CN112532454A - 一种fc交换网络系统网络管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FC交换网络系统网络管理方法，所述的方法包括以下步骤：将N台FC设备和n台FC交换机构建成FC交换网络系统，每台FC设备包括光纤接口卡FIC与其所从属的CPU、配套驱动及上层应用；系统集成者全局定义每个FC设备的上层应用接口功能至少包括网络角色设置、网络角色获取、发送上/下网请求和获取全网设备信息；网络控制器MNC的FC设备驱动，建立和维护全网设备信息表结构。通过网管认证机制，对FC设备接入/退出FC交换网络进行管理；通过主备切换管理机制提升FC网络系统运行管理可靠性。在FC‑FS协议的基础上提出网络管理机制，实现FC设备入网授权管理、健康状态监控、全网设备信息获取和MNC设备切换功能，提升网络系统安全性和可靠性。

Description

一种FC交换网络系统网络管理方法
技术领域
本发明涉及计算机网络领域，具体涉及一种FC交换网络系统网络管理方法。
背景技术
基于FC-SW/FC-FS协议构建的光纤交换网络是一种以光纤通道(Fibre Channel，FC)交换机为中心的星型网络，可以是一台独立交换机或多台交换机级 联构成一台逻辑交换机。
图1给出了N台n端口FC交换机级联构成一台逻辑交换机的星型网络结构， 图中光纤接口卡(Fibre Interface Card，FIC)是通过光纤与交换机端口连接的节点， 每个节点都有一个全局唯一的ID(portID)，并且与所连接交换机端口绑定。
原则上，FC交换网络构建的分布式系统中所有节点设备是平等的，各FC设备之 间满足链路连接后均可进行数据通信。但从应用系统角度看，FC网络需要在系统集成 者某种程度的控制下运行，不允许FC设备无约束地接入网络并进行数据通信，否则可 能出现以下场景问题：
1)当未授权FC设备接入网络中可直接进行数据通信时，很有可能会影响整个系统正常工作；
2)现实场景中系统环境往往比较复杂，工作环境、运行状态存在差异，同时FC 设备可能分布运行于系统的各个位置，不可能对每个FC设备进行实时健康监控，当然 也不能第一时间检测到并定位问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种FC交换网络系统网络管理方法，该方法解决无法对网络中FC设备控制、监控和管理问题。
为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种FC交换网络系统网络管理方法，所述的方法包括以下步骤：
将N台FC设备和n台FC交换机构建成FC交换网络系统，每台FC设备包括光纤接口卡FIC与其所从属的CPU、配套驱动及上层应用；
系统集成者全局定义每个FC设备的上层应用接口功能至少包括网络角色设置、网络角色获取、发送上/下网请求和获取全网设备信息；
FC交换网络系统中，其中一个FC设备为网络控制器MNC，一个FC设备为备份网 络控制器BNC，其他FC设备为远程终端NRT；
其中为网络控制器MNC的FC设备驱动，建立和维护全网设备信息表结构，所述全网设备信息表结构包括MNC设备号和N台FC设备信息，MNC设备号存储网络角色为 MNC的设备号，N台FC设备信息包括的设备号、设备名称、网络角色、链路连接状态、 上/下网状态；
FC交换网络系统，根据全网设备信息表结构实现不同FC设备上层应用之间的通信。
进一步地，所述的MNC设备号为存储网络角色为MNC的设备号，用于角色为BNC 或NRT设备向MNC设备发送判断MNC设备冲突或上网申请；
所述的N台FC设备信息的设备号由系统集成者全局统一规划并分配给每一个FC设备；
所述的N台FC设备信息的设备名称为每个FC设备的上层应用驱动初始化时设置的设备命名，用以区分各个FC设备；
所述的N台FC设备信息的网络角色为MNC、BNC或NRT网络角色类型；
所述的N台FC设备信息的链路连接状态为已连接、断开；
