CN111526094B - 一种rstp状态机调度的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RSTP状态机调度的方法，包括以下步骤：S1：将子状态机分为集合A、集合B和集合C；集合A中为接收到报文会直接产生影响的子状态机；集合B中为接收到报文不直接产生影响的子状态机；集合C中为进行报文发送的子状态机；S2：运行集合A中的子状态机；S3：在集合A中的子状态机运行完成后，运行集合B中的子状态机；S4：在集合B中的子状态机运行完成后，运行集合C中的子状态机。本发明一种RSTP状态机调度的方法及系统，通过将RSTP状态机众的状态机分为三个集合并对集合的运行进行顺序进行设置后，可以使得RSTP状态机在运行过程中降低了运行紊乱，避免了状态异常，并且缩短了收敛时间。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种RSTP状态机调度的方法及系统。
背景技术
RSTP协议(Rapid Spanning Tree Protocol)即快速生成树协议，快速生成树协议能够实现快速的解除网络中的环路，避免网络中出现风暴，在各种网络场景中都有着广泛的应用，而实现RSTP协议的核心就是协议中的快速生成树状态机(Rapid Spanning Treestate machines)，但是快速生成树状态机复杂度较高，是由九个子状态机组成的，其主要功能以及后文中的简写名称分别如下：
Port Receive state machine
端口接收状态机，后文简写为prsm，用于对接收到的BPDU报文进行初步解析。
Port Protocol Migration state machine
端口协议迁移状态机，后文简写为ppmsm，用于管理端口运行的生成树协议版本，RSTP协议支持STP和RSTP两个协议版本。
Bridge Detection state machine
网桥探测状态机，后文简写为bdsm，用于管理边缘端口。
Port Transmit state machine
端口发送状态机，后文简写为ptsm，根据端口当前的状态完成BPDU报文组包并发送。
Port Information state machine
端口信息状态机，后文简写为pism，对BPDU报文中的信息进行深度解析，解析结果会影响端口的角色和状态。
Port Role Selection state machine
端口角色选举状态机，后文简写为prssm，对网桥的所有端口角色进行选举。
Port Role Transitions state machine
端口角色转变状态机，后文简写为prtsm，在端口角色选举完成后，控制端口角色状态的转变。
Port State Transition state machine
端口状态转变状态机，后文简写为pstsm，直接对端口的状态进行转变。
Topology Change state machine
拓扑改变状态机，后文简写为tcsm，根据当前端口信息，确定当前的拓扑状态是否发生了改变。
子状态机之间通过变量实现相互之间的影响，但是一些子状态机之间的影响是双向的，一些子状态机是基于端口的而另一些是基于整个网桥的，如果无法合理的调度子状态机的运行，那么可能会引起RSTP协议运行紊乱，状态异常、收敛时间过长等问题，因此为了保证快速生成树状态机的有序运行，子状态机的合理调度是实现RSTP协议的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中，运行RSTP协议可能存在运行紊乱，状态异常、收敛时间过长等问题，目的在于提供一种RSTP状态机调度的方法及系统，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种RSTP状态机调度的方法，包括以下步骤：
S1：根据RSTP状态机中子状态机的收发功能和接收到报文时产生影响的状态将所述子状态机分为三个集合：集合A、集合B和集合C；
其中集合A中为接收到报文会直接产生影响的子状态机；集合B中为接收到报文不直接产生影响的子状态机；集合C中为进行报文发送的子状态机；
S2：运行集合A中的子状态机；
S3：在集合A中的子状态机运行完成后，运行集合B中的子状态机；
S4：在集合B中的子状态机运行完成后，运行集合C中的子状态机。
本发明应用时，确定了RSTP协议状态机单次运行时子状态机的运行顺序，由于一个子状态的运行可能会对其他子状态机产生影响，因此子状态机的运行顺序是重要的部分。
集合A中的子状态机的输入信息都是直接或间接来源于BPDU报文本身，其中prsm实现对BPDU报文内信息的解析，ppmsm根据BPDU报文类型实现对RSTP协议运行的version进行控制(即运行STP或RSTP)，bdsm则是直接根据是否接收到BPDU报文来实现对边缘端口的控制，并且其处理结果都会对其他集合的状态机产生影响，基于这一特征将其化为一个集合，在状态机运行时可以优先处理。
集合B中的子状态机则是相互关系最为复杂的，在运行的过程中可能会产生双向的影响，从而导致这一结合内的子状态机发生多次重复运行的情况，因此将这些状态机划分为一个集合，在状态机运行时需要进行针对处理。
集合C中只包含ptsm一个子状态机，该子状态机会受到其他所有子状态机运行的最终结果的影响，因此在RSTP协议状态机运行时会放到最后进行处理。
本发明通过将RSTP状态机众的状态机分为三个集合并对集合的运行进行顺序进行设置后，可以使得RSTP状态机在运行过程中降低了运行紊乱，避免了状态异常，并且缩短了收敛时间。
