CN109245961B - 链路质量检测方法、装置、存储介质和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种链路质量检测方法、装置、存储介质和设备,该方法应用于第一网络设备,第一网络设备包括监测设备,包括:创建监测设备的报告规则;由监测设备基于报告规则,向第一网络设备报告质量检测会话的建立报文,其中质量检测会话用于检测第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路的质量;根据建立报文,生成对应于质量检测会话的监测规则;将监测规则发送给监测设备,以使得在质量检测会话建立后,监测设备基于监测规则监测第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路的质量。
Description
技术领域
本发明涉及互联网通信领域,具体涉及一种链路质量检测方法、装置、存储介质和设备。
背景技术
链路故障快速探测技术在网络应用中正起着日益重要的作用,通过这种技术,网络系统可以在链路发生故障后,快速地发现故障并采取应对措施。
其中,双向转发检测BFD(Bidirectional Forwarding Detection)是一种全网统一的检测机制,用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的转发连通状况。BFD在两台网络设备上建立会话,用来检测网络设备间的双向转发路径。会话建立后会周期性地快速发送BFD报文,如果在检测时间内没有收到BFD报文则认为该双向转发路径发生了故障,检测报文的发送周期在会话建立阶段协商,目前BFD协议可支持us级别的链路质量检测,受限于当前的硬件,通常能够实现到ms级别。
在现有技术中,如图1所示,BFD在诸如交换机和路由器等网络设备的总体实现方案是由网络设备上层的CPU/OS来承载BFD协议,包括BFD会话建立,BFD检测报文的构造、发送、接收以及链路质量决策,其中,上述CPU/OS还可以为远端控制器,比如SDN Controller或者其他可以远程控制可编程网络的控制面。
但是现有技术存在的典型缺陷是CPU/OS的负载很重,尤其当多个路由器、交换机或者负载均衡设备等网络设备之间或与多个其他设备之间均存在BFD会话,那么CPU/OS的负载将会更重,降低网络设备的工作性能。
发明内容
为了解决上述问题。本发明提供一种链路质量检测方法、装置、存储介质和设备。
根据本发明的第一方面,提供了一种链路质量检测方法,应用于第一网络设备,第一网络设备包括监测设备,方法包括:
创建监测设备的报告规则;
由监测设备基于报告规则,向第一网络设备报告质量检测会话的建立报文,其中质量检测会话用于检测第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路的质量;
根据建立报文,生成对应于质量检测会话的监测规则;
将监测规则发送给监测设备,以使得在质量检测会话建立后,监测设备基于监测规则监测第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路的质量。
进一步地,基于监测规则监测第一网络设备与其他网络设备之间的链路的质量包括:
产生检测报文;
向其他网络设备发送检测报文;
根据对已发送的检测报文和从其他网络设备接收的响应报文的计数,确定链路的质量。
进一步地,确定链路质量包括:
通过计数器,每发送一个检测报文,计数器加一,每接收到一个响应报文,计数器置零;
当计数器的数值大于等于预定阈值时,确定链路发生故障。
进一步地,报告规则允许监测设备向第一网络设备报告建立报文,;以及
报告规则不允许监测设备向第一网络设备报告检测报文。
进一步地,当链路发生故障时,向第一网络设备报告质量检测会话的部分信息。
根据本发明的第二方面,提供了一种链路质量检测装置,应用于第一网络设备,其特征在于,第一网络设备包括监测设备,装置包括:
创建模块,用于创建监测设备的报告规则;
报告模块,用于由监测设备基于报告规则,向第一网络设备报告质量检测会话的建立报文,其中质量检测会话用于检测第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路的质量;
生成模块,用于根据建立报文,生成对应于质量检测会话的监测规则;
发送模块,用于将监测规则发送给监测设备,以使得在质量检测会话建立后,监测设备基于监测规则监测第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路的质量。
进一步地,基于监测规则监测第一网络设备与其他网络设备之间的链路的质量包括:
产生检测报文;
向其他网络设备发送检测报文;
