CN107078926A - 用于在不同机器上运行的sctp服务器之间的无缝sctp服务器故障转移的方法和系统 - Google Patents

用于在不同机器上运行的sctp服务器之间的无缝sctp服务器故障转移的方法和系统 Download PDF

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Abstract

定义了多个流控制传输协议SCTP服务器的SCTP集群以使得一些服务器被指派活动角色而其他服务器被指派备用角色，从而保证SCTP集群与SCTP客户端之间的不中断的SCTP连接。备用服务器在SCTP绑定接口上使用与其指派的活动服务器相同的一个或多个因特网协议IP地址。活动服务器正在与SCTP客户端通信，而备用服务器正在使用分离的反向信道TCP连接与其指派的活动SCTP服务器通信。备用服务器通过反向信道连接从活动服务器接收有规律的更新。这些更新保证备用服务器可以在本地模拟SCTP协商并且创建好像SCTP协商一样的SCTP关联。备用服务器是同步的并且在活动服务器故障的情况下准备好继续SCTP通信。该切换不涉及来自SCTP客户端的任何后续动作，以致SCTP客户端未意识到切换发生。

Description

用于在不同机器上运行的SCTP服务器之间的无缝SCTP服务器 故障转移的方法和系统
相关专利申请
本发明要求在2014年3月3日提交的美国临时专利申请序列号61/947,426的优先权，该美国临时专利申请的公开内容通过引用而被整体特别并入于此。
技术领域
本发明一般地涉及移动分组核心网络。更具体地，本发明涉及用于在多个流控制传输(SCTP)服务器之间无缝地移动已建立的SCTP关联而没有任何服务中断的方法和系统。
背景技术
随着移动宽带数据网络继续其向全部因特网协议(IP)的迁移，因特网工程任务组(IETF)协议正在取代传统的基于7号信令系统(SS7)的协议。具体而言，SCTP(流控制传输协议)已经变成所有控制平面信令的实际上的传输层。SCTP被设计为具有从其他两个常见IP传输协议(诸如传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP))中缺少的特征。例如，SCTP支持多宿主(multi-homing)，其中它可绑定到跨不同子网的多于一个IP地址。多宿主特征允许对SCTP对等点的路径弹性。这也有助于对等机器上的网络接口故障。
为了将SCTP用于SS7应用，引入了各种用户适配层，诸如SS7信令连接控制协议(SCCP)用户适配层(SUA)、消息传递部分(MTP)第3级用户适配层(M3UA)、MTP第2级用户适配(M2UA)、综合业务数字网(ISDN)用户适配(IUA)等，其允许使用SS7协议层的子集。这些适配层具有其自己的开销，但是对于需要SS7作为底层服务协议的传统应用是必要的。因为较新的电信协议和应用直接利用基于IETF的协议并且因此它们直接使用SCTP。SS7协议家族因其高可用性而闻名。所达到的可用性与跨从第1层到第7层的协议栈层的差错传播方法相关。这种差错传播方法在基于IP的协议栈中是不可行的，因为许多层被独立地设计并且独立于应用。
大多数早期基于TCP/IP的通信不涉及大量用户通过节点之间的单个关联而连接。例如，即使用户计算机上的单个浏览器也可以打开与web对象的一个或多个服务器的若干TCP连接。在电信网络中，两个节点之间的关联承载数千用户的通信是相当常见的。例如，演进通用陆地跨网络节点B(eNodeB)或演进节点B(eNB)基站与移动性管理实体(MME)之间的基于SCTP的S1接口承载通过该eNB连接的所有用户的信令。如果SCTP链路发生故障，则该eNB下的所有用户将无法得到蜂窝服务。
可应用于大型网络中的协议的另一考量是使用规模，即，如何可以通过利用通过高容量链路连接的更多处理节点来按比例增加事件或流量。因此负载均衡和高可用性考量都对底层协议实现方式提出了要求。
SCTP被设计为基于主机的协议，意味着在两个IP节点之间只有一个SCTP关联。这与TCP不同，在TCP中在两个主机上的应用之间可以存在多个TCP连接。SCTP的该方面对弹性以及可扩展性两者有意义。在长期演进(LTE)网络中，MME为每个附接用户保持移动性上下文。
发明内容
