CN110099007B - 一种倒换控制方法和装置、交换机和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

一种倒换控制方法和装置、交换机和计算机可读存储介质，该倒换控制方法包括：线卡在第一预设时间内未接收到来自主控的网桥协议数据单元报文且当前处于主备倒换过程中时，所述线卡每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文转发至非根交换机。本发明一实施例提供的方案，由线卡在主控处于主备倒换时继续进行BPDU报文的发送，从而使得非根交换机察觉不到网络断链，不会重新进行生成树计算。

Description

一种倒换控制方法和装置、交换机和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术，尤指一种倒换控制方法和装置、交换机和计算机可读存储介质。

背景技术

生成树协议(Spanning Tree Protocol，STP)的基本原理是交换机间通过传递网桥协议数据单元(Bridge Protocol Data Unit，BPDU)来构造网络的拓扑，消除网络中的环路。

当STP收敛后，网络中的根交换机需要每隔2s向其它非根交换机发送BPDU报文，非根交换机会将该报文从接收端口以外的其他端口转发出去，如果在2-20s内非根交换机没有收到来自根交换机的BPDU报文，则认为网络拓扑发生了变化，停止向外发送BPDU报文，并开始寻找新的根节点(即根交换机)。

在没有实现控制面协议热备份的交换机中，主备倒换过程会导致控制面协议断链，主控向线卡发送BPDU报文的流程中断，当非根交换机的端口超过20s没有收到主控发送的BPDU报文时，会认为网络结构发生变化，重新进行生成树计算，从而导致网络震荡，数据转发异常。

发明内容

本发明至少一实施例提供了一种倒换控制方法和装置、交换机和计算机可读存储介质，使得在主备倒换过程中，非根交换机不会重新进行生成树计算，维持网络的拓扑结构。

为了达到本发明目的，本发明至少一实施例提供了一种倒换控制方法，应用于生成树协议网络，包括：

线卡在第一预设时间内未接收到来自主控的网桥协议数据单元报文且当前处于主备倒换过程中时，所述线卡每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文转发至非根交换机。

本发明一实施例提供一种倒换控制装置，包括：缓存单元、判断单元和转发单元，其中：

所述缓存单元用于，缓存网桥协议数据单元报文；

所述判断单元用于，在第一预设时间内未接收到来自主控的网桥协议数据单元报文且当前处于主备倒换过程中时，发送第一转发指令至所述转发单元；

所述转发单元用于，接收到所述第一转发指令后，每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文转发至非根交换机。

本发明一实施例提供一种倒换控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现上述任一实施例所述的倒换控制方法。

本发明一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述任一实施例所述的倒换控制方法。

本发明一实施例提供一种交换机，包括：主控和上述任一实施例所述的倒换控制装置。

与相关技术相比，本发明一实施例中，在进行主备倒换时，由线卡维持报文的发送，使其它非根交换机感知不到根交换机的STP协议断链的问题，从而使得非根交换机不会重新进行生成树计算，保证根交换机的主备倒换过程不会影响整个网络的拓扑结构。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明一实施例提供的倒换控制方法流程图；

图2是本发明一实施例提供的一种网络结构简图；

图3a是本发明一实施例提供的主备倒换前主控和线卡间BPDU报文转发流程图；

图3b是本发明一实施例提供的主备倒换前主控和线卡间BPDU报文转发示意图；

图3c是本发明一实施例提供的主备倒换时交换机间BPDU报文转发流程图；

图4是本发明一实施例提供的STP网络中存在SG口时BPDU报文转发示意图；

图5a是本发明一实施例提供的主备倒换前主控和线卡间BPDU报文转发流程图；

图5b是本发明一实施例提供的主备倒换前主控和线卡间BPDU报文转发示意图；

图6a是本发明一实施例提供的主备倒换时主控和线卡间BPDU报文转发流程图；

图6b是本发明一实施例提供的主备倒换时主控和线卡间BPDU报文转发示意图；

图7a是本发明一实施例提供的主备倒换时主控和线卡间BPDU报文转发流程图；

图7b是本发明一实施例提供的主备倒换时主控和线卡间BPDU报文转发示意图；

图8为本发明一实施例提供的倒换控制装置框图；

图9为本发明另一实施例提供的倒换控制装置框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

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。

本发明一实施例提供一种倒换控制方法，应用于生成树协议网络，如图1所示，包括：

步骤101，线卡在第一预设时间内未接收到来自主控的BPDU报文；

步骤102，当前处于主备倒换过程中时，所述线卡每隔第二预设时间将本地缓存的BPDU报文转发至非根交换机。

本实施例中提供的方案，在根交换机主备倒换过程中，由其线卡代理主控继续发送BPDU报文，使非根交换机感知不到根交换机STP协议断链的问题，从而使得根交换机的主备倒换过程不会影响整个网络的拓扑结构。

