CN112437027A - 交换芯片、交换设备、堆叠系统及转发报文的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请所提供的堆叠系统、交换设备、交换芯片以及转发报文的方法，主要应对单播转发过程中负载均衡和本设备优先转发无法兼顾的技术问题。本发明提供了一种转发报文的方法，应用于堆叠系统中链路聚合的交换设备，所述方法包括：报文接收步骤：接收所述报文；以及本设备优先转发步骤：若所述报文为单播转发报文且出口为链路聚合组中的成员端口，选择本设备的所述成员端口转发所述报文，进一步的，本发明提供了一种应用该转发报文的方法的堆叠系统及交换设备。

Description

交换芯片、交换设备、堆叠系统及转发报文的方法
技术领域
本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种交换芯片、交换设备、堆叠系统及转发报文的方法。
背景技术
为了使交换机满足较大型网络对端口的数量要求，一般在较大型网络中采用交换机堆叠技术，它将多台交换机整合为一个统一的设备以实现端口密度的扩展。交换机堆叠后从逻辑上来说，他们属于同一个设备，并且堆叠是扩展端口最快捷、最便利的方式，它主要是通过专用连接电缆，从一台交换机的出堆叠端口直接连接到另一台交换机的入堆叠端口。
链路聚合(Link Aggregation，简称LAG)是一种由IEEE标准定义，把物理上多个链路逻辑上聚合成为一条聚合链路，聚合链路的主要作用扩大逻辑链路的带宽和提供物理链路的保护。堆叠系统(Stacking)有效实现了交换设备容量和端口的扩展。链路聚合(LinkAgg)实现了端口备份，保证了数据流量的可靠传输。
堆叠系统中的链路聚合组中会存在跨设备的成员端口，链路聚合一般是基于数据流的五元组等关键信息算一个哈希值选择出口，达到流量负载均衡的效果的。依靠哈希算法，可能会选择跨设备的成员口做出口，此时就需要将流量复制一份送到另一个设备再转发出去。但是由于堆叠系统中，各交换设备中间互连的带宽有限，跨设备转发流量增加了交换设备之间的带宽承载压力，同时也降低了流量转发效率。
现有技术中，在堆叠场景下，为了实现本设备优先转发，需要将本设备的成员端口配置为具有高的转发优先级，而这将影响堆叠系统的负载均衡。
发明内容
交换芯片内部的报文转发逻辑主要包括单播转发、组播(包含广播)转发两种方式。组播转发是依靠交换芯片内部的复制逻辑完成的，具体实现方式为给每一组播成员均发送一份复制报文。在堆叠系统中，虽然组播组中可能包括邻居设备的成员，但是只需要给本设备上的组播成员复制报文即可，同时再复制一份报文通过设备间互连的堆叠口送到邻居设备上，再由邻居设备完成本设备组播成员的报文复制。这不仅可以减轻接入设备的复制压力，更有效的减少堆叠设备间中间互连的流量。如果由接入设备完成所有组播成员的报文复制，堆叠系统互联的接口上中就会充满跨设备的组播报文，造成网络的拥堵。
由此可知，堆叠系统中，组播转发过程中自有复制报文至其他设备的逻辑，因此，本发明所提供的堆叠系统、交换设备、交换芯片以及转发报文的方法，主要应对单播转发过程中负载均衡和本设备优先转发无法兼顾的技术问题。
本申请提供一种转发报文的方法，应用于堆叠系统中链路聚合的交换设备，该方法包括：报文接收步骤：接收报文；以及本设备优先转发步骤：若报文为单播转发报文且出口为链路聚合组中的成员端口，选择本设备的成员端口转发报文。
可选地，转发报文的方法还包括：于本设备优先转发步骤前，选择是否执行本设备优先转发步骤，若否，当报文为单播转发报文且出口为链路聚合组中的成员端口时，执行本设备非优先转发步骤：从本设备和邻居设备中，选择转发报文的成员端口。
可选地，转发报文的方法还包括：若报文为广播或组播转发报文，判断转发报文的成员端口是否属于本设备：若属于本设备，自对应的成员端口转发所述报文；若属于邻居设备，在本地丢弃报文，并复制报文至邻居设备，自邻居设备中对应的成员端口转发报文。
可选地，转发报文的方法还包括：若本设备的成员端口出现故障，则将出现故障的成员端口自链路聚合组中删除并上报。
可选地，转发报文的方法还包括：若出现故障的成员端口的故障被排除，则将其重新纳入链路聚合组。
