CN1561041A - 一种以太网接口热备份的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以太网数据接口热备份的装置及方法，该装置连接到交换设备，包含：一接口状态检测模块，用于检测所有数据接口的当前通断状态；一备份方案控制模块，用于读取数据接口的状态，根据数据接口的状态和组网方式选择备份策略，同时发送备份策略消息；一接口收发报文模块，用于收发各个数据接口上的报文，并根据备份策略实现备份；一信息更新模块，用于更新以太网上的MAC信息；所述各模块组成具有两个或两个以上数据接口的网络，并通过所述数据接口与交换设备连接以保证物理上能有多个接口备份。本发明装置及方法，解决了现有技术主备切换复杂，系统成本高，无法对误操作进行响应，备份接口在正常不进行数据收发的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及通讯领域，尤其涉及移动通讯系统的分组数据服务节点以太网接口热备份技术。
背景技术
在第三代移动通信系统PDSN(Packet data service node，分组数据服务结点)的开发、测试以及使用过程中都需要手机、基站系统(BTS、BSC)、移动交换中心、PCF(Packet control function，分组控制器)、路由器等多种设备的配合，涉及到多种数据接口。PDSN在复杂的网络结构和数据业务处理流程下，为了满足接口设备的高可靠性，就需要使用到接口热备份技术；目前常用的接口热备份技术有如下几种：
1)系统单板备份方案，使用两套完全独立的双独立互连系统，互为冗余备份，当以太网互连系统出现故障时，再由平衡型外总线互连系统进行通信工作，从而实现备份。参见专利“03133831.3以太网监控的双独立互连系统”(国别：中国，公开号：1463119，公开日：2003.12.24)
2)虚拟接口备份方案，使用多个接口连入同一个局域网，并加入同一个组播组，然后在上述多个接口上分别配置相同的虚拟路由器号和虚拟IP地址，使它们加入同一个虚拟路由器，加入了同一个虚拟路由器的各接口根据彼此的优先级选举主接口和备份接口，实现备份。参见专利“02124762.5一种利用虚拟路由器冗余协议实现路由器接口备份的方法”(国别：中国，公开号：1466322，公开日：2004.01.07)
目前常用的接口热备份技术存在如下不足：
就技术而言，目前常用的以太网数据接口(以下简称网口)备份方案涉及面广，主备之间的需要同步的信息量多，主备切换比较复杂，增加了软件设计的复杂性；
对系统性能而言，目前常用的网口备份因为需要不断进行单板各种状态的检测，以及在主备之间进行信息同步。同时在切换的过程中需要通知前后台保证信息的正常交互，这样不可避免的会带来系统性能以及切换可靠性的下降，而备份接口在正常情况下不进行数据交互处理，对系统处理性能没有任何的提高；
对容错能力而言，目前常用的网口备份的主要功能是检测硬件的工作状态是否正常，以及软件系统是否正常工作，对于网络接口是否连接正确，网线是否插好等人为的误操作没有进行检测，因此在这些情况下不能完成备份的功能。
就成本而言，单板备份必然会造成成本的大幅上升，在既定成本下无法实现对系统容量的扩充。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种以太网接口热备份的装置及方法，解决现有备份技术存在的主备切换复杂，对软件设计要求高以及系统成本高，无法对人为误操作进行响应，备份接口在正常情况下不进行数据收发的缺点。
为达到上述目的，本发明提供了一种以太网数据接口热备份的装置，连接到交换设备，其特点在于，包含：
一接口状态检测模块，用于检测所有数据接口的当前通断状态；
一备份方案控制模块，用于读取数据接口的状态，根据数据接口的状态和组网方式选择备份策略，同时发送备份策略消息；
一接口收发报文模块，用于收发各个数据接口上的报文，并根据备份策略实现备份；
一信息更新模块，用于更新以太网上的MAC信息；