在一实施例中，所述第一预设时间等于所述主控正常时向所述线卡发送网桥协议数据单元报文的时间间隔，即第一预设时间设置为主控正常时主控向线卡发送BPDU报文的时间间隔，比如，可以设置为2s。当然，也可以根据需要设置为其他值。

在一实施例中，步骤102中的第二预设时间可以和主控向线卡发送BPDU报文的时间间隔相同，比如为2s，或者，为其他值，使得非根交换机能及时接收到BPDU报文而不会认为网络拓扑发生了变化并开始寻找新的根节点。

在一实施例中，线卡设置一主备倒换标志，通过主备倒换标志来判断当前是否处于主备倒换过程中。所述方法还包括：所述线卡接收到主控发送的主备倒换信息时，将主备倒换标志设置为指示当前处于主备倒换过程中；

当所述主备倒换标志指示当前处于主备倒换过程中时，所述线卡判断当前处于主备倒换过程中。

需要说明的是，通过主备倒换标志判断是否处于主备倒换过程中仅为示例，也可通过其他方式进行判断。

其中，可以是主主控发送主备倒换信息给线卡，也可以是备主控发送主备倒换信息给线卡。

在一实施例中，所述线卡每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文转发至非根交换机后，还包括，如果所述线卡接收到来自主控的BPDU报文，所述线卡转发从所述主控接收到的BPDU报文至非根交换机，将所述主备倒换标志设置为指示当前处于非主备倒换过程中。

在一实施例中，所述本地缓存的BPDU报文为所述线卡从所述主控最新接收到的BPDU报文，即缓存的BPDU报文是在发生主备倒换前，线卡从主控最后一次接收到的BPDU报文。具体的，线卡每次接收到主控发送的BPDU报文后，缓存该BPDU报文，可以覆盖前一次接收到的BPDU报文，从而使得本地缓存的BPDU报文为最新的BPDU报文。需要说明的是，在其他实施例中，本地缓存的BPDU报文也可以不是最新接收到的BPDU报文，线卡可以接收到主控发送的BPDU报文后进行缓存，后续如果BPDU报文未发生变化，则不作操作，如果BPDU报文发生变化，才更新缓存中的BPDU报文。另外，本地缓存的BPDU报文也可以是预先配置的BPDU报文，等等。

下面详细说明一下交换机的报文发送过程。

主备倒换前：

根交换机的主主控每隔第二预设时间(比如为2s)发送一个BPDU报文，线卡收到主控发送的BPDU报文后，基于端口缓存该报文，每个端口仅需保存一份BPDU报文，新BPDU报文会覆盖缓冲区中的旧BPDU报文，且只有根交换机的端口需要缓存收到的报文。

备升主时：

当根交换机发生主备倒换或主主控重启时，主主控或备主控会将主备倒换信息发送给线卡，线卡收到主备倒换信息后，将主备倒换标志置位(即指示当前处于主备倒换过程中)，当线卡在第一预设时间内未收到来自主控的BPDU报文时，会判断主备倒换标志是否已经置位，如果主备倒换标志置位，则认为当前的网络拓扑并未改变，启动定时器，每隔第二预设时间(比如2s)将从缓存区中获取的BPDU报文从相应的端口转发至非根交换机。

主备倒换后：

当主备倒换完成，线卡再次接收到主控(原备主控，当前的主主控)发送过来的BPDU报文后，停止从缓存区中获取BPDU报文，开始转发和缓存从主控接收到的BPDU报文，并清除主备倒换标志(即指示当前处于非主备倒换过程中)。

