CN113497740A - 网络转发设备、链路故障检测方法、装置及存储介质 - Google Patents

网络转发设备、链路故障检测方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种网络转发设备、链路故障检测方法、装置及存储介质，涉及数据通信技术领域。其中的网络转发设备包括：控制面装置，包括双向转发检测服务模块及内存数据库模块；转发面装置，包括智能网卡模块；其中，内存数据库模块被配置为存储网络转发设备间链路的链路信息；双向转发检测服务模块被配置为：订阅内存数据库模块以获取新增的链路信息，并向智能网卡模块发送与新增的链路信息相对应的双向转发检测配置消息；智能网卡模块被配置为：根据双向转发检测配置消息，对网络转发设备间的新增链路进行故障检测。本公开能够在转发面与控制面分离的架构下，快速的实现网络转发设备之间链路的故障检测。

Description

网络转发设备、链路故障检测方法、装置及存储介质
技术领域
本公开涉及数据通信技术领域，特别涉及一种网络转发设备、链路故障检测方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
网络转发设备包括交换机、路由器等设备。基于转发面与控制面分离架构的网络转发设备，与传统的一体化网络转发设备具有不同的结构,因此实现网络转发设备之间链路的故障检测的技术方案也需要发生变化。而如何在转发面与控制面分离的架构下实现网络转发设备之间链路的故障检测，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本公开解决的一个技术问题是，如何在转发面与控制面分离的架构下，实现网络转发设备之间链路的故障检测。
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种网络转发设备，包括：控制面装置，包括双向转发检测服务模块及内存数据库模块；转发面装置，包括智能网卡模块；其中，内存数据库模块被配置为存储网络转发设备间链路的链路信息；双向转发检测服务模块被配置为：订阅内存数据库模块以获取新增的链路信息，并向智能网卡模块发送与新增的链路信息相对应的双向转发检测配置消息；智能网卡模块被配置为：根据双向转发检测配置消息，对网络转发设备间的新增链路进行故障检测。
在一些实施例中，双向转发检测配置信息包括报文封装信息、目的IP地址、目的端口以及报文检测时长；智能网卡模块被配置为：
根据报文封装信息封装双向转发检测报文，并将双向转发检测报文发送至目的IP地址的目的端口；在报文检测时长内未接收到双向转发检测响应的情况下，检测到新增链路发生故障；在报文检测时长内接收到双向转发检测响应的情况下，检测到新增链路未发生故障。
在一些实施例中，智能网卡模块还被配置为：接收其它网络转发设备的智能网卡模块发送的双向转发检测报文，并向其它网络转发设备的智能网卡模块反馈双向转发检测响应。
在一些实施例中，智能网卡模块还被配置为：检测到新增链路发生故障后，向双向转发检测服务模块发送链路故障报警消息；双向转发检测服务模块还被配置为：将链路故障报警消息转发至内存数据库模块；内存数据库模块还被配置为：向订阅了链路故障报警服务的应用发布链路故障报警消息。
在一些实施例中，控制面装置还包括控制面Linux网桥模块、虚拟网络设备、控制面虚拟扩展局域网接口以及控制面网卡芯片，转发面装置还包括转发面Linux网桥模块、转发面虚拟扩展局域网接口以及转发面网卡芯片；双向转发检测服务模块通过虚拟网络设备与控制面Linux网桥模块信号连接；控制面Linux网桥模块依次通过控制面虚拟扩展局域网接口、控制面网卡芯片、转发面网卡芯片以及转发面虚拟扩展局域网接口与转发面Linux网桥模块信号连接，以形成用于承载控制面设备与转发面设备间消息的虚拟扩展局域网通道；转发面Linux网桥模块与智能网卡模块信号连接。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种链路故障检测方法，包括：内存数据库模块存储网络转发设备间链路的链路信息；双向转发检测服务模块订阅内存数据库模块以获取新增的链路信息；双向转发检测服务模块向智能网卡模块发送与新增的链路信息相对应的双向转发检测配置消息；智能网卡模块根据双向转发检测配置消息，对网络转发设备间的新增链路进行故障检测。
