CN109818857A - 对cpu上运行的业务进行保护倒换的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对CPU上运行的业务进行保护倒换的方法及系统，涉及在CPU上运行的业务的配置领域。该方法的步骤包括：通过交换芯片收发BFD报文，交换芯片根据收到的BFD报文情形，来确定BFD报文的BFD状态；CPU根据BFD状态来进行主备倒换。本发明能够显著提高BFD报文的时延精度，降低BFD报文的抖动，大幅度提升BFD报文的稳定性能；进而能够通过非常稳定的BFD报文可靠的实现业务的主备倒换。
Description
技术领域
本发明涉及在CPU上运行的业务的配置领域，具体涉及一种对CPU上运行的业务进行保护倒换的方法及系统。
背景技术
综合业务接入路由器为了获得业务处理的灵活性和业务规格的可扩展性，通常采用多核CPU搭配交换芯片的软转发架构(即多核软转发设备)，多核软转发设备将L3VPN业务(三层虚拟专用网业务，即三层业务)分配给多核CPU处理，可以充分利用CPU内存可扩展，业务处理流程灵活的特点，以此实现路由规格和路由下发速度的大幅提升。与此同时，多核软转发设备将L2VPN业务(二层虚拟专用网业务，即二层业务)分配给交换芯片处理，能够充分利用交换芯片二层转发稳定可靠的特点，完成二层业务场景的全覆盖。
多核CPU在处理路由业务的倒换时需要绑定BFD(Bidirectional ForwardingDetection，双向故障检测)作为快速检测故障的手段，即对端CPU通过发送BFD报文的方式来确定通信链路是否正常，若异常(收到BFD报文的时长过长或者未收到BFD报文)则进行主备倒换。
但是，由于CPU的报文是经由CPU计算后的软件转发，报文存在时延和抖动较大的问题；因此在处理对时间精度要求很高的BFD报文时，无法保证每个BFD报文的发送时间间隔精确控制在3.3ms，这样会带来BFD报文瞬断或者串包的风险，进而导致多核设备上的路由业务不能快速稳定的倒换，经常出现倒换失败或者多次倒换的问题。
为此，业界试图采用高性能的CPU来降低此问题带来的不便，但是依然无法规避CPU因计算导致报文存在时延和抖动的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：对在CPU上运行的业务进行保护倒换时，如何提升BFD报文的稳定性能，进而实现业务的可靠保护倒换。
为达到以上目的，本发明提供的对CPU上运行的业务进行保护倒换的方法，包括以下步骤：通过交换芯片收发BFD报文，交换芯片根据收到的BFD报文情形，来确定BFD报文的BFD状态；CPU根据BFD状态来进行主备倒换。
在上述技术方案的基础上，所述交换芯片根据收到的BFD报文情形，来确定BFD报文的BFD状态的流程包括：当交换芯片在指定时长内未收到BFD报文、或者收到相邻2次BFD报文的间隔时长不符合要求时，确定BFD状态为异常状态。
在上述技术方案的基础上，所述CPU根据BFD状态来进行主备倒换的流程包括：向交换芯片获取BFD报文的BFD状态，当获取到的BFD状态为异常状态时，CPU将该BFD报文对应的业务进行主备倒换。
在上述技术方案的基础上，所述BFD报文对应的业务的获取方式为：建立业务路径信息与对应BFD报文信息之间的映射关系表，并将该映射关系表发送至CPU和/或交换芯片。
在上述技术方案的基础上，所述映射关系表中包括主用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射、以及备用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射。
本发明提供的对CPU上运行的业务进行保护倒换的系统，包括CPU、交换芯片和业务管理模块；
交换芯片用于：收发BFD报文，根据收到的BFD报文的情形确定BFD报文的BFD状态；
业务管理模块用于：获取交换芯片上BFD报文的BFD状态，当获取到的BFD状态为异常状态时，向CPU发送主备倒换信号；
CPU用于：收到主备倒换信号时，进行对应业务的主备倒换。