其中，本申请中根交换机可以是单个交换机，也可以为交换机集群系统。根交换机与下游交换机既可以通过普通端口相连，也可以通过smartgroup(链路聚合组)口相连。

以下通过具体实例进一步说明本申请。

图2为一个已经收敛的简化的STP网络。如图2所示，包括交换机SW1和交换机SW2，根交换机SW1通过端口port11，port21分别与下游交换机SW2的port31，port41物理直连，经生成树算法，SW1被选举为根交换机，port11，port21，port31均处于forwarding(转发)状态，port41处于blocking(阻塞)状态。交换机SW1包括主主控mpu1和备主控mpu2，以及线卡pfu(packet forward unit，报文转发单元或线卡)1和pfu2，交换机SW2包括显卡pfu3和pfu4。

基于图2所示网络说明一下本申请中主备倒换前后的报文转发过程。图3a为主备倒换前BPDU报文转发流程图，图3b为主备倒换前BPDU报文转发示意图。如图3a所示，包括：

步骤301，主控每隔2S发送一次BPDU广播报文；

步骤302，线卡pfu1和pfu2收到主控发送的BPDU报文后，分别以port11，port21为索引各自保存该BPDU报文，并将报文经port11，port21转发出去。线卡用当前收到的BPDU报文刷新上次缓存的BPDU报文，确保缓存的BPDU报文为主备倒换前线卡从主控收到的最后一份报文。

步骤303，当设备发生主备倒换后，主控发送主备倒换信息给线卡；

步骤304，pfu1和pfu2收到该主备倒换信息后，将各自的主备倒换标志MSReduFlag置为1。

需要说明的是，将MSReduFlag置为1仅为示例，可以置为预先约定的其他数值或标志。

当线卡pfu1在第一预设时间内未收到主控发送的BPDU报文时，会根据MSReduFlag判断当前是否发生了主备倒换，若MSReduFlag为1，则认为当前发生了主备倒换，pfu1启动定时器，每隔2s从缓存区中取一次BPDU报文，并将报文经端口port11转发。线卡pfu2处理流程同pfu1。主备倒换时BPDU报文转发过程如图3c所示。

当完成主备倒换后，线卡再次收到从主控发送过来的BPDU报文时，首先将MSReduFlag清0，再按步骤302流程继续处理报文。

图4为根交换机通过smartgroup口与下游交换机相连时的BPDU报文转发示意图。

如图4所示，该网络包括根交换机SW1和非根交换机SW2，其中根交换机SW1为堆叠(stack)环境，根交换机SW1包括两个机框，主主控mpu1和线卡pfu1位于一个机框，备主控mpu2和线卡pfu2位于另一个机框，port11和port21在同一个smartgroup中。交换机SW2中port31和port32在同一个smartgroup中，端口port11与下游交换机SW2的端口port31物理直连，端口port21与下游交换机SW2的端口port41物理直连。STP收敛后，port11，port21，port31，port32均为forwarding状态，交换机间的BPDU报文转发路径可能为下面两条中的任意一条：

路径1：根交换机SW1的主主控mpu1发送的BPDU报文经线卡pfu1的port11转发给非根交换机SW2。

路径2：根交换机SW1的主主控mpu1发送的BPDU报文经线卡pfu2的port21转发给非根交换机SW2。

相关技术中，如果重启主主控mpu1所在机框，上述BPDU报文转发流程就会中断，SW2需要重新进行生成树计算，从而影响了port32和port21间流量的转发。

图5a为主备倒换前BPDU报文转发流程图，图5b为主备倒换前BPDU报文转发示意图。本申请一实施例中，基于图4所示网络，主备倒换前BPDU报文转发流程如图5a所示，包括：

步骤501:根交换机SW1的主主控mpu1每隔2s发送一个BPDU报文。

步骤502：线卡pfu1收到主控发送的BPDU报文后，执行如下操作：

经port11转发收到的BPDU报文；

覆盖缓存区中的BPDU报文；

将该BPDU报文转发给pfu2，具体的，pfu1需要判断port11是否在smartgroup中，如果port11为某个smartgroup的成员，则pfu1会查找该smartgroup中其它成员，并转发一份报文给其它成员端口所在的线卡，本实施例中，为pfu2。