所述的N台FC设备信息的上/下网状态为上网状态或下网状态。
本发明的维护全网设备信息表结构包括判断MNC设备冲突或上网申请、全网设备信息广播处理、BNC或NRT设备上网认证、链路广播运行或者MNC设备切换。
其中，判断MNC设备冲突或上网申请包括如下步骤：
S401：上层应用调用网络角色设置接口，为各个FC设备设置网络角色；
S402：MNC设备封装全网设备信息广播消息，并开始周期发送；
S403:MNC设备收到全网设备信息广播消息；
S404：判断MNC设备是否收到其他MNC设备发送的MNC全网设备信息广播消 息；
S405：如果判断为MNC设备冲突，上报MNC设备通知；
S406：如果判断为MNC设备不冲突，则判断MNC设备是否是上网状态；
S407：如果MNC设备已处于上网状态，则不需要进一步处理；
S408：如果MNC设备不处于上网状态，则更新全网设备信息表结构，记录为上网 状态，并上报MNC设备上网完成通知。
其中，全网设备信息广播处理，包括如下步骤：
S501：MNC设备收到BNC/NRT设备发送的全网设备信息广播消息；
S502：判断BNC/NRT设备是否为上网状态；
S503:如果BNC/NRT设备为上网状态，则更新全网设备信息表；
S504：如果BNC/NRT设备为下网状态，则上报MNC上网通知，通知上层应用发起 上网请求；
S505：上层应用调用上网申请请求，开始上网认证流程。
其中，BNC或NRT设备上网认证，包括如下步骤：
S601：MNC设备收到BNC或NRT设备发送消息；
S602：MNC设备判断该消息是否为上网请求消息；
S603：如果该消息不是上网请求消息，且BNC或NRT设备未完成上网认证，则丢 弃该消息；
S604：如果该消息是上网请求消息，判断本地记录技术状态版本和上网申请中携带的技术状态版本是否一致；
S605；如果本地记录技术状态版本和上网申请中携带的技术状态版本不一致，则认证失败，发送上网应答消息，指明上网认证失败；
S606：如果本地记录技术状态版本和上网申请中携带的技术状态版本一致，则认证成功，发送上网应答消息，指明上网认证成功；
S607：BNC或NRT设备收到MNC设备发出的上网应答消息；
S608：BNC或NRT设备判断是否上网成功；
S609：如果BNC或NRT设备判断上网失败，上报本地设备上网失败通知；
S610：如果BNC或NRT设备判断上网成功，上报本地设备上网完成通知，上层应 用调用全网设备获取接口，获取全网设备信息。
进一步地，链路广播运行过程包括如下步骤：
S701：FC交换机收到全网设备信息广播消息后，发送链路广播消息给MNC设备；
S702：MNC设备收到FC交换机发送的链路广播消息，获取全网链路连接状态；
S703：MNC设备判断全网设备信息表记录链路连接状态和链路广播中携带的链路连接状态是否一致；
S704，如果全网设备信息表记录链路连接状态和链路广播中携带的链路连接状态不一致，表明FC设备链路状态发生改变，同时更新本地全网信息表，若存在冗 余端口处于断开状态，则更新上/下网状态为已下网；
S705，如果全网设备信息表记录链路连接状态和链路广播中携带的链路连接状态一致，则无需处理。
进一步地，MNC设备切换包括如下步骤：
S801：MNC设备异常，未收到发送全网设备信息广播；
S802：判断BNC设备是否超过限定周期未收到全网设备信息广播；
S803：如果BNC设备在限定周期内收到全网设备信息广播，则更新MNC设备监控 状态；
S804：如果BNC设备在限定周期内没有收到全网设备信息广播，则MNC设备判定 为异常；
S805：将BNC设备的网络角色修改为MNC设备，周期性开始发送全网设备信息广播。
本发明与现有技术相比，具有以下技术有益效果：
通过网管认证机制，对FC设备接入/退出FC交换网络进行管理；通过主备切换管理机 制提升FC网络系统运行管理可靠性。在FC-FS协议的基础上提出网络管理机制，实现 FC设备入网授权管理、健康状态监控、全网设备信息获取和MNC设备切换功能，提升 网络系统安全性和可靠性。