所述各模块组成具有两个或两个以上数据接口的网络，并通过所述数据接口与交换设备连接以保证物理上能有多个接口备份。
上述的装置，其特点在于，所述交换设备为交换机。
本发明还提供了一种应用上述装置的以太网接口热备份方法，其特点在于，包括如下步骤：
步骤一，给所述装置通电，初始化所述装置的各模块，并开始接收和发送报文；
步骤二，接口状态检测模块定期检测数据接口状态，当接口状态检测模块检测到数据接口状态发生变化后，通知备份方案控制模块；
步骤三，备份方案控制模块根据各数据接口的状态和组网方式选择备份策略和方式，同时发送备份策略消息通知接口收发报文模块和信息更新模块；
步骤四，信息更新模块根据备份策略和方式更新网络上的MAC信息，接口收发报文模块根据备份策略和方式将需要备份的数据接口挂在处于连通状态的数据接口从而实现备份。
上述的方法，其特点在于，在所述步骤四之后，还包括：
步骤五，接口收发报文模块根据备份方式进行接收和发送报文；
步骤六，判断是否还需继续进行报文收发，是则返回步骤二，否则结束报文收发。
上述的方法，其特点在于，所述步骤四中，进一步包括：
步骤a，当信息更新模块接收到备份方案控制模块发送来的备份策略消息后，根据所述消息中的备份策略和方式，在发生备份的数据接口上，同时发送包含源地址和MAC是断开接口的免费ARP，更新网络中的MAC信息；
步骤b，当接口收发报文模块接收到备份方案控制模块发送来的备份策略消息后，根据所述消息中的备份策略和方式将断开的数据接口挂在处于连通状态的数据接口上，使处于该连通状态的数据接口拥有多个IP地址和多个MAC地址，可以同时收发所拥有的多个IP地址的报文。
上述的方法，其特点在于，在所述步骤三中，还包括备份方案控制模块进行告警的步骤，用以通知用户数据接口发生了备份以及通知用户备份的方式和策略。
上述的方法，其特点在于，所述步骤二中，所述接口状态检测模块通过中断服务释放信号来通知备份方案控制模块。
上述的方法，其特点在于，所述步骤一中，所述接收报文是通过数据接口的接收线程将报文进行解帧，打上本数据接口的端口号送给上层处理；所述发送报文是通过发送线程将报文加上本数据接口的以太头从该数据接口发送出去。
上述的方法，其特点在于，所述步骤五中，所述接收报文是对送往本数据接口的报文通过数据接口的接收线程将报文进行解帧，打上本数据接口的端口号送给上层处理，对送往备份数据接口的报文是送给相应备份数据接口的接收进程，备份数据接口的接收线程将报文进行解帧并打上该数据接口的端口号送给上层处理；
上述的方法，其特点在于，所述步骤五中，所述发送报文是通过数据接口的发送线程将报文加上本数据接口的以太头，并发送到备份数据接口的发送线程上去，备份的数据接口发送线程直接将报文发送到网上。
本发明的技术效果在于：和现有技术相比，采用本发明装置及方法，可以克服现有技术存在的成本高、软件设计复杂、主备间需同步的信息多等诸多缺点，同时也解决了主备接口在正常情况下，备份接口不工作，使用效率低下，切换不但复杂而且缓慢的问题，而且还能够避免使用者在设备的使用过程中出现操作失误，造成网线接触不好，从而引发设备工作不正常的难题，同时还能够实现多个网口备份到一个网口上。
附图说明
图1是本发明方法的总体流程图；
图2a是本发明方法中正常状态下报文的接收处理流程；
图2b是本发明方法中正常状态下报文的发送处理流程；
图3a是本发明方法中发生接口备份时报文的接收处理流程；
图3b是本发明方法中发生接口备份时报文的发送处理流程。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施方式进行详细描述。
本发明的装置包含以下模块：
接口状态检测模块：用于检测所有接口的当前通断状态；
备份方案控制模块：读取网口的状态，根据网口的状态和组网方式选择备份策略，同时发送备份策略消息；
接口收发报文模块：用于收发各个接口上的报文，并根据备份策略实现备份。
信息更新模块：更新网络上的MAC信息。
图1是本发明模块设计和实施方法总的流程图，包括以下步骤：
步骤100：系统组网，在物理上保证有多个物理接口能够进行备份；
步骤101：设备上电，初始化相关模块；
