CN112910781B - 网络故障切换方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents

网络故障切换方法、装置、系统和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网络故障切换方法、装置、系统和存储介质，涉及网络维护技术领域。网络故障切换方法包括：控制器根据网络拓扑信息，计算备份路由；控制器将备份路由信息下发到网络中的路由器，以便路由器在发生网络故障的情况下，根据备份路由信息切换路径。控制器根据采集的网络拓扑信息预先计算最优备份路由、并将其下发到各个路由器，从而当网络发生故障时，无需等待路由协议进行收敛，各个路由器可以直接根据获取的最优备份路由信息实现路径的快速切换，提高了网络故障后的网络路径切换速度。

Description

网络故障切换方法、装置、系统和存储介质
技术领域
本发明涉及网络维护技术领域，特别涉及一种网络故障切换方法、装置、系统和存储介质。
背景技术
在现有承载网络中，当出现网络故障时，路由器需先感知到链路故障，然后触发IGP(Interior Gateway Protocol，内部网关协议)重新算路，实现路由重新收敛。
发明内容
发明人经过分析后发现，在相关技术的网络故障切换方案中，虽然通过FRR(FastReroute，快速重路由)技术可大幅降低切换时延，但仍受限于路由算法的收敛时间，难以做到故障发生后直接切换到最优备份路径。因此，相关技术在网络故障后的最优路径切换速度较慢。
本发明实施例所要解决的一个技术问题是：如何提高网络故障后的网络最优路径切换速度。
根据本发明一些实施例的第一个方面，提供一种网络故障切换方法，包括：控制器根据网络拓扑信息，计算备份路由；控制器将备份路由信息下发到网络中的路由器，以便路由器在发生网络故障的情况下，根据备份路由信息切换路径。
在一些实施例中，控制器根据网络拓扑信息，计算备份路由包括：控制器列举网络中的一个或多个潜在的故障事件，每个故障事件包括网络中的链路或节点发生故障；对于每个潜在的故障事件，控制器确定在发生潜在的故障事件的情况下，每个路由器对应的备份路由信息。
在一些实施例中，控制器确定在发生潜在的故障事件的情况下，由故障涉及的链路以外的其他链路构成的最优路径，并根据最优路径确定每个路由器对应的备份路由信息；最优路径为最短路径、时延最小路径、带宽最优路径中的任意一种。
在一些实施例中，控制器采用最短路径树算法确定在发生潜在的故障事件的情况下，由故障涉及的链路以外的其他链路构成的最优路径，最短路径树算法的路径权重包括路由器间的距离、带宽、时延中的至少一种或者距离、带宽、时延中至少两者的加权结果。
在一些实施例中，控制器确定在发生潜在的故障事件的情况下，每个路由器对应的备份路由信息包括：控制器预测未来的预设时长以内的网络流量；控制器基于预测的网络流量，确定在发生潜在的故障事件的情况下，每个路由器在未来预设时长以内对应的备份路由信息。
在一些实施例中，网络故障切换方法还包括：在发生网络故障的情况下，路由器根据控制器下发的备份路由信息切换路径。
在一些实施例中，网络故障切换方法还包括：响应于当前网络产生故障，路由器检测当前发生的故障事件；路由器根据当前发生的故障事件对应的备份路由信息切换路径。
根据本发明一些实施例的第二个方面，提供一种网络故障切换装置，包括：计算模块，被配置为根据网络拓扑信息，计算备份路由；下发模块，被配置为将备份路由信息下发到网络中的路由器，以便路由器在发生网络故障的情况下，根据备份路由信息切换路径。
根据本发明一些实施例的第三个方面，提供一种网络故障切换装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令，执行前述任意一种网络故障切换方法。
根据本发明一些实施例的第四个方面，提供一种网络故障切换系统，包括：控制器，控制器包括前述网络故障切换装置；路由器，被配置为在发生网络故障的情况下，根据控制器下发的备份路由信息切换路径。
根据本发明一些实施例的第五个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任意一种网络故障切换方法。
上述发明中的一些实施例具有如下优点或有益效果：控制器根据采集的网络拓扑信息预先计算最优备份路由、并将其下发到各个路由器，从而当网络发生故障时，无需等待路由协议进行收敛，各个路由器可以直接根据获取的最优备份路由信息实现路径的快速切换，提高了网络故障后的网络路径切换速度。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明一些实施例的网络故障切换方法的流程示意图。
图2示出了根据本发明一些实施例的网络故障切换装置的结构示意图。
图3示出了根据本发明一些实施例的网络故障切换系统的结构示意图。
图4示出了根据本发明另一些实施例的网络故障切换装置的结构示意图。
图5示出了根据本发明又一些实施例的网络故障切换装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1示出了根据本发明一些实施例的网络故障切换方法的流程示意图。如图1所示，该实施例的网络故障切换方法包括步骤S102～S106。
在步骤S102中，控制器根据网络拓扑信息，计算备份路由。
控制器例如可以为SDN(Software Defined Network，软件定义网络)控制器。
在一些实施例中，控制器列举网络中的一个或多个潜在的故障事件，每个故障事件包括网络中的链路或节点发生故障；对于每个潜在的故障事件，控制器确定在发生所述潜在的故障事件的情况下，每个节点对应的备份路由信息。
