CN112737880B - 一种双向转发检测bfd报文的转发方法及网络设备 - Google Patents

Abstract

本说明书提供一种双向转发检测BFD报文的转发方法及网络设备，所述方法在BFD检测的源节点的转发芯片上通过发送备用的BFD报文，从而使得在经由聚合链路或者等价多路径ECMP链路时，可以将主用地址信息对应的BFD报文和备用地址信息对应的BFD报文通过聚合链路或者等价多路径ECMP链路不同的成员链路进行发送，当聚合链路或等价多路径ECMP链路中有成员链路故障时，可以通过其他未故障的成员链路转发报文，因此在CPU的软件层面不会上报down事件，因此不会发生BFD会话的震荡。

Description

一种双向转发检测BFD报文的转发方法及网络设备

技术领域

本说明书涉及网络设备的故障检测技术领域，尤其涉及一种双向转发检测BFD报文的转发方法及网络设备。

背景技术

设备实现硬件双向转发检测BFD(Bidirectional Forwarding Detection)，由网络设备的芯片直接收发BFD报文，可以实现10ms甚至1ms间隔发送BFD报文，可以更快速度发现链路故障，并采取应对措施。但是在如图1所示的场景应用过程中缺存在问题：

如图1所示，Switch A和Switch D两台设备通过Switch B和Switch C的聚合控制协议LACP(Link Aggregation Control Protocol)链路建立BFD连接，由于Switch A和Switch D的BFD握手报文只能在进行哈希运算之后通过Swtich B和Switch C的聚合链路中的一条成员链路上进行转发，如果该条链路down了，由于链路down的时间远远超过30ms(硬件BFD故障时间)，此时Switch A和Switch D的BFD会因链路down收不到报文而DOWN掉，此时Switch A和Switch D会继续发送BFD，尝试重新建立连接，链路稳定后，Swtich A和SwitchD可以通过另外一条成员链路互通，BFD会话可以重新建立，又可以UP了，期间会发生BFD会话震荡。但是实际上Switch B和Switch C间还有别的成员链路可以进行BFD报文转发，Switch A和Switch D间的链路实际上是连通的，因此不应该让BFD会话发生震荡。Swtich B和SwitchC之间的链路为等价多路径ECMP(Equal-Cost Multipath Routing)链路时，存在同样问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本说明书提供了一种双向转发检测BFD报文的转发方法及网络设备。

根据本说明书实施例的第一方面，提供一种双向转发检测BFD报文的转发方法，应用于第一网络设备，所述第一网络设备与第二网络设备之间通过CPU建立软件BFD会话，其中，所述第一网络设备与第二网络设备之间存在聚合链路或者等价多路径ECMP链路，所述方法包括：

CPU向转发芯片下发待生成的BFD报文的主用地址信息和备用地址信息，其中，所述主用地址信息与所述备用地址信息的源端口号不同，其他地址信息相同；

转发芯片根据主用地址信息和备用地址信息生成BFD报文并记录对应的硬件BFD会话，以使得聚合链路或者ECMP中不同的成员链路将与主用地址信息对应的BFD报文以及备用地址信息对应的BFD报文发送至所述第二网络设备；

转发芯片根据转发表将生成的BFD报文转发至下一跳网络设备。

可选的，所述方法还包括：

当转发芯片确定任一所述硬件BFD会话超时时，则转发芯片向CPU上报硬件BFD会话的down事件。

可选的，所述方法还包括：

当与所述软件BFD会话对应的硬件BFD会话均上报down事件时，则CPU针对所述软件BFD会话上报down事件。

可选的，所述当与所述软件BFD会话对应的硬件BFD会话均上报down事件时，则针对所述软件BFD会话上报down事件，包括：

CPU为所述软件BFD会话绑定计数器，所述计数器用于标识硬件BFD会话是否全部超时；

当所述CPU根据所述计数器确定所述硬件BFD会话均超时，则上报所述软件BFD会话的DOWN事件。

根据本说明书实施例的第二方面，提供一种网络设备，该网络设备包括：转发芯片、CPU以及存储器；

所述存储器用于存储程序指令，所述CPU用于调用所述存储器中的存储的程序指令，以执行以下操作：向转发芯片下发待生成的BFD报文的主用地址信息和备用地址信息，其中，所述主用地址信息与所述备用地址信息的源端口号不同，其他地址信息相同；

