CN114697196A - 数据中心中网络路径切换方法、数据中心网络系统及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种数据中心中网络路径切换方法、数据中心网络系统及设备。其中，方法包括：通过第一路径向目标节点发送数据信息；探测至目标节点的至少一个第二路径的路径状态；响应于路径切换触发事件，根据至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径；切换至所述目标路径以向所述目标节点发送数据信息。本申请技术方案不是在所述事件触发后再去检测第二路径的路径状态，而是基于回溯的所述事件触发前的路径状态确定目标路径，选路及时快速，路径切换速度快，经测试可实现50ms级别的快速切换。

Description

数据中心中网络路径切换方法、数据中心网络系统及设备

技术领域

本申请涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种数据中心中网络路径切换方法、数据中心网络系统及设备。

背景技术

随着云计算技术的发展，计算存储开始分离。上层计算、存储、数据库等产品对底层网络的稳定性依赖越来越重。网络设备之间的网络访问需要足够稳定，以实现数据传输。当网络出现异常时，例如交换机宕机、芯片异常、或者链路丢包严重等，需要能够在短时间内快速恢复。

发明内容

本申请实施方式提供一种解决上述问题或至少部分地解决上述问题的数据中心中网络路径切换方法、数据中心网络系统及设备。

在本申请的一个实施例中，提供了一种数据中心中网络路径切换方法，适用于网络中的一个节点。具体的，所述方法包括：

确定用于与目标节点通信的第一路径；

探测至所述目标节点的至少一个第二路径的路径状态；其中，第二路径与第一路径为不同路径；

响应于路径切换触发事件，根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径；

切换至所述目标路径，以通过所述目标节点与所述目标节点通信。

在本申请的另一个实施例中，还提供了一种中心中网络路径切换方法，适用于网络中的一个节点。具体的，所述方法包括：

探测与目标节点通信的所述第一路径的路径信息；

探测至所述目标节点的至少一个第二路径的路径信息；其中，第二路径与第一路径为不同路径；

响应于路径切换触发事件，将所述第一路径的路径信息分别与所述至少一个第二路径的路径信息进行比对；

基于比对结果，从所述至少一个第二路径中选定与所述第一路径的重合度小于阈值的一个第二路径作为目标路径；

切换至所述目标路径，以通过所述目标路径与所述目标节点通信。

在本申请的又一实施例中，提供了一种数据中心网络系统。该系统包括：

第一节点，用于确定用于与第二节点通信的第一路径；探测至所述第二节点的至少一个第二路径的路径状态；其中，第二路径与第一路径为不同路径；响应于路径切换触发事件，根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径；切换至所述目标路径以向所述第二节点发送数据信息；

第二节点，用于接收所述第一节点发送的所述数据信息；

多个中间节点，设置在所述第一节点和所述第二节点之间，用于形成所述第一路径、所述至少一个第二路径。

在本申请的还一个实施例中，提供了一种数据中心中的网络节点。该网络节点包括：

发送模块，用于向目标节点发送数据信息；

连接路径探测模块，用于探测向所述目标节点发送所述数据信息的第一路径的路径信息，在所述第一路径异常时，向所述备用路径探测模块发送切换请求；

备用路径探测模块，用于探测至所述目标节点的至少一个第二路径的路径信息及路径状态，接收到所述切换请求时，根据所述第一路径的路径信息、所述至少一个第二路径的路径信息以及所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求且路径符合设定条件的一个第二路径作为目标路径；

所述发送模块，用于切换至所述目标路径，以向所述目标节点发送数据信息。

在本申请的又一个实施例中，提供了一种数据中心中的电子设备该电子设备包括存储器及处理器，其中，所述存储器，用于存储一条或多条计算机指令；

所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述至少一条或多条计算机指令，以用于实现上述各方法实施例中的步骤。

在本申请的一实施例中，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令被处理器执行时，致使所述处理器能够实现上述各方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被计算机执行时能够实现上述各实施例提供的方法步骤或功能。

本申请实施例提供的技术方案，在通过第一路径向目标节点发送数据信息期间，持续探测至目标节点的至少一个第二节点的路径状态，存在路径切换触发事件时，只回溯所述事件触发前的至少一个第二路径的路径状态，并不是在所述事件触发后再去检测第二路径的路径状态，基于回溯的所述事件触发前的路径状态，从至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径。可见，本申请实施例提供的技术方案，在第一路径异常时，可及时、快速的选定一个备用路径，并进行快速切换，切换响应速度快，经测试可实现50ms级别的快速切换。

在本申请实施例提供的另一个技术方案中，通过第一路径向目标节点发送数据信息，并探测第一路径的路径信息以及至目标节点的至少一个第二路径的路径信息；因通过探测获得了第一路径和至少一个第二路径的真实路径，所以在存在路径切换触发事件时，通过真实路径比对，将至少一个第二路径中与第一路径的路径信息的重合度小于阈值的一个第二路径作为目标路径，可确保选择出的目标路径很大程度上避开了原有第一路径，有效提高路径切换的成功率，避免因切换不成功再次切换所耽误的时间。

