CN106603272A - 一种基于平滑重启的控制器保护方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于平滑重启的控制器保护方法和系统，应用于包括主控制器和备控制器的SDN，其中方法包括：主控制器预先设置基于平滑重启的控制器保护功能；当所述基于平滑重启的控制器保护功能打开时，主控制器向备控制器下发配置数据和数据库数据，使备控制器同步主控制器的配置数据和数据库数据；当备控制器检测到主控制器故障时，备控制器接替主控制器工作；主控制器故障后基于平滑重启进行重新启动，当备控制器检测到主控制器重新启动时，备控制器协助主控制器进行故障期间数据库数据的恢复，并在主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，主控制器恢复工作。本发明配置都集中于SDN的主控制器上，配置方便而简单。

Description

一种基于平滑重启的控制器保护方法和系统
技术领域
本发明实施方式涉及数据通讯技术领域，尤其涉及一种基于基于平滑重启(Graceful Restart，GR)的控制器保护方法和系统。
背景技术
GR是一种在协议重启时保证转发业务不中断的机制，其核心在于：当某设备进行协议重启时，能够通知其周边设备在一定时间内将到该设备的邻居关系和路由保持稳定。在协议重启完毕后，周边设备协助其进行信息(包括支持GR的路由/MPLS相关协议所维护的各种拓扑、路由和会话信息)同步，在尽量短的时间内使该设备恢复到重启前的状态。在整个协议重启过程中不会产生路由振荡，报文转发路径也没有任何改变，整个系统可以不间断地转发数据。
图1所示的传统GR示意图。客户端和服务器通过交换机S1、S2和S3通讯，交换机S1、S2和S3为具备GR能力的设备，例如配置S3为GR重启路由器，当重启S3时，则邻居S1和S2可以感知它的重启进程，实现平滑重启，保证转发业务不中断。
在实施本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：
传统GR整个配置是分布式的，配置复杂且容易出错。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
针对上述问题，本发明实施方式的目的在于提供一种基于平滑重启的控制器保护方法和系统，该方法和系统应用于软件定义网络(Software Defined Network，SDN)，该SDN中包括主控制器和备控制器，对GR的控制器保护的配置都集中于主控制器上，配置方便而简单。
为实现上述目的，本发明实施方式提供一种基于平滑重启的控制器保护方法，应用于软件定义网络，所述软件定义网络中包括主控制器和备控制器，所述方法包括：主控制器预先设置基于平滑重启的控制器保护功能；当所述基于平滑重启的控制器保护功能打开时，主控制器向备控制器下发配置数据和数据库数据，使备控制器同步主控制器的配置数据和数据库数据；当备控制器检测到主控制器故障时，备控制器接替主控制器工作；主控制器故障后基于平滑重启进行重新启动，当备控制器检测到主控制器重新启动时，备控制器协助主控制器进行故障期间数据库数据的恢复，并在主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，主控制器恢复工作。
进一步地，所述主控制器还预先设置问候消息的间隔时间；所述主控制器向备控制器下发配置数据和数据库数据，使备控制器同步主控制器的配置数据和数据库数据，包括：主控制器根据所述间隔时间周期性地向备控制器发送问候消息，所述问候消息中包括主控制器的配置数据和数据库数据，使备控制器周期性的同步主控制器的配置数据和数据库数据。
进一步地，所述问候消息还用于检测主控制器和备控制器的工作状态；所述当备控制器检测到主控制器故障时，备控制器接替主控制器工作，包括：如果备控制器在所述周期间隔内没有收到主控制器的问候消息，则判断主控制器故障；备控制器采用已同步的主控制器的配置数据和数据库数据接替主控制器工作。
进一步地，所述主控制器还预先设置主控器为平滑重启的重启路由器，备控制器为平滑重启的重启路由器的邻居，所述备控制器协助主控制器完成恢复工作。
进一步地，所述主控制器故障后基于平滑重启进行重新启动，当备控制器检测到主控制器重新启动时，备控制器协助主控制器进行故障期间数据库数据的恢复，并当主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，主控制器恢复工作，包括：主控制器故障后基于平滑重启进行重新启动，如果备控制器在主控制器故障后再次收到主控制器的问候消息，则判断主控制器已重新启动；备控制器向主控制器发送同步链路状态通告，所述同步链路状态通告包括备控制器的数据库数据，使主控制器同步备控制器的数据库数据，进行故障期间数据库数据的恢复；当主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，主控制器恢复工作。
