CN111585797A

CN111585797A - 以太网链路切换方法、装置、设备及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN111585797A
Application number: CN202010346912.XA
Authority: CN
Inventors: 向卫东; 孟庆晓; 吴闽华
Original assignee: Shenzhen Genew Technologies Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Genew Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2020-08-25
Anticipated expiration: 2040-04-27
Also published as: CN111585797B

Abstract

本发明公开了一种以太网链路切换的方法、装置、系统及计算机可读存储介质，该方法包括步骤：目标交换机监控本地工作链路是否发生故障；若工作链路发生故障，则目标交换机弃用工作链路，并发送故障通知报文至目标交换机的相邻交换机；相邻交换机依据故障通知报文将本地备用链路切换为新的工作链路，与现有技术相比，可大大缩短链路切换时间，进一步地减少网络故障的修复时间，提高以太网网络的可用性。

Description

以太网链路切换方法、装置、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及以太网技术领域，尤其涉及一种以太网链路切换方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

交换机是以太网络重要的通信节点，而以太网络中最常出现的故障就是交换机之间连接的链路断开，导致以太网络不能正常工作，为了防止这种情况发生，在高可用性的以太网络拓扑设计中，往往会在交换机之间设置多余的链路连接，作为备用链路。当处于工作状态的链路正常运转时，交换机运行协议控制备用链路进入关闭状态，避免形成网络环路造成广播风暴；当处于工作状态的链路出现故障时，交换机运行协议控制备用链路进入运转状态，以保证以太网络正常工作，但是从出现故障的链路切换到备用链路的时间长达数秒，这会中断大多数基于以太网络的应用，尤其是对工业以太网络造成无法承受的影响，工业以太网要求网络故障的恢复时间不超过10毫秒。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种以太网链路切换方法、装置、设备及计算机可读存储介质，旨在解决在以太网络链路出现故障之后如何快速恢复以太网络的正常运行问题。

目标交换机监控本地工作链路是否发生故障；

若所述工作链路发生故障，则所述目标交换机弃用所述工作链路，并发送故障通知报文至所述目标交换机的相邻交换机；

所述相邻交换机依据所述故障通知报文将本地备用链路切换为新的工作链路。

可选地，所述若所述工作链路发生故障，则所述目标交换机弃用所述工作链路，并发送故障通知报文至所述目标交换机的相邻交换机的步骤包括：

若所述工作链路发生故障，则所述目标交换机弃用原来的根端口，将指定端口切换成根端口，得到第一根端口；

所述目标交换机通过所述第一根端口发送所述故障通知报文至所述目标交换机的相邻交换机。

可选地，所述相邻交换机依据所述故障通知报文将本地备用链路切换为新的工作链路的步骤包括：

所述相邻交换机将接收所述故障通知报文中的端口确定为第一指定端口，将所述相邻交换机的另一端口确定为第二根端口；

所述相邻交换机通过所述第二根端口发送指示信息开启与第二根端口对应的第二指定端口，以将所述备用链路切换成新的工作链路。

可选地，所述目标交换机监控本地工作链路是否发生故障的步骤之前，还包括：

根据预设协议确定以太网络链路中的工作链路和备用链路。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种以太网链路切换装置，所述以太网链路切换装置包括：

监控模块，用于目标交换机监控本地工作链路是否发生故障；

弃用发送模块，用于若所述工作链路发生故障，则所述目标交换机弃用所述工作链路，并发送故障通知报文至所述目标交换机的相邻交换机；

切换模块，用于所述相邻交换机依据所述故障通知报文将本地备用链路切换为新的工作链路。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种以太网链路切换设备，所述以太网链路切换设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的以太网链路切换程序，所述以太网链路切换程序被所述处理器执行时实现如上所述的以太网链路切换方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有所述以太网链路切换程序，所述以太网链路切换程序被处理器执行时实现如上所述的以太网链路切换方法的步骤。

本发明通过目标交换机监控本地工作链路是否发生故障，若工作链路发生故障，目标交换机弃用本地工作链路，并发送故障通知报文至相邻交换机，相邻交换机接收到故障通知报文后，将本地备用连切换为新的工作链路，与现有技术相比，可大大缩短链路切换时间，进一步地减少网络故障的修复时间，提高以太网络的可用性。

附图说明

图1为实现本发明各个实施例一种设备的硬件结构示意图；

图2为本发明以太网链路切换方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明以太网链路切换方法第一场景示意图；

图4为本发明以太网链路切换方法第二场景示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做说明。

具体实施方式

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。

本发明提供了一种以太网链路切换设备，参照图1，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的结构示意图。

