CN115086254B - 一种多台交换机堆叠系统下mac表项同步的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法及装置，所述方法包括：给各台交换机通电，启动堆叠系统；叠系统进行初始化；交换机开始堆叠；判断交换机是否堆叠成功，若交换机堆叠成功，则在每台交换机上启动MAC表项同步程序。以此方式，有效地防止由于数据流只在本地交换机内部转发时导致其他交换机上的对应MAC表项老化的情况，保证堆叠系统下各台交换机内MAC地址表项的一致与链路的通畅，同时也解决了某些厂商的交换芯片功能单一，无法在硬件上通过数据报文模拟的方式实现MAC地址表项同步的问题。

Description

一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法和装置
技术领域
本发明的实施例一般涉及网络设备通信技术领域，尤其涉及一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步方法和装置。
背景技术
当前现有的多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的同步方法主要是基于硬件芯片来实现的，在堆叠系统中当其中的一台交换机学习到MAC表项时，它会根据该MAC表项的具体内容如源MAC地址、VLAN ID、源Port端口等信息来进行硬件模拟生成数据报文，目的MAC是全FF的广播地址，之后硬件交换芯片将模拟后的数据报文通过堆叠系统的堆叠口广播出去，这样堆叠系统的其他交换机就可以收到模拟的数据报文并按照正常的硬件学习学习到该设备的MAC表项，然后进行解析更新到本地的MAC表项中实现跨板的同步。如果厂商的交换芯片不支持数据报文的模拟功能，那就会出现在多台交换机组成的堆叠系统中，由于各台交换机上连接的设备在某段时间内出现与自己连接到同一台交换机的设备进行通信即数据流只在一台交换机内部转发的情况时，堆叠系统的其他交换机会因为没有接收到持续的数据流，因此在一个老化周期到期时将对应的MAC表项老化删除掉，导致之后其他交换机上的设备与该MAC表项对应的设备无法进行通信。
如专利：“适于按源目的MAC的流量复制分类方法和装置(CN202010124084.5)”：在输出板卡对应的跨板交换口配置有入方向-掩码规则的基础上，采用VLAN广播的方式将报文广播到输出板卡的跨板交换口，根据输出板卡上设置的入方向-掩码规则将报文输出到指定端口。该发明实现了流量的跨板传输，但并没有解决堆叠系统下跨板MAC地址表项的同步过度依赖硬件上交换芯片的模拟功能实现的MAC表项同步的问题。
发明内容
为解决以上问题，本发明通过合理定义需要同步的MAC表项信息，从MAC表项信息中提取出所需信息进行封装并转发，有效地防止由于数据流只在本地交换机内部转发时导致其他交换机上的对应MAC表项老化的情况，保证堆叠系统下各台交换机内MAC地址表项的一致与链路的通畅，同时也解决了某些厂商的交换芯片功能单一，无法在硬件上通过数据报文模拟的方式实现MAC地址表项同步的问题。
根据本发明的实施例，提供了一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法和装置。
在本发明的第一方面，提供了一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法。该方法包括：
S01：给各台交换机通电，启动堆叠系统；
S02：堆叠系统进行初始化；
S03：交换机开始堆叠；
S04：判断交换机是否堆叠成功，若交换机堆叠成功，则在每台交换机上启动MAC表项同步程序。
进一步地，S04中所述的交换机若堆叠失败，则不启动MAC表项同步程序，各台交换机进行本地的MAC学习与数据转发。
进一步地，S04中所述的判断交换机是否堆叠成功的方法为：使用命令查看堆叠状态，若命令执行结果显示堆叠的成员分为主设备及从设备，且所有设备的运行状态为运行、系统状态为准备，则交换机堆叠成功，否则为交换机堆叠失败。
进一步地，S04中所述的MAC表项同步程序的功能包括：MAC表项的学习、将MAC表项封装成同步报文、同步报文的转发、同步报文的接收以及同步报文的解析更新。
进一步地，所述的MAC表项的学习的步骤为：
S0411：当一台外接设备接入堆叠系统中的任一交换机上，交换机芯片以未知单播的形式进行ARP广播泛洪；
S0412：泛洪之后堆叠系统中的所有交换机的交换芯片端得到该外接设备对应的MAC表项信息，同时所有交换机通过调用回调函数，从交换机芯片端得到MAC表项信息；
S0413：堆叠系统将MAC表项信息上报给MAC表项同步程序，MAC表项同步程序进行解析；
