CN111555970A - 一种基于双机冗余系统的网络切换方法、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于双机冗余系统的网络切换方法、系统及存储介质，所述方法包括：备用设备监控主用设备的路由表表项和ARP表表项；当主用设备在与用户主机建立通信的过程中增加或者删除路由表表项和ARP表表项时，备用设备同步执行增加或者删除相同的表项；当双机冗余系统切换后，备用设备已具备与用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，备用设备成为新的主用设备，完成网络通信的切换。本发明使得双机冗余系统切换后，原备用设备在变为新主用设备后无需运行路由协议和ARP协议就具有了与用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，从而迅速的完成了网络通信的切换。

Description

一种基于双机冗余系统的网络切换方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基于双机冗余系统的网络切换方法、系统及存储介质。
背景技术
电信设备要求有极高的业务服务可用性，在研发设计时就需要考虑到设备的操作系统、驱动、硬件资源等功能模块出现故障时能够快速恢复正常的业务服务，因此业内广泛采用了两台较独立的设备系统来提供一套业务服务的功能，其中一台设备系统处于激活状态，提供业务服务，称它为主用设备；另一台设备系统处于非激活状态，不提供业务服务，称它为备用设备。当主用设备出现故障时，能够快速切换到备用设备上运行提供业务服务的程序；主用设备和备用设备一起被称为双机冗余系统。
但电信设备是基于IP网络对外提供业务服务，主用设备和备用设备有各自独立的IP网络接口，在主备切换之后，新的主用设备需要迅速建立路由表表项和ARP(AddressResolution Protocal，地址解析协议，是将IP地址解析为以太网的MAC地址或者称为物理地址的协议)表表项的数据，才能建立与用户主机之间的网络通信，完成网络通信的切换。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于双机冗余系统的网络切换方法、系统及存储介质，旨在解决现有技术中主用设备和备用设备切换不方便的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于双机冗余系统的网络切换方法，所述基于双机冗余系统的网络切换方法包括如下步骤：
备用设备监控主用设备的路由表表项和ARP表表项；
当主用设备在与用户主机建立通信的过程中增加或者删除路由表表项和ARP表表项时，备用设备同步执行增加或者删除相同的表项；
当双机冗余系统切换后，备用设备已具备与用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，备用设备成为新的主用设备，完成网络通信的切换。
可选地，所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其中，所述备用设备监控主用设备的路由表表项和ARP表表项，之前还包括：
备用设备启动时，获取主用设备的所有路由表表项和ARP表表项的数据，并将获取的路由表表项和ARP表表项设置到自己的系统中，备用设备进入运行状态。
可选地，所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其中，所述主用设备和所述备用设备处于192.168.2.0/24子网。
可选地，所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其中，所述主用设备和所述备用设备通过第二交换机连接到路由器的端口A；
所述路由器的端口A为192.168.2.0/24子网的网关。
可选地，所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其中，所述用户主机处于192.168.1.0/24子网。
可选地，所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其中，所述用户主机通过第一交换机连接到路由器的端口B；
所述路由器的端口B为192.168.1.0/24子网的网关。
可选地，所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其中，所述第一交换机和所述第二交换机按照数据包的目的MAC地址转发数据包，分别使得所述用户主机与所述路由器的端口B通信、所述主用设备与所述路由器的端口A通信；
所述路由器在所述端口A与所述端口B之间按照数据包的目的IP地址转发数据包，使得192.168.2.0/24子网和192.168.1.0/24子网下的主机互相通信。