根据对已发送的检测报文和从其他网络设备接收的响应报文的计数,确定链路的质量。
进一步地,确定链路质量包括:
通过计数器,每发送一个检测报文,计数器加一,每接收到一个响应报文,计数器置零;
当计数器的数值大于等于预定阈值时,确定链路发生故障。
进一步地,报告规则允许监测设备向第一网络设备报告建立报文,;以及
报告规则不允许监测设备向第一网络设备报告检测报文。
进一步地,当链路发生故障时,向第一网络设备报告质量检测会话的部分信息。
本发明的实施方式还公开了一种非易失性存储介质,非易失性存储介质具有存储在其中的指令,当指令被执行时,使得处理器以实施上述链路质量检测方法。
本发明的实施方式还公开了一种设备,包括存储器,存储有计算机可执行指令,处理器,处理器被配置为执行指令以实施上述链路质量检测方法。
本发明实施方式与现有技术相比,主要区别及其效果在于:
本发明实施例的链路质量检测方法,通过将链路质量检测中加重处理器和操作系统的负载的链路监测部分分配到可编程硬件上实现,解决了可编程网络芯片无法支持复杂状态机,以及处理器和操作系统负载高的问题,尤其是在数据中心、集群、负载均衡等链路监测负载呈指数级递增的场景中能够大大降低了处理器和操作系统的负载。
附图说明
图1示出了现有技术中在网络设备之间实现BFD的示意图。
图2示出了根据本发明实施例的网络设备的示意图。
图3示出了根据本发明实施例的链路质量检测方法的流程图。
图4示出了根据本发明实施例在网络设备之间实现BFD的示意图
图5示出了根据本发明实施例的链路质量检测装置的模块示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
根据本发明实施方式,提供了一种链路质量检测方法的实施方式,需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
BFD会话有4种状态:Down(会话处于未创建状态)、Init(已经能够与对端设备通信,本端希望使会话进入UP状态)、UP(BFD会话已经建立成功)及ADMINDOWN(会话处于管理性DOWN状态)。会话状态通过BFD报文进行传递,本端设备根据自己本地的会话状态和接收到的对端会话状态驱动本地状态进行改变。
具体来说,本端设备和对端设备各自启动BFD状态机,初始状态为Down,本端设备发送状态为Down的BFD报文,其中携带本端会话表示信息和发送间隔。对端设备收到状态为Down的BFD报文后,状态切换至Init,并发送状态为Init的BFD报文,其中携带协商一致的发送间隔以及会话标识信息。对端设备本地BFD状态为Init后,不再处理接收到的状态为Down的报文,本端设备的BFD状态变化同对端设备。对端设备收到状态为Init的BFD报文后,本地状态切换至Up,本端设备的BFD状态变化同对端设备。
本申请方式所提供的方法实施方式可以在服务器、交换机、路由器、计算机终端等网络设备中执行。图2是根据本发明实施方式的链路质量检测方法的网络设备的硬件结构框图。如图2所示,网络设备200可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器210(处理器210可以包括但不限于中央处理器CPU、图像处理器GPU、数字信号处理器DSP、微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于与用户交互的输入输出接口220、用于存储数据的存储器230、用于通信功能的传输装置240以及总线250。本领域普通技术人员可以理解,图2所示的结构仅为示意,其并不对上述电子装置的结构造成限定。
存储器230可用于存储应用软件的软件程序以及模块,如本发明实施方式中的链路质量检测方法对应的程序指令/模块,处理器210通过运行存储在存储器230内的软件程序以及模块,从而执行各种功能应用以及数据处理,即实现上述的链路质量检测方法。存储器230可包括高速随机存储器,还可包括非易失性存储器,如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中,存储器230可进一步包括相对于处理器210远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至网络设备200。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置240用于经由一个网络接收或者发送数据。在本发明中,传输装置240包括可编程的监测设备241,通过该监测设备241与其他网络设备相连进行通讯。作为一个示例,传输装置240可以是交换机芯片组、网卡等负责网络通信的设备,监测设备241可以是可编程硬件,诸如可编程网络芯片,例如ASIC芯片、P4芯片、Tofino芯片等,这些可编程硬件通过替代地或附加地设置在传输装置240中,本发明对此不作限制。