S0414：MAC表项同步程序将解析后的外接设备的源MAC地址、VLAN ID、Dev ID及源Port信息更新到本地的MAC表项中，并标记为活跃状态开始进行老化计时。
进一步地，所述的将MAC表项封装成同步报文的步骤为：
S0421：当老化周期到期前，MAC表项同步程序遍历一遍当前交换机学习到的MAC表项，找出符合同步要求的MAC表项；
S0422：MAC表项同步程序将该表项的源MAC地址、VLAN ID、Dev ID以及源Port信息进行封装填充，同时指定一个MAC地址作为目的MAC；
S0423：MAC表项同步程序为封装好的信息添加转发信息头。
进一步地，所述老化周期为交换机的MAC表项的老化时间，由操作员设置。
进一步地，所述的转发信息头由转发程序进行解析，若解析出此信息的作用为同步MAC表项，转发程序则调用交换机芯片提供的CPU to CPU功能，通过堆叠口将封装填充好的信息以数据报文的形式发送给堆叠系统中的其他交换机的CPU端，其他交换机的CPU端接收到消息后解析目的MAC地址，若此目的MAC地址为特殊目的MAC地址，则判断此数据报文的作用为同步MAC地址表项，再将封装填充好的信息分发给MAC表项的同步程序。
进一步地，S04中所述的在每台交换机上启动MAC表项同步程序的同时将启动一个处于阻塞状态的线程，此线程用于接收来自其他交换机的信息。
进一步地，当前交换机若接收到其他交换机发送过来的信息之后进行解析得到源MAC地址、VLAN ID、DevID以及源Port，则会根据解析到的信息进行逐一的更新自己本地所对应的MAC表项中。
在本发明的第二方面，提供了一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的装置。该装置包括：
启动模块：用于给各台交换机通电，启动堆叠系统；
初始化模块：用于堆叠系统进行初始化；
堆叠模块：用于交换机开始堆叠；
判断模块：用于判断交换机是否堆叠成功，若堆叠成功，则在每台交换机上启动MAC表项同步程序。
进一步地，判断模块中所述的交换机若堆叠失败，S04中所述的交换机若堆叠失败，则不启动MAC表项同步程序，各台交换机进行本地的MAC学习与数据转发。
进一步地，判断模块中所述的判断交换机是否堆叠成功的方法为：使用命令查看堆叠状态，若命令执行结果显示堆叠的成员分为主设备及从设备，且所有设备的运行状态为运行、系统状态为准备，则交换机堆叠成功，否则为交换机堆叠失败。
进一步地，判断模块中所述的MAC表项同步程序的功能包括：MAC表项的学习、将MAC表项封装成同步报文、同步报文的转发、同步报文的接收以及同步报文的解析更新。
进一步地，所述的MAC表项的学习包括：
泛洪模块：当一台外接设备接入堆叠系统中的任一交换机上，交换机芯片以未知单播的形式进行ARP广播泛洪；
函数调用模块：泛洪之后堆叠系统中的所有交换机的交换芯片端得到该外接设备对应的MAC表项信息，同时所有交换机通过调用回调函数，从交换机芯片端得到MAC表项信息；
解析模块：堆叠系统将MAC表项信息上报给MAC表项同步程序，MAC表项同步程序进行解析；
更新模块：MAC表项同步程序将解析后的外接设备的源MAC地址、VLAN ID、Dev ID及源Port信息更新到本地的MAC表项中，并标记为活跃状态开始进行老化计时。
进一步地，所述的将MAC表项封装成同步报文包括：
遍历模块：当老化周期到期前，MAC表项同步程序遍历一遍当前交换机学习到的MAC表项，找出符合同步要求的MAC表项；
封装模块：MAC表项同步程序将该表项的源MAC地址、VLAN ID、Dev ID以及源Port信息进行封装填充，同时指定一个MAC地址作为目的MAC；
转发信息头添加模块：MAC表项同步程序为封装好的信息添加转发信息头。
进一步地，所述老化周期为交换机的MAC表项的老化时间，由操作员设置。
进一步地，所述的转发信息头由转发程序进行解析，若解析出此信息的作用为同步MAC表项，转发程序则调用交换机芯片提供的CPU to CPU功能，通过堆叠口将封装填充好的信息以数据报文的形式发送给堆叠系统中的其他交换机的CPU端，其他交换机的CPU端接收到消息后解析目的MAC地址，若此目的MAC地址为特殊目的MAC地址，则判断此数据报文的作用为同步MAC地址表项，再将封装填充好的信息分发给MAC表项的同步程序。
进一步地，判断模块中所述的在每台交换机上启动MAC表项同步程序的同时将启动一个处于阻塞状态的线程，此线程用于接收来自其他交换机的信息。
进一步地，当前交换机若接收到其他交换机发送过来的信息之后进行解析得到源MAC地址、VLAN ID、DevID以及源Port，则会根据解析到的信息进行逐一的更新自己本地所对应的MAC表项中。