本公开的各方面包括用于促进分组通信的第一网络元件，包括：网络接口单元，被配置为与分组网络系统进行交互；处理器，具有与网络接口单元相关联的存储器并且适用于：向连接至第一网络元件的一组其他网络元件发送多个反向信道心跳信号以及从连接至第一网络元件的一组其他网络元件接收多个反向信道心跳信号；检测来自所述一组其他网络元件中的至少一个或多个中断网络元件的所述多个反向信道心跳信号中的至少一个反向信道心跳信号的中断；以及承担来自所述一组其他网络元件的中断网络元件的分组通信责任中的至少一些。
本公开的另外的方面包括用于使用流控制传输协议(SCTP)促进分组通信的第一移动性管理实体(MME)服务器，包括：网络接口单元，被配置为与分组网络系统进行交互；处理器，具有与网络接口单元相关联的存储器并且适用于：向连接至第一MME服务器的第二MME服务器发送多个反向信道心跳信号以及从连接至第一MME服务器的第二MME服务器接收多个反向信道心跳信号；检测来自中断的第二MME服务器的所述多个反向信道心跳信号中的至少一个反向信道心跳信号的中断；在SCTP绑定接口上用中断的第二MME服务器的IP地址来广播多个免费地址解析协议(ARP)；承担第二MME服务器的分组通信责任中的至少一些。
本公开的另外的方面包括用于在第一网络元件处促进分组通信的方法，包括：向连接至第一网络元件的一组其他网络元件发送多个反向信道心跳信号以及从连接至第一网络元件的一组其他网络元件接收多个反向信道心跳信号；检测来自所述一组其他网络元件中的至少一个或多个中断网络元件的所述多个反向信道心跳信号中的至少一个反向信道心跳信号的中断；以及承担来自所述一组其他网络元件的中断网络元件的分组通信责任中的至少一些。
附图说明
本发明在附图的各图中通过示例而非限制的方式被例示出，在附图中相似的附图标记指示类似的元件。
图1A是例示出核心网络实现方式的示意图，在该核心网络实现方式中可采用本文中所描述的由备用服务器备份的活动服务器的系统和/或方法。
图1B是例示出核心网络实现方式的示意图，在该核心网络实现方式中备用服务器支持多个(N个)活动服务器。
图2A是例示出SCTP客户端与活动SCTP服务器之间的SCTP协商的数据流图。它遵循创建新的SCTP关联并将该关联通知给备用服务器的过程，这导致在备用服务器上创建新关联。
图2B是例示出SCTP客户端发起的SCTP关联的释放以及更新备用服务器并且随后释放备用的目标SCTP关联的过程的数据流图。
图2C是例示出从活动服务器到备用服务器的SCTP切换过程的数据流图。
图3是根据本文中所描述的实现方式的用于执行故障转移操作的示例性处理的流程图。
图4是图1A和图1B的MME的示例性核心网络元件的框图。
图5示出了在虚拟化计算系统上实现的图1A和图1B的MME的示例性核心网络元件的框图。
具体实施方式
图1是其中可以实现本文中所描述的系统和/或方法的示例环境100的示图。如图所示，环境100可包括一组用户设备110-1、…、110-M(其中M≧1)(在下文中被共同称作“UDs110”并被单独称作“UD 110”)、一组eNodeB 120(在下文中被称作“eNB 120”)、包括一组MME服务器130-1、…、130-N(其中N≧1)和备份MME服务器130-B(在下文中被共同称作“MME130”并被单独称作“MME 130”)的MME服务器集群、服务网关服务器140(在下文中被称作“SGW 140”)、分组数据网(PDN)网关服务器150(在下文中被称作“PGW 150”)以及网络160。在图1中例示出的设备和/或网络的数目仅是为了解释的目的而提供的。在实践中，可能存在附加设备和/或网络；更少的设备和/或网络；不同的设备和/或网络；或者与图1中所例示的设备和/或网络相比不同地布置的设备和/或网络。此外，在一些实例中，环境100的组件中的一个或多个组件可执行被描述为由环境100的组件中的另外的一个或多个组件执行的一个或多个功能。