本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一实施例提供的数据中心网络路径切换方法的流程示意图；

图2是本申请一实施例提供的一简单的路径的示意图；

图3是本申请一实施例提供的源节点和目标节点间可形成多条网络路径的示意图；

图4是本申请另一实施例提供的源节点和目标节点间可形成多条网络路径的示意图；

图5是现有技术中数据中心中源节点至目标节点的传输路径不可知的示意图；

图6是本申请一实施例采用INT技术以便中转节点采集相应信息并插入探测信息的场景示意图；

图7是本申请一实施例采用INT技术以便中转节点采集相应信息并插入探测信息后传输的示意图；

图8是本申请另一实施例提供的数据中心网络路径切换方法的流程示意图；

图9是本申请一实施例提供的数据中心中网络节点的示意图；

图10是本申请一实施例提供的数据中心中电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。另外，下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

随着云计算技术的发展，计算存储开始分离。上层计算、存储、数据库等产品对底层网络的稳定性依赖越来越重。存储、数据库、人工智能(AI)/高性能计算(HighPerformance Computing，HPC)等场景尤其如此。

以存储为例，云上基础设施即服务(Infrastructure as a Service，IaaS)层的计算通过计算存储分离的方式实现云盘。云盘的技术架构中，计算服务器上的磁盘挂载在另外一台存储的服务器上，这要求计算到存储之间的网络访问要足够稳定，网络出现异常时，例如交换机宕机、芯片异常、或者链路丢包严重等，要在短时间内快速恢复。一般情况下，超过一定时长(比如1s)的IO请求(输入/输出请求)没有应答，叫做IO slow，这会引起客户的明显感知，会有咨询或者投诉的工单产生；超过更长时间(如1min)的IO请求没有应答，叫做IO hang，这会产生高级别故障。其中，IO即为IN/OUT，用来描述计算机体系中CPU对外设的一次读/写操作，例如向磁盘中存储数据的过程即为存储IO。

为了解决以上场景中的问题，本申请如下各实施例提供一种数据中心中网络路径切换方法、数据中心网络系统及电子设备，网络连接能够在出现网络异常的时候快速感知，并将快速切换到其他正常的路径上去，以实现网络的快速恢复。

图1所示了本申请一实施例提供的数据中心中网络路径切换方法的流程示意图。本实施例所述的方法可适用于网络中的一个节点。具体的，所述方法包括：

101、确定用于与目标节点通信的第一路径；

102、探测至所述目标节点的至少一个第二路径的路径状态；其中，第二路径与第一路径为不同路径；

103、响应于路径切换触发事件，根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径；

104、切换至所述目标路径，以通过所述目标路径与所述目标节点通信。

具体的，本实施例中节点，如上述的目标节点，可以是指具有独立网络地址和收发数据功能的实体设备或虚拟设备，例如，服务器、虚拟服务器、交换机、虚拟交换机、存储设备、存储节点等，本文不作具体限定。

为方便描述，下文将本实施例的执行主体(即网络中的一个节点)称为源节点，以表征该节点为数据信息的源节点。源节点与目标节点之间还可具有一个或多个转发节点30。如图2所示，源节点将数据信息发送至转发节点30、再由转发节点发送至目标节点。源节点10和目标节点20之间由转发节点30形成的数据传输路径即为网络路径。通常情况下，数据中心网络拓扑结构是比较复杂的，源节点10和目标节点20之间的转发节点不只一个，会很多，这些互联的转发节点，可在源节点10和目标节点20之间形成多条路径。如图3所示的例子，Server1为源节点10，Server2为目标节点20，A1、A2、B1、B2均为转发节点30。源节点10和目标节点20之间可形成4条网络路径，分别是A1-B1、A1-B2、A2-B1、A2-B2。

上述101中，源节点10与目标节点20间通信的第一路径，即源节点10向目标节点20发送数据信息的第一路径，可以是根据预定算法(例如哈希算法)确定的网络路径，比如数据中心使用的负载均衡算法(ECMP,等价转发组)通过数据信息中的五元组信息计算哈希值，然后基于哈希值选择相应的等价转发组出口进行转发。

上述102中，所述至少一个第二路径可是预先构建出的，比如利用至少一个备用的五元组信息计算确定的路径。若构建的第二路径为多个时，多个第二路径均不相同。备用的五元组信息与所述数据信息中的五元组信息不同。以图4为例，Server1为源节点10，Server2为目标节点20，A1、A2、B1、B2、C1、C2均为转发节点30。假设第一路径为A1-B1-C1，至少一个第二路径可包括：A2-B2-C2、A1-B2-C2、A2-B1-C1等等。