转发芯片根据主用地址信息和备用地址信息生成BFD报文并记录对应的硬件BFD会话，以使得聚合链路或者ECMP中不同的成员链路将与主用地址信息对应的BFD报文以及备用地址信息对应的BFD报文发送至所述第二网络设备；

转发芯片根据转发表将生成的BFD报文转发至下一跳网络设备。

可选的，当转发芯片确定任一所述硬件BFD会话超时时，则转发芯片向CPU上报硬件BFD会话的down事件。

可选的，当与所述软件BFD会话对应的硬件BFD会话均上报down事件时，则CPU针对所述软件BFD会话上报down事件。

可选的，所述CPU还用于为所述软件BFD会话绑定计数器，所述计数器用于标识硬件BFD会话是否全部超时；

当所述CPU根据所述计数器确定所述硬件BFD会话均超时，则上报所述软件BFD会话的DOWN事件。

可选的，当转发芯片确定任一所述硬件BFD会话超时时，该超时的BFD会话依然按照检测周期向第二网络设备发送BFD报文。

本说明书的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：在BFD检测的源节点的转发芯片上通过发送备用的BFD报文，从而使得在经由聚合链路或者等价多路径ECMP链路时，可以将主用地址信息对应的BFD报文和备用地址信息对应的BFD报文通过聚合链路或者等价多路径ECMP链路不同的成员链路进行发送，当聚合链路或等价多路径ECMP链路中有成员链路故障时，可以通过其他未故障的成员链路转发报文，因此在CPU的软件层面不会上报down事件，因此不会发生BFD会话的震荡。从而可以避免像现有技术一样，聚合链路或等价多路径ECMP链路只通过一个BFD会话进行检测，即便有正常的成员链路，也会导致BFD上报down事件，再切换成员链路而导致的BFD会话震荡的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施例，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。

图1是本公开提供的一种BFD报文转发的网络架构示意图；

图2是本公开一实施例提供的BFD报文的转发方法的流程示意图；

图3是本公开另一实施例提供的BFD报文的转发方法的流程示意图；

图4是本公开提供的网络设备的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。

针对现有技术中存在的技术问题，本公开提供的一种BFD报文的转发方法和网络设备，具体的，在BFD检测的源节点的转发芯片上通过发送备用的BFD报文，从而使得在经由聚合链路或者等价多路径ECMP链路时，可以将主用地址信息对应的BFD报文和备用地址信息对应的BFD报文通过聚合链路或者等价多路径ECMP链路不同的成员链路进行发送，当聚合链路或等价多路径ECMP链路中有成员链路故障时，可以通过其他未故障的成员链路转发报文，因此在CPU的软件层面不会上报down事件，因此不会发生BFD会话的震荡。从而可以避免像现有技术一样，聚合链路或等价多路径ECMP链路只通过一个BFD会话进行检测，即便有正常的成员链路，也会导致BFD上报down事件，再切换成员链路而导致的BFD会话震荡的问题。

实施例一

具体的，图3为本公开提供的BFD报文的转发方法的流程示意图，本实施例以图1所示的组网示意图为例对本实施例所提供的BFD报文的转发方法进行说明。BFD报文可以用来进行单跳检测也可以用来进行多条检测。单跳检测是指对两个直连设备进行IP连通性检测，这里的“单跳”指的是IP的一跳；多跳检测是指对两个设备间任意路径的链路情况的检测，这些路径可能跨越很多跳。

本实施例中以第一网络设备为图1中的Switch A，第二网络设备为图1中的SwitchD为例进行说明。其中，Switch A和Switch D之间的Switch B和Switch C建立了聚合链路或等价多路径ECMP链路。

图2示出了一种建立Switch A和Switch D之间建立BFD会话的示意图；如图2所示，Switch A和Switch D之间通过中央处理器(Central Processing Unit，CPU)进行BFD报文的握手，进而在CPU上建立BFD会话，该会话在本实施例中称为软件BFD会话。

