进行处理得到预期报文。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述各个模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块分别位于第一处理器、第二处理器和第三处理器…中。

下面以SDN网络端到端的故障节点的诊断为例进行说明。

为了解决上述技术问题，本可选实施例公开了一种实现SDN网络端到端的故障诊断方法，能够在SDN网络由于转发设备发生故障时，无需转发设备的特殊功能，管理员根据故障申告，得到具体的业务路径或业务路径集合，以及网络传输端口。针对每一条路径，模拟实际的报文发送流程，对网络进行端到端的精确故障定位，且不影响转发设备的正常业务。本可选实施例适用于至少具有一个转发节点的网络传输路径。

由申告的业务信息，可以编辑得到一个具有特定特征的诊断报文，本可选实施例将之作为首节点的输入诊断报文，其他节点的输入诊断报文可以使用路径上前一个节点的诊断输出报文，或者使用其他方法得到的前一个节点的输出报文。

本可选实施例可以包括两种技术方案，包括：

方案1：

第一步：若当前被诊断节点不是尾节点。

第二步：将诊断报文，由路径中被诊断节点所具有的流表处理一遍，从而得到预期的出向报文。

第三步：向路径中当前被诊断节点的下一个转发设备下发最高优先级流表项，仅能匹配预期的出向诊断报文，且将该报文上送。

第四步：向被诊断节点下发诊断报文。

第五步：若收到具有所述特定特征的实际的出向报文，将之和第二步得到的预期报文比较，若不符合，则所述第三步中的被诊断节点为故障节点，对比分析差异可进一步得到故障原因。若未在指定时间内收到报文，则所述第三步中的被诊断节点为故障节点，可进一步分析节点及其流表得到故障原因。

第六步：若删除第三步中下发的流表。

第七步：若当前诊断节点是尾节点。

第八步：向当前被诊断节点下发一个最高优先级流表项，仅匹配诊断报文，复制这个报文并上送。

第九步：将诊断报文由路径中当前被诊断节点所具有的流表处理一遍，从而得到当前的预期出向报文。

第十步：向当前被诊断节点下发诊断报文。

第十一步：若收到上送报文，将之和当前预期出向报文比较，若不符合，则当前被诊断节点为故障节点，进一步对比分析差异可得到故障原因。若未在指定时间内收到报文，则当前被诊断节点为故障节点，可进一步分析节点及其流表得到故障原因。

第十二步：删除第八步中下发的流表。

方案2：

第一步：向当前被诊断节点下发一个最高优先级流表项，仅匹配诊断报文，复制这个报文并上送。

第二步：将诊断报文由路径中当前被诊断节点所具有的流表处理一遍，从而得到当前的预期出向报文。

第三步：向当前被诊断节点下发诊断报文。

第四步：若收到上送报文，将之和当前预期出向报文比较，若不符合，则当前被诊断节点为故障节点，进一步对比分析差异可得到故障原因。若未在指定时间内收到报文，则当前被诊断节点为故障节点，可进一步分析节点及其流表得到故障原因。

第五步：删除第八步中下发的流表。

下文针对端到端的诊断过程，基于故障申告信息，详细阐述。

为便于描述，将本可选实施例的方法拆分为如下子单元：

普通诊断单元：若节点具有路径上的后续节点，可用普通诊断单元进行诊断。

单节点诊断单元：可对路径上的节点进行诊断，无论其是否有后续节点。

预期报文生成单元：载入特定的流表集合，导入数据报，得到经过这些流表处理过后的出向报文。

图6是根据本发明实施例的调度单元选择调用诊断单元的流程图，如图6所示，该流程包括如下步骤：

步骤S602，从路径上的节点当中选择一个节点作为当前节点。

步骤S602，若当前节点没有路径上的下一节点，则进入步骤S608，否则进入步骤S606。

步骤S606，以本节点和诊断报文调用普通诊断单元处理。本次处理结束。

步骤S608，以本节点和诊断报文调用单节点诊断单元处理。

图7是根据本发明实施例的调用单节点诊断单元的流程图，如图7所示，该流程包括如下步骤：

步骤S702，从路径上的节点选择一个节点作为当前节点。

步骤S704，以本节点和诊断报文调用单节点诊断单元处理。

图8是根据本发明实施例的普通诊断单元的处理过程流程图，普通诊断单元的处理过程，依赖调度单元传入的当前节点和诊断报文，如图8所示，该流程包括如下步骤：

步骤S802，调用预期报文生成单元生成预期报文。

步骤S804，向本节点的下一节点下发最高优先级的流表项，该流表项仅匹配诊断报文，将诊断报文上送。

步骤S806，将诊断报文发往当前节点。

步骤S808，若在指定时间内没有收到下一节点上送的出向报文，则转步骤S812。

步骤S810，收到出向报文，将出向报文和预期报文比较，若不一致，则转步骤S812，若一致，则转步骤S814。

步骤S812，当前节点为故障节点，将预期报文，和出向报文(如果有)呈现给管理员供进一步分析。

步骤S814，删除步骤S804下发的流表项。

本次诊断单元处理结束。

单节点诊断单元的处理过程中，依赖调度单元传入的当前节点，和诊断报文的支持，图9是根据本发明实施例的单节点诊断单元的处理过程流程图，如图9所示，该流程包括如下步骤：