进一步地，所述问候消息包括设备类型和报文类型字段，其中设备类型用于表明为主控制器或备控制器；报文类型用于表明为带配置数据或带数据库数据；所述同步链路状态通告包括设备类型和报文类型字段，其中设备类型用于表明为主控制器或备控制器；报文类型用于表明为请求同步报文或同步报文。
为实现上述目的，本发明实施方式还提供一种基于平滑重启的控制器保护系统，包括：主控制器，用于预先设置基于平滑重启的控制器保护功能；当所述基于平滑重启的控制器保护功能打开时，向备控制器下发配置数据和数据库数据；备控制器，用于同步主控制器下发的配置数据和数据库数据，当检测到主控制器故障时，接替主控制器工作；当检测到主控制器重新启动时，协助主控制器进行故障期间数据库数据的恢复；所述主控制器，还用于在主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，恢复工作。
进一步地，所述主控制器，还用于：预先设置问候消息的间隔时间；所述主控制器根据所述间隔时间周期性地向备控制器发送问候消息，所述问候消息中包括主控制器的配置数据和数据库数据，使备控制器周期性的同步主控制器的配置数据和数据库数据。
进一步地，所述主控制器还预先设置主控器为平滑重启的重启路由器，备控制器为平滑重启的重启路由器的邻居，所述备控制器协助主控制器完成恢复工作。
进一步地，所述问候消息还用于检测主控制器和备控制器的工作状态；所述备控制器，具体用于：如果在所述周期间隔内没有收到主控制器的问候消息，则判断主控制器故障，采用已同步的主控制器的配置数据和数据库数据接替主控制器工作；如果在主控制器故障后再次收到主控制器的问候消息，则判断主控制器已基于平滑重启进行重新启动，向主控制器发送同步链路状态通告，所述同步链路状态通告包括备控制器的数据库数据，使主控制器同步备控制器的数据库数据，进行故障期间数据库数据的恢复。
由上可见，本发明提供的基于平滑重启的控制器保护方法和系统，通过控制器配置基于平滑重启的控制器保护功能；配置问候消息检测主控制器和备控制器之间的活性，以及及主控制器通过问候消息向备控制器下发配置数据和数据库数据使得备控制器同步主控制器的配置数据和数据库数据；此外还配置了同步链路状态通告，在主控制器故障后基于平滑重启进行重新启动后，备控制器向主控制器发送同步链路状态通告使主控制器同步备控制器的数据库数据进行故障期间数据库数据的恢复，从而通过主控制器和备控制器，实现基于平滑重启的控制器保护，而且基于SDN，所有的配置都集中于主控制器，配置方便而简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统的优先级分类示意图；
图2为本发明实施方式提供的基于GR的控制器保护系统的架构示意图；
图3为本发明实施方式提供的基于GR的控制器保护方法的流程示意图；
图4为本发明实施方式提供的一种Hello消息格式示意图；
图5为本发明实施方式提供的另一种Hello消息格式示意图；
图6为本发明实施方式提供的SYN LSA报文格式示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明实施方式提供一种基于GR的控制器保护系统，如图2所示，SDN中包括控制器和交换机，其中SDN网络中的交换机由集中的控制器管理。此外，客户端和服务器分别和交换机连接，通过SDN网络进行通讯。特別地，該SDN中包括主控制器和备控制器，备控制器一直周期性地同步主控制器的数据库信息。一旦主控制器出现故障，备控制器将接手主控制器的工作。如果主控制器恢复，备控制器协助其进行数据库同步，在尽量短的时间内恢复到故障前的状态。
本发明实施方式提供一种基于GR的控制器保护方法，应用于SDN中，并且所述SDN中包括主控制器和备控制器。请参阅图3，所述方法包括以下步骤：
步骤S31：主控制器预先设置基于GR的控制器保护算法配置任务序列。
在本实施方式中，所有配置只需要在主控制器上完成。
主控制器预先设置GR的控制器保护技术配置任务序列，该任务序列的配置项包括基于GR的控制器保护功能和Hello间隔时间，其中所述基于GR的控制器保护功能为打开或关闭基于GR的控制器保护功能，所述Hello间隔时间为Hello消息用于检测主控制器和备控制器的活性，具体如下表1所示。
表1
当然，上述的缺省值可以是其他的数值，在此不做具体限制。
主控制器进一步设置控制器的角色定义，具体如下表2所示。
表2
GR Restarter与其GR Helper必须支持GR，当GR Restarter重启时，其GR Helper就可以感知它的重启进程。在本实施例中，主控制器为GR Restarter，备控制器为GRHelper。
此外，主控制器进一步设置交互报文的定义，具体如下表3所示。
表3
步骤S32：主控制器向备控制器下发配置和数据库，使备控制器同步主控制器的配置和数据库。
在本实施方式中，主控制器和备控制器之间周期性的相互发送Hello消息。