进一步的，所述子状态机运行结束的判断条件为子状态机的状态不再满足任意状态变化的条件。
本发明应用时，子状态机的运行结束的限定条件，由于子状态机所实现的功能各不相同，合理的制定子状态机运行结束的条件可以避免出现异常状态并且提升RSTP协议运行的性能。
进一步的，集合A中的子状态机包括端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机；
步骤S2包括以下子步骤：
当运行集合A中的子状态机时，对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机。
本发明应用时，首先运行集合A中的子状态机,集合A中的子状态机都是基于端口的状态机，在运行时对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口按照prsm->ppmsm->bdsm的顺序运行，这是由于prsm子状态机的运行输出会作为另外两个子状态机的输入，集合A中的子状态机运行输出会作为集合B和C中子状态机的输入。
进一步的，集合B中的子状态机包括端口角色选举状态机、端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；
步骤S3包括以下子步骤：
S31：当运行集合B中的子状态机时，对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；
S32：运行端口角色选举状态机；
S33：当需要重新运行集合B的子状态机时，重复执行步骤S31～S33直至集合B中所有的子状态机状态稳定。
本发明应用时，在集合A中的子状态机运行完后，将进行集合B中子状态机的运行，其中prssm子状态机为基于网桥的状态机，其他的则都是基于端口的子状态机，并且pism与prssm、prtsm与pstsm之间都是双向影响的，为了保证高效可靠的调度，采用以下处理方法：
1)遍历所有端口，每个遍历到的端口按pism->tcsm->prtsm->pstsm的运行顺序
2)运行prssm子状态机
3)查看是否需要重新运行集合B的子状态机，如果需要则从新返回1)步骤
由于子状态机之间存在双向影响，集合B的子状态机可能会多次运行，其判定标准是集合B中的子状态机的状态是否在状态机运行时发生变化，如果发生变化则认为需要重新进行运行，所有子状态机状态稳定则认为集合B中的子状态机都完成了运行。为了增加整体运行效率，将会产生双向影响的pstsm和prssm子状态机在最后运行。
进一步的，集合C中的子状态机包括端口发送状态机；
步骤S4包括以下子步骤：
当运行集合C中的子状态机时，对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中运行端口发送状态机。
本发明应用时，最后则运行集合C的子状态机，ptsm子状态机也是基于端口的状态机，因此运行时遍历所有端口，遍历到的端口运行ptsm子状态机。
一种RSTP状态机调度的系统，包括：
集合单元：用于根据RSTP状态机中子状态机的收发功能和接收到报文时产生影响的状态将所述子状态机分为三个集合：集合A、集合B和集合C；
其中集合A中为接收到报文会直接产生影响的子状态机；集合B中为接收到报文不直接产生影响的子状态机；集合C中为进行报文发送的子状态机；
运行单元：运行集合A中的子状态机；在集合A中的子状态机运行完成后，运行集合B中的子状态机；在集合B中的子状态机运行完成后，运行集合C中的子状态机。
进一步的，所述子状态机运行结束的判断条件为子状态机的状态不再满足任意状态变化的条件。
进一步的，集合A中的子状态机包括端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机；
当运行集合A中的子状态机时，运行单元对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机。
进一步的，集合B中的子状态机包括端口角色选举状态机、端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；
当运行集合B中的子状态机时，运行单元对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；完成后运行单元运行端口角色选举状态机；
当需要重新运行集合B的子状态机时，运行单元重复执行遍历和子状态机的运行直至集合B中所有的子状态机状态稳定。
进一步的，集合C中的子状态机包括端口发送状态机；
当运行集合C中的子状态机时，运行单元对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中运行端口发送状态机。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明一种RSTP状态机调度的方法及系统，通过将RSTP状态机众的状态机分为三个集合并对集合的运行进行顺序进行设置后，可以使得RSTP状态机在运行过程中降低了运行紊乱，避免了状态异常，并且缩短了收敛时间。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明快速生成树状态机中子状态机集合划分图；
图2为本发明快速生成树状态机集合A单次运行子状态机调度流程；
图3为本发明快速生成树状态机集合B单次运行子状态机调度流程；
图4为本发明快速生成树状态机集合C单次运行子状态机调度流程。
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，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，本发明一种RSTP状态机调度的方法，包括以下步骤：