步骤S902，调用预期报文生成单元生成预期报文。

步骤S904，向被诊断节点下发最高优先级的流表项，该流表项仅匹配诊断报文，将诊断报文复制一份上送

步骤S906，将诊断报文发往当前节点。

步骤S908，若在指定时间内没有收到上送的出向报文，则转步骤S912。

步骤S910，收到出向报文，将出向报文和预期报文比较，若不一致，则转步骤S912，若一致，则转步骤S914。

步骤S912，被诊断节点是故障节点，将预期报文，和出向报文(如果有)呈现给管理员供进一步分析。

步骤S914，删除步骤S904下发的流表项。

本次诊断单元处理结束。

预期报文生成单元，依赖普通诊断单元或者尾节点诊断单元传入的当前节点和诊断报文。

在一个可选实施例中，可通过内置一个流表处理模块，根据指定的节点，导入控制面保存的该节点的流表集合，传入诊断报文，由流表处理模块处理一遍，从而得到经过处理过的预期出向报文。在另一个可选实施例中，可通过一台独立的转发层设备，可以是物理的转发层设备，也可以是一台虚拟转发层设备(软件系统)，在导入指定节点的流表前，首先清空原先的流表，然后导入控制面保存的该节点的流表集合，传入诊断报文，从而得到预期的出向报文

综上所述，通过本可选实施例公开了的实现SDN网络端到端的故障诊断方法，能够在SDN网络由于转发设备发生故障时，无需转发设备的特殊功能，管理员根据故障申告，得到具体的业务路径或业务路径集合，以及网络传输端口。针对每一条路径，模拟实际的报文发送流程，对网络进行端到端的精确故障定位，且不影响转发设备的正常业务。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节点故障的判断方法，其特征在于，包括：

将诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理，得到预期报文；

将所述诊断报文下发给所述被诊断节点，获取经所述被诊断节点的流表进行处理后的出向报文；

在确认所述出向报文与所述预期报文不一致的情况下，判断所述被诊断节点为故障节点，或者，在未收到所述出向报文的情况下，判断所述被诊断节点为故障节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取经所述被诊断节点的流表进行处理后的出向报文包括：

向所述被诊断节点的下一节点下发最高优先级的流表项，其中，所述最高优先级的流表项用于匹配所述被诊断节点的出向报文并上报；

获取所述被诊断节点的下一节点上报的所述被诊断节点的出向报文。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，向所述被诊断节点的下一节点下发所述最高优先级的流表项包括：

在所述被诊断节点不是尾节点的情况下，则向所述被诊断节点的下一节点下发所述最高优先级的流表项。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取经所述被诊断节点的流表进行处理后的出向报文包括：

在所述被诊断节点是尾节点的情况下，向所述被诊断节点下发流表项，其中，所述下发的流表项用于匹配所述被诊断节点的出向报文并上报；

获取所述被诊断节点上报的所述被诊断节点的出向报文。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将所述诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理得到所述预期报文包括：

通过内置的流表处理模块导入所述被诊断节点所具有的流表，并按照所述被诊断节点所具有的流表对所述诊断报文进行处理得到所述预期报文；或者，

通过物理转发层设备或者虚拟转发层设备导入所述被诊断节点所具有的流表，并按照所述被诊断节点所具有的流表对所述诊断报文进行处理得到所述预期报文。

6.一种节点故障的判断装置，其特征在于，包括：

流表处理模块，用于将诊断报文按照被诊断节点所具有的流表进行处理，得到预期报文；

获取模块，用于将所述诊断报文下发给所述被诊断节点，获取经所述被诊断节点的流表进行处理后的出向报文；

判断模块，用于在确认所述出向报文与所述预期报文不一致的情况下，判断所述被诊断节点为故障节点，或者，在未收到所述出向报文的情况下，判断所述被诊断节点为故障节点。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：

第一下发单元，用于向所述被诊断节点的下一节点下发最高优先级的流表项，其中，所述最高优先级的流表项用于匹配所述被诊断节点的出向报文并上报；

第一获取单元，用于获取所述被诊断节点的下一节点上报的所述被诊断节点的出向报文。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一下发单元还用于在所述被诊断节点不是尾节点的情况下，则向所述被诊断节点的下一节点下发所述最高优先级的流表项。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块还包括：

第二下发单元，用于在所述被诊断节点是尾节点的情况下，向所述被诊断节点下发流表项，其中，所述下发的流表项用于匹配所述被诊断节点的出向报文并上报；

第二获取单元，用于获取所述被诊断节点上报的所述被诊断节点的出向报文。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述流表处理模块内置于装置中，用于导入所述被诊断节点所具有的流表，并按照所述被诊断节点所具有的流表对所述诊断报文进行处理得到所述预期报文；或者，所述流表处理模块通过物理转发层设备或者虚拟转发层设备导入所述被诊断节点所具有的流表，并按照所述被诊断节点所具有的流表对所述诊断报文进行处理得到所述预期报文。

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