本发明实施方式并不限定应用程序的种类,可以为系统类应用程序,也可以为软件类应用程序。
本发明实施方式并不限定网络设备200的对端网络设备的类型和数量,例如,对端网络设备可以是与网络设备200相同或相似的设备,例如对端网络设备的传输装置具有与监测设备241相同或相似的设备,或者,对端网络设备可以是不具有上述监测设备的常规的网络设备,例如,常规的交换机、路由器、网关、或者主机等。可以理解,网络设备200可以同时与多个对端网络设备建立链路连接,并进行链路质量检测,例如,在数据中心、集群等场景。
图3示出了根据本发明实施例的链路质量检测方法300的流程图。如图3所示,该方法具体处理流程如下所述。
S310、创建监测设备的报告规则;
S320、由监测设备基于报告规则,向第一网络设备报告质量检测会话的建立报文,其中质量检测会话用于检测第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路质量;
S330、根据建立报文,生成对应于质量检测会话的监测规则;
S340、将监测规则发送给监测设备,以使得在质量检测会话建立后,监测设备基于监测规则监测第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路质量。
以下根据图3和图4,具体描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例,如图3和4所示,在S310,链路质量检测装置创建用于监测设备241的报告规则,该规则具体规定了监测设备241必须向链路质量检测装置报告哪些信息和/或报文。在S320,对于例如是BFD会话的质量检测会话,报告规则会把接收到的BFD会话建立报文,例如,状态为Down、Init和Up的BFD报文报告给链路质量检测装置,使得链路质量检测装置根据这些建立报文建立BFD会话。可以理解,无论是在网络设备200发起会话的情况下,还是,对端网络设备向网络设备200发起会话的情况下,监测设备241都会基于报告规则,将会话建立报文报告至链路质量检测装置。
相反,对于BFD会话建立之后的检测报文,报告规则可以禁止监测设备241向链路质量检测装置报告这些检测报文,这样可以降低链路质量检测装置的处理器和/或操作系统的负载,尤其是在网络设备与多个其他设备进行网络连接时。此外,当BFD会话发生问题时,即链路质量下降,或链路超时或故障时,报告规则要求监测设备241将BFD会话信息报告给链路质量检测装置,以便链路质量检测装置进行后续的故障排查和处理,该会话信息包括BFD连接标识和BFD的部分协议信息。
在S330,链路质量检测装置根据建立报文中包含的会话信息,例如,网络设备之间协商一致的发送间隔以及会话标识信息等,生成链路质量的监测规则。监测规则可以包括检测报文的一个或多个产生规则和管道规则,以及报文检测规则。管道规则通常包括在管道中发送和接收报文的规则。作为一个示例,监测设备241可根据产生规则和管道规则产生检测报文,或者监测设备241可只根据产生规则产生检测报文。其中,网络设备200与一个或多个其他设备之间的监测规则可以相同,也可以是基于各组链路之间的BFD协议进行配置的不同的监测规则。在S340,当监测规则被发送到监测设备241后,监测设备241基于上述监测规则监测网络设备之间的链路质量。
在一个示例中,产生规则中可以包括每个BFD链路的连接标识和检测报文的产生周期,监测设备241根据该产生周期周期性地产生具有连接标识的报文。之后,监测设备241根据管道规则对产生的报文封装对应于连接标识的BFD数据,构造合法的BFD检测报文,并从发送该封装后的检测报文。具体地,连接标识可以是诸如为32位ID等的索引,同时在管道规则中包括对应该ID索引的数据结构体,该结构体中包括检测报文需要的BFD标识、发送周期、BFD协议头等数据,可以理解,这些数据结构体是根据各组链路之间的BFD协议生成。当产生具有连接标识的报文后,该连接标识对应的结构体会被封装的报文中,形成检测报文,然后该检测报文被发送。
在另一个示例中,产生规则包括上述的连接标识、产生周期,以及数据结构体。监测设备241根据产生规则就能够构造出合法的BFD检测报文。之后,检测报文基于对应的管道规则被发送到链路的对端设备。