在Switch A和Switch D之间通过CPU建立软件BFD会话之后，Switch A的可以执行如图3所示的方法，包括：

步骤201，CPU可以向转发芯片下发待生成的BFD报文的主用地址信息和备用地址信息。

其中，本实施例中的主用地址信息和备用地址信息是用于方便描述两个地址信息是不同的地址信息。另外，与现有技术中在待检测的路径中存在聚合链路或者ECMP链路只采用一个BFD会话进行检测的方式相比，本实施例中所提供的方法中，由于提供了另外的地址信息去生成BFD报文，从而可以对聚合链路或者ECMP链路中的成员链路进行探测，因此在本实施例中该另外的地址信息称为“备份地址信息”。

其中，主用地址信息和备用地址信息中包括：包括源IP地址、目的IP地址、源MAC地址、目的MAC地址、源端口号、目的端口号。

对于根据主用地址信息和备用地址信息生成的BFD报文，源IP地址、目的IP地址、源MAC地址、目的MAC地址、目的端口号都不能更改，然而BFD报文在转发时不关注源端口号，因此，CPU向转发信息下发的地址信息中，只有源端口号是可以改变的。因而在本实施例中，主用地址信息和备用地址信息中只有源端口不同，其他的地址信息需要相同。例如源IP地址必须为Switch A的IP地址，目的IP地址必须为Switch D的IP地址，不能更改。

在一种可以实施的方式中，主用地址信息和备用地址信息中的源端口号可以随机生成，确保不同源端口号的BFD报文在进行哈希运算后，被分配到不同的链路上进行转发。

步骤203，转发芯片根据主用地址信息和备用地址信息生成BFD报文并记录对应的硬件BFD会话，以使得聚合链路或者ECMP中不同的成员链路将与主用地址信息对应的BFD报文以及备用地址信息对应的BFD报文发送至所述第二网络设备。

Switch A的转发芯片Switch D的转发芯片建立了BFD会话，其中Switch B、SwitchC通过转发芯片透传BFD报文。

转发芯片根据CPU下发的主用地址信息和备用地址信息建立两个BFD会话，可以达到毫秒级别的报文收发率，可以实现快速的故障检测。

由此实现了CPU上的一个软件BFD会话与转发芯片上的两个硬件BFD会话绑定。

表1给出了Switch A的转发芯片建立的BFD会话的示例：

表1

步骤205，转发芯片根据转发表将生成的BFD报文转发至下一跳网络设备。

转发芯片转发BFD报文的过程与现有技术中的硬件转发相同，本实施例中不再详细赘述。

本实施例中BFD报文会被转发至下一跳网络设备Switch B的转发芯片，Switch B的转发芯片在接收到根据主用地址信息生成的BFD报文在以及备用地址信息生成的BFD报文之后，可以进行哈希运算，进而该转发芯片根据哈希运算的结果将主用地址信息生成的BFD报文以及根据备用地址信息生成的BFD报文分发至聚合链路或等价多路径ECMP链路中不同的成员链路上。

由此，本实施例提供的双向转发检测BFD报文的转发方法中，转发芯片在硬件层面上实现了BFD报文的发送，相较于现有技术的聚合链路或等价多路径ECMP链路只在一个成员链路上发送BFD报文，本实施例的方法中，根据备份地址信息另外生成了备份的BFD报文，从而后续可以将生成的备份的BFD报文通过其聚合链路或等价多路径ECMP链路中的其他成员链路进行发送，实现了对聚合链路或等价多路径ECMP链路中多个成员链路的检测，从而避免BFD协议的震荡。

另外，需要说明的是，本实施例中以备用地址信息为1个为例进行说明，但备用地址信息可以为多个，即可以根据实际需求建立超过两个以上的硬件BFD会话。

实施例二

在上述实施例的基础上，本实施例提供的方法还包括：

步骤301，当Switch A的转发芯片检测到与CPU的软件BFD会话对应的硬件BFD会话中，存在任一的硬件BFD会话超时，则转发芯片向CPU上报该硬件BFD会话超时的Down事件。