其中，五元组信息包括：源地址、源端口、目标地址、目标端口以及通信协议。

本实施例中步骤102可持续探测至少一个第二路径的路径状态，并记录每次探测到的各第二路径的路径状态。

例如，在一具体的实施方案中，步骤102“探测一第二路径的路径状态”包括：

1021、构造携带有信息采集指令的第一探测信息，以便所述第二路径上的至少一个中转节点按照所述指令采集相应信息并插入到所述第一探测信息中；

1022、周期性地通过所述第二路径向所述目标节点发送所述第一探测信息，以便所述目标节点根据所述第一探测信息中的插入信息确定所述第二路径的路径信息并基于所述第二路径的路径信息生成第一探测响应；

1023、若在一个探测周期内接收到所述目标节点反馈的所述第一探测响应，则标记该探测周期对应的所述第二路径的路径状态为可用状态；

1024、若在一个探测周期内未接收到所述目标节点反馈的所述第一探测响应，则标记该探测周期对应的所述第二路径的路径状态为不可用状态。

这里需要说明的是：上述步骤1021～1024仅示出了一个第二路径的路径状态的探测过程，实质上当有多个第二路径时，各第二路径的路径状态均可采用上述步骤1021～1024进行探测。

上述1021中，按照所述信息采集指令采集到的信息可包括：节点标识和端口信息。进一步的，按照所述信息采集指令采集到的信息还包括但不限于：端口对应转发队列的队列信息、端口转发时延等等。

可基于带内网络遥测(Inband Network Telemetry，INT)技术来构造所述第一探测信息。INT技术可以实现在报文中插入中转节点(如中转设备的芯片、虚拟设备等)的转发信息，例如可包括网络节点标识(ID)、端口信息、端口对应转发队列的队列信息、端口转发时延等信息。这个能力区别于不具备INT能力的网络节点，不具备INT能力的网络节点只通过五元组hash转发，而不会携带任何转发节点的转发信息在报文中。本申请实施方式中利用了INT技术中插入网络节点标识和端口信息的部分，以获得第二路径的真实路径，即源节点至目标节点间的第二路径中包括的所有中转节点的ID及端口信息，以真实反映出第二路径。除能反映出第二路径的真实路径外，还可通过INT技术构造的第一探测信息探测各第二路径的路径状态。

具体的，INT(Inband Network Telemetry，带内网络遥测)作为一种混合测量技术，从根本上来说就是一种网络状况的收集、携带、整理、上报的技术，不使用单独的控制面管理流量进行上述信息收集。实质上，通过第二路径向所述目标节点发送所述第二探测信息后，便可根据该第二探测信息准确获知第二路径的路径信息(即含有所有转发节点标识、端口信息，以及链路信息)，同时还可进行路径状态的探测。所述链路信息可表示第二路径中各转发节点标识、端口信息的收发顺序。

具体的，构造所述第一探测信息时，可基于备用五元组信息构建报文信息，例如，上文中例举的几个第二路径，A2-B2-C2路径对应的备用五元组信息包括：A2地址、A2对应端口、C2地址、C2对应端口及通信协议。A1-B2-C2路径对应的备用五元组信息包括：A1地址、A1对应端口、C2地址、C2对应端口及通信协议。A2-B1-C1路径对应的备用五元组信息包括：A2地址、A2对应端口、C1地址、C1对应端口及通信协议。然后，在报文信息中添加带内网络遥测标记，即INT头部，其中带有信息采集指令，或称为指明需要收集信息类型的指令集(INTInstruction)，从而得到所述第一探测信息。在到达一中转节点时，中转节点会根据指令集把收集到的信息(INT Metadata)插入第一探测信息中，最终由目标节点基于所述第一探测信息确定第二路径的路径信息，并将第二路径的路径信息反馈给源节点。

源节点周期性的通过所述至少一个第二路径向所述目标节点发送所述第一探测信息，其目的是为了获得各第二路径的路径状态。例如，源节点持续的以每间隔10ms为一周期通过至少一个第二路径向目标节点发送第一探测信息，以持续探测各目标节点的路径状态。第二路径接收到通过各第二路径发送来的第一探测信息后，分别生成相应的第一探测响应并反馈至源节点。

以下表1为例，假设存在四条第二路径，分别为R1、R2、R3、R4，通过探测可得出如下内容：

表1

当第一路径发生故障时，例如第一路径上的某一网络节点宕机、芯片异常、或者链路丢包等，可触发路径切换。这里需要说明的是：本实施例可在所述第一路径发生故障时便立即触发所述路径切换，或者，在第一路径发生故障的持续时间大于预定时长时在触发路径切换，以免对故障的判断失误。除第一路径故障外，还可因为一些任务的需求，需要将第一路径切换到其他路径，此时也可触发路径切换。本实施例对具体的任务场景不作限定，可以是实际应用场景中的任一任务需求。

在一可实现的技术方案中，步骤102中可周期性的探测各第二路径的路径状态。相应的，本实施例中步骤103，“响应于路径切换触发事件，根据至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径”，可具体为：

1031、从所述至少一个第二路径中，选定目标探测周期对应的路径状态为可用状态的一个第二路径，作为所述目标路径；其中，目标探测周期为距所述事件触发时刻最近的预设数量个周期；或者