例如，网络中包括节点A、B、C三个路由器以及链路AB和链路BC，则潜在的故障事件可能包括：链路AB故障、链路BC故障、节点A故障、节点B故障且链路AB故障……等等。从而，在故障真正发生之前，可以预先计算故障情况下的备份路由信息。
在一些实施例中，控制器确定在发生潜在的故障事件的情况下，由故障涉及的链路以外的其他链路构成的最优路径，并根据最优路径确定每个路由器对应的备份路由信息。最优路径例如为最短路径、时延最小路径、带宽最优路径中的任意一种。从而，在故障发生时，可以将最短链路、时延最小链路、带宽最大链路作为切换后的链路，以尽量提高网络的性能。
在确定最优路径时，控制器可以采用控制器最短路径树(Shortest Path First，简称：SPF)算法。最短路径树算法的路径权重例如为路由器间的距离、带宽、时延中的至少一种或者距离、带宽、时延中至少两者的加权结果作为路径的权重。从而，可以根据需要设定网络质量的目标，并根据该目标计算获得最优路径。
在步骤S104中，控制器将备份路由信息下发到网络中的路由器。
在一些实施例中，控制器可以采用OpenFlow等协议下发备份路由信息。
控制器可以预先将确定的多个备份路由信息都下发到各个路由器中，以便各个路由器自行查找相应的备份路由信息。在一些实施例中，响应于当前网络产生故障，路由器检测当前发生的故障事件；路由器根据当前发生的故障事件对应的备份路由信息切换路径。在一些实施例中，路由器存储的每个备份路由信息均为各个故障事件对应的最优路径的路由信息。
从而，路由器可以预先存储多个备份路由信息，并根据实际的故障情况自行查找相应的备份路由并执行切换，减少了与控制器交互的数据量。
在步骤S106中，路由器在发生网络故障的情况下，根据备份路由信息切换路径。
通过上述实施例的方法，控制器可以根据采集的网络拓扑信息预先计算最优备份路由、并将其下发到各个路由器，从而当网络发生故障时，无需等待路由协议进行收敛，各个路由器可以直接根据获取的最优备份路由信息实现路径的快速切换，提高了网络故障后的网络路径切换速度。
网络中链路的状况可能会根据时间发生变化。因此，在计算备份路径时，还可以考虑时间的影响。在一些实施例中，控制器预测未来的预设时长以内的网络流量；然后，控制器基于预测的网络流量，确定在发生所述潜在的故障事件的情况下，每个路由器在所述未来预设时长以内对应的备份路由信息。
例如，控制器根据预测的t1时刻以前的网络流量，确定链路AB发生故障时从A至F的的最优路径为A-C-D-F。在t1时刻到来之前，对应的流量可以在链路AB发生故障时切换到A-C-D-F。在t1时刻即将到来时，例如在t1-t’时，可以对备份路径进行更新。例如，根据预测的t2时刻以前的网络流量，确定链路AB发生故障时的最优路径为A-C-E-F。从而，在t1～t2时刻之间，当链路AB产生故障时，则对应的流量快速切换到路径A-C-E-F。
下面参考图2描述本发明网络故障切换装置的实施例。
图2示出了根据本发明一些实施例的网络故障切换装置的结构示意图。如图2所示，该实施例的网络故障切换装置200包括：计算模块2100，被配置为根据网络拓扑信息，计算备份路由；下发模块2200，被配置为将备份路由信息下发到网络中的路由器，以便所述路由器在发生网络故障的情况下，根据备份路由信息切换路径。
在一些实施例中，计算模块2100进一步被配置为控制器列举网络中的一个或多个潜在的故障事件，每个故障事件包括网络中的链路或节点发生故障；对于每个潜在的故障事件，确定在发生潜在的故障事件的情况下，每个路由器对应的备份路由信息。
在一些实施例中，计算模块2100进一步被配置为确定在发生潜在的故障事件的情况下，由故障涉及的链路以外的其他链路构成的最优路径，并根据最优路径确定每个路由器对应的备份路由信息；最优路径为最短路径、时延最小路径、带宽最优路径中的任意一种。
在一些实施例中，计算模块2100进一步被配置为采用最短路径树算法确定在发生潜在的故障事件的情况下，由故障涉及的链路以外的其他链路构成的最优路径，最短路径树算法的路径权重包括路由器间的距离、带宽、时延中的至少一种或者距离、带宽、时延中至少两者的加权结果。
在一些实施例中，计算模块2100进一步被配置为确定在发生潜在的故障事件的情况下，每个路由器对应的备份路由信息包括：控制器预测未来的预设时长以内的网络流量；基于预测的网络流量，确定在发生潜在的故障事件的情况下，每个路由器在未来预设时长以内对应的备份路由信息。
下面参考图3描述本发明网络故障切换系统的实施例。
图3示出了根据本发明一些实施例的网络故障切换系统的结构示意图。如图3所示，该实施例的网络故障切换系统30包括：控制器310，包括前述网络故障切换装置200；路由器320，被配置为在发生网络故障的情况下，根据控制器下发的备份路由信息切换路径。
在一些实施例中，路由器320被配置为在发生网络故障的情况下，根据控制器下发的备份路由信息切换路径。
在一些实施例中，路由器320被配置为响应于当前网络产生故障，检测当前发生的故障事件；根据当前发生的故障事件对应的备份路由信息切换路径。
图4示出了根据本发明另一些实施例的网络故障切换装置的结构示意图。如图4所示，该实施例的网络故障切换装置40包括：存储器410以及耦接至该存储器410的处理器420，处理器420被配置为基于存储在存储器410中的指令，执行前述任意一个实施例中的网络故障切换方法。
其中，存储器410例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。
