CN107426099A - 多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法及系统，包括：当MLAG的聚合链路所辖的物理链路故障中断时，多机箱侧的交换机检测故障事件，向连接多机箱侧的两个交互机的物理链路重复发送同步报文；单机箱侧的交换机同时检测到故障事件，将需要重分布的报文进行缓存，启动定时器及准备接收交换机发送的同步报文；当交换机中未包含故障链路的交换机接收到同步报文，将同步报文重定向到MLAG聚合链路所辖非故障物理链路，使用高优先级的同步报文传输通道发送；当单机箱侧交换机的同步报文接收模块收到同步报文时或定时器超时开始流量重分布。本发明通过同步报文机制，获得保证报文顺序传输情况下精确的中断需重分布流量的时间。

Description

多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法及系统

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，特别涉及一种多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法及系统。

背景技术

链路聚合(Link Aggregation)是数据通信设备(如交换机、路由器)常用的功能之一，是指将多个物理链路捆绑在一起，成为一个聚合链路，上层协议使用这个聚合链路收发数据报文，如图1所示。链路聚合可以实现如下功能：

1)大带宽的数据通信链路--多个物理链路的带宽组合到一个聚合链路中

2)物理链路间的负载均衡–聚合链路中收发的数据报文根据特定的负载均衡策略分布到组成聚合链路的各个物理链路中

3)提高链路的可用性–当某个物理链路因故障中断时，承载在它上面的数据流量会被快速重新分布到其它正常工作的物理链路上去。从逻辑上看，逻辑链路始终保持可用。

链路聚合技术大大提高了数据通信设备之间链路的可靠性，但在某些场景下，也不能避免聚合链路完全中断。如图1所示的网络连接，假设交换机A或交换机B出现故障，则整个聚合链路会完全中断。为了进一步提高网络的可用性，业界提出了多机箱链路聚合(Multiple Chassis Link Aggregation)，即汇聚多个机箱的物理链路组成一个聚合链路。

如图2所示，组成聚合链路的物理链路分别和交换机B和交换机C连接。从交换机A的角度看，可以视组成聚合链路的所有物理链路的对端是同一台设备。正常情况下，交换机A的聚合链路收发的流量依照某种策略分布在物理链路1和物理链路2上。当交换机B故障时，物理链路1上的流量会快速重新分布到物理链路2上。当交换机B恢复后部分流量又会从物理链路2回到物理链路1上来。多机箱链路聚合进一步提高了网络的可用性。

数据通信网络采用分层的结构，每一层为其上层提供服务。上文中描述的链路聚合和多机箱链路聚合均为链路层技术。数据链路层不仅要为上层提供高可用性的数据链路，也需要提供很多其他重要服务，如需要保证数据报文在链路层的传输顺序。

这里解释一下什么是流量重新分布。假设交换机需要把数据报文从一个聚合链路中发从出去，因为聚合链路实际上由多个物理链路组成，需要决定如何把待发送的数据报文分配到各个物理链路中去。如图1所示，假设交换机A需要从聚合链路发送数据报文到交换机B，需要有一个方法决定哪些报文从物理链路1发出，哪些从物理链路2发出，哪些从物理链路3发出。这个方法就是负载分担策略，实际应用中一般采用对报文的源目的MAC地址、源目的IP地址、源目的端口等做HASH，根据HASH值进行链路的分配。当聚合链路中某个物理链路出现故障而不能再用于传输数据时，就需要把原来承载在其上的数据流量再分配到聚合链路中其它正常工作的链路中。这个数据流量重新分配的过程，我们称之为流量重新分布。

首先对图3的一些符号进行解释，后面的图4和图5使用类似的符号。Port1和Port2是交换机的两个物理端口，其名称分别为Port1和Port2。交换机B、C、D也有类似的物理端口。交换机A有一个聚合链路，其名称为LAG1。交换机D有聚合接口LAG2。交换机B和交换机C组成一个多机箱链路聚合组(这个租的名称为MLAG)，分别和交换机A和交换机D以多机箱链路聚合的方式对接。本文针对以单向数据流为例进行说明，我们称物理链路1和物理链路2组成的聚合链路为MLAG的接收聚合链路，称物理链路3和物理链路4组成的聚合链路为MLAG的发送聚合链路。