附图说明
图1为以FC交换机为中心的星型网络拓扑示意图。
图2为FC交换网络系统网络管理系统模型示意图。
图3为全网设备信息表结构。
图4为MNC设备冲突及上网流程。
图5为全网设备信息广播处理流程。
图6为BNC/NRT设备上网认证流程。
图7为链路广播运行流程。
图8为MNC设备切换流程。
以下结合附图及具体实施方式，对本发明的具体内容作进一步详细说明。
具体实施方式
参见附图2，一种FC交换网络系统网络管理方法，所述的方法包括以下步骤：
将N台FC设备和n台FC交换机构建成FC交换网络系统，每台FC设备包括光纤接口卡FIC与其所从属的CPU、配套驱动及上层应用；
系统集成者全局定义每个FC设备的上层应用接口功能至少包括网络角色设置、网络角色获取、发送上/下网请求和获取全网设备信息；：
(1)网络角色设置接口
此操作适用于所有类型角色(MNC、BNC和NRT)，上层应用通过使用此操作接 口将FC设备设置为某种网络角色。该操作应该在网络初始化阶段执行，并且一旦 操作成功，不允许重复执行，避免不可预知的故障发生。
(2)网络角色获取接口
此操作适用于所有类型角色(MNC、BNC和NRT)，上层应用通过使用此操作接 口获取FC设备的网络角色，只有通过“网络角色设置接口”成功设置设备网络角 色后才能执行成功。
该操作可在网络运行过程中执行，并且允许重复执行。
(3)发送上/下网请求接口
此操作适用于BNC和NRT，上层应用通过使用此操作向MNC发起上/下网请求。 通常，上网请求应该在收到MNC上网通知后执行，否则此操作会执行失败，下网 请求则应该在设备已处于上网状态下执行，否则此操作会执行失败。
(4)获取全网设备信息接口
此操作适用于所有类型角色(MNC、BNC和NRT)，上层应用通过使用此操作接 口获取FC网络设备信息表。
本发明的FC交换网络系统中，其中一个FC设备为网络控制器MNC，一个FC设备 为备份网络控制器BNC，其他FC设备为远程终端NRT；
参见图3，其中为网络控制器MNC的FC设备驱动，建立和维护全网设备信息表结构，所述全网设备信息表结构包括MNC设备号和N台FC设备信息，MNC设备号存储网 络角色为MNC的设备号，N台FC设备信息包括的设备号、设备名称、网络角色、链路 连接状态、上/下网状态,。
FC交换网络系统，根据全网设备信息表结构实现不同FC设备上层应用之间的通信。
进一步地，所述的MNC设备号为存储网络角色为MNC的设备号，用于角色为BNC 或NRT设备向MNC设备发送判断MNC设备冲突或上网申请；
N台FC设备信息的设备号由系统集成者全局统一规划并分配给每一个FC设备；
N台FC设备信息的设备名称为每个FC设备的上层应用驱动初始化时设置的设备命名，用以区分各个FC设备；
N台FC设备信息的网络角色为MNC、BNC或NRT网络角色类型；
N台FC设备信息的链路连接状态为已连接、断开；
N台FC设备信息的上/下网状态为上网状态或下网状态。
本发明的维护全网设备信息表结构包括判断MNC设备冲突或上网申请、全网设备信息广播处理、BNC或NRT设备上网认证、链路广播运行或者MNC设备切换。
参见图4，本发明的判断MNC设备冲突或上网申请包括如下步骤：
初始时所有FC设备网络角色处于未设置状态，此时FC设备不参与网络管理任何过程，驱动通信功能处于禁用状态。通过步骤401将FC设备网络角色设置为MNC、BNC 或NRT，网络角色由系统设计者或FC网络用户来规划。
当FC设备设置网络角色为MNC后，步骤402开始运行，驱动按表2中“全网设备信 息广播”格式封装消息，并开始周期发送，此时“全网设备信息表”中仅MNC设备号 记录为当前FC设备号，其余表项信息均为空值。“全网设备信息广播”经过FC交换机 转发给链路已连接FC设备，其中也包括发送当前“全网设备信息广播”的MNC设备， 或是其他网络角色设置为MNC的FC设备。