可选地，所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其中，所述路由表表项用于不同网段的主机之间进行通信；
所述ARP表表项用于通过主机的IP地址查询得到所述主机的MAC地址。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于双机冗余系统的网络切换系统，其中，所述基于双机冗余系统的网络切换系统包括：主用设备、备用设备、第一交换机、第二交换机、路由器和用户主机；
所述主用设备通过所述第二交换机的第一端口与所述第二交换机连接，所述备用设备通过所述第二交换机的第二端口与所述第二交换机连接；
所述第二交换机与所述路由器的端口A连接；
所述第一交换机与所述路由器的端口B连接；
所述用户主机与所述第一交换机连接；
所述备用设备运行时监控所述主用设备的路由表表项和ARP表表项；
所述主用设备在与所述用户主机建立通信的过程中增加或者删除路由表表项和ARP表表项时，所述备用设备同步执行增加或者删除相同的表项；
双机冗余系统切换后，所述备用设备已具备与所述用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，所述备用设备成为新的主用设备，完成网络通信的切换。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有基于双机冗余系统的网络切换程序，所述基于双机冗余系统的网络切换程序被处理器执行时实现如上所述的基于双机冗余系统的网络切换方法的步骤。
本发明通过备用设备监控主用设备的路由表表项和ARP表表项；当主用设备在与用户主机建立通信的过程中增加或者删除路由表表项和ARP表表项时，备用设备同步执行增加或者删除相同的表项；当双机冗余系统切换后，备用设备已具备与用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，备用设备成为新的主用设备，完成网络通信的切换。本发明使得双机冗余系统切换后，原备用设备在变为新主用设备后无需运行路由协议和ARP协议就具有了与用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，从而迅速的完成了网络通信的切换。
附图说明
图1是本发明基于双机冗余系统的网络切换方法的较佳实施例的流程图；
图2是本发明基于双机冗余系统的网络切换系统的较佳实施例的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明较佳实施例所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，如图1所示，所述基于双机冗余系统的网络切换方法包括以下步骤：
步骤S10、备用设备监控主用设备的路由表表项和ARP表表项；
步骤S20、当主用设备在与用户主机建立通信的过程中增加或者删除路由表表项和ARP表表项时，备用设备同步执行增加或者删除相同的表项；
步骤S30、当双机冗余系统切换后，备用设备已具备与用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，备用设备成为新的主用设备，完成网络通信的切换。
具体地，所述备用设备启动时，获取所述主用设备的所有路由表表项和ARP表表项的数据，并将获取的路由表表项和ARP表表项设置到自己的系统中，所述备用设备进入运行状态；所述备用设备运行时，监控所述主用设备增加、删除的路由表表项和ARP表表项数据，所述备用设备也同步执行增加、删除相同的表项。
其中，所述路由表表项用于不同网段的主机之间进行通信；所述ARP表表项用于通过主机的IP地址查询得到所述主机的MAC地址。
IP数据包通信，数据包最基本要有目的MAC、源MAC、目的IP、源IP信息，ARP表表项是指某一主机的IP与该主机的MAC地址，ARP表表项用处就是通过主机的IP地址查询得到所述主机的MAC地址，例如，主机A只知道主机B的IP地址，主机A就要查找主机A上是否有记录主机B的MAC地址，当知道了主机B的IP地址和MAC地址，主机A就能构造IP数据包了。
同网段通信时，即主机A与主机B是在同网段里，也就是说主机A与主机B之间是直连或通过交换机相连，没有经过路由器；路由表表项就是用于不同网段的主机之间通信用的；例如，主机A要与不同网段的主机B通信，就必须经过主机A所在网段的网关A，由网关A转发给主机B；主机A要与不同网段的主机B通信，需要经过网关A转发，这个信息就是路由表表项。也就是说，没有路由表表项和ARP表表项信息的话，就需要运行ARP协议和路由协议去获取(或者由网络管理员手动配置信息)，否则不能建立通信，所以备用设备同步了主用设备的路由表表项和ARP表表项之后，能快速与用户主机建立通信。