主控制器通过Hello消息向备控制器下发配置数据，如图4所示为带配置数据的Hello消息格式，其中：
设备类型(Dev Type)为1表明主控制器，为0表明备控制器；
报文类型(Packet Type)为0表明带配置数据，PacketType为1表明带数据库数据；
间隔时间(Hello Interval)为发送Hello消息的周期间隔。
主控制器还通过Hello消息向备控制器下发数据库数据，如图5所示为带数据库数据的Hello消息格式，其中：
Dev Type为1表明主控制器，为0表明备控制器；
Packet Type为0表明带配置数据，PacketType为1表明带数据库数据。
步骤S33：当备控制器检测到主控制器故障时，备控制器接替主控制器工作。
在本实施方式中，主控制器和备控制器之间周期性发送的Hello消息还用于检测主控制器和备控制器的工作状态，如果备控制器在周期间隔内没有收到主控制器的Hello消息，则判断主控制器故障。
因为备控制器和主控制器的配置和数据库同步，因此备控制器可以接替主控制器工作。
步骤S34：主控制器故障后基于平滑重启进行重新启动，当备控制器检测到主控制器重新启动时，备控制器协助主控制器进行故障期间数据库数据的恢复，并在主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，主控制器恢复工作。
在本实施方式中，主控制器故障后基于GR重新启动，如果备控制器能够周期性的接收到主控制器发送的Hello消息，则判断主控制器恢复。
备控制器通过向主控制器发送SYN LSA报文发送备控制器数据库，使主控制器同步故障期间备控制器的数据库。如图6所示为SYN LSA报文格式，其中：
Dev Type为1表明主控制器，为0表明备控制器；
Packet Type为1表明请求同步报文，为2表明同步报文。
当主控制器的数据库同步完成时，主控制器恢复工作，备控制器退出工作。
请继续参阅图2。本发明实施方式提供一种基于GR的控制器保护系统，包括：
主控制器，用于预先设置基于平滑重启的控制器保护功能；当所述基于平滑重启的控制器保护功能打开时，向备控制器下发配置数据和数据库数据；
备控制器，用于同步主控制器下发的配置数据和数据库数据，当检测到主控制器故障时，接替主控制器工作；当检测到主控制器重新启动时，协助主控制器进行故障期间数据库数据的恢复；
所述主控制器，还用于在主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，恢复工作。
其中，
所述主控制器，还用于：预先设置问候消息的间隔时间；所述主控制器根据所述间隔时间周期性地向备控制器发送问候消息，所述问候消息中包括主控制器的配置数据和数据库数据，使备控制器周期性的同步主控制器的配置数据和数据库数据。
所述主控制器还预先设置主控器为平滑重启的重启路由器，备控制器为平滑重启的重启路由器的邻居，所述备控制器协助主控制器完成恢复工作。
所述问候消息还用于检测主控制器和备控制器的工作状态；所述备控制器，具体用于：如果在所述周期间隔内没有收到主控制器的问候消息，则判断主控制器故障，采用已同步的主控制器的配置数据和数据库数据接替主控制器工作；如果在主控制器故障后再次收到主控制器的问候消息，则判断主控制器已基于平滑重启进行重新启动，向主控制器发送同步链路状态通告，所述同步链路状态通告包括备控制器的数据库数据，使主控制器同步备控制器的数据库数据，进行故障期间数据库数据的恢复。
上述的涉及到的基于GR的控制器保护装置和系统的具体技术细节和基于GR的控制器保护方法中的类似，故在此不再具体赘述。
由上可见，本发明提供的基于平滑重启的控制器保护方法和系统，通过控制器配置基于平滑重启的控制器保护功能；配置问候消息检测主控制器和备控制器之间的活性，以及及主控制器通过问候消息向备控制器下发配置数据和数据库数据使得备控制器同步主控制器的配置数据和数据库数据；此外还配置了同步链路状态通告，在主控制器故障后基于平滑重启进行重新启动后，备控制器向主控制器发送同步链路状态通告使主控制器同步备控制器的数据库数据进行故障期间数据库数据的恢复，从而通过主控制器和备控制器，实现基于平滑重启的控制器保护，而且基于SDN，所有的配置都集中于主控制器，配置方便而简单。
本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
最后应说明的是：上面对本发明的各种实施方式的描述以描述的目的提供给本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本发明限制于单个公开的实施方式。如上所述，本发明的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式，但是其它实施方式将是显而易见的，或者本领域技术人员相对容易得出。本发明旨在包括在此已经讨论过的本发明的所有替代、修改、和变化，以及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。