在一种实施方式中，转发芯片上的硬件BFD会话分别绑定定时器，定时器用于标识对应的硬件BFD会话是否超时。

硬件BFD是否超时，具体的判断方式是：判断3倍的时间间隔(hello time)是否收到BFD报文，如果收到，则硬件BFD的超时定时器标识位置位为1，同时启动定时器，如果3倍hello time定时器收不到报文，则标识位置位为0，同时上报硬件BFD DOWN事件。每收到一个BFD报文，定时器都清零，重新计时。

在硬件BFD会话对应的链路down掉之后，针对该硬件BFD会话依然按照BFD报文的检测周期向第二网络设备发送BFD报文。这样，可以在该硬件BFD会话的会话重新建立之后，向CPU上报该硬件BFD会话Up的事件。另一方面，转发芯片在上报硬件BFD会话的down事件后，会将本应通过该硬件BFD会话对应的故障链路转发的报文，通过其他正常的链路转发。

步骤303，当CPU接收到与所述软件BFD会话对应的硬件BFD会话均上报down事件时，则CPU针对所述软件BFD会话上报down事件。

也就是只有当硬件BFD会话均上报Down事件时，CPU才会针对软件BFD会话上报down事件，而只有其中的部分硬件BFD会话向CPU上报Down事件，说明此时聚合链路或者ECMP的成员链路中存在正常的成员链路。因此CPU无需上报软件BFD会话的Down事件。

在一种实施方式中，CPU上的软件BFD会话也绑定计数器，与该软件BFD会话绑定的硬件BFD会话上报UP事件时，则软件BFD会话对应的计数器加一，例如，若软件BFD会话绑定了两个硬件BFD会话，则软件BFD会话的计数器对应的计数器最大值为2。

当接收到转发芯片上报的硬件BFD会话的down事件时，则软件BFD会话对应的计数器减一，当软件BFD会话对应的计数器为零时，则说明该软件BFD会话对应的硬件BFD会话全都故障了。只有硬件BFD会话全部故障时，CPU才上报Down事件。

对于CPU的软件BFD会话和转发芯片的硬件BFD会话中均存储了原IP地址和目的IP地址，因此软件BFD会话和硬件BFD会话可以通过上述IP地址进行关联，由此，CPU可以获取上报硬件BFD会话down事件的硬件BFD会话绑定哪一个软件BFD会话。

实施例三

在上述实施例的基础上，本公开还提供一种网络设备，用于执行上述实施例一中的第一网络设备执行的方法。图4为本公开提供的网络设备的结构示意图，如图4所示，该网络设备包括：

转发芯片403、CPU401以及存储器402；

其中，所述存储器402用于存储程序指令；

所述CPU401用于调用所述存储器402中的存储的程序指令，以执行以下操作：向转发芯片403下发待生成的BFD报文的主用地址信息和备用地址信息，其中，所述主用地址信息与所述备用地址信息的源端口号不同，其他地址信息相同；

转发芯片403根据主用地址信息和备用地址信息生成BFD报文并记录对应的硬件BFD会话，以使得聚合链路或者ECMP中不同的成员链路将与主用地址信息对应的BFD报文以及备用地址信息对应的BFD报文发送至所述第二网络设备；