步骤403、404、405，当MNC设备收到“全网设备信息广播”消息后，判断携带内 容“全网设备信息表”中MNC设备号是否和当前FC设备号一致，若不一致则说明网络 中还存在其MNC设备，判定为“MNC设备冲突”，此时应向应用上报“MNC冲突通知”， 并告知与当前MNC设备冲突的FC设备号，等待用户排查，确保全网只有一个MNC设备。
步骤406、407、408，保证MNC设备全网唯一情况下，收到MNC设备自身发送的 “全网设备信息广播”消息，判断MNC设备的当前上/下网状态，如果未完成上网，则 将本地设备信息更新到“全网设备信息表”中，更新上/下网状态为已上网，同时向上 层应用上报“MNC上网完成通知”，反之则不需做额外处理。
参见图5，本发明的全网设备信息广播处理，包括如下步骤：
步骤501、502、503，当BNC/NRT设备收到“全网设备信息广播”消息后，判断 BNC/NRT设备当前上/下网状态，如果未完成上网，向上层应用上报“MNC上网通知”， 告知上层应用可以发起上网申请请求，已处于上网状态则将“全网设备信息广播”消 息中携带的“全网设备信息表”更新到本地维护的“全网设备信息表”中，以便上层 应用调用“获取全网设备信息接口”时可以获取到最新全网设备信息。
步骤504，上层应用主动调用“发送上网请求接口”，由驱动封装“上网请求”消 息，数据格式如表2所示，携带上网请求命令码、待认证技术状态版本、设备号、设备 名称、网络角色、链路连接状态信息，通过FC交换机转发给MNC设备。
参见图6，BNC或NRT设备上网认证，包括如下步骤：
步骤601、602、603，当MNC设备收到BNC/NRT设备发送消息，根据携带的命令 码字段判断是否为“上网请求”消息，若是则进行上网请求认证，不是则丢弃，未上 网状态不处理来自于BNC/NRT的其他通信消息。
步骤604，获取“上网请求”消息中携带设备号、待认证技术状态版本，根据设备 号和MNC设备本地记录“设备版本表”(格式如表1所示)中设备号匹配，得到MNC 设备本地记录技术状态版本，如果技术状态版本比较有误则判定认证失败，反之则判 定认证成功。
步骤605，认证失败说明BNC/NRT设备当前版本有误，需要系统使用者确认版本并修改后才可使用，驱动封装“上网应答”消息，数据格式如表2所示，指明上网结果为 上网失败，上网失败原因为版本比较失败，同时将MNC设备本地记录“设备版本表” 中技术状态版本发给BNC/NRT设备。
步骤606，认证成功则将设备名称、网络角色、链路连接状态、上/下网状态更新到“全网设备信息表”对应位置，并封装“上网应答”消息，数据格式如表2所示，发送 给BNC/NRT设备，指明上网结果为上网成功。
步骤607、608，当BNC/NRT设备收到“上网应答”消息，根据携带参数“上网结 果”判断认证结果。
步骤609，BNC/NRT设备“上网请求”认证失败，上报“本地设备上网失败通知”， 同时将携带的正确技术状态版本以及本地技术状态版本上报给上层应用，便于上层应 用进行排错处理。
步骤610，BNC/NRT设备“上网请求”认证成功，上报“本地设备上网完成通知”， 并且使能驱动通信功能，此时上层应用可以调用“全网设备获取接口”获取“全网设 备信息”，上网认证过程完成。
本发明涉及的设备版本表如表1所示，设备版本表由MNC设备进行管理维护，在MNC设备运行时已确定，并且运行期间不允许修改。考虑到网络系统中可能存在不同 型号、不同状态FC设备，所以记录每个设备多个技术状态版本，实现网络系统兼容运 行。
表1 设备版本表
FC设备标识 有效的技术状态版本集合
参见图7，本发明的链路广播运行过程包括如下步骤：
步骤701、702，当FC交换机收到“全网设备信息广播”消息后，获取全网物理链 路连接状态，封装“链路广播”消息，数据格式如表2所示，发送给MNC设备，由MNC 设备对“链路广播”消息进行处理。
