CN108234308B - 一种分布式设备内部通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据通信领域的机架式设备的内部通信，其公开了一种分布式设备内部通信系统及方法，解决传统技术中的内部通信方式存在的无法满足线路冗余备份，带宽利用率低、扩展性不强的问题。该系统包括主用主控卡、备用主控卡和至少一个线卡；主用主控卡和备用主控卡分别包括一交换芯片；在主用主控卡与备用主控卡上均运行链路汇聚控制协议，并通过链路汇聚控制协议建立聚合链路；在聚合链路的主用主控卡端建立第一汇聚组，将主用主控卡的内部端口加入第一汇聚组；在聚合链路的备用主控卡端建立第二汇聚组；将备用主控卡的内部端口加入第二汇聚组；线卡上运行链路汇聚控制协议，在初始化时创建线卡汇聚组，将同一线卡的内部端口加入所述线卡汇聚组中。

Description

一种分布式设备内部通信系统及方法

技术领域

本发明涉及数据通信领域的机架式设备的内部通信，具体涉及一种分布式设备内部通信系统及方法。

背景技术

传统的机架式通信设备均是由几个部件构成：主用主控卡，备用主控卡，转发板卡以及线卡；机架式数通设备中运行的流量分为转发数据流量、管理控制流量；

转发数据流量通常是通过专用转发板卡完成；管理控制流量的收发则需要通过专用的管理控制通道完成；机架式设备各部件之间需要有管理控制通道以确保各部件能够正常通信。

当前常见的内部通道管理方式有下述几种情况：

(1)主备模型管理：

如图1所示，线卡至主用主控卡及备用主控卡各有一条物理通道，正常情况下仅只有线卡至主用主板板卡的线路可用，而线卡至备用主控卡的物理通道则处于备用状态，不负责任何数据流量转发；

主备模型的优点在于：原理简单，实现容易；

主备模型的缺点在于：缺少链路冗余，如果线卡至主用主控卡的物理通道故障，则无法再与主用主控卡通信；带宽利用率低，虽然线卡至主控卡有两条物理通道，但其实只有一条物理通道可用。

(2)堆叠模型管理：

堆叠模型是后续发展中也提出过的模型，其原理在于将主用主控卡及备用主控卡的两块交换芯片间的物理通道连通，使用厂商私有堆叠通信协议以及芯片厂商提供的私有数据通信协议，将两块交换芯片进行堆叠，将主用主控卡及备用主控卡的两块交换芯片虚拟为一个芯片，以此解决链路冗余备份问题，同时也提高带宽利用率，堆叠模型参见图2；

堆叠模型的优点在于：解决链路冗余备份问题；解决带宽利用率低；

堆叠模型的缺点在于：私有的堆叠协议及私有交换芯片通信协议，扩展性不强，同时堆叠系统需要统一管理及控制，因此也会加重主用主控卡管理控制负担。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种分布式设备内部通信系统及方法，解决传统技术中的内部通信方式存在的无法满足线路冗余备份，带宽利用率低、扩展性不强的问题。

一方面，本发明实施例提供一种分布式设备内部通信系统，

包括主用主控卡、备用主控卡和至少一个线卡；所述主用主控卡和备用主控卡分别包括一交换芯片；在所述主用主控卡与备用主控卡上均运行链路汇聚控制协议，并通过所述链路汇聚控制协议建立聚合链路；在所述聚合链路的主用主控卡端建立第一汇聚组，将主用主控卡的内部端口加入第一汇聚组；在所述聚合链路的备用主控卡端建立第二汇聚组；将备用主控卡的内部端口加入第二汇聚组；所述线卡上运行链路汇聚控制协议，在初始化时创建线卡汇聚组，将同一线卡的内部端口加入所述线卡汇聚组中。