在一些实施例中，双向转发检测配置信息包括报文封装信息、目的IP地址、目的端口以及报文检测时长；智能网卡模块根据双向转发检测配置消息，对网络转发设备间的新增链路进行故障检测包括：智能网卡模块根据报文封装信息封装双向转发检测报文，并将双向转发检测报文发送至目的IP地址的目的端口；在报文检测时长内未接收到双向转发检测响应的情况下，检测到新增链路发生故障；在报文检测时长内接收到双向转发检测响应的情况下，检测到新增链路未发生故障。
在一些实施例中，链路故障检测方法还包括：智能网卡模块接收其它网络转发设备的智能网卡模块发送的双向转发检测报文，并向其它网络转发设备的智能网卡模块反馈双向转发检测响应。
在一些实施例中，链路故障检测方法还包括：智能网卡模块检测到新增链路发生故障后，向双向转发检测服务模块发送链路故障报警消息；双向转发检测服务模块将链路故障报警消息转发至内存数据库模块；内存数据库模块向订阅了链路故障报警服务的应用发布链路故障报警消息。
在一些实施例中，控制面设备与转发面设备之间的消息通过虚拟扩展局域网通道传输。
根据本公开实施例的又一个方面，提供了一种链路故障检测装置，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，执行前述的链路故障检测方法。
根据本公开实施例的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现前述的链路故障检测方法。
本公开能够在转发面与控制面分离的架构下，快速的实现网络转发设备之间链路的故障检测。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开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公开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公开的一些实施例，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示出了本公开一些实施例的网络转发设备的结构示意图。
图2示出了网络转发设备在控制面BFD会话初始化阶段的工作过程示意图。
图3示出了网络转发设备在转发面双向转发检测阶段的工作过程示意图。
图4示出了网络转发设备在转发面检测链路故障阶段的工作过程示意图。
图5示出了网络转发设备在控制面接收链路故障阶段的工作过程示意图。
图6示出了本公开一些实施例的链路故障检测方法的流程示意图。
图7示出了本公开一些实施例的链路故障检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，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，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，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它实施例，都属于本公开保护的范围。
首先结合图1描述本公开网络转发设备的一些实施例。
图1示出了本公开一些实施例的网络转发设备的结构示意图。如图1所示，本实施例中的网络转发设备10包括控制面装置101和转发面装置102。控制面装置101包括BFD(Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测)服务模块1011及内存数据库模块1012，转发面装置102包括智能网卡模块1021。
内存数据库模块1012被配置为存储网络转发设备间链路的链路信息。内存数据库模块1012具体可以为redis内存数据库，在存储各种协议下网络转发设备间链路的链路信息的同时，还可以存储BFD会话以实现数据备份，用于后续扩展功能。
BFD服务模块1011被配置为：订阅内存数据库模块1012以获取新增的链路信息，并向智能网卡模块1021发送与新增的链路信息相对应的BFD配置消息，以实现BFD会话管理。
智能网卡模块1021被配置为：根据BFD配置消息，对网络转发设备间的新增链路进行故障检测，以实现网络转发设备链路故障的管理。