1032、从所述至少一个第二路径中，选定所述事件触发前路径状态为可用状态的连续探测周期最多的一个第二路径，作为所述目标路径。

上述1031中，预设数量可以是一个、两个或更多，本实施例对此不作具体限定，可根据实际情况确定。比如，可以选定距触发时刻最近的一个探测周期对应的路径状态为可用状态的一个第二路径；上表1的例子，R1、R2、R3和R4均符合要求。若选定距触发时刻最近的三个探测周期对应的路径状态为可用状态的一个第二路径；上表1的例子，只有R3符合要求。若出现距触发时刻最近的预设数量个探测周期对应的路径状态为可用状态的第二路径为多个时，可任一选一个第二路径作为目标路径，也可选一个与第一路径重合度最低的第二路径作为目标路径(该部分内容将在下文中有详细描述)。又或者，如上述1032选定所述事件触发前路径状态为可用状态的连续探测周期最多的一个第二路径，作为所述目标路径。如上表1所示的例子，R3为所述事件触发前路径状态为可用状态的连续探测周期最多的第二路径，R3可作为目标路径。

若所述事件触发前路径状态为可用状态的连续探测周期最多的第二路径为多个，则可从中任选一个作为目标路径，也可从中选择一个路径最短的作为目标路径，等等，本实施例对此不作限定。

具体的，所述事件触发时刻往前回溯各第二路径的路径状态，以基于事件触发时刻之前的路径状态选择切换的目标路径，而非在所述事件触发后再去检测各第二路径的路径状态，其及时性很好、切换响应速度快，且切换成功率高，经测试可实现50ms级别的快速切换。

本实施例中的构建源节点10与目标节点20之间的至少一个第二路径，可确定第一路径时同步构建，也可在源节点通过第一路径向目标节点20发送数据信息期间构建。

进一步的，第一路径的路径信息，如图4中的例子A1-B1-C1，是不可知。同样的，若采用至少一个备用五元组构建出至少一个第二路径也是不可知。由此，本实施例提供的所述方法还可包括如下步骤：

105、探测所述第一路径的路径信息；

106、获取所述至少一个第二路径的路径信息；

相应的，本实施例中步骤103可具体为：

103’、响应于路径切换触发事件，根据所述第一路径的路径信息、所述至少一个第二路径的路径信息以及所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求且路径符合设定条件的一个第二路径作为目标路径。

上述105“探测所述第一路径的路径信息”可包括：

1051、构造携带有信息采集指令的第二探测信息，以便所述第一路径上的至少一个中转节点按照所述指令采集相应信息并插入到所述第二探测信息中；

1052、通过所述第一路径向所述目标节点发送所述第二探测信息，使得所述目标节点根据所述第二探测信息中的插入信息确定所述第一路径的路径信息并基于所述第一路径的路径信息生成第二探测响应；

1053、接收所述目标节点反馈的所述第二探测响应，以得到所述第一路径的路径信息。

同上文中提及的第一探测信息，本实施例中步骤1051“构造所述第二探测信息”可具体包括：

S11、构造包含有第二五元组信息的报文；其中，所述第二五元组信息与所述数据信息中的第一五元组信息相同，五元组信息包括：源地址(source IP)、源端口(sourceport)、目标地址(destination IP)、目标端口(destination port)以及通信协议(protocol)；

S12、在所述报文中添加带内网络遥测标记，得到所述第二探测信息；

其中，所述带内网络遥测标记中带有所述信息采集指令。

或者，在另一种可实现的技术方案中，直接在数据信息中添加带内网络遥测标记(即INT标记)。相应的，上述步骤101及步骤105可融合为如下的两个步骤：

S21、在所述数据信息中添加带内网络遥测标记；其中，所述带内网络遥测标记中带有所述信息采集指令；

S22、通过所述第一路径向所述目标节点发送添加有带内网络遥测标记的所述数据信息，以便所述目标节点反馈所述第一路径的路径信息。

数据中心网络转发现状，数据中心网络中的节点通过数据信息中的五元组信息取得哈希(hash)值后选择对应等价转发组(ecmp)出口进行转发。然而，不同网络节点芯片的hash算法一般由内部实现不对外公开，同时为了避免hash极化，不同网络节点也可能使用不同的hash算法，这就导致了数据信息真实转发路径的不可预知性(如图5所示)，即网络设备根据五元组hash结果选择等价出口中的一个，而无法获知一数据信息的全部精确转发路径。为此，本实施例基于INT技术构造了如上的第一探测信息及第二探测信息可分别探测第二路径的路径信息及第一路径的路径信息。

一种实现方式，即上述S11和S12，数据信息与第二探测信息分为不同的两个信息，但两个信息的五元组信息相同，但第二探测信息中含有INT标记，因此网络节点可针对特定字段(如INT标记)对两个信息进行分流，以区分出“数据信息”及“第二探测信息”。进一步地，在将数据信息及第二探测信息发送至目标节点20后，目标节点20可以从中分离出数据信息以执行相关任务，并分离出第二探测报文，根据第二探测报文中的路径信息(如图6中的Meta-data)得出第一路径的路径信息。