以上提及英文缩写释义：
MAC：Media Access Control，媒体访问控制
VLAN ID：Virtual Local Area Network ID，虚拟局域网标识
Port：端口
FF：FF:FF:FF:FF:FF:FF，广播的MAC地址
ARP：Address Resolution Protocol，地址解析协议
Dev ID：Device ID，设备标识
CPU to CPU：Central processing unit to Central processing unit，中央处理器至中央处理器
CPU：Central processing unit，中央处理器
本发明通过合理定义需要同步的MAC表项信息，从MAC表项信息中提取出所需信息进行封装并转发，有效地防止由于数据流只在本地交换机内部转发时导致其他交换机上的对应MAC表项老化的情况，保证堆叠系统下各台交换机内MAC地址表项的一致与链路的通畅，同时也解决了某些厂商的交换芯片功能单一，无法在硬件上通过数据报文模拟的方式实现MAC地址表项同步的问题。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。其中：
图1示出了根据本发明的实施例的多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法流程图；
图2示出了根据本发明的实施例的多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的装置方框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施方式，提出了多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法及装置，通过。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
图1是本发明一实施例的多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法流程示意图。该方法包括：
S01：给各台交换机通电，启动堆叠系统；
S02：堆叠系统进行初始化；
S03：交换机开始堆叠；
S04：判断交换机是否堆叠成功，若交换机堆叠成功，则在每台交换机上启动MAC表项同步程序。
需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
为了对上述多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明不当的限定。
下面以一个具体实例来更加详细的对多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法进一步说明：
使用四组堆叠线，分别将交换机1与交换机2，交换机2与交换机3，交换机3与交换机4，交换机4与交换机1的堆叠口连起来，给4台交换机通电，通电成功后系统启动，系统启动成功后进行初始化工作，待初始化完成后4台交换机开始堆叠，打开show命令，命令执行结果显示主设备为交换机1，其余交换机为从设备，同时所有交换机的运行状态为运行，系统状态为准备，判断交换机堆叠成功，便在4台交换机上均启动MAC表项同步的程序及一个处于阻塞状态的线程，并设置MAC表项的老化时间设置是300s。
将一台外接设备连接到交换机2的端口1上，由于此外接设备是初次连接到交换机2上并未形成对应的MAC表项，因此，在该外接设备上线时交换机2的芯片以未知单播的形式进行ARP广播泛洪，泛洪之后堆叠系统中的所有交换机的芯片端便可以得到该外接设备对应的MAC表项信息：MAC：
D4:BE:D9:48:A2:F9，VLAN ID：1，Interface：2/1/1，同时在内核驱动层面调用回调函数，从交换机芯片端得到MAC表项信息，然后上报给软件层面的MAC表项同步程序，MAC同步程序进行解析后将该设备的源MAC地址：D4:BE:D9:48:A2:F9、VLAN ID：1、Dev ID：2，源Port：1更新到自己本地的MAC表项中，并标记为活跃状态开始进行老化计时。
随着老化时间的流逝，当每次老化周期快到期时，MAC同步程序遍历一遍当前自己交换机的MAC表项，找出处于活跃状态且是自己本地学习到的表项，然后将该表项的MAC地址：D4:BE:D9:48:A2:F9、VLAN ID：1、Dev ID：2，源Port：2信息进行封装填充，同时指定一个MAC地址：00:20:DA:77:77:77作为目的MAC，最后需要添加转发部分所需的转发信息头Header：目的MAC：00:20:DA:77:77:77，源MAC：D4:BE:D9:48:A2:F9，报文类型：0x0800，发送类型：CPU2CPU。