如在图1中进一步示出的，环境100的组件可经由各种各样的接口而互连。例如，UD110可经由LTE-Uu接口与eNB组120互连。eNB组120可经由S1-MME接口与MME 130互连并且可经由S1-U接口与SGW 140互连。SGW 140可经由S11接口与MME 130互连并且可经由S5接口与PGW 150互连。PGW 150可经由SGi接口与网络160互连。eNB 120可包括一个或多个设备，所述一个或多个设备接收正经由空中接口经由环境100而被传输到UD 110的流量，诸如语音、视频、文本和/或其他数据。eNB 120还可包括经由空中接口从UD 110接收流量和/或向环境100内的设备发送流量的一个或多个设备，诸如MME 130、SGW 140和/或另一设备。eNB 120可控制并管理(例如，通过空中接口向和/或从UD 110发送流量的)无线电网络基站。
MME 130可包括控制并管理eNB 120的一个或多个计算和/或通信设备。MME 130可执行以下功能中的一个或多个：非接入层(NAS)信令；NAS信令安全；安全控制；针对3GPP接入网之间的移动性的核心网络间信令；空闲模式UD 110可达性；(对于空闲和活动模式下的UD 110)跟踪区域列表管理；到和/或从环境100的切换；漫游；流量管制功能；认证操作；承载管理功能；等等。理想地，在此公开中详细描述的高可用性引擎(HAE)(也称作故障转移应用或者故障转移引擎)通常应当位于在图1A和图1B中示出的每个MME 130中。然而，在可替代的实施例中，HAE可位于云中的远程位置处。如在下面讨论的，MME 130之一可以是连接至仅一个或一组活动MME 130的备用服务器。
SGW 140可包括以类似于本文中所描述的方式搜集、处理、搜索、存储和/或提供信息的一个或多个服务器设备或者其他类型的计算或通信设备。SGW 140可基于从MME 130接收到的请求建立与UD 110的通信会话。SGW 140可响应于该请求与PGW 150通信以获得与UD110相关联的IP地址。
PGW 150可包括以类似于本文中所描述的方式搜集、处理、搜索、存储和/或提供信息的一个或多个服务器设备或者其他类型的计算或通信设备。例如，在一种实现方式中，PGW 150可包括使用基于IP的通信协议来使能和/或促进与其他网络(例如，网络160)的通信的服务器设备。PGW 150可基于经由SGW 140来自MME 130的请求向UD 110分配使得UD110能够与网络160通信的IP地址。
网络160可包括一个或多个有线和/或无线网络。例如，网络160可包括蜂窝网络、公共陆地移动网络(PLMN)、2G网络、3G网络、4G网络、第五代(5G)网络和/或另一网络。
在SCTP实现方式中，如果SCTP支持多宿主，则跨两个节点的单个SCTP关联可利用多个IP地址和多个网络接口。这在网络接口故障的情况下或在路径之一故障的情况下提供了弹性。在链路故障情况下的路径切换是非常慢的并且可占用多达一分钟。在这种情况下，大量的eNB 110会被影响并且因此数千用户会被影响。
SCTP易受节点故障影响。SCTP通常被实现在节点(例如，MME 130)的操作系统的核中。因此，如果节点例如由于卡故障或者操作系统(OS)崩溃而发生故障，则整个建立序列必须被重复以生成SCTP关联。当MME具有与数千eNB的SCTP关联时，问题变得更加严重。在这种情况下，MME故障将跟随有朝着MME的大量SCTP连接尝试。即使单个SCTP连接故障也可以引起对数千用户的显著中断。
本文中所公开的是用于在共享完全相同集合的SCTP绑定IP地址的故障中的一个或多个活动SCTP服务器(即，MME 130-N)与备用SCTP服务器(即，MME 130-B)之间无缝地移动SCTP关联的系统和方法。图1A示出了单个活动服务器130-N，但是可以在数目上从1到N变化，其随后被备用服务器130-B备份。通过抑制地址解析协议(ARP)通信而使备用服务器130-B的SCTP绑定接口隐蔽。ARP通过将以太网媒体访问控制(MAC)地址映射到已知的IP地址来帮助因特网协议(IP)将数据报引导至适当的接收系统。因此当备用服务器130-B处于备用模式时，不存在去往它的SCTP分组。
一个或多个活动服务器130-N和备用服务器130-B维护它们用来交换状态改变(COS)事件的相互之间的分离的反向信道TCP连接。在空闲时间期间，备用服务器130-B按照合理且可调节的预定间隔向一个或多个活动服务器130-N发送反向信道心跳(BHB)请求。SCTP通信涉及连续不断地更新序列号，该序列号控制当分组丢失时什么分组片段需要被重传。来自一个或多个活动服务器130-N的对这些序列号的请求被嵌入在心跳信号(或消息)的内部。