作为进一步优化，该系统通过发送保活报文对主用主控卡与备用主控卡之间的线路进行保活。

作为进一步优化，该系统在线路故障时将主用主控卡与线卡之间的通信切换为备用主控卡与线卡之间的通信。

作为进一步优化，该系统对第一汇聚组和第二汇聚组中的汇聚成员端口状态信息进行同步。

另一方面，本发明实施例提供一种分布式设备内部通信方法，其包括以下步骤：

a.线卡初始化时检测该线卡的内部端口，将内部端口加入线卡汇聚组中；

b.主控卡初始化时对交换芯片及聚合链路中的汇聚组进行初始化，将主用主控卡的内部端口加入第一汇聚组，将备用主控卡的内部端口加入第二汇聚组；

c.主控卡与线卡之间通过聚合链路进行通信。

作为进一步优化，步骤a具体包括：

a1.线卡初始化开始；

a2.线卡创建线卡汇聚组；

a3.线卡检测到其内部端口后，将内部端口加入线卡汇聚组；

a4.线卡汇聚组中的各成员端口运行链路汇聚控制协议。

作为进一步优化，步骤b具体包括：

b1.主用主控卡、备用主控卡初始化；

b2.主用主控卡和备用主控卡的交换芯片初始化；

b3.对第一汇聚组和第二汇聚组进行初始化；

b4.主用主控卡将其内部端口加入第一汇聚组，备用主控卡将其内部端口加入第二汇聚组；

b5.第一汇聚组中的各成员端口运行链路汇聚控制协议，第二汇聚组中的各成员端口运行链路汇聚控制协议。

作为进一步优化，步骤b还包括：

b6.对主用主控卡与备用主控卡之间的线路进行初始化并保活；

b7.在保活成功后，同步第一汇聚组和第二汇聚组的汇聚成员端口状态信息。

作为进一步优化，步骤b6中，通过发送保活报文对线路进行保活，若保活不成功，则重试。

作为进一步优化，该方法还包括步骤：

d.在线路故障时将主用主控卡与线卡之间的通信切换为备用主控卡与线卡之间的通信。

本发明的有益效果是：

利用跨机箱链路聚合原理，使两个交换芯片呈现一组平行的链路作为单一的聚合链路，通过使用行业标准的链路汇聚控制协议(LACP)实现链路捆绑，可靠性及稳定性均有保证，有效提升了带宽利用率，提高切换效率，同时在主用主控卡通道故障情况下提供了更多的备用通道；由于运行于以太链路，无需要使用私有协议，兼容性同样有所保证；而且跨设备链路汇聚，在芯片间着重同步汇聚成员本身状态及信息，无需同步系统所有配置及管理数据，更加轻量级。

附图说明

图1为传统技术中主备管理模型示意图；

图2为传统技术中堆叠管理模型示意图；

图3为本发明中的分布式设备内部通信系统示意图；

图4为线卡初始化步骤流程；

图5为主控卡初始化步骤流程。

具体实施方式

本发明旨在提出一种分布式设备内部通信系统及方法，解决传统技术中的内部通信方式存在的无法满足线路冗余备份，带宽利用率低、扩展性不强的问题。本发明利用跨机箱链路聚合原理，使两个交换芯片呈现一组平行的链路作为单一的聚合链路，通过使用行业标准的LACp协议实现链路捆绑，即能够满足链路冗余备份，解决带宽利用率不足问题，同时由于使用行业标准LACP协议，扩展及兼容性均有所保证。

如图3所示，本发明中的分布式设备内部通信系统，包括包括包括主用主控卡、备用主控卡和至少一个线卡；所述主用主控卡和备用主控卡分别包括一交换芯片；其中主控卡模块包括主用主控卡和备用主控卡，主用主控卡与备用主控卡之间通过背板连线，使交换芯片之间的物理通道连接能够连接正常；主用主控卡与线卡之间物理通道连接正常；备用主控卡与线卡之间物理通道连接正常。

在所述主用主控卡与备用主控卡上均运行链路汇聚控制协议，并通过所述链路汇聚控制协议建立聚合链路；在所述聚合链路的主用主控卡端建立第一汇聚组，将主用主控卡的内部端口加入第一汇聚组；在所述聚合链路的备用主控卡端建立第二汇聚组；将备用主控卡的内部端口加入第二汇聚组；所述线卡上运行链路汇聚控制协议，在初始化时创建线卡汇聚组，将同一线卡的内部端口加入所述线卡汇聚组中。

在该系统中，主用主控卡作为跨机箱链路聚合的主用设备角色；备用主控卡作为跨机箱链路聚合的备用设备角色；为确保报文收发的正确性，在该系统中还设置了保活模块，通过发送保活报文对主用主控卡与备用主控卡之间的线路进行保活。此外，为了保证控制同步，在该系统中还设置了同步模块，用于对第一汇聚组和第二汇聚组中的汇聚成员端口状态信息进行同步。主用主控卡与线卡之间通过聚合链路进行通信，当线路发生故障时，通过切换模块将主用主控卡与线卡之间的通信切换为备用主控卡与线卡之间的通信。