需要说明的是，图1即可为以太网链路切换设备的硬件运行环境的结构示意图。本发明实施例以太网链路切换设备可以是PC，便携计算机，服务器等设备。

如图1所示，该以太网链路切换设备可以包括：处理器1001，例如CPU，存储器1005，用户接口1003，网络接口1004，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

可选地，以太网链路切换设备还可以包括RF(Radio Frequency，射频)电路，传感器、WiFi模块等等。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的以太网链路切换设备结构并不构成以太网链路切换设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储可读存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及以太网链路切换程序。其中，操作系统是管理和控制以太网链路切换设备硬件和软件资源的程序，支持以太网链路切换程序以及其它软件或程序的运行。

图1所示的以太网链路切换设备，可用于实现在以太网络链路出现故障之后快速恢复以太网络的正常运行，用户接口1003主要用于侦测或者输出各种信息，如输入指示信息和输出断链通知报文等；网络接口1004主要用于与后台服务器交互，进行通信；处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的以太网链路切换程序，并执行以下操作：

目标交换机监控本地工作链路是否发生故障；

进一步的，所述若所述工作链路发生故障，则所述目标交换机弃用所述工作链路，并发送故障通知报文至所述目标交换机的相邻交换机的步骤包括：

进一步地，所述相邻交换机依据所述故障通知报文将本地备用链路切换为新的工作链路的步骤包括：

所述目标交换机监控本地工作链路是否发生故障的步骤之前，处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的以太网链路切换程序，并执行以下步骤：

根据预设协议确定以太网络链路中的工作链路和备用链路。

本实施例通过目标交换机监控本地工作链路是否发生故障，若工作链路发生故障，目标交换机弃用本地工作链路，并发送故障通知报文至相邻交换机，相邻交换机接收到故障通知报文后，将本地备用连切换为新的工作链路，与现有技术相比，可大大缩短链路切换时间，进一步地减少网络故障的修复时间，提高以太网络的可用性。

本发明移动终端具体实施方式与下述以太网链路切换方法各实施例基本相同，在此不再赘述。

基于上述结构，提出本发明以太网链路切换方法的各个实施例。

本发明提供一种以太网链路切换方法。

参照图2，图2为本发明以太网链路切换方法第一实施例的程示意图。

在本实施例中，提供了以太网链路切换方法的实施例，需要说明的是，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。

在本实施例中，以太网链路切换方法包括：

步骤S10，目标交换机监控本地工作链路是否发生故障；

以太网络中存在的交换机包括根交换机和非根交换机，目标交换机为非根交换机，工作链路连接各个交换机，本地工作链路为目标交换机与其他交换机的连接。通过驱动程序实时检查该工作链路，监控该工作链路是否发生故障，故障包括工作链路的硬件故障或者工作链路被移除等。

步骤S20，若所述工作链路发生故障，则所述目标交换机弃用所述工作链路，并发送故障通知报文至所述目标交换机的相邻交换机；

当工作链路发生故障时，为了防止基于以太网络的应用中断，需要目标交换机快速恢复以太网络的正常运转，一般的是目标交换机弃用发生故障的工作链路，并发送故障通知报文至所述相邻交换机，以将备用链路切换为新的工作链路。

进一步地，步骤S20还包括：

步骤a，若所述工作链路发生故障，则所述目标交换机弃用原来的根端口，将指定端口切换成根端口，得到第一根端口；

根交换机只有指定端口，非根交换机均有根端口和指定端口，目标交换机地工作链路发生故障之后，目标交换机弃用原来的根端口，将原来地指定端口切换成根端口，为与后文出现的根端口进行区分，将目标交换机切换后的根端口视为第一根端口。

步骤b，所述目标交换机通过所述第一根端口发送所述故障通知报文至所述目标交换机的相邻交换机。

目标交换机通过第一根端口发送故障通知报文至相邻交换机，以告知相邻交换机目标交换机的工作链路发生了故障。

参照图3，图3中有四条链路，分别是S1-S2、S2-S3、S3-S4和S1-S4，链路S2-S3为备用链路，链路S1-S2、S3-S4和S1-S4为工作链路，交换机S1为根交换机，P1、P2为属于各个交换机的端口，交换机通过端口之间的连接而相互连接，端口P1(S1)和P2(S1)为根交换机的指定端口，端口P1(S2)是交换机S2的根端口，端口P1(S3)是交换机S3的根端口，端口P1(S4)是交换机S4的指定端口，端口P2(S4)是交换机S4的根端口，当工作链路S1-S4发生故障后，目标交换机S4弃用根端口P2(S4)，将指定端口P1(S4)切换成第一根端口，目标交换机S4从第一根端口P1(S4)发送故障通知报文至相邻交换机S3。