在一些实施例中，BFD配置信息包括报文封装信息、目的IP地址、目的端口以及报文检测时长。智能网卡模块1021被配置为：根据报文封装信息封装BFD报文，并将BFD报文发送至目的IP地址的目的端口。BFD报文具体可以为BFD回声(echo)请求报文、BFD控制(control)消息报文等等。在报文检测时长内未接收到BFD响应的情况下，检测到新增链路发生故障；在报文检测时长内接收到BFD响应的情况下，检测到新增链路未发生故障。
在一些实施例中，智能网卡模块1021还被配置为：接收其它网络转发设备10的智能网卡模块1021发送的BFD报文，并向其它网络转发设备10的智能网卡模块1021反馈BFD响应。BFD响应具体可以为BFD回声响应消息或BFD控制响应消息。
在一些实施例中，智能网卡模块1021还被配置为：检测到新增链路发生故障后，向BFD服务模块1011发送链路故障报警消息；BFD服务模块1011还被配置为：接收链路故障报警消息，并将链路故障报警消息转发至内存数据库模块1012；内存数据库模块1012还被配置为：向订阅了链路故障报警服务的应用发布链路故障报警消息。
在一些实施例中，控制面装置101还包括控制面Linux网桥模块1013、虚拟网络设备1014、控制面Vxlan(Virtual Extensible Local Area Network，Vxlan)接口1015以及控制面网卡芯片1016，转发面装置102还包括转发面Linux网桥模块1022、转发面Vxlan接口1023以及转发面网卡芯片1024；BFD服务模块1011通过虚拟网络设备1014与控制面Linux网桥模块1013信号连接；控制面Linux网桥模块1013依次通过控制面Vxlan接口1015、控制面网卡芯片1016、转发面网卡芯片1024以及转发面Vxlan接口1023与转发面Linux网桥模块1022信号连接，以形成用于承载控制面设备与转发面设备间消息的Vxlan通道；转发面Linux网桥模块1022与智能网卡模块1021信号连接。
虚拟网络设备1014例如可以为tap虚拟网络设备。控制面网卡芯片1016以及转发面网卡芯片1024例如可以为Intel 82599型号的网卡芯片，控制面网卡芯片1016以及转发面网卡芯片1024之间可以通过网卡芯片端口信号连接。转发面Linux网桥模块1022可以通过网桥接口与智能网卡模块1021信号连接，智能网卡模块1021可以通过网卡端口实现BFD报文的收发。
下面通过一些具体的应用例分阶段介绍网络转发设备10的工作流程。
(1)控制面BFD会话初始化阶段
图2示出了网络转发设备在控制面BFD会话初始化阶段的工作过程示意图。如图2所示，当控制面产生新的链路信息时，BFD服务模块订阅内存数据库模块获取到新的链路信息，创建新的BFD会话，最后通过VxLAN通道发送BFD配置信息到转发面。
(2)转发面双向转发检测阶段
图3示出了网络转发设备在转发面双向转发检测阶段的工作过程示意图。如图3所示，当转发面接收到控制面下发的BFD配置信息后，智能网卡根据BFD配置信息发送bfdecho报或bfd control报文。
(3)转发面检测链路故障阶段
图4示出了网络转发设备在转发面检测链路故障阶段的工作过程示意图。如图4所示，当转发面在检测时长内没有接收到BFD echo reply或BFD control reply消息时，转发面产生告警并通过Vxlan发送到控制面的BFD服务模块。
(4)控制面接收链路故障阶段
图5示出了网络转发设备在控制面接收链路故障阶段的工作过程示意图。如图5所示，当控制面中的BFD服务模块接收到告警时，BFD服务模块再通过内存数据库模块通知使用此链路的应用，即可完成故障检测。这些应用可以通过订阅内存数据库模块来获取故障链路的通知消息。
上述实施例中，通过BFD服务模块提供的双向包检测服务，网络转发设备之间能够实现双向转发检测。通过智能网卡模块提供的加速包转发功能，网络转发设备之间能够实现比通过Linux内核转发更加快速的毫秒级包转发，进而实现毫秒级短时间的链路故障检测。通过内存数据库，能够进一步加速数据信息的读取和收发，并实现对链路和应用的批量告警功能。因此，上述实施例中的网络转发设备能够在转发面与控制面分离的架构下，快速、实时的实现网络转发设备之间链路的故障检测，减少发现故障链路的时间，使网络系统能够快速将故障链路上的数据流切换至备用链路，保持网络系统的连通性。