请参阅图7，对报文进行INT标记相当于在报文中增加了INT头部，INT头部中可带有指明需要收集路径信息的指令集(INT Instruction)，以便当报文经过转发节点30时，转发节点30根据指令集在INT头部中插入路径信息(INT meta-data)。在一个例子中，转发节点30在第一探测信息中插入路径信息的方式可以如下：第一探测信息每经过一个转发节点30，则向INT头部插入该转发节点30封装好的路径信息Meta-data1，从而目标节点20可以根据被插入的所有路径信息Meta-data2，确定第一探测信息所经过的第一路径的路径信息。

其中，目标节点20获取所有路径信息Meta-data的方式可以如下：第一探测信息每经过一个转发节点30，该转发节点30向INT头部插入封装好的路径信息meta-data，并实时将该路径信息Meta-data反馈给目标节点20，从而目标节点20可以分别获得主探测信息经过的每一个转发节点30的路径信息，并由此得出第一路径。

或者，目标节点20获取所有路径信息Meta-data的方式还可以是：第一探测信息每经过一个转发节点30，该转发节点30以堆栈的方式向INT头部插入封装好的路径信息Meta-data，从而目标节点20可以一次性获得第一探测信息经过的所有转发节点30的路径信息，并由此得出第一路径。

上文中的另一种方式，即步骤S21～S22与上述S11～S12区别在于：步骤S11～S12方式需要构造一份与数据信息相同的五元组报文并进行INT标记以形成第一探测信息，而步骤S21～S22方式直接对数据信息进行INT标记。步骤S11～S12方式中数据信息与第一探测信息分开，可控性更大，例如可以独立控制数据信息和探测信息的发送频率，进一步地可使得探测信息的发送频率小于数据信息的发送频率等，以保证数据信息的实时有效性，并降低探测信息所占用的网络资源。此外，在将数据信息和第二探测信息都发送至目标节点20后，也无需再对其进行报文内容识别。而步骤S21～S22方式中直接对数据信息进行INT标记，发送一次数据信息完成相应任务外还探测了第一路径的路径信息及路径状态，无需另外发送探测信息，有利于节省网络资源。

进一步的，步骤103’根据所述第一路径的路径信息、所述至少一个第二路径的路径信息以及所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求且路径符合设定条件的一个第二路径作为目标路径，可具体包括：

S31、将所述第一路径的路径信息分别与所述至少一个第二路径的路径信息进行比对；

S32、基于比对结果，从所述至少一个第二路径中获取与所述第一路径的重合度小于阈值的至少一个第一候选路径；

S33、根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中获取路径状态满足预设要求的至少一个第二候选路径；

S34、基于所述至少一个第一候选路径及所述至少一个第二候选路径，确定所述目标路径。

本申请实施例中，可在切换第一路径之前，提前构建并探测可替代第一路径的至少一个第二路径，可组成备用路径的资源池。同时，还持续的探测资源池中至少一个第二路径的路径状态。以在第一路径异常或任务需要切换时，可从资源池中快速、准确的获取可用的一个第二路径作为目标路径，立即将第一路径切换至目标路径，降低了路径切换时长，提升了切换效率。

如上述步骤S32，选择目标路径时，可以选择与第一路径重合度最低的第二路径作为目标路径，这样能尽可能地避开原来的第一路径中的很多中转节点，减小再次发生故障的可能性，提高成功率。

请参阅图7，Server1为源节点10，Server2为目标节点20，A1、A2、B1、B2、C1、C2、C3、D1、D2、E1、E2均为转发节点30。以第一路径为A1-B1-C1-D1-E1为例，若可用的备用网络路径分别为A1-B1-C1-D1-E2、A1-B1-C1-D2-E2、A1-B1-C2-D1-E2、A2-B2-C2-D2-E2，经计算可以得出其中重合度与第一路径最低的网络路径为A2-B2-C2-D2-E2，则选择备用网络路径A2-B2-C2-D2-E2，用于作为目标路径来发送数据信息。

进一步的，本实施例提供的所述方法还可包括如下步骤：

107、周期性地通过所述第一路径向所述目标节点发送所述第二探测信息；若累积预设次数的探测周期内未接收到所述目标节点针对所述第二探测信息反馈的所述第二探测响应，则确定所述第一路径异常；在所述第一路径异常时，触发所述路径切换；或者

108、接收针对所述第一路径的切换指令时，触发所述路径切换。

综上，本申请实施例提供的技术方案，在第一路径发生故障或任务需要触发路径切换事件时，根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的至少一个第二候选路径，即本申请方案只需要追溯可用路径的探测历史可用性即可，不用耗费时间从故障时间开始重新探测，有利于实现网络快速切换；本申请方案还在利用INT技术获知各路径的真实路径后，通过比对第一路径和第二路径的路径信息，从所述至少一个第二路径中获取与所述第一路径的重合度小于阈值的至少一个第一候选路径，可尽可能地避开原来的第一路径中的很多中转节点，减小再次发生故障的可能性，提高成功率；综合至少一个第一候选路径及所述至少一个第二候选路径确定目标路径，在保证切换及时性的同时，还保障了切换后路径的可靠性。