步骤S30，所述相邻交换机依据所述故障通知报文将本地备用链路切换为新的工作链路。

当相邻交换机接收到故障通知报文后，通过端口身份的切换将备用链路切换为新的工作链路。

进一步地，步骤S30还包括：

步骤c，所述相邻交换机将接收所述故障通知报文中的端口确定为第一指定端口，将所述相邻交换机的另一端口确定为第二根端口；

相邻交换机接收到故障通知报文后，将接收故障通知报文的端口确定为指定端口，即第一指定端口，同样是为了与下文出现的指定端口进行区分，将相邻交换机的另一端口确定为根端口，即第二根端口。

步骤d，所述相邻交换机通过所述第二根端口发送指示信息开启与第二根端口对应的第二指定端口，以将所述备用链路切换成新的工作链路。

当相邻交换机确定第二根端口后，通过第二根端口发送指示信息至与第二根端口对应连接的第二指定端口，连接第二根端口与第二指定端口的链路即为备用链路。第二指定端口接收到指示信息即被打开，此时备用链路切换成了工作链路。

参照图3，相邻交换机S3接收到故障通知报文后，将接收故障通知报文的端口P1(S3)确定为第一指定端口，将端口P2(S3)确定为第二根端口，相邻交换机S3通过第二根端口P2(S3)发送指示信息至端口P2(S2)，即第二指定端口，指示第二指定端口P2(S2)打开，此时备用链路S2-S3切换成了新的工作链路。

现行的切换方法是当检查出工作链路发生故障，以太网络中若干个交换机多次接收不到BDUP报文后才会重新切换根端口，以将备用链路切换为新的工作链路，但是BPDU报文每两秒才会发送一次，也就是说当前工作链路发生故障之后数秒之内基于以太网络的大多数应用处于中断的状态，这会给以太网络的用户造成很多不便，尤其是工业以太网，工业以太网络要求网络中断时间不能超过10毫秒。本实施例提供的将备用链路切换为新的工作链路方法，可以将以太网络中工作链路的中断时间控制在10毫秒以内。

本实施例通过目标交换机监控本地工作链路是否发生故障，若工作链路发生故障，目标交换机弃用本地工作链路，并发送故障通知报文至相邻交换机，相邻交换机接收到故障通知报文后，将本地备用连切换为新的工作链路，与现有技术相比，可大大缩短链路切换时间，进一步地减少网络故障的修复时间，提高以太网网络的可用性。

进一步地，提出本发明以太网链路切换方法的第二实施例。以太网链路切换方法的第二实施例与以太网链路切换方法的第一实施例的区别在于，所述目标交换机监控本地工作链路是否发生故障的步骤之前，还包括：

步骤e，根据预设协议确定以太网络链路中的工作链路和备用链路。

预设协议即RSTP协议。以太网络中的每个交换机均生成BPDU(BridgeProtocolData Unit，生成树协议)报文，且每个交换机将生成的BPDU报文发送出去，同时也会接收来自其他交换机发送的BPDU报文，例如图4中交换机S2可以将生成的BPDU报文发送至交换机S3和交换机S1，也会接收来自交换机S1和S3的BPDU报文。BPDU报文中包括生成该BPDU报文的交换机的优先级数值，每个交换机存储有本地的优先级数值。交换机的优先级一般用一串数字表示，即优先级数值，优先级数值越小表示该优先级数值对应的交换机的优先级越高。每个交换机接收到BPDU报文后，提取BPDU报文中的优先级数值，判断该优先级数值是否小于本地交换机存储的优先级数值，以判断生成该BPDU报文的交换机的优先级是否高于所述本地交换机。若BPDU报文中的优先级数值小于本地交换机存储的优先级数值，则确定生成该BPDU报文的交换机的优先级高于本地交换机，本地交换机将不会再生成和发送原本自己的BPDU报文,转而转发优先级较高的该BPDU报文。

若本地交换机接收的BPDU报文中的优先级数值大于本地交换机存储的优先级数值，则确定生成该BPDU报文的相邻交换机的优先级低于本地交换机的优先级，本地交换机不再转发该BPDU报文，所以最终在以太网络内各交换机之间只转发具有最小优先级数值的BPDU报文。也只留下具有最小优先级数值的交换机在生成BPDU报文，该以太网中优先级数值最小的交换机称为根交换机。

本地交换机的端口转发根交换机生成的BPDU报文时会增加链路开销，所以转发该BPDU报文之前会将新增开销数值计入该BPDU报文的链路开销数值中，以更新BPDU报文，更新后的BPDU报文中的链路开销数值表示该BPDU报文的传输代价。