转发部分拿到填充好的信息后，转发程序解析转发信息头Header，解析后的内容为发送类型：CPU2CPU，判断该信息的作用为同步MAC表项的，因此转发程序调用交换芯片提供的CPU to CPU功能，通过堆叠口将填充好的信息以数据报文的形式发送给其他交换机的CPU端，其他交换机的CPU端接收到消息后解析目的MAC地址为00:20:DA:77:77:77，发现是我们之前约定好的目的MAC地址，便分发给MAC表项的同步程序，其他交换机根据接收到的信息进行更新，将MAC表项更新为：MAC地址：D4:BE:D9:48:A2:F9、VLAN ID：1、Dev ID：2，源Port：2。
基于同一发明构思，本发明还提出了一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的装置。该装置的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。
如图2所示，该装置100包括：
启动模块101：用于给各台交换机通电，启动堆叠系统；
初始化模块102：用于堆叠系统进行初始化；
堆叠模块103：用于交换机开始堆叠；
判断模块104：用于判断交换机是否堆叠成功，若堆叠成功，则在每台交换机上启动MAC表项同步程序。
本发明提出的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的装置，通过合理定义需要同步的MAC表项信息，从MAC表项信息中提取出所需信息进行封装并转发，有效地防止由于数据流只在本地交换机内部转发时导致其他交换机上的对应MAC表项老化的情况，保证堆叠系统下各台交换机内MAC地址表项的一致与链路的通畅，同时也解决了某些厂商的交换芯片功能单一，无法在硬件上通过数据报文模拟的方式实现MAC地址表项同步的问题。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包含的各种修改和等同布置。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (12)

1.一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法，其特征在于，该方法包括：
S01：给各台交换机通电，启动堆叠系统；
S02：堆叠系统进行初始化；
S03：交换机开始堆叠；
S04：判断交换机是否堆叠成功，若交换机堆叠成功，则在每台交换机上启动MAC表项同步程序，所述的MAC表项同步程序的功能包括：MAC表项的学习、将MAC表项封装成同步报文、同步报文的转发、同步报文的接收以及同步报文的解析更新，其中，所述的MAC表项的学习的步骤为：
S0411：当一台外接设备接入堆叠系统中的任一交换机上，交换机芯片以未知单播的形式进行ARP广播泛洪；
S0412：泛洪之后堆叠系统中的所有交换机的交换芯片端得到该外接设备对应的MAC表项信息，同时所有交换机通过调用回调函数，从交换机芯片端得到MAC表项信息；
S0413：堆叠系统将MAC表项信息上报给MAC表项同步程序，MAC表项同步程序进行解析；
S0414：MAC表项同步程序将解析后的外接设备的源MAC地址、VLANID、DevID及源Port信息更新到本地的MAC表项中，并标记为活跃状态开始进行老化计时。
2.根据权利要求1所述的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法，其特征在于，S04中所述的交换机若堆叠失败，则不启动MAC表项同步程序，各台交换机进行本地的MAC学习与数据转发。
3.根据权利要求1所述的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法，其特征在于，S04中所述的判断交换机是否堆叠成功的方法为：使用命令查看堆叠状态，若命令执行结果显示堆叠的成员分为主设备及从设备，且所有设备的运行状态为运行、系统状态为准备，则交换机堆叠成功，否则为交换机堆叠失败。
4.根据权利要求1所述的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法，其特征在于，S04中所述的将MAC表项封装成同步报文的步骤为：
S0421：当老化周期到期前，MAC表项同步程序遍历一遍当前交换机学习到的MAC表项，找出符合同步要求的MAC表项；
S0422：MAC表项同步程序将该表项的源MAC地址、VLANID、Dev ID以及源Port信息进行封装填充，同时指定一个MAC地址作为目的MAC；