转发芯片403根据转发表将生成的BFD报文转发至下一跳网络设备。

可选的，当转发芯片403确定任一所述硬件BFD会话超时时，则转发芯片403向CPU401上报硬件BFD会话的down事件。

可选的，当转发芯片403将与所述软件BFD会话对应的硬件BFD会话均上报down事件时，则CPU401针对所述软件BFD会话上报down事件。

可选的，所述CPU401还用于为所述软件BFD会话绑定计数器，所述计数器用于标识硬件BFD会话是否全部超时；

当所述CPU401根据所述计数器确定所述硬件BFD会话均超时，则上报所述软件BFD会话的DOWN事件。

可选的，当转发芯片确定任一所述硬件BFD会话超时时，该超时的BFD会话依然按照检测周期向第二网络设备发送BFD报文。

本公开提供的网络设备在BFD检测的源节点的转发芯片上通过发送备用的BFD报文，从而使得在经由聚合链路或者等价多路径ECMP链路时，可以将主用地址信息对应的BFD报文和备用地址信息对应的BFD报文通过聚合链路或者等价多路径ECMP链路不同的成员链路进行发送，当聚合链路或等价多路径ECMP链路中有成员链路故障时，可以通过其他未故障的成员链路转发报文，因此在CPU的软件层面不会上报down事件，因此不会发生BFD会话的震荡。从而可以避免像现有技术一样，聚合链路或等价多路径ECMP链路只通过一个BFD会话进行检测，即便有正常的成员链路，也会导致BFD上报down事件，再切换成员链路而导致的BFD会话震荡的问题。

本公开所提供的网络设备执行的步骤可以参见上述方法实施例，本实施例中不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的网络设备和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的实施例的网络设备、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种双向转发检测BFD报文的转发方法，应用于第一网络设备，其特征在于，所述第一网络设备与第二网络设备之间通过CPU建立软件BFD会话，其中，所述第一网络设备与第二网络设备之间存在聚合链路或者等价多路径ECMP链路，所述方法包括：

CPU向转发芯片下发待生成的BFD报文的主用地址信息和备用地址信息，其中，所述主用地址信息与所述备用地址信息的源端口号不同，其他地址信息相同；

转发芯片根据主用地址信息和备用地址信息生成BFD报文并记录对应的硬件BFD会话，以使得聚合链路或者ECMP中不同的成员链路将与主用地址信息对应的BFD报文以及备用地址信息对应的BFD报文发送至所述第二网络设备；

转发芯片根据转发表将生成的BFD报文转发至下一跳网络设备；

当任一所述硬件BFD会话超时时，该超时的BFD会话依然按照检测周期通过其他正常的链路向第二网络设备发送BFD报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当转发芯片确定任一所述硬件BFD会话超时时，则转发芯片向CPU上报硬件BFD会话的down事件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当与所述软件BFD会话对应的硬件BFD会话均上报down事件时，则CPU针对所述软件BFD会话上报down事件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当与所述软件BFD会话对应的硬件BFD会话均上报down事件时，则针对所述软件BFD会话上报down事件，包括：

CPU为所述软件BFD会话绑定计数器，所述计数器用于标识硬件BFD会话是否全部超时；

当所述CPU根据所述计数器确定所述硬件BFD会话均超时，则上报所述软件BFD会话的DOWN事件。

5.一种网络设备，其特征在于，包括：转发芯片、中央处理器CPU以及存储器，所述存储器用于存储程序指令；

所述CPU用于调用所述存储器中的存储的程序指令，以执行以下操作：向转发芯片下发待生成的BFD报文的主用地址信息和备用地址信息，其中，所述主用地址信息与所述备用地址信息的源端口号不同，其他地址信息相同；

转发芯片根据主用地址信息和备用地址信息生成BFD报文并记录对应的硬件BFD会话，以使得聚合链路或者ECMP中不同的成员链路将与主用地址信息对应的BFD报文以及备用地址信息对应的BFD报文发送至第二网络设备；

转发芯片根据转发表将生成的BFD报文转发至下一跳网络设备；

当任一所述硬件BFD会话超时时，该超时的BFD会话依然按照检测周期通过其他正常的链路向第二网络设备发送BFD报文。

6.根据权利要求5所述的网络设备，其特征在于，当转发芯片确定任一所述硬件BFD会话超时时，则转发芯片向CPU上报硬件BFD会话的down事件。

7.根据权利要求6所述的网络设备，其特征在于，当与软件BFD会话对应的硬件BFD会话均上报down事件时，则CPU针对所述软件BFD会话上报down事件。

8.根据权利要求7所述的网络设备，其特征在于，所述CPU还用于为所述软件BFD会话绑定计数器，所述计数器用于标识硬件BFD会话是否全部超时；

当所述CPU根据所述计数器确定所述硬件BFD会话均超时，则上报所述软件BFD会话的DOWN事件。

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