图5示出了根据本发明又一些实施例的网络故障切换装置的结构示意图。如图5所示，该实施例的网络故障切换装置50包括：存储器510以及处理器520，还可以包括输入输出接口530、网络接口540、存储接口550等。这些接口530，540，550以及存储器510和处理器520之间例如可以通过总线560连接。其中，输入输出接口530为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口540为各种联网设备提供连接接口。存储接口550为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。
本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述任意一种网络故障切换方法。
本领域内的技术人员应当明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明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非瞬时性存储介质(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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。应理解为可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、嵌入式处理机或其他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他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。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他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多个流程和/或方框图一个方框或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他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他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，从而在计算机或其他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。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网络故障切换方法，包括：
控制器根据网络拓扑信息，计算备份路由，包括：控制器列举网络中的一个或多个潜在的故障事件，每个故障事件包括网络中的链路或节点发生故障；以及，对于每个潜在的故障事件，控制器确定在发生所述潜在的故障事件的情况下，每个路由器对应的备份路由信息；
控制器将备份路由信息下发到网络中的路由器，以便所述路由器在发生网络故障的情况下，根据备份路由信息切换路径。
2.根据权利要求1所述的网络故障切换方法，其中，控制器确定在发生所述潜在的故障事件的情况下，由故障涉及的链路以外的其他链路构成的最优路径，并根据所述最优路径确定每个路由器对应的备份路由信息；
最优路径为最短路径、时延最小路径、带宽最优路径中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的网络故障切换方法，其中，控制器采用最短路径树算法确定在发生所述潜在的故障事件的情况下，由故障涉及的链路以外的其他链路构成的最优路径，其中，所述最短路径树算法的路径权重包括路由器间的距离、带宽、时延中的至少一种或者距离、带宽、时延中至少两者的加权结果。
4.根据权利要求1所述的网络故障切换方法，其中，所述控制器确定在发生所述潜在的故障事件的情况下，每个路由器对应的备份路由信息包括：
控制器预测未来的预设时长以内的网络流量；
控制器基于预测的网络流量，确定在发生所述潜在的故障事件的情况下，每个路由器在所述未来预设时长以内对应的备份路由信息。
5.根据权利要求1所述的网络故障切换方法，还包括：
在发生网络故障的情况下，路由器根据控制器下发的备份路由信息切换路径。
6.根据权利要求1所述的网络故障切换方法，还包括：
响应于当前网络产生故障，路由器检测当前发生的故障事件；
路由器根据当前发生的故障事件对应的备份路由信息切换路径。
7.一种网络故障切换装置，包括：
计算模块，被配置为根据网络拓扑信息，计算备份路由，包括：控制器列举网络中的一个或多个潜在的故障事件，每个故障事件包括网络中的链路或节点发生故障；以及，对于每个潜在的故障事件，控制器确定在发生所述潜在的故障事件的情况下，每个路由器对应的备份路由信息；
下发模块，被配置为将备份路由信息下发到网络中的路由器，以便所述路由器在发生网络故障的情况下，根据备份路由信息切换路径。
8.一种网络故障切换装置，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1～6中任一项所述的网络故障切换方法。
9.一种网络故障切换系统，包括：
控制器，所述控制器包括权利要求7或8所述的网络故障切换装置；
路由器，被配置为在发生网络故障的情况下，根据控制器下发的备份路由信息切换路径。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1～6中任一项所述的网络故障切换方法。
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