图3所示为典型的多机箱链路聚合组网图，交换机B和交换机C是MLAG成员交换机。交换机A的Port1和Port2加入其LAG1，其多机箱链路聚合链路对端为交换机B的Port1和交换机C的Port1。交换机D的Port1和Port2加入其LAG2，其多机箱链路聚合链路对端为交换机B的Port2和交换机C的Port2。下面以单向流量为例进行说明。正常情况下，交换机A通过其LAG1发往交换机D的数据报文根据用户配置的负载均衡策略分布在物理链路1和物理链路2上，分别发往交换机B的Port1和交换机C的Port1。交换机B的Port1收到来自交换机A的数据流量后，作为MLAG的成员根据MLAG的负载分担策略把流量分布到物理链路3和物理链路4上。类似地，交换机C的Port1收到交换机A的流量后，也会分布到物理链路3和物理链路4。

一般情况下，数据报文如果要从MLAG聚合链路(如图3所示的物理链路3和物理链路4组成的聚合链路)发送出去，应该根据MLAG的负载分担策略把流量分布到组成聚合链路的所有物理链路上(如图3所示的物理链路3和物理链路4)。但是当需要发送的报文是从MLAG另外一个聚合链路收到的情况下，需要根据本地流量优先原则，尽量使流量不经过MLAG成员交换机之间的互联链路(如图3所示交换机B的Port3和交换机C的Port3之间的链路)，而直接从属于发送聚合链路的本机端口发送出去。如图3所示，即从交换机B的Port1收到的数据报文，根据本地优先原则尽量安排从交换机B的Port2发从出去，尽量减少从交换机B Port3到交换机C Port3再到交换机D的Port2的流量。但在某些应用场景下，需要MLAG使用特定的负载分担策略或MLAG根据聚合链路所辖物理链路的负载情况改变原有负载策略时，就会打破流量本地优先原则，流量从非本机的出端口发出。

当MLAG的聚合链路所辖的某个物理链路故障中断时，需要将原来承载在其上的流量快速重新分布到此聚合链路所辖的其它可用的物理链路上。如图4和图5所示，物理链路1故障中断后，其上的流量会重新分布到物理链路2上。流量重分布可能造成部分数据报文乱序。如图4所示，物理链路1故障中断时，需要从交换机B的Port3发往交换机C的Port3再发往交换机D的Port2的流量会有部分还缓存在交换机B的Port3的发送队列里，而如果此时马上把物理链路1上的流量重新分布到物理链路2上，则可能新分布到物理链路2上的流量报文先于缓存在交换机B的Port3的发送队列里的报文到达交换机C，而造成报文乱序。类似的情况也会发生在MLAG聚合链路所辖物理链路故障恢复时、MLAG所辖交换机故障及恢复时、连接MLAG所辖交换机的链路(如图5中连接交换机B的Port3和交换机C的Port3的物理链路)故障及恢复时。

面对这样的问题，现有的解决方法是流量进行重新分布前，先中断流量一段时间，使缓存在设备中的数据报文得以发出，然后再继续发送流量报文。这个解决方法的弊端如下：

1)流量重分布前中断流量的时间完全凭经验估计，十分不可靠。

2)一个固定的流量中断时间不能适应实时变化的链路负载

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法及系统。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法，包括如下步骤：

步骤S1，当MLAG的聚合链路所辖的某个物理链路故障中断时，多机箱侧的交换机检测到链路故障事件后，向连接多机箱侧两个交换机的物理链路重复发送同步报文，直到收到相应的回应报文；

步骤S2，单机箱侧的交换机同时检测到链路故障事件，将需要重分布的报文进行缓存，并启动定时器及准备接收多机箱侧交换机发送的同步报文；

步骤S3，当多机箱侧交换机中未包含故障链路的交换机接收到同步报文后，将同步报文重定向到MLAG聚合链路所辖非故障物理链路进行发送；

步骤S4，当单机箱侧交换机收到同步报文时开始流量重分布，优先发送报文缓存模块中的报文。开始流量重分布后，单机箱侧交换机向流量重分布后使用的物理链路发送同步报文回应报文；

步骤S5，当多机箱侧交换机中未包含故障链路的交换机收到同步报文回应报文后，将同步报文回应报文重定向到多机箱侧交换机中包含辖故障物理链路的交换机；

步骤S6，多机箱侧交换机中包含故障物理链路的交换机收到同步报文回应报文后停止发送同步报文。

进一步，在所述步骤S4中，当单机箱侧交换机在同步报文接收超时定时器超时时仍未收到同步报文，则也开始流量重分布。

进一步，在所述步骤S3中，将所述同步报文重定向到MLAG聚合链路所辖非故障物理链路，采用高优先级的同步报文传输通道进行传输。

本发明实施例还提出一种多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序系统，包括：多机箱链路聚合组MLAG聚合链路设备、同步报文发送模块、同步报文接收模块、同步报文超时判断模块、同步报文传输通道、同步报文重定向模块和报文缓存模块，其中，