步骤503：pfu2收到pfu1转发的报文后，以port21为索引缓存报文，在该阶段，pfu2只缓存收到的BPDU报文而不转发。

当根交换机主主控mpu1所在机框重启或者仅mpu1重启时，都会发生主备倒换，下面分别进行说明。

当根交换机主主控mpu1所在机框重启，备主控mpu2升为主主控，当仅主主控mpu1重启，备主控mpu2升为主时，其BPDU报文转发流程分别如图6a和6b所示。如图6a所示，包括：

步骤601，备主控mpu2发送备升主消息。

其中，该被备升主消息携带主备倒换信息。需要说明的是，备升主消息是以广播方式发送。

步骤602，线卡pfu2收到备升主消息后，将主备倒换标志MSReduFlag置1；启动定时器，每隔2s从缓存区中取一次BPDU报文，并将该BPDU报文经端口port22转发。

当仅主主控mpu1重启，备主控mpu2升为主时，其BPDU报文转发流程分别如图7a和7b所示，如图7a所示，包括：

步骤701，备主控mpu2发送备升主消息。

其中，该被备升主消息携带主备倒换信息。

步骤702，线卡pfu1收到备升主消息后，将主备倒换标志MSReduFlag置1；启动定时器，每隔2s从缓存区中取一次BPDU报文，并将报文经端口port11转发。

当备升主完成后，SW1中主控和线卡的BPDU报文交互流程如下：

mpu2开始每隔2s发送一次BPDU报文。

pfu1或者pfu2(由sg选择发送的路径)收到主控mpu2发送的BPDU报文后，将MSReduFlag清除，更新缓存区中的报文，并将报文经port11或者port21转发。

采用上述实施例提供的方案后，可以使得重启任何一个机框或者主备倒换时，下游交换机SW2不会重新进行生成树计算。

本发明一实施例提供一种倒换控制装置，如图8所示，包括：缓存单元800、判断单元801和转发单元802，其中：

所述缓存单元800用于，缓存BPDU报文；

所述判断单元801用于，在第一预设时间内未接收到来自主控的网桥协议数据单元报文且当前处于主备倒换过程中时，发送第一转发指令至所述转发单元802；

所述转发单元802用于，接收到所述第一转发指令后，每隔第二预设时间将所述缓存单元800缓存的所述BPDU报文从相应的端口转发出去；

在一可选实施例中，所述倒换控制装置还包括标志管理单元803，其中：

所述标志管理单元803用于，接收到主控发送的主备倒换信息时，将主备倒换标志设置为指示当前处于主备倒换过程中；

所述判断单元801还用于，根据所述主备倒换标志判断当前是否处于主备倒换过程中。

在一可选实施例中，所述判断单元801还用于，在所述转发单元802每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文从相应的端口转发出去后，如果接收到来自主控的BPDU报文，发送第二转发指令至所述转发单元802，发送清除指令至所述标志管理单元803；

所述转发单元802还用于，接收到所述第二转发指令后，转发从所述主控接收到的BPDU报文至所述非根交换机；

所述标志管理单元803还用于，接收到所述清除指令后，将所述主备倒换标志设置为指示当前处于非主备倒换过程中。

在一可选实施例中，所述缓存单元800缓存BPDU报文包括：缓存从所述主控最新接收到的BPDU报文。

如图9所示，本发明一实施例提供倒换控制装置90，包括存储器910和处理器920，所述存储器910存储有程序，所述程序在被所述处理器920读取执行时，执行上述任一实施例所述的倒换控制方法。

本发明一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述任一实施例所述的倒换控制方法。

本发明一实施例提供一种交换机，包括：主控和如上述任一实施例所述的倒换控制装置。

所述计算机可读存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种倒换控制方法，应用于生成树协议网络，包括：

根交换机中的线卡在第一预设时间内未接收到来自主控的网桥协议数据单元报文且当前处于主备倒换过程中时，所述线卡每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文转发至非根交换机；

其中，所述线卡每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文转发至非根交换机，包括：

在所述根交换机为堆叠环境时，所述根交换机包括两个机框，主主控mpu1和线卡pfu1位于一个机框，备主控mpu2和线卡pfu2位于另一个机框的情况下，

当重启所述主主控mpu1、且所述线卡pfu1收到由所述备主控mpu2发送的备升主消息后，所述线卡pfu1每隔所述第二预设时间从缓存区取一次所述网桥协议数据单元报文，并转发到所述非根交换机；