备用SCTP服务器130-B理想上应当一直同步并且准备好操作。备用服务器130-B在来自群组MME 130-N的活动SCTP服务器故障的情况下能够大体即时地(例如，少于1秒)继续SCTP操作。此公开中的SCTP热切换过程不涉及SCTP客户端，所以它们完全未意识到这种热切换发生。HAE是SCTP记录的链接列表。在实现SCTP弹性的系统(例如，由MME 130构成的SCTP集群)处，本文中所描述的一个或多个HAE维护所有活动SCTP客户端的主要SCTP COS事件(即SCTP关联起来(即，连接被启动并建立))的HAE播放列表。一个或多个活动SCTP服务器130-N将在HAE播放列表上记录并插入新COS事件以及将COS事件传播到备用SCTP服务器130-B。
取决于MME 130-B的操作系统以及SCTP栈的实现方式，HAE的一部分可位于每个MME服务器130的核空间中，因为SCTP栈在大多数操作系统上被实现为核驱动程序。
图2A是例示出SCTP客户端1与一个或多个活动SCTP服务器130-N之间的SCTP协商的数据流图。它遵循创建新的SCTP关联并将该关联通知给备用服务器130-B的过程，这导致在备用服务器130-B上创建新关联。当活动SCTP服务器130-N建立新关联时，HAE将使用SCTP_GET_ASSOC从SCTP栈请求SCTP-cookie。SCTP-cookie然后被与关联号一起存储在SCTP关联记录中。SCTP关联记录是软件结构，其包含由为了重建SCTP关联所必需的最少信息组成的SCTP关联上下文。该记录然后被添加到MME 130-N中的活动SCTP客户端HAE播放列表。新纪录经由反向信道心跳TCP连接而被发送到备用服务器130-B。HAE回放被定义为将整个HAE播放列表从活动HAE传递到备用HAE。(在那时可能没有任何备用服务器。在这种情况下，当新的备用服务器被引入时，它将设置与一个或多个活动服务器130-N的BHB连接。一旦连接被建立，一个或多个活动服务器130-N将把整个SCTP客户端HAE播放列表传递到备用服务器130-B。)
在从一个或多个活动服务器130-N接收到关联记录之后，备用服务器130-B将把它添加到其本地HAE播放列表。然后备用服务器130-B将向备用服务器130-B中的HAE回放该记录。HAE将从SCTP cookie提取SCTP客户端信息并为该客户端创建新关联。SCTP-HAE将在SCTP栈处的关联列表中插入新关联并将该关联的状态设置为活动的。SCTP栈然后将创建标准的网络套接字并解锁正在等待新连接的SCTP服务器应用。该过程有效地在备用服务器130-B上创建新SCTP关联。用于新SCTP关联的SCTP心跳定时器被禁用以防止MME-130-B发出SCTP心跳。新的套接字选项被创建以提供HAE与SCTP栈之间的通信。这些套接字选项促进这些实体之间的信息流以使得HAE可以请求现有SCTP关联的所有方面以及访问SCTP栈状态机并模拟SCTP协商。HAE使用定制的套接字选项SCTP_GET_ASSOC和SCTP_SET_ASSOC与SCTP栈通信。
图2B是例示出SCTP客户端发起的SCTP关联的释放以及更新备用服务器130-B并随后在备用服务器130-B上释放目标SCTP关联的过程的数据流图。在SCTP关联的寿命期间，一个或多个活动服务器130-N将更新其HAE播放列表中的该关联记录的序列号。备用服务器130-B将经由心跳消息从一个或多个活动服务器130-N请求其本地HAE播放列表中的用于SCTP关联的更新后的序列号。在接收到序列号的情况下，备用服务器130-B将把它们转发给将更新活动关联的SCTP-HAE。如果SCTP关闭是由SCTP客户端发起的或者如果任何其他超时事件请求释放现有的SCTP关联，则一个或多个活动服务器130-N将从其HAE播放列表移除关联记录。一个或多个活动服务器130-N将把针对相应关联标识(即，关联ID)的释放事件转发给备用服务器130-B。备用服务器HAE将设置释放请求并且将从SCTP栈关联列表移除目标关联。SCTP栈将向SCTP服务器应用通知将关闭对该关联套接字的指派。该过程有效地释放备用服务器130-B上的SCTP关联。然后备用服务器HAE将从其本地HAE播放列表移除目标SCTP记录。
