CN1713586A - 一种实现虚拟集群冗余的方法 - Google Patents
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Abstract
一种主备份冗余的方法，用于在以太网交换机集群管理系统中实现命令交换机主备份冗余。该方法在命令交换机中的实现步骤包括：在命令交换机上创建集群时，启动虚拟集群冗余功能；配置虚拟集群ID号、优先级和通告时间间隔；组织通告报文并发送；判断是否将该命令交换机切换到备份交换机，如不是则转步骤五，否则将配置参数优先级设置为0，转步骤五；判断是否收到备份交换机通告报文，如没有收到，则转步骤六，若接收到通告报文，则判断报文中的优先级和源IP地址，若比本设备的优先级高，则转到步骤七，否则丢弃报文转步骤六；判断发送报文的通告时间间隔是否已到，若已到，则返回到步骤三执行，否则返回到步骤四执行；将该命令交换机切换为备份交换机。本发明所述的方法，可以在以太网交换机集群管理中，非常有效地实现集群管理中命令交换机主备份的冗余功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种主备份冗余的方法，尤其涉及在以太网交换机集群管理系统中实现命令交换机主备份冗余的方法。
背景技术
在以太网交换机组成的网络中，为了集中、统一的维护管理交换机，建立了以太网交换机集群管理。为了保证集群管理的可靠性、冗余性，需要在集群中建立备份交换机，当命令交换机失效时，备份交换机能自动切换为命令交换机，VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议)是一个标准的RFC(Requests for Comments)协议，在RFC2338 VRRP文档中有详细的描述。该协议用于实现在一个网络中的多个路由设备上提供虚拟路由冗余功能，能对外提供统一的虚拟IP地址和虚拟MAC地址的竞选机制协议。但采用用VRRP协议来实现以太网交换机集群管理中的命令交换机主备份冗余功能时，存在以下缺点：
1)VRRP协议的通告报文无法用集群管理中分配的私有IP进行传输。
2)为了实现和集群管理相互配合，需要对标准的VRRP协议进行修改，这将导致VRRP协议对外互通存在问题。
因此，采用VRRP协议来实现以太网交换机集群管理中的命令交换机主备份冗余功能存在较大的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术无法有效实现以太网交换机集群管理中的命令交换机主备份冗余，提出一种实现虚拟集群冗余的方法。
本发明提供一种实现虚拟集群冗余的方法，用于实现集群管理中命令交换机主备份的竞选和切换，该方法在命令交换机中的实现步骤如下：
步骤一、在命令交换机上创建集群时，启动虚拟集群冗余功能；
步骤二、配置虚拟集群ID号、优先级和通告时间间隔；
步骤三、组织通告报文并发送；
步骤四、判断是否将该命令交换机切换到备份交换机，如不是则转步骤五，否则将配置参数优先级设置为0，转步骤五；
步骤五、判断是否收到备份交换机通告报文，如没有收到，则转步骤六，若接收到通告报文，则判断报文中的优先级和源IP地址，若比本设备的优先级高，则转到步骤七，否则丢弃报文转步骤六；
步骤六、判断发送报文的通告时间间隔是否已到，若已到，则返回到步骤三执行，否则返回到步骤四执行；
步骤七、将该命令交换机切换为备份交换机。
本发明提供一种实现虚拟集群冗余的方法，用于实现集群管理中命令交换机主备份的竞选和切换，该方法在备份交换机中的实现步骤如下：
步骤一、指定交换机为备份交换机时，启动虚拟集群冗余功能；
步骤二、配置虚拟集群ID号、优先级和通告时间间隔；
步骤三、判断是否接收到命令交换机或其他备份交换机通告报文，若未接收到，则转到步骤八执行，否则转步骤四；
步骤四、判断通告报文优先级是否为0，若通告报文中优先级为0，则转到步骤六执行，否则转步骤五；