在上述技术方案的基础上，所述业务管理模块还用于：建立业务路径信息与对应BFD报文信息之间的映射关系表；所述业务管理模块获取交换芯片上BFD报文的BFD状态的工作流程包括：当CPU需要监测指定业务时，在映射关系表中查找该业务路径对应的BFD报文信息后，在交换芯片上获取该BFD报文的BFD状态；所述业务管理模块当获取到的BFD状态为异常状态时，向CPU发送主备倒换信号的流程包括：在映射关系表中查找该BFD状态所属BFD报文信息对应的业务路径信息后，向CPU发送包含业务路径信息的主备倒换信号。
在上述技术方案的基础上，所述CPU收到主备倒换信号时，进行对应业务的主备倒换的流程包括：CPU确定与主备倒换信号中的业务路径信息对应的业务后，将该业务进行主备倒换。
在上述技术方案的基础上，所述映射关系表中包括主用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射、以及备用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射。
在上述技术方案的基础上，所述交换芯片根据收到的BFD报文的情形确定BFD报文的BFD状态的工作流程包括：当交换芯片在指定时长内未收到BFD报文、或者收到2次BFD报文的间隔时长不符合要求时，确定BFD状态为异常状态。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
与现有技术中通过CPU进行“软”转发BFD报文(即BFD报文通过CPU计算后再转发)相比，本发明通过交换芯片进行“硬”转发BFD报文(即直接通过物理连接的方式转发)，即BFD报文不需要经过CPU处理，避免了BFD报文在转发之前还需经过计算流程，进而显著提高了BFD报文的时延精度，而且使得BFD报文的抖动较小，大幅度提升了BFD报文的稳定性能；经测试得到，本发明能够保证每个BFD报文的发送时间间隔精确控制在2ms以内。因此，与现有技术中因BFD报文不稳定而经常出现主备业务倒换失败或者多次倒换相比，本发明能够通过非常稳定的BFD报文可靠的实现业务的主备倒换。
附图说明
图1为本发明实施例中对CPU上运行的业务进行保护倒换的系统的连接框。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中的对CPU上运行的业务进行保护倒换的方法，需要使用到一台具备CPU和交换芯片的软转发设备，该方法包括以下步骤：交换芯片收到业务数据报文后直接传输至CPU进行处理(CPU处理业务数据报文为现有技术)；通过交换芯片收发BFD报文，交换芯片根据对端交换芯片发送的BFD报文情形，来确定BFD报文的BFD状态；CPU根据BFD状态来进行主备倒换。
由此可知，与现有技术中通过CPU进行“软”转发BFD报文(即BFD报文通过CPU计算后再转发)相比，本发明通过交换芯片进行“硬”转发BFD报文(即直接通过物理连接的方式转发)，即BFD报文不需要经过CPU处理，避免了BFD报文在转发之前还需经过计算流程，进而显著提高了BFD报文的时延精度，而且使得BFD报文的抖动较小，大幅度提升了BFD报文的稳定性能；经测试得到，本发明能够保证每个BFD报文的发送时间间隔精确控制在2ms以内。因此，与现有技术中因BFD报文不稳定而经常出现主备业务倒换失败或者多次倒换相比，本发明能够通过非常稳定的BFD报文可靠的实现业务的主备倒换。
与此同时，本发明的创新之处在于将BFD报文由交换芯片收发、且将交换芯片发送的BFD报文与CPU的业务倒换关联起来，这是本领域普通技术人员难以想到的，因为：
1、如背景技术所述，本领域普通技术人员解决BFD报文不稳定的方式是聚焦于CPU性能的提升上；
2、申请人未查阅到通过交换芯片收发BFD报文、且将交换芯片发送的BFD报文与CPU的业务倒换关联的文献。
优选的，所述交换芯片根据收到的BFD报文情形，来确定BFD报文的BFD状态的流程包括：当交换芯片在指定时长内未收到BFD报文、或者收到相邻2次BFD报文的间隔时长不符合要求时，确定BFD状态为异常状态。
优选的，所述CPU根据BFD状态来进行主备倒换的流程包括：定期向交换芯片获取BFD报文的BFD状态，当获取到的BFD状态为异常状态时，CPU将该BFD报文对应的业务进行主备倒换(即切换业务的路由)。