在与对端网络设备互相发送检测报文进行链路检测的过程中,监测设备241执行报文检测规则确定链路质量。报文检测规则可以有多种实现方式,例如,根据检测规则,监测设备241通过计数器记录发送和接收的检测报文的数目,每发送一个检测报文,计数器加一,同时,每接收到一个对端网络设备响应的检测报文,计数器置零。当计数器的数目到达预定的阈值时,认为链路发生超时,可能出现链路故障。通常,根据BFD协议,当网络设备200根据发送周期发送一个检测报文后,链路对端的网络设备会在相同发送周期内也向网络设备200发送一个检测报文,因此,在链路没有问题的情况下,计数器的数目保持为0。作为一个示例,可以根据报文发送周期,设置相应的阈值,例如,如果发送周期为10ms,而超过3个发送周期(30ms)没有接收到对端网络设备的检测报文则认为链路超时,那么计数器阈值可以设置为3,当计数器的数目大于等于3时,确定链路出现故障。
当链路发生故障后,监测设备241根据报告规则,将BFD的部分会话信息报告给网络设备200。其中该部分会话信息包括链路故障处理所需要的连接标识信息和部分BFD协议头数据。网络设备200之后根据这些会话信息对链路故障进行处理,其中,故障处理可以采用现有技术的多种方法,本发明在此不作限制。
可以理解,本发明通过BFD协议示例性地描述本发明的具体实施方式,其他具有与BFD协议类似特点的链路检测协议的实例也可以作为本发明的替代实施例。
综上所述,本实施例提供的链路质量检测方法,通过将链路质量检测中加重处理器和操作系统的负载的链路监测部分分配到可编程硬件上实现,解决了可编程网络芯片无法支持复杂状态机,以及处理器和操作系统负载高的问题,尤其是在数据中心、集群、负载均衡等链路监测负载呈指数级递增的场景中能够大大降低了处理器和操作系统的负载。
本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现,指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的,易失性的或者非易失性的,固态的或者非固态的,固定的或者可更换的介质等等)。同样,存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable ArrayLogic,简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory,简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory,简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM,简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc,简称“DVD”)等等。
图5是根据本发明实施例的链路质量检测装置500的示意性框图。该装置用于执行上述方法流程,包括:
创建模块510,用于创建监测设备的报告规则;
报告模块520,用于由监测设备基于报告规则,向第一网络设备报告质量检测会话的建立报文,其中质量检测会话用于检测第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路的质量;
生成模块530,用于根据建立报文,生成对应于质量检测会话的监测规则;
发送模块540,用于将监测规则发送给监测设备,以使得在质量检测会话建立后,监测设备基于监测规则监测第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路的质量。
在一示例中,基于监测规则监测第一网络设备与其他网络设备之间的链路的质量包括:
产生检测报文;
向其他网络设备发送检测报文;
根据对已发送的检测报文和从其他网络设备接收的响应报文的计数,确定链路的质量。
在一示例中,确定链路质量包括:
通过计数器,每发送一个检测报文,计数器加一,每接收到一个响应报文,计数器置零;
当计数器的数值大于等于预定阈值时,确定链路发生故障。
在一示例中,报告规则允许监测设备向第一网络设备报告建立报文,;以及
报告规则不允许监测设备向第一网络设备报告检测报文。
在一示例中,当链路发生故障时,向第一网络设备报告质量检测会话的部分信息。
需要说明的是,链路质量检测装置500对应于上述方法中的链路质量检测装置,链路质量检测装置500可以被配置为用于执行方法300中相应的操作、动作以及过程,方法300提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效,此处省略对这些操作、动作以及过程的描述。
综上所述,本实施例提供的链路质量检测装置,通过将链路质量检测中加重处理器和操作系统的负载的链路监测部分分配到可编程硬件上实现,解决了可编程网络芯片无法支持复杂状态机,以及处理器和操作系统负载高的问题,尤其是在数据中心、集群、负载均衡等链路监测负载呈指数级递增的场景中能够大大降低了处理器和操作系统的负载。
根据本发明的另一实施例,还提供一种非易失性存储介质,该非易失性存储介质具有存储在其中的指令,当该指令被执行时,使得处理器执行上述链路质量检测方法。