步骤五、判断通告报文的优先级是否比本设备的优先级高，是则转到步骤七执行，否则转步骤六；
步骤六、组织本设备的通告报文并发送；
步骤七、将命令交换机失效时间重新设置；
步骤八、判断命令交换机失效时间是否已到，若未到，则返回到步骤三执行，否则转步骤九；
步骤九、将该设备切换为命令交换机。
采用本发明所述的方法，可以在以太网交换机集群管理中，非常有效地实现集群管理中命令交换机主备份的冗余功能，完全克服用VRRP协议来实现集群管理中的命令交换机主备份冗余功能时存在的种种缺点，实现在命令交换机主备份的竞选和切换的过程中，快速、稳定、可靠地进行竞选和切换。
附图说明
图1是本发明在命令交换机中实现虚拟集群冗余方法的流程图；
图2是本发明在备份交换机中实现虚拟集群冗余方法的流程图；
图3是本发明传输报文数据段的格式；
图4是本发明在集群管理中应用虚拟集群冗余方法的实例。
具体实施方式
本发明提供一种实现虚拟集群冗余的方法VGRP(Virtual Group RedundancyPlan，虚拟集群冗余方法)用于实现集群管理中命令交换机主备份的竞选和切换，是一种能对外提供统一的对外公用IP地址和虚拟MAC地址的竞选机制的方法。
请参考图1，本发明实现虚拟集群冗余的方法，在命令交换机中的实现步骤如下：
步骤一、在命令交换机上创建集群时，启动虚拟集群冗余功能；
步骤二、配置虚拟集群ID号、优先级和通告时间间隔；
步骤三、组织通告报文并发送；
步骤四、判断是否将该命令交换机切换到备份交换机，如不是则转步骤五，否则将配置参数优先级设置为0，转步骤五；
步骤五、判断是否收到备份交换机通告报文，如没有收到，则转步骤六，若接收到通告报文，则判断报文中的优先级和源IP地址，若比本设备的优先级高，则转到步骤七，否则丢弃报文转步骤六；
步骤六、判断发送报文的通告时间间隔是否已到，若已到，则返回到步骤三执行，否则返回到步骤四执行；
步骤七、将该命令交换机切换为备份交换机。
在上述方法中，该方法传输的报文是承载于UDP协议之上，端口号为40001，通过使用和标准VRRP协议相同的组播IP地址、统一规划的不同虚拟ID号，来实现虚拟集群冗余功能。
在报文中，虚拟MAC地址采用和标准VRRP协议中虚拟MAC地址相同的方式，即为IEEE 802的MAC地址，其格式如下：
00-00-5E-00-01-{VGID}
其中，前三个字节(00-00-5E)源自IANA的OUI，下两个字节(00-01)表示为标准VRRP协议，最后一个字节{VGID}为虚拟集群ID号。
在报文中，IP协议首部的相关域为：源IP地址为该端口的实地址；目的IP地址为组播地址224.0.0.18；TTL必须设为255，因为经过转发的组播报文必须丢弃；IP协议域是UDP协议值，为十进制值17；
UDP协议首部中的相关域为：源端口号为40001；目的端口号为40001；
请参照图3，为报文的数据段格式，其各域的含义为：Version：报文的版本号为1。Type：目前VGRP方法报文的类型只有1，即VGRP通告报文，其它类型的报文都要丢弃。VGID：虚拟集群ID号，范围为1至255，标识一个虚拟集群冗余组。Priority：优先级，8位无符号整数，数值越大优先级越高。如果VGRP通告的发送者是虚拟地址所有者，该字段填255；如果为备份设备，该字段填写1至254，缺省值为100。Count IP Addrs：报文中包含的对外公用IP地址的数目。Reserve：保留字段，填写0。Adver Int：通告时间间隔，即通告报文发送的时间间隔，缺省时间为1秒。Checksum：16位校验码。IP Address(es)：与该虚拟集群绑定的对外公用IP地址。
请参考图2，本发明实现虚拟集群冗余的方法，在备份交换机中的实现步骤如下：
步骤一、指定交换机为备份交换机时，启动虚拟集群冗余功能；
步骤二、配置虚拟集群ID号、优先级和通告时间间隔；