基于上述系统，本发明实现的分布式设备内部通信方法包括以下步骤：

a.线卡初始化时检测该线卡的内部端口，将内部端口加入线卡汇聚组中；

本步骤具体流程参见图4：

401、线卡初始化开始；

402、线卡创建线卡汇聚组；

403、线卡检测到内部端口后，将内部端口加入线卡汇聚组；

404、汇聚成员端口运行LACP协议。

主控卡初始化时对交换芯片及聚合链路中的汇聚组进行初始化，将主用主控卡的内部端口加入第一汇聚组，将备用主控卡的内部端口加入第二汇聚组；

在本步骤中，主控卡初始化时需要初始化交换芯片，加载跨芯片汇聚组配置信息，运行主控卡之间保活协议，确保主用主控卡与备用主控卡之间能够正常通信；保活成功后，则需要进行汇聚组信息同步；由于本应用环境是用于机架式设备内部通道，内部转发地址均是静态配置，因此无需进行转发相关数据信息同步，只需要同步汇聚组及汇聚组成员端口的运行状态等信息；流程如图5所示：

501、主控卡初始化；即对主用主控卡和备用主控卡初始化；

502、交换芯片初始化；即对主用主控卡的交换芯片和备用主控卡的交换芯片初始化；

503、内部通信通道所使用的汇聚组初始化；即对第一汇聚组和第二汇聚组初始化；

504、主控卡在检测到内部端口后，将内部端口分别添加至各个汇聚组中；即将主用主控卡检测到的其内部端口加入第一汇聚组，将备用主控卡检测到的其内部端口加入第二汇聚组；

505、内部通道中各汇聚组成员端口运行LACP协议；即第一汇聚组的各成员端口和第二汇聚组的各成员端口均运行LACP协议；

506、主控卡之间的互联路线初始化并进行保活；即采用保活报文对主用主控卡和备用主控卡之间的线路进行保活；

507、保活如果不成功，则一直重试；

508、保活如果成功，则同步汇聚组及汇聚组成员信息。

主控卡与线卡之间通过聚合链路进行通信；在线路故障时将主用主控卡与线卡之间的通信切换为备用主控卡与线卡之间的通信。

Claims (10)

1.一种分布式设备内部通信管理系统，包括主用主控卡、备用主控卡和至少一个线卡；所述主用主控卡与备用主控卡之间通过背板连接，各个线卡均与所述主用主控卡和备用主控卡物理连接，其特征在于，

所述主用主控卡和备用主控卡分别包括一交换芯片；在所述主用主控卡与备用主控卡上均运行链路汇聚控制协议，并通过所述链路汇聚控制协议建立聚合链路；在所述聚合链路的主用主控卡端建立第一汇聚组，将主用主控卡的内部端口加入第一汇聚组；在所述聚合链路的备用主控卡端建立第二汇聚组；将备用主控卡的内部端口加入第二汇聚组；所述线卡上运行链路汇聚控制协议，在初始化时创建线卡汇聚组，将同一线卡的内部端口加入所述线卡汇聚组中。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主用主控卡与所述备用主控卡之间通过发送保活报文进行线路保活。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在线路故障时所述主用主控卡与所述线卡之间的通信切换为所述备用主控卡与线卡之间的通信。

4.如权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，所述第一汇聚组和所述第二汇聚组中的汇聚成员端口状态信息定期进行同步。

5.一种分布式设备内部通信管理方法，应用于如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：

a.线卡初始化时检测该线卡的内部端口，将内部端口加入线卡汇聚组中；

b.主控卡初始化时对交换芯片及聚合链路中的汇聚组进行初始化，将主用主控卡的内部端口加入第一汇聚组，将备用主控卡的内部端口加入第二汇聚组；

c.主控卡与线卡之间通过聚合链路进行通信。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

d.在线路故障时将主用主控卡与线卡之间的通信切换为备用主控卡与线卡之间的通信。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤a具体包括：

a1.线卡初始化开始；

a2.线卡创建线卡汇聚组；

a3.线卡检测到其内部端口后，将内部端口加入线卡汇聚组；

a4.线卡汇聚组中的各成员端口运行链路汇聚控制协议。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤b具体包括：

b1.主用主控卡、备用主控卡初始化；

b2.主用主控卡和备用主控卡的交换芯片初始化；

b3.对第一汇聚组和第二汇聚组进行初始化；

b4.主用主控卡将其内部端口加入第一汇聚组，备用主控卡将其内部端口加入第二汇聚组；

b5.第一汇聚组中的各成员端口运行链路汇聚控制协议，第二汇聚组中的各成员端口运行链路汇聚控制协议。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤b还包括：

b6.对主用主控卡与备用主控卡之间的线路进行初始化并保活；

b7.在保活成功后，同步第一汇聚组和第二汇聚组的汇聚成员端口状态信息。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤b6中，通过发送保活报文对线路进行保活，若保活不成功，则重试。

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