步骤102：接口收发报文模块正常收发报文；
步骤103：接口状态检测模块定期检测接口状态，当接口状态检测模块检测到接口状态发生变化以后，通知备份方案控制模块；
步骤104：备份方案控制模块根据其他网口的状态和组网方式选择备份策略，并通知接口收发报文模块和信息更新模块，对于接口恢复正常也是一样的处理，只不过是将备份的接口IP地址调整到原来的接口上；
在本步骤内还包括备份方案控制模块进行告警的步骤，用以通知用户数据接口发生了备份以及通知用户备份的方式和策略；
步骤105：接口收发报文模块根据备份策略和方式将需要备份的网口挂在处于连通状态的网口，实现备份或者恢复正常；
步骤106：信息更新模块据备份策略和方式更新网络上的MAC信息；
步骤107：接口收发报文模块根据备份方式进行报文收发；
步骤108：判断收发流程是否结束，若未结束则返回步骤103。
图2a是本发明方法中在接口正常状态下报文的接收处理流程，对于接收过程包括以下步骤：
步骤200：设备上电，初始化接口；
步骤201：当接口接收到报文，送给该接口收发报文模块对应的接收线程；
步骤202：判断接口是否发生了备份；
步骤203：如果接口发生了备份，转到图3a中的步骤304，进行在备份状态下报文的接收处理流程，否则转到步骤204；
步骤204：本接口的接收线程将报文进行解帧，打上本接口的端口号送给上层处理；
步骤205：返回步骤201；
图2b是本发明方法中在接口正常状态下报文的发送处理流程，对于发送过程包括以下步骤：
步骤210：设备上电，初始化接口；
步骤211：上层业务有报文需要从该接口发送，或者有报文从该接口转发；
步骤212：判断接口是否发生了备份；
步骤213：如果接口发生了备份，进入图3b中的步骤314，进行在备份状态下报文的发送处理流程，否则转到步骤214
步骤214：如果没有发生备份则本接口的发送线程将报文加上本接口的以太头从该接口发送出去；
步骤215：判断发送流程是否结束，若未结束则返回步骤211。
图3a是本发明方法中发生接口备份时报文的接收处理流程，对于接收过程包括以下步骤：
步骤300：设备上电，初始化接口
步骤301：当接口接收到报文，送给该接口收发报文模块对应的接收线程；
步骤302：判断接口是否发生了备份；
步骤303：如果接口没有发生备份，转到图2a中的步骤204，进行在正常状态下报文的接收处理流程，否则转到步骤304；
步骤304：判断报文是否是送往本接口的，是则转到步骤305，否则转到步骤306；
步骤305：本接口的接收线程将报文进行解帧，打上本接口的端口号送给上层处理，转到步骤308；
步骤306：对于备份接口的报文将报文送给相应备份接口的接收进程进行处理；
步骤307：备份接口的接收线程将报文进行解帧，打上本接口的端口号送给上层处理；
步骤308：判断接收流程是否结束，若未结束则返回步骤301。
图3b是本发明方法中发生接口备份时报文的发送处理流程，对于发送过程包括以下步骤：
步骤310：设备上电，初始化接口；
步骤311：上层业务有报文需要从该接口发送，或者有报文从该接口转发；
步骤312：判断该接口是否备份到其他接口上；
步骤313：如果接口没有发生备份，转到图2b中的步骤214，进行在正常状态下报文的发送处理流程，否则转到步骤314；
步骤314：本接口的发送线程将报文加上本接口的以太头，并发送到备份接口的发送线程上去；
步骤315：备份的接口发送线程，不对该报文做任何修改直接发送到网上；
步骤316：判断发送流程是否结束，若未结束则返回步骤311。
本发明的装置及方法，可以克服现有技术存在的成本高、软件设计复杂、主备间需同步的信息多等诸多缺点，同时也解决了主备接口在正常情况下，备份接口不工作，使用效率低下，切换不但复杂而且缓慢的问题，而且还能够避免使用者在设备的使用过程中出现操作失误，造成网线接触不好，从而引发设备工作不正常的难题，同时还能够实现多个网口备份到一个网口上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，皆为本发明专利范围所涵盖。
Claims (10)