步骤三、判断是否接收到命令交换机或其他备份交换机通告报文，若未接收到，则转到步骤八执行，否则转步骤四；
步骤四、判断通告报文优先级是否为0，若通告报文中优先级为0，则转到步骤六执行，否则转步骤五；
步骤五、判断通告报文的优先级是否比本设备的优先级高，是则转到步骤七执行，否则转步骤六；
步骤六、组织本设备的通告报文并发送；
步骤七、将命令交换机失效时间重新设置；
步骤八、判断命令交换机失效时间是否已到，若未到，则返回到步骤三执行，否则转步骤九；
步骤九、将该设备切换为命令交换机。
在上述方法中，该方法传输的报文是承载于UDP协议之上，端口号为40001，通过使用和标准VRRP协议相同的组播IP地址、统一规划的不同虚拟ID号，来实现虚拟集群冗余功能。
在报文中，虚拟MAC地址采用和标准VRRP协议中虚拟MAC地址相同的方式，即为IEEE 802的MAC地址，其格式如下：
00-00-5E-00-01-{VGID}
其中，前三个字节(00-00-5E)源自IANA的OUI，下两个字节(00-01)表示为标准VRRP协议，最后一个字节{VGID}为虚拟集群ID号。
在报文中，IP协议首部的相关域为：源IP地址为该端口的实地址；目的IP地址为组播地址224.0.0.18；TTL必须设为255，因为经过转发的组播报文必须丢弃；IP协议域是UDP协议值，为十进制值17；
UDP协议首部中的相关域为：源端口号为40001；目的端口号为40001；
请参照图3，为报文的数据段格式，其各域的含义为：Version：报文的版本号为1。Type：目前VGRP方法报文的类型只有1，即VGRP通告报文，其它类型的报文都要丢弃。VGID：虚拟集群ID号，范围为1至255，标识一个虚拟集群冗余组。Priority：优先级，8位无符号整数，数值越大优先级越高。如果VGRP通告的发送者是虚拟地址所有者，该字段填255；如果为备份设备，该字段填写1至254，缺省值为100。Count IP Addrs：报文中包含的对外公用IP地址的数目。Reserve：保留字段，填写0。Adver Int：通告时间间隔，即通告报文发送的时间间隔，缺省时间为1秒。Checksum：16位校验码。IP Address(es)：与该虚拟集群绑定的对外公用IP地址。
在集群管理中，当在命令交换机上创建集群时，默认启动使用虚拟集群冗余VGRP方法，按标准VRRP协议的方式配置相应的VGID，命令交换机和成员交换机之间的通信使用VGRP方法中的虚拟MAC地址和设备在集群中分配的私用IP地址，命令交换机和外部的网管平台等设备相互通信采用VGRP方法的对外公用IP地址和虚拟MAC地址。当一个成员交换机被指定为备份交换机时，默认启动使用VGRP方法，并按标准VRRP协议的方式配置相应的VGID以及VGRP方法中的优先级，加入到命令交换机的虚拟集群冗余组中，共享对外公用IP地址和虚拟的MAC地址。
在相同的设备中，由于VRRP协议和VGRP方法使用相同的组播IP地址、不同的IP协议号和不同的虚拟ID号，因此两个可以同时运行，各自实现自身的功能。
下面结合附图4对命令交换机主备份的竞选和切换的过程作进一步的详细描述：
检测过程：命令交换机启动使用VGRP方法后，按通告时间间隔定期向外发送通告报文；当一台成员交换机被指定为备份交换机，启动使用VGRP方法后，即开始检测命令交换机发送的通告报文，并在备份交换机运营期间一直执行，直到检测到满足备份交换机切换为主用交换机的条件为止。
竞选过程：当备份交换机检测到在命令交换机失效时间内(命令交换机失效的时间＝3*通告时间间隔+延迟时间)未收到命令交换机发送的通告报文；或者当备份交换机检测收到优先级为0的命令交换机的通告报文时，表示需要竞选成为命令交换机，则开始竞选过程。备份交换机一方面发送通告报文，另一方面接收其他备份交换机发送的通告报文，通过比较接收通告报文中的优先级和本地的优先级以及各自的源IP地址来决定是否竞选成功。竞选成功的条件为：本地的优先级比接收通告报文中的优先级大，或者优先级一样大时，本地的源IP地址比接收通告报文中的源IP地址大。