当SCTP集群中的服务器被指派活动角色(例如，MME 130-N)时，MME 130-N中的HAE将在所有SCTP绑定接口上发出免费ARP。HAE将启动ARP定时器，ARP定时器将按照可调节的有规律的定时间隔(例如，在大约10至200秒的范围中)重新发送免费ARP以要求针对该SCTP绑定接口配置的一个或多个IP地址。另一方面，当SCTP集群中的服务器(例如，MME 130-B)被指派备用角色时，它在所有SCTP绑定接口上抑制ARP分组。以这种方式，备用服务器130-B可以向其SCTP绑定接口指派与活动服务器130-N相同的一个或多个IP地址而不影响网络流量。
存在被这些实施例覆盖的至少两类故障。活动服务器HAE发生故障或者整个节点故障。图2C是例示出在任一类故障的情况下从活动服务器130-N到备用服务器130-B的SCTP切换的过程的数据流图。在活动服务器130-N上的完全系统故障的情况下，TCP连接将不会关闭。TCP定时器是非常通用的并且因此不适合于检测故障。在这种情况下，心跳定时器超时将被备用服务器130-B用作针对活动服务器130-N的故障的检测机制。它应当是大约3秒或者更少(并且优选少于1秒)。所以当活动服务器HAE发生故障时，TCP连接将被MME 130-B的操作系统立即关闭，这将导致备用服务器130-B即刻进入活动服务器130-N的角色。备用服务器130-B将继续进行活动服务器的免费ARP的功能。结果，所有现有的SCTP流量将被重新路由至备用服务器130-B。
更具体地，在活动服务器130-N的故障时刻，备用服务器130-B将在所有SCTP绑定接口上广播免费ARP。这些ARP的效果将是一个或多个SCTP IP地址将被映射到备用服务器的SCTP接口并且所有SCTP分组将开始朝着备用服务器130-B流动。因为备用服务器的SCTP栈是完全同步的，因此它将能够从最近的序列计数器起继续SCTP通信并且这样它加入群组MME 130-N。新的备用服务器130-B可被在任何时间指派。HAE播放列表将被转发至新的备用服务器130-B以使得它可被用于后续故障。由此可见，SCTP集群(即，MME 130)即使在活动节点中的一系列故障之后也将从不需要丢弃SCTP连接，只要备用节点在故障发生时可用即可。
当前实施例描述了跨多个服务器维护相同关联的系统和方法，这也意味着SCTP客户端可使用相同的IP地址和端口以及维护发送和收序列号。
图3是根据本文中所描述的实现方式的用于执行故障转移操作的示例处理的高级流程图。在步骤300中，在活动服务器130-N与备用服务器130-B之间交换心跳信号。在步骤302中，新的SCTP关联被从活动服务器130-N复制到备用服务器130-B。在步骤304中，分组的序列号被从活动服务器130-N更新到备用服务器130-B。在步骤306中，在活动服务器130-1与eNB组120之间结束的SCTP关联被复制到备用服务器130-B。在活动服务器130-N的故障的情况下，备用服务器130-B通过心跳信号的故障检测到其应当接管活动服务器130-N的功能并且免费ARP被从备用服务器130-B发送到所有eNB组120。
图1B是例示出备选核心网络实现方式的示意图，其中备用服务器支持一组其他N个活动服务器。备用(或者热备份)服务器MME130-B被连接至与eNB组1相关联的活动服务器MME130-1直到与eNB组N相关联的MME130-N。通过反向信道连接(1B、NB)，MME130-B从(如先前在上面讨论的)所有活动服务器接收反向信道心跳(BHB)、COS事件(例如，新的SCTP关联上下文，释放的SCTP关联)以及SCTP关联序列号。MME130-B根据所有活动服务器创建所有SCTP关联。如果在一个或多个活动服务器中任一HAE发生故障和/或整个节点发生故障，则MME130-B将承担发生故障的一个或多个活动服务器的所有或一些分组通信功能，从而提供服务的无缝继续。
图1B的系统的热备份激活阶段包括以下。一旦MME130-B HAE因为一个或多个TCP连接被中断或因为其在分配的时间延迟内未接收到BHB而检测到故障，它将启动激活过程。激活在以下阶段中发生：
1.当在所有SCTP绑定接口上发送广播免费ARP时采用来自发生故障的服务器的IP地址；