当MLAG聚合链路设备所辖的一个物理链路故障中断时，多机箱侧的交换机检测到链路故障事件后，所述同步报文发送模块用于向连接多机箱侧两个交换机的物理链路重复发送同步报文，直至接收到相应的回应报文；

所述报文缓存模块用于在单机箱侧的交换机检测到链路故障事件时，将需要重分布的报文进行缓存，并启动所述同步报文超时判断模块定时器，启动所述同步报文接收模块准备接收多机箱侧交换机发送的同步报文；

所述同步报文重定向模块用于在多机箱侧交换机中未包含故障链路的交换机接收到同步报文后，将所述同步报文重定向到MLAG聚合链路设备所辖非故障物理链路进行传输；

所述单机箱侧交换机收到同步报文时开始流量重分布，优先发送报文缓存模块中的报文，并由所述同步报文接收模块向流量重分布后使用的物理链路发送同步报文回应报文；

当多机箱侧交换机中未包含故障链路的交换机收到同步报文回应报文后，由所述同步报文重定向模块将该同步报文回应报文重定向到多机箱侧交换机中包含辖故障物理链路的交换机，所述多机箱侧交换机中包含故障物理链路的交换机收到同步报文回应报文后停止发送同步报文。

进一步，当单机箱侧交换机在同步报文接收超时定时器超时时仍未收到同步报文，则也开始流量重分布。

进一步，所述同步报文重定向模块将所述同步报文重定向到MLAG聚合链路所辖非故障物理链路，采用高优先级的同步报文传输通道进行传输。

本发明实施例的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法及系统，具有以下有益效果：

1)精确得出暂停发送需重分布流量的时间。

本发明通过同步报文机制，获得了保证报文顺序传输情况下精确的中断需重分布流量的时间。而现有机制使用人为估计的中断需重分布流量的时间，很有可能中断时间太短造成报文传输乱序，或太长造成不必要的链路带宽闲置。

2)暂停发送需重分布的流量的时间可随网络负载变化而变化。

现有机制只是人为设定了一个固定的中断需重分布流量的时间，不能随网络负载变化而变化。本发明通过同步报文在实际的链路上进行传输，所得出的中断需重分布流量的时间完全是实际测量的，完全反映实际负载情况，会根据链路负载的变化而变化。

3)设置超时机制，即使本机制失效也可退回现有的保序机制。

4)设置高优先级同步报文传输通道，提高了中断需重分布流量时间的精度。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为链路聚合示意图；

图2为多机箱链路聚合示意图；

图3为多机箱链路聚合组网示意图；

图4为多机箱链路聚合某链路故障重分布前的示意图；

图5为多机箱链路聚合某链路故障重分布后的示意图；

图6为根据本发明实施例的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法的流程图；

图7为根据本发明实施例的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序系统的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提出一种多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法及系统，可以实现以下功能：采用同步报文机制实际测量中断需重分布流量的时间、中断需重分布流量的时间根据实测值的变化而灵活设定、采用报文重定向机制重定向同步报文及同步报文的回应报文、采用高优先级的同步报文传输通道提高测量精度。

如图6所示，本发明实施例的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法，包括如下步骤：

步骤S1，当MLAG的聚合链路所辖的某个物理链路故障中断时，多机箱侧的交换机检测到链路故障事件后，向连接多机箱侧两个交换机的物理链路重复发送同步报文，直到收到相应的回应报文。

步骤S2，单机箱侧的交换机同时检测到链路故障事件，将需要重分布的报文进行缓存，并启动定时器及准备接收多机箱侧交换机发送的同步报文。

具体的，同时，MLAG的聚合链路所辖的某个物理链路故障中断时，单机箱侧的交换机同时检测到链路故障事件，但此时并不马上将流量重新分布，而是将需要重新分布的报文进行缓存、启动定时器、启动准备接收故障链路对端发送来的同步报文。

步骤S3，当多机箱侧交换机中未包含故障链路的交换机接收到同步报文后，将同步报文重定向到MLAG聚合链路所辖非故障物理链路进行发送。

在本步骤中，将同步报文重定向到MLAG聚合链路所辖非故障物理链路，采用高优先级的同步报文传输通道进行传输。

步骤S4，当单机箱侧交换机收到同步报文时开始流量重分布，优先发送报文缓存模块中的报文。开始流量重分布后，单机箱侧交换机向流量重分布后使用的物理链路发送同步报文回应报文。