当重启所述主主控mpu1所在的机框、且所述线卡pfu2收到由所述备主控mpu2发送的备升主消息后，所述线卡pfu2每隔所述第二预设时间从缓存区取一次所述网桥协议数据单元报文，并转发到所述非根交换机。

2.如权利要求1所述的倒换控制方法，其特征在于，

所述方法还包括：所述线卡接收到主控发送的主备倒换信息时，将主备倒换标志设置为指示当前处于主备倒换过程中；

所述当前处于主备倒换过程中是指：所述主备倒换标志当前设置为指示当前处于主备倒换过程中。

3.如权利要求2所述的倒换控制方法，其特征在于，所述线卡每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文转发至非根交换机后，还包括，如果所述线卡接收到来自主控的网桥协议数据单元报文，所述线卡转发从所述主控接收到的网桥协议数据单元报文至所述非根交换机，将所述主备倒换标志设置为指示当前处于非主备倒换过程中。

4.如权利要求1至3任一所述的倒换控制方法，其特征在于，所述本地缓存的网桥协议数据单元报文为所述线卡从所述主控最新接收到的网桥协议数据单元报文。

5.如权利要求1至3任一所述的倒换控制方法，其特征在于，所述第一预设时间等于所述主控正常时向所述线卡发送网桥协议数据单元报文的时间间隔，所述第二预设时间等于所述主控正常时向所述线卡发送网桥协议数据单元报文的时间间隔。

6.一种倒换控制装置，其特征在于，包括：缓存单元、判断单元和转发单元，其中：

所述缓存单元用于，缓存网桥协议数据单元报文；

所述判断单元用于，在第一预设时间内未接收到来自主控的网桥协议数据单元报文且当前处于主备倒换过程中时，发送第一转发指令至所述转发单元；

所述转发单元用于，接收到所述第一转发指令后，每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文转发至非根交换机；

其中，所述转发单元用于通过以下步骤每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文转发至非根交换机：

在所述根交换机为堆叠环境时，所述根交换机包括两个机框，主主控mpu1和线卡pfu1位于一个机框，备主控mpu2和线卡pfu2位于另一个机框的情况下，

当重启所述主主控mpu1、且所述线卡pfu1收到由所述备主控mpu2发送的备升主消息后，通过所述线卡pfu1每隔所述第二预设时间从缓存区取一次所述网桥协议数据单元报文，并转发到所述非根交换机；

当重启所述主主控mpu1所在的机框、且所述线卡pfu2收到由所述备主控mpu2发送的备升主消息后，通过所述线卡pfu2每隔所述第二预设时间从缓存区取一次所述网桥协议数据单元报文，并转发到所述非根交换机。

7.如权利要求6所述的倒换控制装置，其特征在于，所述倒换控制装置还包括标志管理单元，其中：

所述标志管理单元用于，接收到主控发送的主备倒换信息时，将主备倒换标志设置为指示当前处于主备倒换过程中；

所述判断单元还用于，根据所述主备倒换标志判断当前是否处于主备倒换过程中。

8.如权利要求7所述的倒换控制装置，其特征在于，

所述判断单元还用于，在所述转发单元每隔第二预设时间将本地缓存的网桥协议数据单元报文从相应的端口转发出去后，如果接收到来自所述主控的网桥协议数据单元报文，发送第二转发指令至所述转发单元，发送清除指令至所述标志管理单元；

所述转发单元还用于，接收到所述第二转发指令后，转发从所述主控接收到的网桥协议数据单元报文至所述非根交换机；

所述标志管理单元还用于，接收到所述清除指令后，将所述主备倒换标志设置为指示当前处于非主备倒换过程中。

9.如权利要求6至8任一所述的倒换控制装置，其特征在于，所述缓存单元缓存网桥协议数据单元报文包括：所述缓存单元缓存从所述主控最新接收到的网桥协议数据单元报文。

10.如权利要求6至8任一所述的倒换控制装置，其特征在于，所述第一预设时间等于所述主控正常时向所述线卡发送网桥协议数据单元报文的时间间隔；所述第二预设时间等于所述主控正常时向所述线卡发送网桥协议数据单元报文的时间间隔。

11.一种倒换控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现如权利要求1至5任一所述的倒换控制方法。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至5任一所述的倒换控制方法。

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