Claims (10)

1.一种基于平滑重启的控制器保护方法，应用于软件定义网络，所述软件定义网络中包括主控制器和备控制器，其特征在于，所述方法包括：
主控制器预先设置基于平滑重启的控制器保护功能；
当所述基于平滑重启的控制器保护功能打开时，主控制器向备控制器下发配置数据和数据库数据，使备控制器同步主控制器的配置数据和数据库数据；
当备控制器检测到主控制器故障时，备控制器接替主控制器工作；
主控制器故障后基于平滑重启进行重新启动，当备控制器检测到主控制器重新启动时，备控制器协助主控制器进行故障期间数据库数据的恢复，并在主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，主控制器恢复工作。
2.根据权利要求1所述的基于平滑重启的控制器保护方法，其特征在于，所述主控制器还预先设置问候消息的间隔时间；
所述主控制器向备控制器下发配置数据和数据库数据，使备控制器同步主控制器的配置数据和数据库数据，包括：
主控制器根据所述间隔时间周期性地向备控制器发送问候消息，所述问候消息中包括主控制器的配置数据和数据库数据，使备控制器周期性的同步主控制器的配置数据和数据库数据。
3.根据权利要求2所述的基于平滑重启的控制器保护方法，其特征在于，所述问候消息还用于检测主控制器和备控制器的工作状态；
所述当备控制器检测到主控制器故障时，备控制器接替主控制器工作，包括：
如果备控制器在所述周期间隔内没有收到主控制器的问候消息，则判断主控制器故障；
备控制器采用已同步的主控制器的配置数据和数据库数据接替主控制器工作。
4.根据权利要求3所述的基于平滑重启的控制器保护方法，其特征在于，所述主控制器还预先设置主控器为平滑重启的重启路由器，备控制器为平滑重启的重启路由器的邻居，所述备控制器协助主控制器完成恢复工作。
5.根据权利要求4所述的基于平滑重启的控制器保护方法，其特征在于，所述主控制器故障后基于平滑重启进行重新启动，当备控制器检测到主控制器重新启动时，备控制器协助主控制器进行故障期间数据库数据的恢复，并当主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，主控制器恢复工作，包括：
主控制器故障后基于平滑重启进行重新启动，如果备控制器在主控制器故障后再次收到主控制器的问候消息，则判断主控制器已重新启动；
备控制器向主控制器发送同步链路状态通告，所述同步链路状态通告包括备控制器的数据库数据，使主控制器同步备控制器的数据库数据，进行故障期间数据库数据的恢复；
当主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，主控制器恢复工作。
6.根据权利要求5所述的基于平滑重启的控制器保护方法，其特征在于，所述问候消息包括设备类型和报文类型字段，其中设备类型用于表明为主控制器或备控制器；报文类型用于表明为带配置数据或带数据库数据；
所述同步链路状态通告包括设备类型和报文类型字段，其中设备类型用于表明为主控制器或备控制器；报文类型用于表明为请求同步报文或同步报文。
7.一种基于平滑重启的控制器保护系统，其特征在于，包括：
主控制器，用于预先设置基于平滑重启的控制器保护功能；当所述基于平滑重启的控制器保护功能打开时，向备控制器下发配置数据和数据库数据；
备控制器，用于同步主控制器下发的配置数据和数据库数据，当检测到主控制器故障时，接替主控制器工作；当检测到主控制器重新启动时，协助主控制器进行故障期间数据库数据的恢复；
所述主控制器，还用于在主控制器的数据库数据和备控制器的数据库数据同步完成时，恢复工作。
8.根据权利要求7所述的基于平滑重启的控制器保护系统，其特征在于，所述主控制器，还用于：预先设置问候消息的间隔时间；
所述主控制器根据所述间隔时间周期性地向备控制器发送问候消息，所述问候消息中包括主控制器的配置数据和数据库数据，使备控制器周期性的同步主控制器的配置数据和数据库数据。
9.根据权利要求8所述的基于平滑重启的控制器保护系统，其特征在于，所述主控制器还预先设置主控器为平滑重启的重启路由器，备控制器为平滑重启的重启路由器的邻居，所述备控制器协助主控制器完成恢复工作。
10.根据权利要求9所述的基于平滑重启的控制器保护系统，其特征在于，所述问候消息还用于检测主控制器和备控制器的工作状态；
所述备控制器，具体用于：
如果在所述周期间隔内没有收到主控制器的问候消息，则判断主控制器故障，采用已同步的主控制器的配置数据和数据库数据接替主控制器工作；
如果在主控制器故障后再次收到主控制器的问候消息，则判断主控制器已基于平滑重启进行重新启动，向主控制器发送同步链路状态通告，所述同步链路状态通告包括备控制器的数据库数据，使主控制器同步备控制器的数据库数据，进行故障期间数据库数据的恢复。
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