在进一步的，本申请实施方式在探测出至少一个第二路径后，还可通过周期性的探测到第二路径的路径状态，对备用路径资源池进行实时维护，例如删除、更新、优先级排序等，以提高后续路径切换的可靠性。

例如，在表1中，针对备用网络路径R4，在第N-1次探测时，已经存在连续三次探测不可用的情况，发生路径故障的频率已经较高，则可以选择将备用网络路径R4从资源池中剔除，并重新再构建一条符合要求的备用网络路径更新至资源池，然后根据持续探测的可用性的情况对备用网络路径进行优先级排序。

下面结合几种方案，具体说明本申请实施方式的网络路径切换方法的优势：

第一、现有传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)超时重传的方案：TCP超时重传的基本原理为，发送数据包在一定的时间周期内没有收到相应的确认字符(ACK)，超过设定的等待时间后就认为这个数据包丢失，就会重新发送该数据包。这种方案的实现代价小，利用TCP原有机制即可，然而问题是超时时间长，通过设置超时时间，往往需要30s以上或者分钟级别，不能实现网络快速恢复。而本申请实施方式的网络路径切换方法中，源节点10持续以较快的速率发送探测信息(例如10ms)，若网络中出现转发黑洞持续较长时间(例如30ms)或第一路径探测失败三次，则触发路径切换事件，最长第40ms后回溯所述事件触发前的至少一个第二路径(即备用路径)的路径状态，然后从中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径，源节点10将第一路径切换为目标路径以继续向目标节点发送数据信息，整个过程可以在50ms内完成，实现故障时的网络路径快速切换。

第二、现有技术中还有一个方案通过类似pingmesh(数据中心网络时延测量与分析的大规模系统)的方案对网络传输质量进行快速探测，发现问题后先定位问题点，找到问题点后隔离故障设备或者链路，这种方案实际上属于“盲探”，即使发现问题后，定位到问题设备或者问题链路，所需的时间也不可控，有时候甚至是小时级别。而本申请实施方式的网络路径切换方法，如前所述，可以实现50ms内的网络路径快速切换。

第三、现有技术中感知问题后迅速断开连接，并快更换五元组重建连接的方案，这种方案达到的效果相比前两种要好，协议快速超时，一旦发现问题后快速超时更换五元组，采用新的五元组进行hash选路，以避开异常的路径。这种方案存在的问题是新更换的五元组仍有概率会hash到原有异常路径上(实际上也是“盲换路”)，可能需要多次尝试才能更换到没有异常的路径上去，消耗较多的时间和探测资源，恶劣情况下所需时间为1s以上。而本申请实施方式的网络路径切换方法，提前构建了源节点10与目标节点20之间可用的备用路径，选用的备用网络路径可以较大程度避开故障路径，比第三种方案的“盲换路”效率显著提高，50ms内可完成网络路径切换。

第四、现有感知问题后迅速断开连接，使用新的五元组探测路径，探测成功后更换到新五元组重建连接的方案。这种方案与第三种方案类似，只不过是建立连接前先探测路径，确定路径正常后再发起连接重建，其问题同样是需要多次的探测尝试，并且尝试过程中连接需要一直等待，直到探测成功再新建连接，消耗较多的时间和探测资源。而本申请实施方式的网络路径切换方法，提前构建了源节点10与目标节点20之间可用的备用网络路径，选用的备用网络路径可以较大程度避开故障路径，不用在故障发生后再临时发起探测，节省了探测时间，50ms内可完成网络路径切换。

图8示出了本申请另一实施例提供的所述数据中心中网络路径切换方法的流程示意图。同样的，本实施例提供的所述方法适用于网络中的一个节点，即上文中提及的源节点。具体的，所述方法包括：

201、探测与目标节点通信的第一路径的路径信息；

202、探测至所述目标节点的至少一个第二路径的路径信息；其中，第二路径与第一路径为不同路径；

203、响应于路径切换触发事件，将所述第一路径的路径信息分别与所述至少一个第二路径的路径信息进行比对；

204、基于比对结果，从所述至少一个第二路径中选定与所述第一路径的重合度小于阈值的一个第二路径作为目标路径；

205、切换至所述目标路径，以通过所述目标路径与所述目标节点通信。

有关上述各步骤可参见上文中的相关内容，此处不作赘述。本实施例从尽量多的避开第一路径中的中转节点的方案实现的目标路径的选择，以提高目标路径的可靠性。

进一步需要说明的是，本实施例还可包括上述实施例中的其他各步骤，此处不作具体限定。

在本实施例提供的另一个技术方案中，通过第一路径向目标节点发送数据信息，并探测第一路径的路径信息以及至目标节点的至少一个第二路径的路径信息；因通过探测获得了第一路径和至少一个第二路径的真实路径，所以在存在路径切换触发事件时，通过真实路径比对，将至少一个第二路径中与第一路径的路径信息的重合度小于阈值的一个第二路径作为目标路径，可确保选择出的目标路径很大程度上避开了原有第一路径，有效提高路径切换的成功率，避免因切换不成功再次切换所耽误的时间。