进一步的,根据本发明的另一实施例,还提供一种设备,包括存储器,存储有计算机可执行指令,处理器,处理器被配置为执行指令以实施上述链路质量检测方法。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
类似地,应当理解,为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解,可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件,以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的第一终端设备来实现。在列举了若干终端设备的单元权利要求中,这些终端设备中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管本文已公开了各种方面和实施例,但其它方面和实施例对于本领域技术人员而言将是明显的。本文公开的各种方面和实施例是为了说明的目的,而不意在进行限制,真实的范围应当由所附权利要求以及这样的权利要求所被授权的等效物的全部范围指示。还要理解,本文中使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的,而不意在进行限制。
Claims (8)
1.一种链路质量检测方法,应用于第一网络设备,其特征在于,所述第一网络设备包括监测设备,所述监测设备为可编程硬件,所述方法包括:
创建所述监测设备的报告规则;
由所述监测设备基于所述报告规则,向所述第一网络设备报告质量检测会话的建立报文,其中所述质量检测会话用于检测所述第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路的质量;
根据所述建立报文,生成对应于所述质量检测会话的监测规则;
将所述监测规则发送给所述监测设备,以使得在所述质量检测会话建立后,所述监测设备基于所述监测规则产生检测报文并向所述一个或多个其他网络设备发送所述检测报文,以及根据对已发送的所述检测报文和从所述一个或多个其他网络设备接收的响应报文的计数,确定所述第一网络设备与所述一个或多个其他网络设备之间的链路的质量;
其中,所述报告规则允许所述监测设备向所述第一网络设备报告所述建立报文;以及所述报告规则不允许所述监测设备向所述第一网络设备报告所述检测报文。
2.根据权利要求1所述的链路质量检测方法,其特征在于,确定所述链路质量包括:
通过计数器,每发送一个所述检测报文,计数器加一,每接收到一个所述响应报文,计数器置零;
当所述计数器的数值大于等于预定阈值时,确定所述链路发生故障。
3.根据权利要求2所述的链路质量检测方法,其特征在于,当所述链路发生故障时,向所述第一网络设备报告所述质量检测会话的部分信息。
4.一种链路质量检测装置,应用于第一网络设备,其特征在于,所述第一网络设备包括监测设备,所述监测设备为可编程硬件,所述装置包括:
创建模块,用于创建所述监测设备的报告规则;
报告模块,用于由所述监测设备基于所述报告规则,向所述第一网络设备报告质量检测会话的建立报文,其中所述质量检测会话用于检测所述第一网络设备与一个或多个其他网络设备之间的链路的质量;
生成模块,用于根据所述建立报文,生成对应于所述质量检测会话的监测规则;
发送模块,用于将所述监测规则发送给所述监测设备,以使得在所述质量检测会话建立后,所述监测设备基于所述监测规则产生检测报文并向所述一个或多个其他网络设备发送所述检测报文,以及根据对已发送的所述检测报文和从所述一个或多个其他网络设备接收的响应报文的计数,确定所述第一网络设备与所述一个或多个其他网络设备之间的链路的质量;
其中,所述报告规则允许所述监测设备向所述第一网络设备报告所述建立报文;以及所述报告规则不允许所述监测设备向所述第一网络设备报告所述检测报文。
5.根据权利要求4所述的链路质量检测装置,其特征在于,确定所述链路质量包括:
通过计数器,每发送一个所述检测报文,计数器加一,每接收到一个所述响应报文,计数器置零;
当所述计数器的数值大于等于预定阈值时,确定所述链路发生故障。
6.根据权利要求5所述的链路质量检测装置,其特征在于,当所述链路发生故障时,向所述第一网络设备报告所述质量检测会话的部分信息。
7.一种非易失性存储介质,所述非易失性存储介质具有存储在其中的指令,当所述指令被执行时,使得处理器以实施权利要求1至3中任一项所述的链路质量检测方法。
8.一种设备,包括存储器,存储有计算机可执行指令,处理器,所述处理器被配置为执行所述指令以实施权利要求1至3中任一项所述的链路质量检测方法。
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