优选的，BFD报文对应的业务的获取方式为：建立业务路径信息与对应BFD报文信息之间的映射关系表，并将该映射关系表发送至CPU和/或交换芯片。
由此可知，本发明通过映射关系表实现BFD报文与业务路径的关联，并可根据情况灵活设置映射关系表，具体为：
1、映射关系表设置在CPU上，此时具体实现本发明的方式为：
监测：CPU通过映射关系表，向交换芯片告知需要监测的业务路径对应的BFD报文信息，交换芯片监测该BFD报文的BFD状态；
主备倒换：CPU在映射关系表中获取异常BFD状态的BFD报文对应的业务路径信息后，将该业务进行主备倒换。
2、映射关系表设置在交换芯片上，此时具体实现本发明的方式为：
监测：CPU告知交换芯片需要监测的业务路径信息，交换芯片在映射关系表中查找该业务路径信息对应的BFD报文信息后，监测该BFD报文的BFD状态；
主备倒换：交换芯片监测到BFD报文的BFD状态异常时，在映射关系表中查找该BFD报文对应的业务路径信息后，将该业务路径信息告知CPU，CPU将该业务进行主备倒换。
3、映射关系表同时设置于CPU和交换芯片上，此时实现本发明的具体方式比较灵活，CPU和交换芯片告知对方业务路径信息或BFD报文信息均可。
优选的，所述映射关系表中包括主用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射、以及备用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射。
参见图1所示，本发明实施例中的对CPU上运行的业务进行保护倒换的系统，包括设置有倒换接口的多核CPU、设置有BFD模块的交换芯片、以及设置有状态机的业务管理模块；多核CPU分别与交换芯片、业务管理模块相连；多核CPU的倒换接口通过业务管理模块的状态机与交换芯片的BFD模块相连。
交换芯片用于：
(1)收到业务数据报文后传输至CPU，将CPU处理完成的业务进行转发；
(2)收发BFD报文，通过BFD模块根据收到的BFD报文的情形确定BFD报文的BFD状态。
业务管理模块的状态机用于：定期获取交换芯片上BFD模块的BFD报文的BFD状态，获取的方式为在交换芯片驱动层中注册获取BFD状态的回调函数，回调函数的返回值即是BFD的当前状态；当获取到的BFD状态为异常状态时，调用CPU的倒换接口(即向CPU发送主备倒换信号)。
CPU用于：
(1)收到交换芯片发送的业务数据报文后进行处理、并将处理完成的业务发送至交换芯片；
(2)当倒换接口被调用时(即收到主备倒换信号)，进行对应业务的主备倒换。
由此可知，本实施例通过业务管理模块将交换芯片发送的BFD报文与CPU的业务倒换关联起来，以此实现在不经过CPU处理BFD报文的基础上实现业务的主备保护倒换，避免了BFD报文在转发之前还需经过计算流程，进而显著提高了BFD报文的时延精度，而且使得BFD报文的抖动较小，大幅度提升了BFD报文的稳定性能；经测试得到，本发明能够保证每个BFD报文的发送时间间隔精确控制在2ms以内。因此，与现有技术中因BFD报文不稳定而经常出现主备业务倒换失败或者多次倒换相比，本发明能够通过非常稳定的BFD报文可靠的实现业务的主备倒换。
优选的，所述交换芯片根据收到的BFD报文的情形确定BFD报文的BFD状态的工作流程包括：当交换芯片在指定时长内未收到BFD报文、或者收到2次BFD报文的间隔时长不符合要求时，确定BFD状态为异常状态。
优选的，业务管理模块还用于：建立业务路径信息与对应BFD报文信息之间的映射关系表，将该映射关系表添加至状态机。
优选的，所述业务管理模块定期获取交换芯片上BFD模块的BFD报文的BFD状态的工作流程包括：当CPU需要监测指定业务时，在映射关系表中查找该业务路径对应的BFD报文信息后，定期在交换芯片上获取该BFD报文的BFD状态。所述业务管理模块当获取到的BFD状态为异常状态时，向CPU发送主备倒换信号的流程包括：在映射关系表中查找该BFD状态所属BFD报文信息对应的业务路径信息后，向CPU发送包含业务路径信息的主备倒换信号。
在此基础上，CPU收到主备倒换信号时，进行对应业务的主备倒换的流程包括：CPU确定与主备倒换信号中的业务路径信息对应的业务后，将该业务进行主备倒换。