本申请一实施例提供的数据中心网络系统。该数据中心网络系统包括：第一节点、第二节点及多个中间节点。其中，

第一节点，用于确定用于与第二节点通信的第一路径；探测至所述第二节点的至少一个第二路径的路径状态；其中，第二路径与第一路径为不同路径；响应于路径切换触发事件，根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径；切换至所述目标路径以向所述第二节点发送数据信息；

第二节点，用于接收所述第一节点发送的所述数据信息；

多个中间节点，设置在所述第一节点和所述第二节点之间，用于形成所述第一路径、所述至少一个第二路径。

上述第一节点可以是上文中的源节点，第二节点可以是上文中的目标节点。中间节点可理解为上文中提及的中转节点。如图7所示，第一节点可以是Server1，第二节点可以是Server1，多个中间节点可包括：A1、A2、B1、B2、C1、C2、C3、D1、D2、E1、E2。

需要指出的是，上述对本申请实施方式的网络路径切换方法的解释说明同样适用于本申请实施方式的网络路径切换系统，即本系统中的第一节点还可实现上述各方法实施例中的各步骤，具体参见上文内容，此处不作赘述。

如图9所示，本申请实施方式还提供一种数据中心中的网络节点。数据中心中的网络节点包括发送模块、连接路径探测模块及备用路径探测模块；其中，

发送模块，用于向目标节点发送数据信息；

连接路径探测模块，用于探测向所述目标节点发送所述数据信息的第一路径的路径信息，在所述第一路径异常时，向所述备用路径探测模块发送切换请求；

备用路径探测模块，用于探测至所述目标节点的至少一个第二路径的路径信息及路径状态，接收到所述切换请求时，根据所述第一路径的路径信息、所述至少一个第二路径的路径信息以及所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求且路径符合设定条件的一个第二路径作为目标路径；

所述发送模块，用于切换至所述目标路径，以向所述目标节点发送数据信息。

需要指出的是，上述对本申请实施方式的网络路径切换方法的解释说明同样适用于本申请实施方式的数据中心中的网络节点，此处不作赘述。

相应的，如图9所示，所述数据中心中的作为目标节点的网络节点包括：

接收模块，用于接收源节点发送的数据信息；

连接路径感知模块，用于接收源节点发送第一探测信息，基于所述第一探测信息中插入的信息确定传输所述数据信息的第一路径的路径信息；

备用路径感知模块，用于接收源节点发送至少一个第二探测信息，基于所述至少一个第二探测信息中插入的信息确定传输所述至少一个第二探测信息的至少一个第二路径的路径信息及路径状态；

反馈模块，用于向源节点的备用路径探测模块针对所述至少一个第二路径的路径信息及所述路径状态反馈相应的探测响应，以便所述源节点的备用路径探测模块确定至少一个第二路径的路径信息及路径状态。

图10示出了本申请一实施例提供的电子设备的原理性结构示意图。所述电子设备包括处理器42及存储器41。其中，所述存储器41用于存储一条或多条计算机指令；所述处理器42，与所述存储器41耦合，用于一条或多条计算机指令(如实现数据存储逻辑的计算机指令)，以用于实现上述视频剪辑方法实施例中的步骤，或者上述音频剪辑方法实施例中的步骤。

存储器41可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

进一步，如图10所示，电子设备还包括：通信组件43、电源组件45、显示器44及音频组件46等其它组件。图10中仅示意性给出部分组件，并不意味着电子设备只包括图10所示组件。

本申请还有一实施例提供一种计算机程序产品(说明书附图中无相应附图示出)。该计算机程序产品包括计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令被处理器执行时，致使所述处理器能够实现上述各方法实施例中的步骤。

相应地，本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被计算机执行时能够实现上述各实施例提供的方法步骤或功能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块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，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种数据中心中网络路径切换方法，其特征在于，适用于网络中的一个节点，所述方法包括：

确定用于与目标节点通信的第一路径；

探测至所述目标节点的至少一个第二路径的路径状态；其中，第二路径与第一路径为不同路径；

响应于路径切换触发事件，根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径；

切换至所述目标路径，以通过所述目标路径与所述目标节点通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，探测一第二路径的路径状态，包括：

构造携带有信息采集指令的第一探测信息，以便所述第二路径上的至少一个中转节点按照所述指令采集相应信息并插入到所述第一探测信息中；

周期性地通过所述第二路径向所述目标节点发送所述第一探测信息，以便所述目标节点根据所述第一探测信息中的插入信息确定所述第二路径的路径信息并基于所述第二路径的路径信息生成第一探测响应；

若在一个探测周期内接收到所述目标节点反馈的所述第一探测响应，则标记该探测周期对应的所述第二路径的路径状态为可用状态；

若在一个探测周期内未接收到所述目标节点反馈的所述第一探测响应，则标记该探测周期对应的所述第二路径的路径状态为不可用状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照所述指令采集到的信息包括节点标识和端口信息。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径，包括：