2.激活SCTP心跳定时器；
3.使进入的数据分组序列号与期望的序列号同步以防止SCTP破坏；
4.如果它从任何SCTP客户端接收到重传通知，则调整外出分组序列号；以及
5.进入激活完成阶段。
上面讨论的MME 130是如由图1A和图1B例示出的分组网络中的网络元件。每个网络元件130应当包括如在图4中例示出的硬件平台400中的(以及先前在上面描述的)元件。优选地，网络元件位于核心网络中，或者如在本文中描述的功能可在核心网络内部或外部的多个网络元件之间划分。然而，在其他实施例中，网络元件不是物理地位于核心网络处而是逻辑地位于核心网络与eNB之间。网络元件130硬件平台400可具有可使用如图4中所示配置的任何合适的硬件、软件和/或固件来实现的控制器、逻辑、存储器、接口和输入/输出。图4包括与一个或多个处理器402、系统存储器406、网络接口408(包括收发器408a)和输入/输出(I/O)设备410中的至少一个或全部耦接的一个或多个系统控制逻辑404。一个或多个处理器402可包括一个或多个单核心或多核心的处理器。一个或多个处理器402可包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器、应用处理器、基带处理器等)的任意组合。系统控制逻辑404可包括以任何适当的接口控制器提供到一个或多个处理器402中的至少一个处理器和/或到与系统控制逻辑404通信的分组核心网络中的任何合适设备或组件的任何合适接口。系统控制逻辑404可包括提供到系统存储器406的接口的一个或多个存储控制器。系统存储器406可被用来加载并存储数据和/或指令(诸如上面讨论的知识数据库和记录器功能)。例如，系统存储器406可包括任何合适的易失性存储器，诸如合适的动态随机存取存储器(DRAM)。系统存储器406还可包括非易失性存储器，其包括例如用来存储诸如本文中所描述的实施例的数据和/或指令的一个或多个有形的、非瞬时性的计算机可读介质。非易失性存储器可包括例如闪存，并且/或者可包括任何合适的一个或多个非易失性存储设备，诸如一个或多个硬盘驱动器(HDD)、一个或多个紧凑盘(CD)驱动器和/或一个或多个数字多用途盘(DVD)驱动器。存储器406可包括存储资源作为设备的物理部分。例如，存储器404可经由网络接口408通过网络而被访问和/或通过输入/输出(I/O)设备410而被访问。网络接口408中的收发器可提供在一个或多个网络上通信和/或与任何其他合适设备通信的无线电接口。网络接口408可包括任何合适的硬件和/或固件。网络接口408还可包括多个天线以提供多输入多输出无线电接口。网络接口408可包括例如有线网络适配器、无线网络适配器、电话调制解调器和/或无线调制解调器。网络接口408使能诸如网络160(图1A)之类的网络上的数据通信。网络接口408可使用诸如TCP/IP之类的网络协议来促进通信。对于一个实施例，一个或多个处理器402中的至少一个处理器可被与用于系统控制逻辑404的一个或多个控制器的逻辑封装在一起。一个或多个处理器402中的至少一个处理器可被与用于系统控制逻辑404的一个或多个控制器的逻辑集成在相同管芯上。在各种实施例中，I/O设备410可包括用户接口和/或传感器，用户接口设计用来使能与外围组件接口的用户交互，外围组件接口设计用来使能外围组件交互，传感器设计用来确定与网络元件或系统有关的环境条件和/或位置信息。在各种实施例中，外围组件接口可包括，但不限于，非易失性存储器端口、通用串行总线(USB)端口、音频插座以及电源接口。
图5示出了在虚拟化计算系统上实现的图1A和图1B中的MME130的示例性核心网络元件的框图。在可替代的实施例中，MME 130可以在完全虚拟化的环境中工作。虚拟机是所有硬件都是虚拟的并且操作是在虚拟处理器上运行之处。计算机虚拟化的益处已被识别为极大地增加计算硬件平台的计算效率和灵活性。例如，计算机虚拟化允许多个虚拟计算机器在共用的计算硬件平台上运行。与物理计算硬件平台类似，虚拟计算机器包括诸如虚拟硬盘之类的存储介质、虚拟处理器以及与计算环境相关联的其他系统组件。例如，虚拟硬盘可以存储虚拟机的操作系统、数据和应用文件。虚拟化计算机系统500包括物理硬件平台400、在硬件平台400上运行的虚拟化软件504以及通过虚拟化软件504的方式在硬件平台400上运行的一个或多个虚拟机506。