CN112104478A - 一种链路切换方法、装置、设备及机器可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种链路切换方法、装置、设备及机器可读存储介质，该方法包括：获取待转发报文关联的主链路NH表项；根据主链路NH表项的端口状态字段，获取主链路端口的状态；根据主链路端口的状态，从主链路转发所述待转发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文；所述主链路NH表项是硬件NH表中的表项。通过本公开的技术方案，由节点网络设备的硬件NH表记录当前主链路的状态是否为正常工作，根据该状态选择由主链路或是备链路转发，快速完成链路切换，避免当主链路物理下线时，需要将故障事件逐层上报，再由软件再根据下线的接口找到关联这个接口的FIB转发表项，处理流程复杂，耗时过久。

Description

一种链路切换方法、装置、设备及机器可读存储介质

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其是涉及一种链路切换方法、装置、设备及 机器可读存储介质。

背景技术

FIB(Forward Information Base，转发信息库)从概念上讲类似于路由表或 信息库。它维护着一个IP路由表中包含的转发信息的镜象。当网络中路由或拓 朴结构发生了变化时，IP路由表就被更新，而这些变化也反映在FIB中。FIB 基于IP路由表中信息，维护着下一网络段的地址信息。

NH(Next Hop，下一跳)，路由的下一个节点，去往目的地址要经过的下 一个地址。

一种快速收敛技为IP FRR(IP Fast ReRoute，IP快速重路由)，基于Dijkstra 算法计算最短路径(Shortest Path Forwarding)计算，计算出备份路径，网络节 点故障时，快速切换流量到备份路径，无需等待路由收敛。存在备份路由的拓 扑，典型特征是存在环状链路。

网络的高可用性及自愈能力，日益成为构建网络的关键目标。上至运营商， 下到大中型企业客户，构建基础网络时，5个9(99.999％)的网络可用性成为 必然的选择，这相当于一年中，各种原因造成的网络中断总计大约为5.256分钟。 当网络链路或设备节点发生故障时，在路由再次收敛前网络流量会发生中断， 以现在使用最广泛的OSPF/ISIS协议来说，会经历如下五个过程：探测到故障、 产生更新信息、泛洪到整个网络、重新计算路由表以及下刷到FIB表。语音、 视频等实时性网络业务的兴起，对IP网络流量的快速倒换也提出了更高的要求， 需要在小于50ms的时间内完成链路的切换，目前的技术方案无法达到要求。

发明内容

有鉴于此，本公开提供一种链路切换方法、装置及电子设备、机器可读存 储介质，以改善上述主链路出现故障时无法快速切换到备链路的问题。

具体地技术方案如下：

本公开提供了一种链路切换方法，应用于网络设备，所述方法包括：获取 待转发报文关联的主链路NH表项；根据主链路NH表项的端口状态字段，获取 主链路端口的状态；根据主链路端口的状态，从主链路转发所述待转发报文， 或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文；所述主链路NH表项是 硬件NH表中的表项。

作为一种技术方案，获取主链路端口的上限或下线状态，根据主链路端口 的上限或下线状态更新所述主链路NH表项的端口状态字段。

作为一种技术方案，所述根据主链路端口的上线或下线状态，从主链路转 发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文，包括：若主 链路端口为上线状态，则从主链路转发所述待转发报文；若主链路端口为下线 状态，则获取备链路NH表项并从备链路转发报文。

作为一种技术方案，所述获取待转发报文关联的主链路NH表项，包括： 获取待转发报文关联的NHID，根据NHID在硬件NH表中查询NHID字段匹配 的NH表项。

本公开同时提供了一种链路切换装置，应用于网络设备，所述装置包括： 报文模块，用于获取待转发报文关联的主链路NH表项；状态模块，用于根据 主链路NH表项的端口状态字段，获取主链路端口的状态；转发模块，用于根 据主链路端口的状态，从主链路转发所述待转发报文，或获取备链路NH表项 并从备链路转发所述待转发报文；所述主链路NH表项是硬件NH表中的表项。