步骤703、704、705，MNC设备获取“链路广播”消息中全网链路连接状态，链路 连接状态中记录N个设备的连接状态，需根据设备号匹配后，和“全网设备信息表”中 记录该设备链路连接状态比较，若一致则说明链路连接状态无变化，无需处理，反之 则说明链路连接状态发生改变，此时更新“全网设备信息表”中该设备链路连接状态， 如果该设备多路链路连接状态都处于断开状态，则说明该设备已断开连接，此时需将 该设备上/下网状态置为已下网。
参见图8，本发明的MNC设备切换包括如下步骤：
步骤801、802、803，正常情况MNC设备每个周期均能发送“全网设备信息广播” 消息成功，此时BNC设备收到“全网设备信息广播”消息都会更新监控状态，某一时 刻MNC设备异常，无论是链路异常(链路异常时需主动清除MNC网络角色，以免再次链 路连接对网络造成影响)或是驱动异常，BNC设备都不能准时收到“全网设备信息广播” 消息,当连续超过3个周期没有收到时，BNC设备判定为MNC设备异常，反之则判定MNC 设备运行正常，只需更新监控状态。
步骤804、805描述“MNC设备切换”过程，首先停止对原MNC设备监控，然后清 空“全网设备信息表”中原MNC设备信息，更改MNC设备号为BNC设备号，最后将本 地BNC网络角色修改为MNC，并向上层应用上报MNC切换通知，指示BNC已成为新的 MNC。完成这些动作后，下个周期检测到本设备网络角色为MNC，开始周期发送“MNC 全网设备信息广播”，新MNC设备开始正常工作。
此外，本发明当运行过程中BNC/NRT出现异常，如链路异常，此时驱动检测到链 路已断开，主动将上/下网状态更新为已下网，禁用通信功能，并向上层应用上报“设 备下网通知”，BNC设备此时也会停止对MNC设备监控，MNC设备通过“链路广播” 消息感知到链路连接断开，从而更新上/下网状态。
当BNC/NRT设备程序退出，主动发起“设备下网申请”，驱动封装“下网请求” 消息，MNC设备收到后将“全网设备信息表”中该设备的上/下网状态设置为已下网状 态，完成下网申请过程。
本发明整体网络管理交互命令码及其内容如表2所示，描述网络管理过程中各通信消息的数据交互格式。
表2 网络管理交互命令码及内容表
Figure BDA0002808128170000091

Claims (8)

1.一种FC交换网络系统网络管理方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
将N台FC设备和n台FC交换机构建成FC交换网络系统，每台FC设备包括光纤接口卡FIC与其所从属的CPU、配套驱动及上层应用；
系统集成者全局定义每个FC设备的上层应用接口功能至少包括网络角色设置、网络角色获取、发送上/下网请求和获取全网设备信息；
FC交换网络系统中，其中一个FC设备为网络控制器MNC，一个FC设备为备份网络控制器BNC，其他FC设备为远程终端NRT；
其中为网络控制器MNC的FC设备驱动，建立和维护全网设备信息表结构，所述全网设备信息表结构包括MNC设备号和N台FC设备信息，MNC设备号存储网络角色为MNC的设备号，N台FC设备信息包括的设备号、设备名称、网络角色、链路连接状态、上/下网状态；
FC交换网络系统，根据全网设备信息表结构实现不同FC设备上层应用之间的通信。
2.如权利要求1所述的FC交换网络系统网络管理方法，其特征在于：所述的MNC设备号为存储网络角色为MNC的设备号，用于角色为BNC或NRT设备向MNC设备发送判断MNC设备冲突或上网申请；
所述的N台FC设备信息的设备号由系统集成者全局统一规划并分配给每一个FC设备；
所述的N台FC设备信息的设备名称为每个FC设备的上层应用驱动初始化时设置的设备命名，用以区分各个FC设备；
所述的N台FC设备信息的网络角色为MNC、BNC或NRT网络角色类型；
所述的N台FC设备信息的链路连接状态为已连接、断开或链路冗余；
所述的N台FC设备信息的上/下网状态为上网状态或下网状态。
3.如权利要求1所述的FC交换网络系统网络管理方法，其特征在于：所述的维护全网设备信息表结构包括判断MNC设备冲突或上网申请、全网设备信息广播处理、BNC或NRT设备上网认证、链路广播运行或者MNC设备切换。