如图2所示，所述主用设备(即图2中的设备A)和所述备用设备(即图2中的设备B)处于192.168.2.0/24子网；所述主用设备和所述备用设备通过第二交换机(即图2中的交换机2)连接到路由器的端口A；所述主用设备A的IP为192.168.2.2，所述路由器的端口A为192.168.2.0/24子网的网关，网关IP为192.168.2.1。
所述用户主机处于192.168.1.0/24子网，所述用户主机通过第一交换机(即图2中的交换机1)连接到路由器的端口B，用户主机的IP为192.168.1.2，所述路由器的端口B为192.168.1.0/24子网的网关，网关IP为192.168.1.1。
所述第一交换机和所述第二交换机按照数据包的目的MAC地址转发数据包，分别使得所述用户主机与所述路由器的端口B通信、所述主用设备与所述路由器的端口A通信。
所述路由器在所述端口A与所述端口B之间按照数据包的目的IP地址转发数据包，使得192.168.2.0/24子网和192.168.1.0/24子网下的主机互相通信。
即使连接好了设备(设备A和设备B)、用户主机、交换机(交换机1和交换机2)、路由器以及配置好了所有IP地址，主用设备A与用户主机还是不能通信成功的，它们还需要两个信息：路由表表项信息和ARP表表项信息。
用户主机(192.168.1.2)需要添加路由表表项指明去往主用设备A(192.168.2.2)的下一跳是192.168.1.1；以及添加ARP表表项指明下一跳IP(192.168.1.1)的MAC地址。
主用设备A(192.168.2.2)也同样需要添加路由表表项指明去往用户主机(192.168.1.2)的下一跳是192.168.2.1；以及添加ARP表表项指明下一跳IP(192.168.2.1)的MAC地址。
当双机冗余系统发生切换，设备B成为新的主用设备后，通常情况下设备B需要运行路由协议和ARP协议，完成添加路由表表项和ARP表表项；所以快速恢复用户主机与设备B之间的通信的关键就是，快速使设备B恢复出正确的路由表表项和ARP表表项。
本发明通过备用设备监控主用设备的路由表表项和ARP表表项，当主用设备在与用户主机建立通信的过程中增加、删除路由表表项和ARP表表项时，备用设备也同步执行增加、删除相同的表项。使得双机冗余系统切换后，原备用设备在变为新主用设备后无需运行路由协议和ARP协议就具有了与用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，从而迅速的完成了网络通信的切换。
进一步地，如图2所示，基于上述基于双机冗余系统的网络切换方法，本发明还相应提供了一种基于双机冗余系统的网络切换系统，其中，所述基于双机冗余系统的网络切换系统包括：
主用设备(设备A)、备用设备(设备B)、第一交换机(交换机1)、第二交换机(交换机2)、路由器和用户主机。
其中，所述主用设备通过所述第二交换机的第一端口(端口1)与所述第二交换机连接，所述备用设备通过所述第二交换机的第二端口(端口2)与所述第二交换机连接；所述第二交换机与所述路由器的端口A连接；所述第一交换机与所述路由器的端口B连接；所述用户主机与所述第一交换机连接；所述备用设备运行时监控所述主用设备的路由表表项和ARP表表项；所述主用设备在与所述用户主机建立通信的过程中增加或者删除路由表表项和ARP表表项时，所述备用设备同步执行增加或者删除相同的表项；双机冗余系统切换后，所述备用设备已具备与所述用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，所述备用设备成为新的主用设备，完成网络通信的切换。
其中，所述主用设备和所述备用设备处于192.168.2.0/24子网；所述主用设备和所述备用设备通过第二交换机连接到路由器的端口A；所述路由器的端口A为192.168.2.0/24子网的网关；所述用户主机处于192.168.1.0/24子网；所述用户主机通过第一交换机连接到路由器的端口B；所述路由器的端口B为192.168.1.0/24子网的网关。
所述第一交换机和所述第二交换机按照数据包的目的MAC地址转发数据包，分别使得所述用户主机与所述路由器的端口B通信、所述主用设备与所述路由器的端口A通信；所述路由器在所述端口A与所述端口B之间按照数据包的目的IP地址转发数据包，使得192.168.2.0/24子网和192.168.1.0/24子网下的主机互相通信。
本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有基于双机冗余系统的网络切换程序，所述基于双机冗余系统的网络切换程序被处理器执行时实现如上所述的基于双机冗余系统的网络切换方法的步骤。