作为一种技术方案，获取主链路端口的上限或下线状态，根据主链路端口 的上限或下线状态更新所述主链路NH表项的端口状态字段。

作为一种技术方案，所述根据主链路端口的上线或下线状态，从主链路转 发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文，包括：若主 链路端口为上线状态，则从主链路转发所述待转发报文；若主链路端口为下线 状态，则获取备链路NH表项并从备链路转发报文。

作为一种技术方案，所述获取待转发报文关联的主链路NH表项，包括： 获取待转发报文关联的NHID，根据NHID在硬件NH表中查询NHID字段匹配 的NH表项。

本公开同时提供了一种电子设备，包括处理器和机器可读存储介质，所 述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，处理 器执行所述机器可执行指令以实现前述的链路切换方法。

本公开同时提供了一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储 有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机 器可执行指令促使所述处理器实现前述的链路切换方法。

本公开提供的上述技术方案至少带来了以下有益效果：

由节点网络设备的硬件NH表记录当前主链路的状态是否为正常工作，根 据该状态选择由主链路或是备链路转发，快速完成链路切换，避免当主链路物 理下线时，需要将故障事件逐层上报，先从硬件上报到软件，再由软件再根据 下线的接口找到关联这个接口的FIB转发表项，完成表项更新后再下发到驱动， 最后将新的表项下发到硬件，完成流量切换，处理流程复杂，耗时过久。

附图说明

为了更加清楚地说明本公开实施方式或者现有技术中的技术方案，下面将 对本公开实施方式或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而 易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施方式，对于本领域 普通技术人员来讲，还可以根据本公开实施方式的这些附图获得其他的附图。

图1是本公开一种实施方式中的链路切换方法的流程图；

图2是本公开一种实施方式中的链路切换装置的结构图；

图3是本公开一种实施方式中的电子设备的硬件结构图。

具体实施方式

在本公开实施方式使用的术语仅仅是出于描述特定实施方式的目的，而非 限制本公开。本公开和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该” 也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。还应当理解，本文中 使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组 合。

应当理解，尽管在本公开实施方式可能采用术语第一、第二、第三等来描 述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信 息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为 第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，此外，所 使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

虽然目前在路由协议快速收敛方面采用了很多新技术，使得路由收敛速度 得到大幅度提升，然而语音、视频等新网络业务的出现对流量中断时间提出更 严格的要求，许多运营商期望网络故障导致的流量中断时间控制在50ms以内甚 至更低，这种需求通过传统的路由协议快速收敛技术已经完全无法实现。

IP FRR是IP Fast ReRoute(IP快速重路由)的简称，它是为了满足提高路 由收敛速度而提出的，IP FRR技术的基本原理是提前计算备份路由，一旦探测 到故障使用备份路由指导转发，其流量中断时间等于探测邻接故障的时间与采 用备份路由替换失效路由的时间之和，节约了路由计算、转发表项板间同步等 时间。

在配置FRR的情况下，软件表项会产生一主一备两个下一跳表项，分别可 以引导流量去主链路和备链路。当软件表项下发到硬件之后，如果主备链路都 是可用的，硬件会选择主的下一跳下发到转发芯片的下一跳表项，这时匹配FIB1、 FIB2、FIB3转发的报文就可以走主链路转发。当主链路故障时，软件会刷新表 项，将主链路的状态刷新成不可用，备链路可用，这时驱动就会将备用链路信 息写到转发芯片的下一跳表项里。在NHID(NextHop ID，下一跳ID)不变的 情况下，仅仅通过刷新硬件的下一跳信息就可以完成流量的快速切换，而不用 将所有的FIB表项再去更新刷新一次。

FRR的实现时，若主链路物理下线，则需要将故障事件逐层上报，先从硬 件上报到软件，再由软件再根据下线的接口找到关联这个接口的FIB转发表项， 完成表项更新后再下发到驱动，最后将新的表项下发到硬件，完成流量切换， 处理流程复杂，耗时过久。