可以理解的是，由根交换机生成的BPDU报文可以发送至每个非根交换机，且非根交换机收到的BPDU报文中记录有从根交换机发送至该非根交换机的链路开销数值。当非根交换机有多个端口接收到多个由根交换机生成的BPDU报文时，选择具有最小的链路开销数值的BPDU报文对应的端口的传输路段作为工作链路，以减少网络传输资源的消耗，该非根交换机的该工作链路对应的端口称为根端口，该根端口的对端端口称为指定端口。既非根端口又非指定端口的端口所对应的传输路段则为备用链路。

参照图4，当交换机S4接收到由根交换机生成的BPDU报文，通过BPDU中的优先级数值可确定交换机S1为根交换机，交换机S4可接收从传输路段S1-S4传输的BPDU报文，也可以接收从传输路段S3-S4传输的BPDU报文，比较接收到的两个BPDU报文中的链路开销数值，取传输具有最小链路开销数值的BPDU报文的传输路段为工作链路，若从传输路段S1-S4传输的BPDU报文中的链路开销数值小于从传输路段S3-S4传输的BPDU报文的链路开销数值，则取传输路段S1-S4为交换机S4的工作链路；当交换机S2接收到由根交换机生成的BPDU报文，同样的交换机S1为根交换机，交换机S2可接收从传输路段S1-S2传输的BPDU报文，也可以接收从传输路段S3-S2传输的BPDU报文，比较接收到的两个BPDU报文中的链路开销数值，取传输具有最小链路开销数值的BPDU报文的传输路段为工作链路，若从传输路段S1-S2传输的BPDU报文中的链路开销数值小于从传输路段S3-S2传输的BPDU报文的链路开销数值，则取传输路段S1-S2为交换机S2的工作链路；当交换机S3接收到由根交换机生成BPDU报文中的链路开销数值相等，取接收BPDU报文的根端口编号较小的链路为工作链路，所以传输路段S4-S3为交换机S4工作链路，传输路段S2-S3为交换机S3的备用链路。

本实施例通过预设规则，选择具有最小的链路开销数值的BPDU报文对应的传输路段作为交换机的工作链路，其他的传输路段为交换机的备用链路。

以减少网络传输资源的消耗。

此外，本发明实施例还提出一种以太网链路切换装置，所述以太网链路切换装置包括：

进一步地，所述弃用发送模块还包括：

弃用单元，用于若所述工作链路发生故障，则所述目标交换机弃用原来的根端口；

切换单元，用于将指定端口切换成根端口，得到第一根端口；

发送单元，用于所述目标交换机通过所述第一根端口发送所述故障通知报文至所述目标交换机的相邻交换机。

进一步地，所述切换单元还包括：

确定单元，用于所述相邻交换机将接收所述故障通知报文中的端口确定为第一指定端口，将所述相邻交换机的另一端口确定为第二根端口；

开启单元，用于所述相邻交换机通过所述第二根端口发送指示信息开启与第二根端口对应的第二指定端口，以将所述备用链路切换成新的工作链路。

进一步地，所述以太网链路切换装置还包括：

确定模块，用于根据预设协议确定以太网络链路中的工作链路和备用链路。

本发明所述以太网链路切换装置实施方式与上述以太网链路切换方法各实施例基本相同，在此不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有以太网链路切换程序，所述以太网链路切换程序被处理器执行时实现如上所述的以太网链路切换方法的各个步骤。

需要说明的是，计算机可读存储介质可设置在以太网链路切换设备中。

本发明计算机可读存储介质具体实施方式与上述以太网链路切换方法各实施例基本相同，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种以太网络链路切换的方法，其特征在于，所述以太网链路切换方法包括以下步骤：

目标交换机监控本地工作链路是否发生故障；

2.如权利要求1所述的以太网链路切换方法，其特征在于，所述若所述工作链路发生故障，则所述目标交换机弃用所述工作链路，并发送故障通知报文至所述目标交换机的相邻交换机的步骤包括：

3.如权利要求1所述的以太网链路切换方法，其特征在于，所述相邻交换机依据所述故障通知报文将本地备用链路切换为新的工作链路的步骤包括：

4.如权利要求1所述的以太网链路切换方法，其特征在于，所述目标交换机监控本地工作链路是否发生故障的步骤之前，还包括：

根据预设协议确定以太网络链路中的工作链路和备用链路。

5.一种以太网链路切换装置，其特征在于，所述以太网链路切换装置包括：

6.一种以太网链路切换设备，其特征在于，所述以太网链路切换设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的以太网链路切换程序，所述以太网链路切换程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的以太网链路切换方法的步骤。

7.一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上存储有以太网链路切换程序，所述以太网链路切换程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的以太网链路切换方法的步骤。