综上所述，本发明提供一种基于双机冗余系统的网络切换方法、系统及存储介质，所述方法包括：备用设备监控主用设备的路由表表项和ARP表表项；当主用设备在与用户主机建立通信的过程中增加或者删除路由表表项和ARP表表项时，备用设备同步执行增加或者删除相同的表项；当双机冗余系统切换后，备用设备已具备与用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，备用设备成为新的主用设备，完成网络通信的切换。本发明使得双机冗余系统切换后，原备用设备在变为新主用设备后无需运行路由协议和ARP协议就具有了与用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，从而迅速的完成了网络通信的切换。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于双机冗余系统的网络切换方法，其特征在于，所述基于双机冗余系统的网络切换方法包括：
备用设备监控主用设备的路由表表项和ARP表表项；
当主用设备在与用户主机建立通信的过程中增加或者删除路由表表项和ARP表表项时，备用设备同步执行增加或者删除相同的表项；
当双机冗余系统切换后，备用设备已具备与用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，备用设备成为新的主用设备，完成网络通信的切换。
2.根据权利要求1所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其特征在于，所述备用设备监控主用设备的路由表表项和ARP表表项，之前还包括：
备用设备启动时，获取主用设备的所有路由表表项和ARP表表项的数据，并将获取的路由表表项和ARP表表项设置到自己的系统中，备用设备进入运行状态。
3.根据权利要求1所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其特征在于，所述主用设备和所述备用设备处于192.168.2.0/24子网。
4.根据权利要求3所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其特征在于，所述主用设备和所述备用设备通过第二交换机连接到路由器的端口A；
所述路由器的端口A为192.168.2.0/24子网的网关。
5.根据权利要求4所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其特征在于，所述用户主机处于192.168.1.0/24子网。
6.根据权利要求5所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其特征在于，所述用户主机通过第一交换机连接到路由器的端口B；
所述路由器的端口B为192.168.1.0/24子网的网关。
7.根据权利要求6所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其特征在于，所述第一交换机和所述第二交换机按照数据包的目的MAC地址转发数据包，分别使得所述用户主机与所述路由器的端口B通信、所述主用设备与所述路由器的端口A通信；
所述路由器在所述端口A与所述端口B之间按照数据包的目的IP地址转发数据包，使得192.168.2.0/24子网和192.168.1.0/24子网下的主机互相通信。
8.根据权利要求1所述的基于双机冗余系统的网络切换方法，其特征在于，所述路由表表项用于不同网段的主机之间进行通信；
所述ARP表表项用于通过主机的IP地址查询得到所述主机的MAC地址。
9.一种基于双机冗余系统的网络切换系统，其特征在于，所述基于双机冗余系统的网络切换系统包括：主用设备、备用设备、第一交换机、第二交换机、路由器和用户主机；
所述主用设备通过所述第二交换机的第一端口与所述第二交换机连接，所述备用设备通过所述第二交换机的第二端口与所述第二交换机连接；
所述第二交换机与所述路由器的端口A连接；
所述第一交换机与所述路由器的端口B连接；
所述用户主机与所述第一交换机连接；
所述备用设备运行时监控所述主用设备的路由表表项和ARP表表项；
所述主用设备在与所述用户主机建立通信的过程中增加或者删除路由表表项和ARP表表项时，所述备用设备同步执行增加或者删除相同的表项；
双机冗余系统切换后，所述备用设备已具备与所述用户主机建立通信所依赖的路由表表项和ARP表表项，所述备用设备成为新的主用设备，完成网络通信的切换。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有基于双机冗余系统的网络切换程序，所述基于双机冗余系统的网络切换程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的基于双机冗余系统的网络切换方法的步骤。
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