可选地，转发报文的方法还包括：在本设备优先转发步骤中，若本设备中所有成员端口均出现故障，则切换至本设备非优先转发步骤运行。
本发明提供了一种转发报文的方法，应用于堆叠系统中链路聚合的交换设备，交换设备存储有两份链路聚合组成员表，其中一份链路聚合组成员表仅包括交换设备的成员端口信息，另一份链路聚合组成员表包括交换设备和其邻居设备的成员端口信息，该方法包括：
基于两份链路聚合组成员表之一，选择转发单播报文的成员端口。
本发明提供了一种交换芯片，应用于堆叠系统中链路聚合的交换设备，存储有两份链路聚合组成员表，其中一份链路聚合组成员表仅包括配置交换芯片的交换设备的成员端口信息，另一份链路聚合组成员表包括配置交换芯片的交换设备和其邻居设备的成员端口信息，两份链路聚合组成员表可供配置交换芯片的交换设备分别调用以选择转发单播报文的成员端口。
本发明提供了一种交换设备，具有上述交换芯片，并能够基于两份链路聚合组成员表之一选择转发单播报文的成员端口。
本发明所提供的交换设备，应用具有两份链路聚合组成员表的交换芯片，得以通过调用不同链路聚合组成员表信息，选择运行于本设备优先转发模式或非本设备优先转发模式，当选择本设备优先转发模式时，使得本设备优先转发得以在交换芯片层面实现，无需设定端口优先级，因此，兼顾了负载均衡。
本发明提供了一种堆叠系统，包括第一交换设备以及与第一交换设备链路聚合的第二交换设备，第一交换设备或第二交换设备为上述交换设备。
本发明提供了一种堆叠系统，应用上述方法转发报文。
本发明的主要技术效果为：在交换芯片层面支持本设备优先转发，并兼顾负载均衡。
附图说明
图1是本申请实施例一中所提供的堆叠系统及交换设备的结构示意图；
图2是本申请实施例一中所提供的交换芯片的结构示意图；
图3是本申请实施例二中所提供的报文转发方法的流程示意图；
图4是本申请实施例三中所提供的报文转发方法的流程示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供了一种堆叠系统100，如图1所示，包括至少两台交换设备，为了便于说明，以堆叠系统具有两台交换设备作为示例，两台设备分别为第一交换设备1和第二交换设备2，第一交换设备1具有第一端口11、第二端口12以及第三端口13，第二交换设备2具有第四端口21，第一交换设备1和第二交换设备2链路聚合形成的链路聚合组3共包括三个成员端口：第一交换设备1的第二端口12、第三端口13以及第二交换设备的第四端口21。
可选地，如图2所示，第一交换设备1具有交换芯片14，交换芯片14存储有两份链路聚合组成员表，分别为第一链路聚合组成员表141以及第二链路聚合组成员表142。其中，第一链路聚合组成员表141仅包括本设备(第一交换设备1)的成员端口(第二端口12及第三端口13)信息，第二链路聚合组成员表142包括本设备和邻居设备(第二交换设备2)的成员端口(第二至第四端口)信息。
本实施例中，交换芯片14存储两份链路聚合组成员表，使得交换芯片14可以具有至少两种运行逻辑，进而使得堆叠系统100可以在交换芯片14层面具有多种运行模式。
相较于现有技术中单纯通过软件层面设定端口的优先级以实现本设备优先转发，本实施例改变了交换芯片的存储信息和运行逻辑，使得堆叠系统100的控制方法更为多样，无需设定成员端口的优先级即可以实现本设备优先转发，进而实现了本设备优先转发和负载均衡的兼顾。
需要说明的是，“本设备”和“邻居设备”仅表达交换设备的相对关系，在一些实施例中，也可以将第二交换设备2定义为本设备，则第一交换设备1为第二交换设备2的邻居设备。
可选地，堆叠系统100具有两种工作模式，一种为本设备优先转发模式，另一种为本设备非优先转发模式。
下面分别说明在两种运行模式下，堆叠系统100的运行原理：
在本设备非优先转发模式下，当报文为单播转发报文且出口为链路聚合组3中的成员端口时，从本设备和邻居设备中，选择转发报文的成员端口。
例如，如果从第一交换设备1进入的单播转发报文出口为链路聚合组3中的成员端口，则会调用第二链路聚合组成员表142中的成员信息，并在第二端口12、第三端口13、第四端口21之间负载均衡选择出口。例如，根据哈希值选择的出口是第四端口21，则把哈希值通过堆叠头信息带到第二交换设备2上，第二交换设备2直接根据堆叠头里面的哈希值选择第四端口21，并将经第四端口2转发报文。