切换过程：当一台备份交换机在竞选过程中获得成功，则该备份交换机切换为命令交换机，按通告时间间隔定期发送VGRP方法的通告报文，并且通过统一的虚拟MAC地址和集群中的成员交换机进行通信。
Claims (6)
1、一种实现虚拟集群冗余的方法，用于实现集群管理中命令交换机主备份的竞选和切换，该方法在命令交换机中的实现步骤如下：
步骤一、在命令交换机上创建集群时，启动虚拟集群冗余功能；
步骤二、配置虚拟集群ID号、优先级和通告时间间隔；
步骤三、组织通告报文并发送；
步骤四、判断是否将该命令交换机切换到备份交换机，如不是则转步骤五，否则将配置参数优先级设置为0，转步骤五；
步骤五、判断是否收到备份交换机通告报文，如没有收到，则转步骤六，若接收到通告报文，则判断报文中的优先级和源IP地址，若比本设备的优先级高，则转到步骤七，否则丢弃报文转步骤六；
步骤六、判断发送报文的通告时间间隔是否已到，若已到，则返回到步骤三执行，否则返回到步骤四执行；
步骤七、将该命令交换机切换为备份交换机。
2.一种实现虚拟集群冗余的方法，用于实现集群管理中命令交换机主备份的竞选和切换，该方法在备份交换机中的实现步骤如下：
步骤一、指定交换机为备份交换机时，启动虚拟集群冗余功能；
步骤二、配置虚拟集群ID号、优先级和通告时间间隔；
步骤三、判断是否接收到命令交换机或其他备份交换机通告报文，若未接收到，则转到步骤八执行，否则转步骤四；
步骤四、判断通告报文优先级是否为0，若通告报文中优先级为0，则转到步骤六执行，否则转步骤五；
步骤五、判断通告报文的优先级是否比本设备的优先级高，是则转到步骤七执行，否则转步骤六；
步骤六、组织本设备的通告报文并发送；
步骤七、将命令交换机失效时间重新设置；
步骤八、判断命令交换机失效时间是否已到，若未到，则返回到步骤三执行，否则转步骤九；
步骤九、将该设备切换为命令交换机。
3、如权利要求1所述的实现虚拟集群冗余的方法，其特征在于，该方法在备份交换机中的实现步骤如下：
步骤一、指定交换机为备份交换机时，启动虚拟集群冗余功能；
步骤二、配置虚拟集群ID号、优先级和通告时间间隔；
步骤三、判断是否接收到命令交换机或其他备份交换机通告报文，若未接收到，则转到步骤八执行，否则转步骤四；
步骤四、判断通告报文优先级是否为0，若通告报文中优先级为0，则转到步骤六执行，否则转步骤五；
步骤五、判断通告报文的优先级是否比本设备的优先级高，是则转到步骤七执行，否则转步骤六；
步骤六、组织本设备的通告报文并发送；
步骤七、将命令交换机失效时间重新设置；
步骤八、判断命令交换机失效时间是否已到，若未到，则返回到步骤三执行，否则转步骤九；
步骤九、将该设备切换为命令交换机。
4、如权利要求1、2或3所述的实现虚拟集群冗余的方法，其特征在于，所述报文中的虚拟MAC地址采用VRRP协议中虚拟MAC地址相同的方式，其格式为：00-00-5E-00-01-{VGID}。
5、如权利要求1、2或3所述的实现虚拟集群冗余的方法，其特征在于：所述报文的数据段格式为：第一字节的高四位为报文的版本号；第一字节的低四位为报文的类型；第二字节为虚拟集群ID号；第三字节为报文优先级；第四字节为报文中包含的对外公用IP地址的数目；第五字节为保留字段；第六字节为通告时间间隔；第七和第八字节为16位校验码；第九字节及以后字节为与该虚拟集群绑定的对外公用IP地址。
6、如权利要求5所述的实现虚拟集群冗余的方法，其特征在于：所述报文的数据段格式中，报文的版本号为1；报文的类型为1；虚拟集群ID号范围为1至255；优先级为8位无符号整数；保留字段取值为0。
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