S0423：MAC表项同步程序为封装好的信息添加转发信息头。
5.根据权利要求4所述的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法，其特征在于，S0423中所述的转发信息头由转发程序进行解析，若解析出此信息的作用为同步MAC表项，转发程序则调用交换机芯片提供的CPU to CPU功能，通过堆叠口将封装填充好的信息以数据报文的形式发送给堆叠系统中的其他交换机的CPU端，其他交换机的CPU端接收到消息后解析目的MAC地址，若此目的MAC地址为特殊目的MAC地址，则判断此数据报文的作用为同步MAC地址表项，再将封装填充好的信息分发给MAC表项的同步程序。
6.根据权利要求1所述的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的方法，其特征在于，S04中所述的在每台交换机上启动MAC表项同步程序的同时将启动一个处于阻塞状态的线程，此线程用于接收来自其他交换机的信息。
7.一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的装置，其特征在于，该装置包括：
启动模块：用于给各台交换机通电，启动堆叠系统；
初始化模块：用于堆叠系统进行初始化；
堆叠模块：用于交换机开始堆叠；
判断模块：用于判断交换机是否堆叠成功，若堆叠成功，则在每台交换机上启动MAC表项同步程序，所述的MAC表项同步程序的功能包括：MAC表项的学习、将MAC表项封装成同步报文、同步报文的转发、同步报文的接收以及同步报文的解析更新，其中，所述的MAC表项的学习还包括：
泛洪模块：当一台外接设备接入堆叠系统中的任一交换机上，交换机芯片以未知单播的形式进行ARP广播泛洪；
函数调用模块：泛洪之后堆叠系统中的所有交换机的交换芯片端得到该外接设备对应的MAC表项信息，同时所有交换机通过调用回调函数，从交换机芯片端得到MAC表项信息；
解析模块：堆叠系统将MAC表项信息上报给MAC表项同步程序，MAC表项同步程序进行解析；
更新模块：MAC表项同步程序将解析后的外接设备的源MAC地址、VLANID、DevID及源Port信息更新到本地的MAC表项中，并标记为活跃状态开始进行老化计时。
8.根据权利要求7所述的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的装置，其特征在于，判断模块中所述的交换机若堆叠失败，则不启动MAC表项同步程序，各台交换机进行本地的MAC学习与数据转发。
9.根据权利要求7所述的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的装置，其特征在于，判断模块中所述的判断交换机是否堆叠成功的方法为：使用命令查看堆叠状态，若命令执行结果显示堆叠的成员分为主设备及从设备，且所有设备的运行状态为运行、系统状态为准备，则交换机堆叠成功，否则为交换机堆叠失败。
10.根据权利要求7所述的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的装置，其特征在于，判断模块中所述的将MAC表项封装成同步报文包括：
遍历模块：当老化周期到期前，MAC表项同步程序遍历一遍当前交换机学习到的MAC表项，找出符合同步要求的MAC表项；
封装模块：MAC表项同步程序将该表项的源MAC地址、VLAN ID、Dev ID以及源Port信息进行封装填充，同时指定一个MAC地址作为目的MAC；
转发信息头添加模块：MAC表项同步程序为封装好的信息添加转发信息头。
11.根据权利要求10所述的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的装置，其特征在于，转发信息头添加模块中所述的转发信息头由转发程序进行解析，若解析出此信息的作用为同步MAC表项，转发程序则调用交换机芯片提供的CPU to CPU功能，通过堆叠口将封装填充好的信息以数据报文的形式发送给堆叠系统中的其他交换机的CPU端，其他交换机的CPU端接收到消息后解析目的MAC地址，若此目的MAC地址为特殊目的MAC地址，则判断此数据报文的作用为同步MAC地址表项，再将封装填充好的信息分发给MAC表项的同步程序。
12.根据权利要求7所述的一种多台交换机堆叠系统下MAC表项同步的装置，其特征在于，判断模块中所述的在每台交换机上启动MAC表项同步程序的同时将启动一个处于阻塞状态的线程，此线程用于接收来自其他交换机的信息。
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