在本设备优先转发模式下，当报文为单播转发报文且出口为链路聚合组3中的成员端口时，从本设备中，选择转发报文的成员端口。
例如，如果从第一交换设备1进入的单播转发报文出口为链路聚合组3中的成员端口时，则会调用第一链路聚合组成员表141中的成员信息，并在第二端口12、第三端口13之间选择出口，也即，优先从本设备转发报文。
如此设置，实现了在交换芯片14层面支持本地优先转发，且相较于将本设备的成员端口配置为具有高的转发优先级的实现方式，避免了具有较高的转发优先级的成员端口负载过大的问题，因此兼顾了负载均衡。
可选地，第二交换设备2也可以根据应用需求配置交换芯片14。在具有多个交换设备的堆叠系统中，通常包括主交换设备、备选交换设备以及成员交换设备，其中，主交换设备和备选交换设备需要具有报文转发功能，因此，可以配置有上文中所述的交换芯片14，出于对制造成本的考虑，对成员交换设备的配置不作限定。
可选地，本实施例中虽然给出了堆叠系统100具有第一交换设备1、第二交换设备2的示例，本领域技术人员容易获知，堆叠系统100中，还可以包括与第一交换设备1、第二交换设备2链路连接的第三交换设备(未图示)、第四交换设备(未图示)…等等，进一步地，堆叠系统100中具有转发报文功能的交换设备均可以配置有交换芯片14。
综上，本实施例所提供的堆叠系统100，其交换设备具有本设备优先转发运行模式，且能够兼顾本设备优先转发和负载均衡。
实施例二
本实施例提供了一种转发报文的方法，应用实施例一所提供的堆叠系统100转发报文。
如图3所示，该转发报文的方法包括：
报文接收步骤：接收报文；以及
本设备优先转发步骤：若报文为单播转发报文且出口为链路聚合组中的成员端口，选择本设备的成员端口转发报文。
该方法能够将单播转发报文优先从本设备的成员端口转发，节约了各交换设备之间的带宽，并提高了流量转发效率。
可选地，为了使得堆叠系统100可以适配不同使用需求，例如，无需应用本设备优先转发的应用场景，或者，客观上不满足本设备优先转发条件时(例如，本设备的成员端口全部出现故障)，该转发报文的方法还包括：
于本设备优先转发步骤前，选择是否执行本设备优先转发步骤，若是，则执行上述本设备优先转发步骤，若否，当报文为单播转发报文且出口为链路聚合组中的成员端口时，执行本设备非优先转发步骤：从本设备和邻居设备中，选择转发报文的成员端口。
上文中，主要对当报文为单播转发报文时的报文转发方法进行了说明，下面，对报文为广播或组播转发报文时的报文转发方法进行说明，本实施例所提供的转发报文的方法还包括：
若报文为广播或组播转发报文，判断转发报文的成员端口是否属于本设备：
若属于本设备，自对应的成员端口转发报文；
若属于邻居设备，在本地丢弃报文，并复制报文至所述邻居设备，自所述邻居设备中对应的成员端口转发报文。
参考图1，以本设备为第一交换设备1为例，若转发报文的成员端口属于第一交换设备1，例如是第二端口12，则自第二端口12转发报文。若转发报文的成员端口属于第二交换设备2，则在第一交换设备1中将报文丢弃，并复制一份报文至第二交换设备2，并经第四端口21中转发报文。
可选地，本实施例所提供的报文转发方法还包括：
若本设备的成员端口出现故障/未正常工作，则将出现故障/未正常工作的成员端口自链路聚合组中删除并上报。
可选地，本实施例所提供的报文转发方法还包括：若出现故障/未正常工作的成员端口的故障被排除，则将其重新纳入链路聚合组。
下面继续参考图1对该报文转发方法进行说明，当第一交换设备1检测到第二端口12出现故障时，能够将第二端口12从链路聚合组3中删除，并通过中断上报系统，系统更新上层的链路聚合组成员表，当第一交换设备1检测到第二端口12的故障被排除时，将其重新纳入链路聚合组3，由此，以通过动态的调整链路聚合组3内的成员端口，保持堆叠系统100的稳定性，并提高成员端口的利用率。
可选地，本实施例所提供的报文转发方法还包括：在本设备优先转发步骤中，若本设备中所有成员端口均出现故障，则切换至本设备非优先转发步骤运行，通过该方法，能够实现在本设备优先转发模式下，本设备所有成员端口均出现故障时，堆叠系统100仍可保持正常运行。