1、一种以太网数据接口热备份的装置，连接到交换设备，其特征在于，包含：
一接口状态检测模块，用于检测所有数据接口的当前通断状态；
一备份方案控制模块，用于读取数据接口的状态，根据数据接口的状态和组网方式选择备份策略，同时发送备份策略消息；
一接口收发报文模块，用于收发各个数据接口上的报文，并根据备份策略实现备份；
一信息更新模块，用于更新以太网上的MAC信息；
所述各模块组成具有两个或两个以上数据接口的网络，并通过所述数据接口与交换设备连接以保证物理上能有多个接口备份。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交换设备为交换机。
3、一种应用权利要求1所述装置的以太网接口热备份方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，给所述装置通电，初始化所述装置的各模块，并开始接收和发送报文；
步骤二，接口状态检测模块定期检测数据接口状态，当接口状态检测模块检测到数据接口状态发生变化后，通知备份方案控制模块；
步骤三，备份方案控制模块根据各数据接口的状态和组网方式选择备份策略和方式，同时发送备份策略消息通知接口收发报文模块和信息更新模块；
步骤四，信息更新模块根据备份策略和方式更新网络上的MAC信息，接口收发报文模块根据备份策略和方式将需要备份的数据接口挂在处于连通状态的数据接口从而实现备份。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤四之后，还包括：
步骤五，接口收发报文模块根据备份方式进行接收和发送报文；
步骤六，判断是否还需继续进行报文收发，是则返回步骤二，否则结束报文收发。
5、根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步骤四中，进一步包括：
步骤a，当信息更新模块接收到备份方案控制模块发送来的备份策略消息后，根据所述消息中的备份策略和方式，在发生备份的数据接口上，同时发送包含源地址和MAC是断开接口的免费ARP，更新网络中的MAC信息；
步骤b，当接口收发报文模块接收到备份方案控制模块发送来的备份策略消息后，根据所述消息中的备份策略和方式将断开的数据接口挂在处于连通状态的数据接口上，使处于该连通状态的数据接口拥有多个IP地址和多个MAC地址，可以同时收发所拥有的多个IP地址的报文。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，还包括备份方案控制模块进行告警的步骤，用以通知用户数据接口发生了备份以及通知用户备份的方式和策略。
7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，所述接口状态检测模块通过中断服务释放信号来通知备份方案控制模块。
8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，所述接收报文是通过数据接口的接收线程将报文进行解帧，打上本数据接口的端口号送给上层处理；所述发送报文是通过发送线程将报文加上本数据接口的以太头从该数据接口发送出去。
9、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤五中，所述接收报文是对送往本数据接口的报文通过数据接口的接收线程将报文进行解帧，打上本数据接口的端口号送给上层处理，对送往备份数据接口的报文是送给相应备份数据接口的接收进程，备份数据接口的接收线程将报文进行解帧并打上该数据接口的端口号送给上层处理。
10、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤五中，所述发送报文是通过数据接口的发送线程将报文加上本数据接口的以太头，并发送到备份数据接口的发送线程上去，备份的数据接口发送线程直接将报文发送到网上。
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