从所述至少一个第二路径中，选定目标探测周期对应的路径状态为可用状态的一个第二路径，作为所述目标路径；其中，目标探测周期为距所述事件触发时刻最近的预设数量个周期；或者

从所述至少一个第二路径中，选定所述事件触发前路径状态为可用状态的连续探测周期最多的一个第二路径，作为所述目标路径。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

探测所述第一路径的路径信息；

获取所述至少一个第二路径的路径信息；

以及响应于路径切换触发事件，根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径，包括：

响应于路径切换触发事件，根据所述第一路径的路径信息、所述至少一个第二路径的路径信息以及所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求且路径符合设定条件的一个第二路径作为目标路径。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述第一路径的路径信息、所述至少一个第二路径的路径信息以及所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求且路径符合设定条件的一个第二路径作为目标路径，包括：

将所述第一路径的路径信息分别与所述至少一个第二路径的路径信息进行比对；

基于比对结果，从所述至少一个第二路径中获取与所述第一路径的重合度小于阈值的至少一个第一候选路径；

根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中获取路径状态满足预设要求的至少一个第二候选路径；

基于所述至少一个第一候选路径及所述至少一个第二候选路径，确定所述目标路径。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，探测所述第一路径的路径信息，包括：

构造携带有信息采集指令的第二探测信息，以便所述第一路径上的至少一个中转节点按照所述指令采集相应信息并插入到所述第二探测信息中；

通过所述第一路径向所述目标节点发送所述第二探测信息，使得所述目标节点根据所述第二探测信息中的插入信息确定所述第一路径的路径信息并基于所述第一路径的路径信息生成第二探测响应；

接收所述目标节点反馈的所述第二探测响应，以得到所述第一路径的路径信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，构造所述第二探测信息，包括：

构造包含有第二五元组信息的报文；其中，所述第二五元组信息与所述数据信息中的第一五元组信息相同，五元组信息包括：源地址、源端口、目标地址、目标端口以及通信协议；

在所述报文中添加带内网络遥测标记，得到所述第二探测信息；

其中，所述带内网络遥测标记中带有所述信息采集指令。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过第一路径向目标节点发送数据信息以及探测所述第一路径的路径信息，包括：

在所述数据信息中添加带内网络遥测标记；其中，所述带内网络遥测标记中带有所述信息采集指令；

通过所述第一路径向所述目标节点发送添加有带内网络遥测标记的所述数据信息，以便所述目标节点反馈所述第一路径的路径信息。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

周期性地通过所述第一路径向所述目标节点发送所述第二探测信息；若累积预设次数的探测周期内未接收到所述目标节点针对所述第二探测信息反馈的所述第二探测响应，则确定所述第一路径异常；在所述第一路径异常时，触发所述路径切换；或者

接收针对所述第一路径的切换指令时，触发所述路径切换。

11.一种数据中心中网络路径切换方法，其特征在于，适用于网络中的一个节点，所述方法包括：

探测与目标节点通信的第一路径的路径信息；

探测至所述目标节点的至少一个第二路径的路径信息；其中，第二路径与第一路径为不同路径；

响应于路径切换触发事件，将所述第一路径的路径信息分别与所述至少一个第二路径的路径信息进行比对；

基于比对结果，从所述至少一个第二路径中选定与所述第一路径的重合度小于阈值的一个第二路径作为目标路径；

切换至所述目标路径，以通过所述目标路径与所述目标节点通信。

12.一种数据中心网络系统，其特征在于，包括：

第一节点，用于确定用于与第二节点通信的第一路径；探测至所述第二节点的至少一个第二路径的路径状态；其中，第二路径与第一路径为不同路径；响应于路径切换触发事件，根据所述至少一个第二路径在所述事件触发前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求的一个第二路径作为目标路径；切换至所述目标路径以向所述第二节点发送数据信息；

第二节点，用于接收所述第一节点发送的所述数据信息；

多个中间节点，设置在所述第一节点和所述第二节点之间，用于形成所述第一路径、所述至少一个第二路径。

13.一种数据中心中的网络节点，其特征在于，包括：

发送模块，用于向目标节点发送数据信息；

连接路径探测模块，用于探测向所述目标节点发送所述数据信息的第一路径的路径信息，在所述第一路径异常时，向备用路径探测模块发送切换请求；

所述备用路径探测模块，用于探测至所述目标节点的至少一个第二路径的路径信息及路径状态，接收到所述切换请求时，根据所述第一路径的路径信息、所述至少一个第二路径的路径信息以及所述至少一个第二路径在所述切换请求前的路径状态，从所述至少一个第二路径中选定路径状态满足预设要求且路径符合设定条件的一个第二路径作为目标路径；

所述发送模块，用于切换至所述目标路径，以向所述目标节点发送数据信息。

14.一种数据中心中的电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述计算机程序，以实现权利要求1-10中任一项所述的网络路径切换方法中的步骤，或实现权利要求11所述网络路径切换方法中的步骤。

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