此外当有多个FRR业务关联到同一个主物理链路的时候，如果该主链路故 障下线了，则所有的FRR业务要排队处理，先处理的业务丢包就会少，后处理 的就会丢的多，FRR业务过多的时候，无法满足丢包小于50ms的需求。

有鉴于此，本公开提供一种链路切换方法、装置及电子设备、机器可读存 储介质，以改善上述主链路出现故障时无法快速切换到备链路的问题。

具体地技术方案如后述。

在一种实施方式中，本公开提供了一种链路切换方法，应用于网络设备， 所述方法包括：获取待转发报文关联的主链路NH表项；根据主链路NH表项的 端口状态字段，获取主链路端口的状态；根据主链路端口的状态，从主链路转 发所述待转发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文； 所述主链路NH表项是硬件NH表中的表项。

具体地，如图1，包括以下步骤：

步骤S11，获取待转发报文关联的主链路NH表项；

步骤S12，根据主链路NH表项的端口状态字段，获取主链路端口的状态；

步骤S13，根据主链路端口的状态，从主链路转发所述待转发报文，或获取 备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文。

在一种实施方式中，获取主链路端口的上限或下线状态，根据主链路端口 的上限或下线状态更新所述主链路NH表项的端口状态字段。

在一种实施方式中，所述根据主链路端口的上线或下线状态，从主链路转 发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文，包括：若主 链路端口为上线状态，则从主链路转发所述待转发报文；若主链路端口为下线 状态，则获取备链路NH表项并从备链路转发报文。

在一种实施方式中，所述获取待转发报文关联的主链路NH表项，包括： 获取待转发报文关联的NHID，根据NHID在硬件NH表中查询NHID字段匹配 的NH表项。

硬件NH表的NH表项中的主要信息包括报文的封装信息(如mpls标签、 eth头等)、物理出口(目的芯片号、目的端口号)等。

在一种实施方式中，可以新增一种表项用来维护本设备上所有端口的状态， 可以为PortState端口状态表。

在NH表项里新增字段，包括链路类型字段、端口状态字段、备链路NHID 字段。类型字段用于标示该NH表项对应的链路是主链路还是备链路；端口状 态字段用于关联当前NH对应的出端口的PortState表项，标示对应的端口状态 是否正常；备链路NHID字段用于关联当前主链路对应的备链路，使得当当前 主链路故障时，可以快速根据备链路NHID字段记录的NHID指向备链路。

在另一种实施方式中，也可以不使用PortState端口状态表，直接在硬件NH 表上维护端口状态。

在硬件查表过程中先通过FIB关联的NHID找到NH表项，通过表项里的 主备标记可知当前是主链路的NH表项，然后通过端口状态字段获知当前端口 是否正常工作，如果端口是上线的，则说明主链路正常工作，则通过当前NH 转发报文，即通过主链路转发报文。如果端口状态是下线的，则说明主链路故 障，需要通过当前NH表项中备链路NHID字段里填的备用NH的NHID找到备 用NH表项转发该报文。

当主链路故障的时候，将主物理链路对应端口状态表设置为下线，这样不 仅避免了下线事件的层层上报，也将所有关联该物理出口的FRR业务快速的切 换到对应的备用物理链路上了。同时也避免了后续软件通过现有的FRR机制再 来刷新表项时产生丢包。

本实施方式通过对硬件表项及转发流程的改进，减少了链路主备切换时的 丢包时间，极大地提高了多FRR业务共用一条物理链路时的切换性能。通过多 FRR业务共用同一物理链路时的特点，单一表项变化联动多个FRR业务，减小 软件处理时，性能问题导致的断流时间过长的问题。

在一种实施方式中，本公开同时提供了一种链路切换装置，如图2，应用于 网络设备，所述装置包括：报文模块21，用于获取待转发报文关联的主链路NH 表项；状态模块22，用于根据主链路NH表项的端口状态字段，获取主链路端 口的状态；转发模块23，用于根据主链路端口的状态，从主链路转发所述待转 发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文；所述主链路 NH表项是硬件NH表中的表项。