在本步骤中，当单机箱侧交换机在定时器超时仍未收到同步报文时，则也开始流量重分布。

具体的，当单机箱侧交换机的同步报文接收模块收到同步报文时开始流量重分布，优先发送缓存的报文。或当单机箱侧交换机在同步报文超时判断模块的定时器超时仍未收到同步报文，则也开始流量重分布。无论何种情况下开始流量重分布时，同步报文接收模块都向流量重分布后使用的物理链路发送同步报文回应报文。

步骤S5，当多机箱侧交换机中未包含故障链路的交换机收到同步报文回应报文后，将同步报文回应报文重定向到多机箱侧交换机中包含辖故障物理链路的交换机。

步骤S6，多机箱侧交换机中包含故障物理链路的交换机收到同步报文回应报文后停止发送同步报文。

需要说明的是，上述以MLAG的聚合链路所辖的某个物理链路故障中断为例进行说明，其它情况如MLAG聚合链路所辖物理链路故障恢复、MLAG所辖交换机故障及恢复、连接MLAG所辖交换机的链路故障及恢复进行类似的处理，在此不再赘述。

如图7所示，本发明实施例的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序系统，包括：多机箱链路聚合组MLAG聚合链路设备1、同步报文发送模块2、同步报文接收模块3、同步报文超时判断模块7、同步报文传输通道5、同步报文重定向模块6和报文缓存模块4。

具体的，当MLAG聚合链路设备1所辖的一个物理链路故障中断时，多机箱侧的交换机检测到链路故障事件后，同步报文发送模块2用于向连接多机箱侧两个交换机的物理链路重复发送同步报文，直至接收到相应的回应报文。

报文缓存模块4用于在单机箱侧的交换机同时检测到链路故障事件时，将需要重分布的报文进行缓存，并启动同步报文超时判断模块7定时器，启动同步报文接收模块3准备接收多机箱侧交换机发送的同步报文。

同步报文重定向模块6用于在MLAG聚合链路设备1所辖未包含故障链路的交换机接收到同步报文后，将同步报文重定向到聚合链路设备所辖非故障物理链路进行传输。

在本发明的实施例中，同步报文重定向模块6将同步报文重定向到MLAG聚合链路所辖非故障物理链路，采用高优先级的同步报文传输通道5进行传输。

单机箱侧交换机的同步报文接收模块3接收到同步报文时开始流量重分布，优先发送报文缓存模块4中的报文，并由同步报文接收模块3向流量重分布后使用的物理链路发送同步报文回应报文。

在本发明的一个实施例中，当单机箱侧交换机在同步报文超时判断模块7的定时器超时仍未收到同步报文时，则也开始流量重分布。

当MLAG聚合链路设备1所辖未包含故障链路的交换机接收到同步报文回应报文后，由所同步报文重定向模块6将该同步报文回应报文重定向到MLAG聚合链路所辖故障物理链路的交换机，MLAG聚合链路所辖故障物理链路的交换机接收到同步报文回应报文后停止发送同步报文。

下面参考图4和图5对本发明进行说明。

当物理链路1出现故障中断时，交换机B感受到链路故障事件。交换机B的同步报文发送模块2重复地向Port3端口发送同步报文，直到收到相应的回应报文。

同时，交换机A也感受到物理链路1故障事件，但并不立即重新分布流量，而是将需要重新分布的流量报文在报文缓存模块4进行缓存、启动同步报文超时判断模块7的定时器、启动同步报文接收模块3准备接收交换机B发送来的同步报文。

当交换机C收到同步报文后，利用同步报文重定向模块6将同步报文重定向到交换机C的Port1，并使用高优先级的同步报文传输通道5进行发送。

当交换机A的同步报文接收模块3收到同步报文时开始流量重分布，优先发送报文缓存模块4中的报文。或交换机A在同步报文超时判断模块7的定时器超时仍未收到同步报文，则也开始流量重分布。无论何种情况下开始流量重分布时，同步报文接收模块3都向物理链路2发送同步报文回应报文。

当交换机收C到同步报文回应报文后，利用同步报文重定向模块6将同步报文回应报文重定向到交换机B。

交换机B收到同步报文回应报文后停止发送同步报文。

根据本发明实施例的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法及系统，可以实现多机箱链路聚合物理链路故障和恢复，而需要进行流量重新分布时，保证报文传输顺序的方法，解决了MLAG流量重分布造成的报文乱序问题。