需要说明的是，本实施例提供了多种报文转发方法，除单独应用以转发报文外，其既可以根据应用场景或使用需求任意组合使用以用于转发报文，也可以与其它现有的报文转发方法组合使用。
实施例三
如图4所示，本实施例提供了一种报文转发方法，在实施例二的基础上，将实施例二中的部分报文转发方法组合使用，具体地，在接收报文后，首先判断报文的目标地址是否为单播转发至链路聚合组成员端口，若否，则正常转发报文，本实施例对其转发方式不作限定，若是，则进一步判断是否使用本设备优先转发模式，若否，则使用非本设备优先转发模式，若是，则进一步判断本设备端口是否全部故障，若否，则选择本设备端口转发报文，若是，则切换至非本设备优先转发模式运行。
该报文转发方法，兼顾了本设备优先转发和负载均衡，并通过预设本设备优先转发和非本设备优先转发两种运行模式，使得本设备端口全部故障时，堆叠系统仍得以正常运行。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然后熟悉本领域的技术人员仍可基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种转发报文的方法，应用于堆叠系统中链路聚合的交换设备，其特征在于，所述方法包括：
报文接收步骤：接收所述报文；以及
本设备优先转发步骤：若所述报文为单播转发报文且出口为链路聚合组中的成员端口，选择本设备的所述成员端口转发所述报文。
2.如权利要求1所述的转发报文的方法，其特征在于，所述方法还包括：
于所述本设备优先转发步骤前，选择是否执行所述本设备优先转发步骤，若否，当所述报文为单播转发报文且出口为所述链路聚合组中的成员端口时，执行本设备非优先转发步骤：从本设备和邻居设备中，选择转发所述报文的所述成员端口。
3.如权利要求2所述的转发报文的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述报文为广播或组播转发报文，判断转发所述报文的所述成员端口是否属于本设备：
若属于本设备，自对应的所述成员端口转发所述报文；
若属于所述邻居设备，在本地丢弃所述报文，并复制所述报文至所述邻居设备，自所述邻居设备中对应的所述成员端口转发所述报文。
4.如权利要求1或2所述的转发报文的方法，其特征在于，所述方法包括：
若本设备的所述成员端口出现故障，则将出现故障的所述成员端口自所述链路聚合组中删除并上报。
5.如权利要求4所述的转发报文的方法，其特征在于，所述方法包括：若出现故障的所述成员端口的故障被排除，则将其重新纳入所述链路聚合组。
6.如权利要求2所述的转发报文的方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述本设备优先转发步骤中，若本设备中所有所述成员端口均出现故障，则切换至所述本设备非优先转发步骤运行。
7.一种转发报文的方法，应用于堆叠系统中链路聚合的交换设备，其特征在于，所述交换设备存储有两份链路聚合组成员表，其中一份链路聚合组成员表仅包括所述交换设备的成员端口信息，另一份链路聚合组成员表包括所述交换设备和其邻居设备的成员端口信息，所述方法包括：
基于所述两份链路聚合组成员表之一，选择转发单播报文的成员端口。
8.一种交换芯片，应用于堆叠系统中链路聚合的交换设备，其特征在于，存储有两份链路聚合组成员表，其中一份链路聚合组成员表仅包括配置所述交换芯片的所述交换设备的成员端口信息，另一份链路聚合组成员表包括配置所述交换芯片的所述交换设备和其邻居设备的成员端口信息，所述两份链路聚合组成员表可供配置所述交换芯片的所述交换设备分别调用以选择转发单播报文的成员端口。
9.一种交换设备，其特征在于，具有权利要求8所述的交换芯片，并能够基于所述两份链路聚合组成员表之一选择转发单播报文的成员端口。
10.一种堆叠系统，包括第一交换设备以及与所述第一交换设备链路聚合的第二交换设备，其特征在于，所述第一交换设备或所述第二交换设备为如权利要求9所述的交换设备。
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