在一种实施方式中，获取主链路端口的上限或下线状态，根据主链路端口 的上限或下线状态更新所述主链路NH表项的端口状态字段。

在一种实施方式中，所述根据主链路端口的上线或下线状态，从主链路转 发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文，包括：若主 链路端口为上线状态，则从主链路转发所述待转发报文；若主链路端口为下线 状态，则获取备链路NH表项并从备链路转发报文。

在一种实施方式中，所述获取待转发报文关联的主链路NH表项，包括： 获取待转发报文关联的NHID，根据NHID在硬件NH表中查询NHID字段匹配 的NH表项。

装置实施方式与方法实施方式相同或相似，在此不再赘述。

在一种实施方式中，本公开提供了一种电子设备，包括处理器和机器可读 存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行 指令，处理器执行所述机器可执行指令以实现前述的链路切换方法，从硬件层 面而言，硬件架构示意图可以参见图3所示。

在一种实施方式中，本公开提供了一种机器可读存储介质，所述机器可读 存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行 时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现前述的链路切换方法。

这里，机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装 置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，机器可读存储 介质可以是：RAM(RadomAccess Memory，随机存取存储器)、易失存储器、 非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型 的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。

上述实施方式阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或 实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机， 计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、 智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏 控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然， 在实施本公开时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施方式可提供为方法、系统、或 计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施方式、完全软件实施方式、 或结合软件和硬件方面的实施方式的形式。而且，本公开实施方式可采用在一 个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限 于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施方式的方法、设备(系统)、和计算机程序 产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可以由计算机程序指令实现流程图 和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方 框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处 理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或 其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程 或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

而且，这些计算机程序指令也可以存储在能引导计算机或其它可编程数据 处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存 储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程 或者多个流程和/或方框图一个方框或者多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使 得在计算机或者其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处 理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域技术人员应明白，本公开的实施方式可提供为方法、系统或计算机 程序产品。因此，本公开可以采用完全硬件实施方式、完全软件实施方式、或 者结合软件和硬件方面的实施方式的形式。而且，本公开可以采用在一个或者 多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(可以包括但不限 于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本公开的实施方式而已，并不用于限制本公开。对于本领域 技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原理之内 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的权利要求范围之 内。

Claims (10)

1.一种链路切换方法，其特征在于，应用于网络设备，所述方法包括：

获取待转发报文关联的主链路NH表项；

根据主链路NH表项的端口状态字段，获取主链路端口的状态；

根据主链路端口的状态，从主链路转发所述待转发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文；

所述主链路NH表项是硬件NH表中的表项。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取主链路端口的上限或下线状态，根据主链路端口的上限或下线状态更新所述主链路NH表项的端口状态字段。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据主链路端口的上线或下线状态，从主链路转发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文，包括：

若主链路端口为上线状态，则从主链路转发所述待转发报文；

若主链路端口为下线状态，则获取备链路NH表项并从备链路转发报文。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待转发报文关联的主链路NH表项，包括：

获取待转发报文关联的NHID，根据NHID在硬件NH表中查询NHID字段匹配的NH表项。

5.一种链路切换装置，其特征在于，应用于网络设备，所述装置包括：

报文模块，用于获取待转发报文关联的主链路NH表项；

状态模块，用于根据主链路NH表项的端口状态字段，获取主链路端口的状态；

转发模块，用于根据主链路端口的状态，从主链路转发所述待转发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文；

所述主链路NH表项是硬件NH表中的表项。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，获取主链路端口的上限或下线状态，根据主链路端口的上限或下线状态更新所述主链路NH表项的端口状态字段。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述根据主链路端口的上线或下线状态，从主链路转发报文，或获取备链路NH表项并从备链路转发所述待转发报文，包括：

若主链路端口为上线状态，则从主链路转发所述待转发报文；

若主链路端口为下线状态，则获取备链路NH表项并从备链路转发报文。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取待转发报文关联的主链路NH表项，包括：

获取待转发报文关联的NHID，根据NHID在硬件NH表中查询NHID字段匹配的NH表项。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令，以实现权利要求1-4任一所述的方法。

10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现权利要求1-4任一所述的方法。

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