虚拟化软件504因而被逻辑地插入在硬件平台502的物理硬件与在虚拟机506“中”运行的客户系统软件508之间。硬件平台400可以是如在上面讨论的计算系统。硬件平台400的存储器406可存储虚拟化软件504以及在虚拟机506中运行的客户系统软件508。虚拟化软件504执行系统资源管理和虚拟机仿真。虚拟机仿真可由虚拟机监视器(VMM)组件执行。在通常的实现方式中，每个虚拟机506(仅一个被示出)具有对应的VMM实例。取决于实现方式，虚拟化软件504可以是非寄宿或寄宿的。非寄宿的虚拟化软件一般依赖于用于管理系统资源的专用的虚拟化核，而寄宿的虚拟化软件依赖于诸如Windows或Linux之类的商用操作系统(“主机操作系统”)来管理系统资源。在寄宿的虚拟化系统中，主机操作系统可被视为虚拟化软件504的一部分。
本文中所描述的高可用性引擎(HAE)包括用户空间部分(UP)和核部分(KP)。HAE-UP负责：
—维护反向信道连接；
—发送/接收BHB；
—添加/移除SCTP上下文记录；
—将SCTP记录转发给KP；
—将序列号转发给KP；
—从KP请求SCTP关联上下文；以及
—从KP请求SCTP关联序列号。
HAE-KP负责：
—向UP提供SCTP关联上下文；
—向UP提供SCTP关联序列号；
—使用由UP提供的SCTP关联上下文来创建SCTP关联；以及
—更新SCTP关联序列号。
在任何活动的MME130-1至N故障安静地释放SCTP关联的情况下(即，其中安静地意味着没有通知SCTP客户端)，MME130-B可以提供无缝的不中断服务。
尽管处理(或方法)步骤可以按特定顺序次序描述或要求，但是这些处理可被配置为按不同次序工作。换言之，除非特别指示，否则可被明确描述或要求的步骤的任何顺序或次序不一定指示要求以该次序执行所述步骤。此外，除非特别指示，一些步骤尽管被描述或暗示为非同时发生(例如，因为一个步骤在另一步骤之后被描述)，但是这些步骤也可被同时执行。另外，通过附图中处理的描绘对处理的例示不意味着所例示的处理不包括其他对其的变型和修改，不一定意味着所例示的处理或其步骤中的任一项是一个或多个实施例所必需的，并且不意味着所例示的处理是优选的。
在此公开中，被描述为相互“通信”或相互“耦接”的设备或联网元件无需相互连续通信或者直接物理接触，除非另外明确指定。
在前述说明书中，实施例已经参考其特定示例性实施例而被描述。将会明显的是，在不脱离如在以下权利要求中阐述的本发明的更广阔的精神和范围的情况下可以对其进行各种修改。说明书和附图因而将被以例示性的意义而非限制性的意义来看待。

Claims (20)

1.一种用于促进分组通信的第一网络元件，包括：
网络接口单元，被配置为与分组网络系统进行交互；
处理器，具有与网络接口单元相关联的存储器并且适用于：
向连接至第一网络元件的一组其他网络元件发送多个反向信道心跳信号以及从连接至第一网络元件的一组其他网络元件接收多个反向信道心跳信号；
检测来自所述一组其他网络元件中的至少一个或多个中断网络元件的所述多个反向信道心跳信号中的至少一个反向信道心跳信号的中断；以及
承担来自所述一组其他网络元件的中断网络元件的分组通信责任中的至少一些。
2.如权利要求1所述的网络元件，还适用于：
在检测到中断之后，在流控制传输控制(SCTP)绑定接口上用中断网络元件的IP地址广播多个免费地址解析协议(ARP)。
3.如权利要求1所述的网络元件，还适用于：
在检测到中断之前，不响应在流控制传输控制(SCTP)绑定接口上接收到的任何地址解析协议(ARP)请求。
4.如权利要求1所述的网络元件，还适用于：
在检测到中断之前，创建所述一组其他网络元件与多个流控制传输控制(SCTP)客户端之间的SCTP关联上下文的记录，
通过多个反向信道心跳信号接收SCTP关联的记录并且存储所述记录，
通过使用来自所述记录的SCTP关联上下文在SCTP栈处创建网络元件与SCTP客户端之间的SCTP关联；
将SCTP关联的状态设置为活动的；以及
通过禁用SCTP心跳定时器来抑制发送SCTP心跳请求。
5.如权利要求4所述的网络元件，还适用于在SCTP栈中为SCTP关联创建标准网络套接字。
6.如权利要求4所述的网络元件，还适用于：