4.如权利要求3所述的FC交换网络系统网络管理方法，其特征在于：所述的判断MNC设备冲突或上网申请包括如下步骤：
S401：上层应用调用网络角色设置接口，为各个FC设备设置网络角色；
S402：MNC设备封装全网设备信息广播消息，并开始周期发送；
S403:MNC设备收到全网设备信息广播消息；
S404：判断MNC设备是否收到其他MNC设备发送的MNC全网设备信息广播消息；
S405：如果判断为MNC设备冲突，上报MNC设备通知；
S406：如果判断为MNC设备不冲突，则判断MNC设备是否是上网状态；
S407：如果MNC设备已处于上网状态，则不需要进一步处理；
S408：如果MNC设备不处于上网状态，则更新全网设备信息表结构，记录为上网状态，并上报MNC设备上网完成通知。
5.如权利要求3所述的FC交换网络系统网络管理方法，其特征在于：所述的全网设备信息广播处理，包括如下步骤：
S501：MNC设备收到BNC/NRT设备发送的全网设备信息广播消息；
S502：判断BNC/NRT设备是否为上网状态；
S503:如果BNC/NRT设备为上网状态，则更新全网设备信息表；
S504：如果BNC/NRT设备为下网状态，则上报MNC上网通知，通知上层应用发起上网请求；
S505：上层应用调用上网申请请求，开始上网认证流程。
6.如权利要求3所述的FC交换网络系统网络管理方法，其特征在于：所述的BNC或NRT设备上网认证，包括如下步骤：
S601：MNC设备收到BNC或NRT设备发送消息；
S602：MNC设备判断该消息是否为上网请求消息；
S603：如果该消息不是上网请求消息，且BNC或NRT设备未完成上网认证，则丢弃该消息；
S604：如果该消息是上网请求消息，判断本地记录技术状态版本和上网申请中携带的技术状态版本是否一致；
S605；如果本地记录技术状态版本和上网申请中携带的技术状态版本不一致，则认证失败，发送上网应答消息，指明上网认证失败；
S606：如果本地记录技术状态版本和上网申请中携带的技术状态版本一致，则认证成功，发送上网应答消息，指明上网认证成功；
S607：BNC或NRT设备收到MNC设备发出的上网应答消息；
S608：BNC或NRT设备判断是否上网成功；
S609：如果BNC或NRT设备判断上网失败，上报本地设备上网失败通知；
S610：如果BNC或NRT设备判断上网成功，上报本地设备上网完成通知，上层应用调用全网设备获取接口，获取全网设备信息。
7.如权利要求3所述的FC交换网络系统网络管理方法，其特征在于：所述的链路广播运行过程包括如下步骤：
S701：FC交换机收到全网设备信息广播消息后，发送链路广播消息给MNC设备；
S702：MNC设备收到FC交换机发送的链路广播消息，获取全网链路连接状态；
S703：MNC设备判断全网设备信息表记录链路连接状态和链路广播中携带的链路连接状态是否一致；
S704，如果全网设备信息表记录链路连接状态和链路广播中携带的链路连接状态不一致，表明FC设备链路状态发生改变，同时更新本地全网信息表，若存在冗余端口处于断开状态，则更新上/下网状态为已下网；
S705，如果如果全网设备信息表记录链路连接状态和链路广播中携带的链路连接状态一致，则无需处理。
8.如权利要求3所述的FC交换网络系统网络管理方法，其特征在于：所述的MNC设备切换包括如下步骤：
S801：MNC设备异常，未收到发送全网设备信息广播；
S802：判断BNC设备是否超过限定周期未收到全网设备信息广播；
S803：如果BNC设备在限定周期内收到全网设备信息广播，则更新MNC设备监控状态；
S804：如果BNC设备在限定周期内没有收到全网设备信息广播，则MNC设备判定为异常；
S805：将BNC设备的网络角色修改为MNC设备，周期性开始发送全网设备信息广播。
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