下面结合图6描述本公开链路故障检测方法的一些实施例。
图6示出了本公开一些实施例的链路故障检测方法的流程示意图。如图6所示，本实施例包括步骤S601～步骤S604。
在步骤S601中，内存数据库模块存储网络转发设备间链路的链路信息。
在步骤S602中，双向转发检测服务模块订阅内存数据库模块以获取新增的链路信息。
在步骤S603中，双向转发检测服务模块向智能网卡模块发送与新增的链路信息相对应的双向转发检测配置消息。
在一些实施例中，智能网卡模块还可以接收其它网络转发设备的智能网卡模块发送的双向转发检测报文，并向其它网络转发设备的智能网卡模块反馈双向转发检测响应。
在步骤S604中，智能网卡模块根据双向转发检测配置消息，对网络转发设备间的新增链路进行故障检测。
在一些实施例中，双向转发检测配置信息包括报文封装信息、目的IP地址、目的端口以及报文检测时长。智能网卡模块根据报文封装信息封装双向转发检测报文，并将双向转发检测报文发送至目的IP地址的目的端口；在报文检测时长内未接收到双向转发检测响应的情况下，检测到新增链路发生故障；在报文检测时长内接收到双向转发检测响应的情况下，检测到新增链路未发生故障。
在一些实施例中，链路故障检测方法还包括步骤S605～步骤S607。
在步骤S605中，智能网卡模块检测到新增链路发生故障后，向双向转发检测服务模块发送链路故障报警消息。
在步骤S606中，双向转发检测服务模块将链路故障报警消息转发至内存数据库模块。
在步骤S607中，内存数据库模块向订阅了链路故障报警服务的应用发布链路故障报警消息。
在一些实施例中，控制面设备与转发面设备之间的消息通过虚拟扩展局域网通道传输。
上述实施例中，通过BFD服务模块提供的双向包检测服务，网络转发设备之间能够实现双向转发检测。通过智能网卡模块提供的加速包转发功能，网络转发设备之间能够实现比通过Linux内核转发更加快速的毫秒级包转发，进而实现毫秒级短时间的链路故障检测。通过内存数据库，能够进一步加速数据信息的读取和收发，并实现对链路和应用的批量告警功能。因此，上述实施例中的网络转发设备能够在转发面与控制面分离的架构下，快速、实时的实现网络转发设备之间链路的故障检测，减少发现故障链路的时间，使网络系统能够快速将故障链路上的数据流切换至备用链路，保持网络系统的连通性。
下面结合图7描述本公开链路故障检测装置的一些实施例。
图7示出了本公开一些实施例的链路故障检测装置的结构示意图。如图7所示，该实施例的链路故障检测装置70包括：存储器710以及耦接至该存储器710的处理器720，处理器720被配置为基于存储在存储器710中的指令，执行前述任意一些实施例中的链路故障检测方法。
其中，存储器710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。
链路故障检测装置70还可以包括输入输出接口730、网络接口740、存储接口750等。这些接口730、740、750以及存储器710和处理器720之间例如可以通过总线760连接。其中，输入输出接口730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740为各种联网设备提供连接接口。存储接口750为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。
本公开还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现前述任意一些实施例中的链路故障检测方法。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、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。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种网络转发设备，包括：
控制面装置，包括双向转发检测服务模块及内存数据库模块；
转发面装置，包括智能网卡模块；