优选的，所述映射关系表中包括主用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射、以及备用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射，以此达到将BFD报文信息与主用和备用路径绑定的目的。
需要说明的是：本发明实施例提供的系统在进行模块间通信时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
进一步，本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种对CPU上运行的业务进行保护倒换的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：通过交换芯片收发BFD报文，交换芯片根据收到的BFD报文情形，来确定BFD报文的BFD状态；CPU根据BFD状态来进行主备倒换。
2.如权利要求1所述的对CPU上运行的业务进行保护倒换的方法，其特征在于，所述交换芯片根据收到的BFD报文情形，来确定BFD报文的BFD状态的流程包括：当交换芯片在指定时长内未收到BFD报文、或者收到相邻2次BFD报文的间隔时长不符合要求时，确定BFD状态为异常状态。
3.如权利要求2所述的对CPU上运行的业务进行保护倒换的方法，其特征在于，所述CPU根据BFD状态来进行主备倒换的流程包括：向交换芯片获取BFD报文的BFD状态，当获取到的BFD状态为异常状态时，CPU将该BFD报文对应的业务进行主备倒换。
4.如权利要求3所述的对CPU上运行的业务进行保护倒换的方法，其特征在于，所述BFD报文对应的业务的获取方式为：建立业务路径信息与对应BFD报文信息之间的映射关系表，并将该映射关系表发送至CPU和/或交换芯片。
5.如权利要求4所述的对CPU上运行的业务进行保护倒换的方法，其特征在于：所述映射关系表中包括主用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射、以及备用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射。
6.一种对CPU上运行的业务进行保护倒换的系统，包括CPU、交换芯片，其特征在于：该系统还包括业务管理模块；
交换芯片用于：收发BFD报文，根据收到的BFD报文的情形确定BFD报文的BFD状态；
业务管理模块用于：获取交换芯片上BFD报文的BFD状态，当获取到的BFD状态为异常状态时，向CPU发送主备倒换信号；
CPU用于：收到主备倒换信号时，进行对应业务的主备倒换。
7.如权利要求6所述的对CPU上运行的业务进行保护倒换的系统，其特征在于：
所述业务管理模块还用于：建立业务路径信息与对应BFD报文信息之间的映射关系表；
所述业务管理模块获取交换芯片上BFD报文的BFD状态的工作流程包括：当CPU需要监测指定业务时，在映射关系表中查找该业务路径对应的BFD报文信息后，在交换芯片上获取该BFD报文的BFD状态；
所述业务管理模块当获取到的BFD状态为异常状态时，向CPU发送主备倒换信号的流程包括：在映射关系表中查找该BFD状态所属BFD报文信息对应的业务路径信息后，向CPU发送包含业务路径信息的主备倒换信号。
8.如权利要求7所述的对CPU上运行的业务进行保护倒换的系统，其特征在于，所述CPU收到主备倒换信号时，进行对应业务的主备倒换的流程包括：CPU确定与主备倒换信号中的业务路径信息对应的业务后，将该业务进行主备倒换。
9.如权利要求7所述的对CPU上运行的业务进行保护倒换的系统，其特征在于：所述映射关系表中包括主用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射、以及备用业务路径信息与对应BFD报文信息的映射。
10.如权利要求6至9任一项所述的对CPU上运行的业务进行保护倒换的系统，其特征在于，所述交换芯片根据收到的BFD报文的情形确定BFD报文的BFD状态的工作流程包括：当交换芯片在指定时长内未收到BFD报文、或者收到2次BFD报文的间隔时长不符合要求时，确定BFD状态为异常状态。
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