本发明实施例的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法及系统，具有以下有益效果：

1)精确得出暂停发送需重分布流量的时间。

本发明通过同步报文机制，获得了保证报文顺序传输情况下精确的中断需重分布流量的时间。而现有机制使用人为估计的中断需重分布流量的时间，很有可能中断时间太短造成报文传输乱序，或太长造成不必要的链路带宽闲置。

2)暂停发送需重分布的流量的时间可随网络负载变化而变化。

现有机制只是人为设定了一个固定的中断需重分布流量的时间，不能随网络负载变化而变化。本发明通过同步报文在实际的链路上进行传输，所得出的中断需重分布流量的时间完全是实际测量的，完全反映实际负载情况，会根据链路负载的变化而变化。

3)设置超时机制，即使本机制失效也可退回现有的保序机制。

4)设置高优先级同步报文传输通道，提高了中断需重分布流量时间的精度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，当MLAG的聚合链路所辖的某个物理链路故障中断时，多机箱侧的交换机检测到链路故障事件后，向连接多机箱侧两个交换机的物理链路重复发送同步报文，直到收到相应的回应报文；

步骤S2，单机箱侧的交换机同时检测到链路故障事件，将需要重分布的报文进行缓存，并启动定时器及准备接收多机箱侧交换机发送的同步报文；

步骤S3，当多机箱侧交换机中未包含故障链路的交换机接收到同步报文后，将同步报文重定向到MLAG聚合链路所辖非故障物理链路进行发送；

步骤S4，当单机箱侧交换机收到同步报文时开始流量重分布，优先发送报文缓存模块中的报文，开始流量重分布后，单机箱侧交换机向流量重分布后使用的物理链路发送同步报文回应报文；

步骤S5，当多机箱侧交换机中未包含故障链路的交换机收到同步报文回应报文后，将同步报文回应报文重定向到多机箱侧交换机中包含辖故障物理链路的交换机；

步骤S6，多机箱侧交换机中包含故障物理链路的交换机收到同步报文回应报文后停止发送同步报文。

2.如权利要求1所述的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法，其特征在于，在所述步骤S4中，当单机箱侧交换机在同步报文接收超时定时器超时时仍未收到同步报文，则也开始流量重分布。

3.如权利要求1所述的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序方法，其特征在于，在所述步骤S3中，将所述同步报文重定向到MLAG聚合链路所辖非故障物理链路，采用高优先级的同步报文传输通道进行传输。

4.一种多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序系统，其特征在于，包括：多机箱链路聚合组MLAG聚合链路设备、同步报文发送模块、同步报文接收模块、同步报文超时判断模块、同步报文传输通道、同步报文重定向模块和报文缓存模块，其中，

当MLAG的聚合链路所辖的某个物理链路故障中断时，多机箱侧的交换机检测到链路故障事件后，所述同步报文发送模块用于向连接多机箱侧两个交换机的物理链路重复发送同步报文，直至接收到相应的回应报文；

所述报文缓存模块用于在单机箱侧的交换机检测到链路故障事件时，将需要重分布的报文进行缓存，并启动所述同步报文超时判断模块定时器，启动所述同步报文接收模块准备接收多机箱侧交换机发送的同步报文；

所述同步报文重定向模块用于在多机箱侧交换机中未包含故障链路的交换机接收到同步报文后，将所述同步报文重定向到MLAG聚合链路设备所辖非故障物理链路进行传输；

所述单机箱侧交换机收到同步报文时开始流量重分布，优先发送报文缓存模块中的报文，并由所述同步报文接收模块向流量重分布后使用的物理链路发送同步报文回应报文；

当多机箱侧交换机中未包含故障链路的交换机收到同步报文回应报文后，由所述同步报文重定向模块将该同步报文回应报文重定向到多机箱侧交换机中包含辖故障物理链路的交换机，所述多机箱侧交换机中包含故障物理链路的交换机收到同步报文回应报文后停止发送同步报文。

5.如权利要求4所述的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序系统，其特征在于，当单机箱侧交换机在同步报文接收超时定时器超时时仍未收到同步报文，则也开始流量重分布。

6.如权利要求4所述的多机箱链路聚合流量重分布时的报文保序系统，其特征在于，所述同步报文重定向模块将所述同步报文重定向到MLAG聚合链路所辖非故障物理链路，采用高优先级的同步报文传输通道进行传输。