其中，内存数据库模块被配置为存储网络转发设备间链路的链路信息；双向转发检测服务模块被配置为：订阅内存数据库模块以获取新增的所述链路信息，并向智能网卡模块发送与所述新增的所述链路信息相对应的双向转发检测配置消息；智能网卡模块被配置为：根据所述双向转发检测配置消息，对网络转发设备间的新增链路进行故障检测。
2.根据权利要求1所述的网络转发设备，其中，所述双向转发检测配置信息包括报文封装信息、目的IP地址、目的端口以及报文检测时长；
所述智能网卡模块被配置为：根据所述报文封装信息封装双向转发检测报文，并将所述双向转发检测报文发送至所述目的IP地址的所述目的端口；在所述报文检测时长内未接收到双向转发检测响应的情况下，检测到所述新增链路发生故障；在所述报文检测时长内接收到双向转发检测响应的情况下，检测到所述新增链路未发生故障。
3.根据权利要求1所述的网络转发设备，其中，所述智能网卡模块还被配置为：接收其它网络转发设备的智能网卡模块发送的双向转发检测报文，并向其它网络转发设备的智能网卡模块反馈双向转发检测响应。
4.根据权利要求1所述的网络转发设备，其中，
所述智能网卡模块还被配置为：检测到所述新增链路发生故障后，向双向转发检测服务模块发送链路故障报警消息；
所述双向转发检测服务模块还被配置为：将所述链路故障报警消息转发至内存数据库模块；
所述内存数据库模块还被配置为：向订阅了链路故障报警服务的应用发布所述链路故障报警消息。
5.根据权利要求1所述的网络转发设备，其中，所述控制面装置还包括控制面Linux网桥模块、虚拟网络设备、控制面虚拟扩展局域网接口以及控制面网卡芯片，所述转发面装置还包括转发面Linux网桥模块、转发面虚拟扩展局域网接口以及转发面网卡芯片；
双向转发检测服务模块通过虚拟网络设备与控制面Linux网桥模块信号连接；控制面Linux网桥模块依次通过控制面虚拟扩展局域网接口、控制面网卡芯片、转发面网卡芯片以及转发面虚拟扩展局域网接口与转发面Linux网桥模块信号连接，以形成用于承载控制面设备与转发面设备间消息的虚拟扩展局域网通道；转发面Linux网桥模块与智能网卡模块信号连接。
6.一种链路故障检测方法，包括：
内存数据库模块存储网络转发设备间链路的链路信息；
双向转发检测服务模块订阅内存数据库模块以获取新增的所述链路信息；
双向转发检测服务模块向智能网卡模块发送与所述新增的所述链路信息相对应的双向转发检测配置消息；
智能网卡模块根据所述双向转发检测配置消息，对网络转发设备间的新增链路进行故障检测。
7.根据权利要求6所述的链路故障检测方法，其中，所述双向转发检测配置信息包括报文封装信息、目的IP地址、目的端口以及报文检测时长；
所述智能网卡模块根据所述双向转发检测配置消息，对网络转发设备间的新增链路进行故障检测包括：智能网卡模块根据所述报文封装信息封装双向转发检测报文，并将所述双向转发检测报文发送至所述目的IP地址的所述目的端口；在所述报文检测时长内未接收到双向转发检测响应的情况下，检测到所述新增链路发生故障；在所述报文检测时长内接收到双向转发检测响应的情况下，检测到所述新增链路未发生故障。
8.根据权利要求6所述的链路故障检测方法，还包括：
智能网卡模块接收其它网络转发设备的智能网卡模块发送的双向转发检测报文，并向其它网络转发设备的智能网卡模块反馈双向转发检测响应。
9.根据权利要求6所述的链路故障检测方法，还包括：
智能网卡模块检测到所述新增链路发生故障后，向双向转发检测服务模块发送链路故障报警消息；
双向转发检测服务模块将所述链路故障报警消息转发至内存数据库模块；
内存数据库模块向订阅了链路故障报警服务的应用发布所述链路故障报警消息。
10.根据权利要求6所述的链路故障检测方法，其中，控制面设备与转发面设备之间的消息通过虚拟扩展局域网通道传输。
11.一种链路故障检测装置，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6至10中任一项所述的链路故障检测方法。
12.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如权利要求6至10中任一项所述的链路故障检测方法。
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