S1：根据RSTP状态机中子状态机的收发功能和接收到报文时产生影响的状态将所述子状态机分为三个集合：集合A、集合B和集合C；
其中集合A中为接收到报文会直接产生影响的子状态机；集合B中为接收到报文不直接产生影响的子状态机；集合C中为进行报文发送的子状态机；
S2：运行集合A中的子状态机；
S3：在集合A中的子状态机运行完成后，运行集合B中的子状态机；
S4：在集合B中的子状态机运行完成后，运行集合C中的子状态机。
本实施例实施时，确定了RSTP协议状态机单次运行时子状态机的运行顺序，由于一个子状态的运行可能会对其他子状态机产生影响，因此子状态机的运行顺序是重要的部分。
集合A中的子状态机的输入信息都是直接或间接来源于BPDU报文本身，其中prsm实现对BPDU报文内信息的解析，ppmsm根据BPDU报文类型实现对RSTP协议运行的version进行控制(即运行STP或RSTP)，bdsm则是直接根据是否接收到BPDU报文来实现对边缘端口的控制，并且其处理结果都会对其他集合的状态机产生影响，基于这一特征将其化为一个集合，在状态机运行时可以优先处理。
集合B中的子状态机则是相互关系最为复杂的，在运行的过程中可能会产生双向的影响，从而导致这一结合内的子状态机发生多次重复运行的情况，因此将这些状态机划分为一个集合，在状态机运行时需要进行针对处理。
集合C中只包含ptsm一个子状态机，该子状态机会受到其他所有子状态机运行的最终结果的影响，因此在RSTP协议状态机运行时会放到最后进行处理。
本发明通过将RSTP状态机众的状态机分为三个集合并对集合的运行进行顺序进行设置后，可以使得RSTP状态机在运行过程中降低了运行紊乱，避免了状态异常，并且缩短了收敛时间。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，所述子状态机运行结束的判断条件为子状态机的状态不再满足任意状态变化的条件。
本实施例实施时，子状态机的运行结束的限定条件，由于子状态机所实现的功能各不相同，合理的制定子状态机运行结束的条件可以避免出现异常状态并且提升RSTP协议运行的性能。
如图2所示，为了进一步的说明本实施例的工作过程，集合A中的子状态机包括端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机；
步骤S2包括以下子步骤：
当运行集合A中的子状态机时，对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机。
本实施例实施时，首先运行集合A中的子状态机,集合A中的子状态机都是基于端口的状态机，在运行时对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口按照prsm->ppmsm->bdsm的顺序运行，这是由于prsm子状态机的运行输出会作为另外两个子状态机的输入，集合A中的子状态机运行输出会作为集合B和C中子状态机的输入。
如图3所示，为了进一步的说明本实施例的工作过程，集合B中的子状态机包括端口角色选举状态机、端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；
步骤S3包括以下子步骤：
S31：当运行集合B中的子状态机时，对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；
S32：运行端口角色选举状态机；
S33：当需要重新运行集合B的子状态机时，重复执行步骤S31～S33直至集合B中所有的子状态机状态稳定。
本实施例实施时，在集合A中的子状态机运行完后，将进行集合B中子状态机的运行，其中prssm子状态机为基于网桥的状态机，其他的则都是基于端口的子状态机，并且pism与prssm、prtsm与pstsm之间都是双向影响的，为了保证高效可靠的调度，采用以下处理方法：
1)遍历所有端口，每个遍历到的端口按pism->tcsm->prtsm->pstsm的运行顺序
2)运行prssm子状态机
3)查看是否需要重新运行集合B的子状态机，如果需要则从新返回1)步骤
由于子状态机之间存在双向影响，集合B的子状态机可能会多次运行，其判定标准是集合B中的子状态机的状态是否在状态机运行时发生变化，如果发生变化则认为需要重新进行运行，所有子状态机状态稳定则认为集合B中的子状态机都完成了运行。为了增加整体运行效率，将会产生双向影响的pstsm和prssm子状态机在最后运行。
如图4所示，为了进一步的说明本实施例的工作过程，集合C中的子状态机包括端口发送状态机；
步骤S4包括以下子步骤：
当运行集合C中的子状态机时，对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中运行端口发送状态机。
本实施例实施时，最后则运行集合C的子状态机，ptsm子状态机也是基于端口的状态机，因此运行时遍历所有端口，遍历到的端口运行ptsm子状态机。
一种RSTP状态机调度的系统，包括：
集合单元：用于根据RSTP状态机中子状态机的收发功能和接收到报文时产生影响的状态将所述子状态机分为三个集合：集合A、集合B和集合C；
其中集合A中为接收到报文会直接产生影响的子状态机；集合B中为接收到报文不直接产生影响的子状态机；集合C中为进行报文发送的子状态机；