通过反向信道心跳信号接收更新后的流控制传输控制(SCTP)序列号并且用更新后的SCTP序列号来更新所有SCTP关联。
7.如权利要求1所述的网络元件，还适用于：
在检测到中断之前，移除一组其他网络元件与多个流控制传输控制(SCTP)客户端之间的SCTP关联上下文的记录；
通过多个反向信道心跳信号接收待移除的SCTP关联的记录的索引；
删除待移除的SCTP关联的记录；以及
在SCTP栈处释放网络元件与SCTP客户端之间的SCTP关联。
8.如权利要求1所述的网络元件，其中，第一网络元件在虚拟化环境中操作。
9.一种用于使用流控制传输协议SCTP促进分组通信的第一移动性管理实体MME服务器，包括：
网络接口单元，被配置为与分组网络系统进行交互；
处理器，具有与网络接口单元相关联的存储器并且适用于：
向连接至第一MME服务器的一组第二MME服务器中的至少一个发送多个反向信道心跳信号以及从连接至第一MME服务器的一组第二MME服务器中的至少一个接收多个反向信道心跳信号；
检测来自所述一组第二MME服务器中的中断的第二MME服务器的所述多个反向信道心跳信号中的至少一个反向信道心跳信号的中断；
在SCTP绑定接口上用中断的第二MME服务器的IP地址来广播多个免费地址解析协议ARP；以及
承担第二MME服务器的分组通信责任中的至少一些。
10.如权利要求9所述的第一MME，还适用于：
在检测到中断之前，通过多个反向信道心跳信号接收所述一组第二MME服务器中的至少一个与多个SCTP客户端之间的SCTP关联上下文的记录并且存储所述记录；以及
通过使用来自所述记录的SCTP关联上下文在SCTP栈处创建第一MME服务器与SCTP客户端之间的SCTP关联。
11.如权利要求10所述的第一MME，还适用于：
在检测到中断之前，通过反向信道心跳信号接收更新后的SCTP序列号并且用更新后的SCTP序列号来更新所有SCTP关联。
12.如权利要求11所述的第一MME，其中，第一MME在虚拟化环境中操作。
13.一种用于在第一网络元件处促进分组通信的方法，包括：
向连接至第一网络元件的一组其他网络元件发送多个反向信道心跳信号以及从连接至第一网络元件的一组其他网络元件接收多个反向信道心跳信号；
检测来自所述一组其他网络元件中的至少一个或多个中断网络元件的所述多个反向信道心跳信号中的至少一个反向信道心跳信号的中断；以及
承担来自所述一组其他网络元件的中断网络元件的分组通信责任中的至少一些。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
在检测到中断之后，在流控制传输控制(SCTP)绑定接口上用中断网络元件的IP地址来广播多个免费地址解析协议(ARP)。
15.如权利要求13所述的方法，还包括：
在检测到中断之前，不响应在流控制传输控制(SCTP)绑定接口上接收到的任何地址解析协议(ARP)请求。
16.如权利要求13所述的方法，还包括：
在检测到中断之前，创建所述一组其他网络元件与多个流控制传输控制(SCTP)客户端之间的SCTP关联上下文的记录；
通过多个反向信道心跳信号接收SCTP关联的记录并且存储所述记录；
通过使用来自所述记录的SCTP关联上下文在SCTP栈处创建网络元件与SCTP客户端之间的SCTP关联；
将SCTP关联的状态设置为活动的；以及
通过禁用SCTP心跳定时器来抑制发送SCTP心跳请求。
17.如权利要求16所述的方法，还包括：
在SCTP栈中为SCTP关联创建标准网络套接字。
18.如权利要求16所述的方法，还包括：
通过反向信道心跳信号接收更新后的流控制传输控制(SCTP)序列号并且用更新后的SCTP序列号来更新所有SCTP关联。
19.如权利要求13所述的方法，还包括：
在检测到中断之前，移除一组其他网络元件与多个流控制传输控制(SCTP)客户端之间的SCTP关联上下文的记录；
通过多个反向信道心跳信号接收待移除的SCTP关联的记录的索引；
删除待移除的SCTP关联的记录；以及
在SCTP栈处释放网络元件与SCTP客户端之间的SCTP关联。
20.如权利要求13所述的方法，其中，第一网络元件在虚拟化环境中操作。
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