运行单元：运行集合A中的子状态机；在集合A中的子状态机运行完成后，运行集合B中的子状态机；在集合B中的子状态机运行完成后，运行集合C中的子状态机。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，所述子状态机运行结束的判断条件为子状态机的状态不再满足任意状态变化的条件。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，集合A中的子状态机包括端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机；
当运行集合A中的子状态机时，运行单元对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，集合B中的子状态机包括端口角色选举状态机、端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；
当运行集合B中的子状态机时，运行单元对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；完成后运行单元运行端口角色选举状态机；
当需要重新运行集合B的子状态机时，运行单元重复执行遍历和子状态机的运行直至集合B中所有的子状态机状态稳定。
为了进一步的说明本实施例的工作过程，集合C中的子状态机包括端口发送状态机；
当运行集合C中的子状态机时，运行单元对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中运行端口发送状态机。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种快速生成树协议RSTP状态机调度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据RSTP状态机中子状态机的收发功能和接收到报文时产生影响的状态将所述子状态机分为三个集合：集合A、集合B和集合C；
其中，集合A中为接收到报文会直接产生影响的子状态机，包括端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机；
集合B中为接收到报文不直接产生影响的子状态机，包括端口角色选举状态机、端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；
集合C中为进行报文发送的子状态机，包括端口发送状态机；
S2：运行集合A中的子状态机；
S3：在集合A中的子状态机运行完成后，运行集合B中的子状态机；
S4：在集合B中的子状态机运行完成后，运行集合C中的子状态机；
步骤S2包括以下子步骤：
当运行集合A中的子状态机时，对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机；
步骤S3包括以下子步骤：
S31：当运行集合B中的子状态机时，对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；
S32：运行端口角色选举状态机；
S33：当需要重新运行集合B的子状态机时，重复执行步骤S31～S33直至集合B中所有的子状态机状态稳定；
步骤S4包括以下子步骤：
当运行集合C中的子状态机时，对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中运行端口发送状态机。
2.根据权利要求1所述的一种快速生成树协议RSTP状态机调度的方法，其特征在于，所述子状态机运行结束的判断条件为子状态机的状态不再满足任意状态变化的条件。
3.一种快速生成树协议RSTP状态机调度的系统，其特征在于，包括：
集合单元：用于根据RSTP状态机中子状态机的收发功能和接收到报文时产生影响的状态将所述子状态机分为三个集合：集合A、集合B和集合C；
其中，集合A中为接收到报文会直接产生影响的子状态机，包括端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机；
集合B中为接收到报文不直接产生影响的子状态机，包括端口角色选举状态机、端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；
集合C中为进行报文发送的子状态机，集合C中的子状态机包括端口发送状态机；
运行单元：运行集合A中的子状态机；在集合A中的子状态机运行完成后，运行集合B中的子状态机；在集合B中的子状态机运行完成后，运行集合C中的子状态机；
当运行集合A中的子状态机时，运行单元对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口接收状态机、端口协议迁移状态机和网桥探测状态机；
当运行集合B中的子状态机时，运行单元对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中子状态机的运行顺序从先到后依次为端口信息状态机、拓扑改变状态机、端口角色转变状态机和端口状态转变状态机；完成后运行单元运行端口角色选举状态机；
当需要重新运行集合B的子状态机时，运行单元重复执行遍历和子状态机的运行直至集合B中所有的子状态机状态稳定；
当运行集合C中的子状态机时，运行单元对所有端口进行遍历，每个遍历到的端口中运行端口发送状态机。
4.根据权利要求3所述的一种快速生成树协议RSTP状态机调度的系统，其特征在于，所述子状态机运行结束的判断条件为子状态机的状态不再满足任意状态变化的条件。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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