乙太網環網保護中快速切換的晶片實現方法及系統的製作方法
2023-06-10 22:32:16
專利名稱：乙太網環網保護中快速切換的晶片實現方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及乙太網技術領域，尤其涉及一種乙太網環網保護中快速切換的晶片實現方法及系統。
背景技術：
目前在乙太網保護環境下，乙太網環網在發生保護切換時是通過刪除轉發表重新學習把保護埠再增加到轉發表，在ITU-T G. 8032和RFC中明確提到在發生保護切換時需要刪除轉發表。電信級交換機需要達到50ms級的保護切換，其中50ms包含故障測試時間、保護切換信令時間和刪除轉發表項時間。在乙太網交換機系統中，轉發表在軟體上層和晶片硬體中都會保存，故刪除轉發表的時間=軟表的刪除時間+硬體的刪除時間，軟表的刪除時間依賴於CPU的的運算時間及軟表中保存轉發表的算法，硬表中刪除時間依賴於轉發表的存儲介質和方法。在進行乙太網交換機系統設計中，由於刪除轉發表的時間受限於軟表和硬表的刪除時間，不同容量的轉發表刪除時間是不同的，隨著轉發表的容量增大，其刪除轉發表的時間也會變大，所以無論是系統廠商和晶片廠商都需要提高快速刪除轉發表的方法和實現機制。此外由於刪除轉發表需要重新學習，所以在保護切換過程，報文在整個環上和用戶網絡中做廣播，給網絡帶來很大的負載。有鑑於此，有必要提供一種乙太網環網保護中快速切換的晶片實現方法及系統以解決上述問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種乙太網環網保護中快速切換的晶片實現方法及系統。本發明的一種乙太網環網保護中快速切換的晶片實現方法，所述方法包括以下步驟
51、報文在環網中進行傳輸，每個環網節點建立有保護組1和保護組2，用於環網工作於穩定狀態使用；
52、判斷環網是否發生故障，進行保護切換，若是，執行步驟S3；
53、保護組1中的W/PFlag更改為保護狀態，報文選擇保護通道並同時從保護埠和工作埠傳輸。作為本發明的進一步改進，所述每個環網節點還建立有保護組3和保護組4，用於環網處於保護切換時重新學習使用。作為本發明的進一步改進，所述步驟S3還包括 判斷保護切換前後MAC轉發表中埠是否發生改變； 若是，重新進行MAC地址學習；
若否，不重新學習MAC地址。
作為本發明的進一步改進，所述「重新進行MAC地址學習」具體為
軟體上層會根據進來的埠判斷使用保護組3或者保護組4，並更新使用中保護組的工作埠和保護埠的信息，使用中保護組的W/P Flag更改為工作狀態。作為本發明的進一步改進，所述「不重新學習MAC地址」還包括
軟體上層定時輪詢並刪除保護組1和保護組2中W/P Flag為P狀態的MAC轉發表的 fn息ο相應地，一種乙太網環網保護中快速切換的晶片實現系統，所述系統包括
用於報文在環網中進行傳輸的單元，每個環網節點建立有保護組1和保護組2，用於環網工作於穩定狀態使用；
用於判斷環網是否發生故障，進行保護切換的單元；
用於保護組1中的W/P Flag更改為保護狀態，報文選擇保護通道並同時從保護埠和工作埠傳輸的單元。作為本發明的進一步改進，所述每個環網節點還建立有保護組3和保護組4，用於環網處於保護切換時重新學習使用。作為本發明的進一步改進，所述系統還包括 判斷保護切換前後MAC轉發表中埠是否發生改變； 若是，重新進行MAC地址學習；
若否，不重新學習MAC地址。作為本發明的進一步改進，所述「重新進行MAC地址學習」具體為
軟體上層會根據進來的埠判斷使用保護組3或者保護組4，並更新使用中保護組的工作埠和保護埠的信息，使用中保護組的W/P Flag更改為工作狀態。作為本發明的進一步改進，所述「不重新學習MAC地址」還包括
軟體上層定時輪詢並刪除保護組1和保護組2中W/P Flag為P狀態的MAC轉發表的 fn息ο本發明的有益效果是本發明實現的環網保護切換時不需要等待發生切換的節點上等待刪除所有MAC轉發表信息後，報文才能做正常的轉發，而是當節點接收到保護切換信息時，關聯的保護組會立即修改關聯APS組中的W/P Flag標誌，使之處於P狀態，此時會把數據流切換到保護通道上，大大加快了環網保護切換的速度。
圖1為本發明一實施方式中乙太網環網保護中快速切換的晶片實現方法的流程圖。圖2為本發明一實施方式中環網保護切換前穩定狀態示意圖。圖3為本發明一實施方式中環網保護切換時狀態示意圖。圖4為本發明一實施方式中環網保護切換後穩定狀態示意圖。
具體實施例方式以下將結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細描述。但這些實施方式並不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護範圍內。參圖1所示為本發明一實施方式中乙太網環網保護中快速切換的晶片實現方法的流程圖，該方法包括以下步驟
51、報文在環網中進行傳輸，每個環網節點建立有保護組1(APSGroup 1)和保護組 2 (APS Group 2)，用於環網工作於穩定狀態使用，APS Group 1和APS Group 2分別對應於環網中的兩個鏈路。另外，每個環網節點建立有保護組3 (APS Group 3)和保護組4(APS Group 4)，用於環網處於保護切換時重新學習使用，APS Group 3和APS Group 4分別對應於環網中的兩個鏈路。保護組中有三個信息保護組狀態信息W/P Flag,工作通道出埠 Working Port 和保護通道出埠 ！Protection Port。圖2所示為本發明一實施方式中環網保護切換前穩定狀態示意圖，在環網穩定狀態下，APS Group 1和APS Group 2處於工作狀態，而APS Group 3和APS Group 4處於空閒狀態，優選地，報文使用APS Group 1，最後從工作通道進行傳輸；
52、判斷環網是否發生故障，進行保護切換，若是，執行步驟S3。MAC 轉發表包括 APS_En、APS Group ID,NexthopPtr 和 PktSrcPort 等信息，其中， APS_En表示保護切換是否使能，NexthopPtr為報文從埠出去對報文進行編輯下一跳編輯表索引，APS Group ID為保護組編號，在本實施方式中包括APS Group IDl、APS Group ID2、APS Group ID3和APS Group ID4。判斷環網是否發生故障，從而通過APS_En的值決定是否進行保護切換；
53、保護組1中的W/PFlag更改為保護狀態，報文選擇保護通道並同時從保護埠和工作埠傳輸。參圖3、圖4所示，在環網的穩定狀態下，報文從工作埠 Working Port出去，在環網發生保護切換時每一個保護節點由於不知道出埠是在工作埠 Working Port 還是保護埠 ftOtection Port，所以在本實施方式中，在工作通道!Protection I^ath中包含工作埠 Working Port和保護埠 I^rotection Port，在發生保護切換時，保護組1中的W/P Flag更改為P狀態，即保護狀態，報文選擇ftOtection I^ath並同時從工作埠 Working Port 和保護埠 Protection Port 出去。由於故障導致環網狀態改變，環網中某些數據報文的路徑相應也進行改變，切換前後MAC轉發表中埠也可能發生改變，對應環網中MAC可能需要重新進行MAC地址學習， 此時分兩種情況
若切換前後如果MAC轉發表中埠發生改變，則晶片上報MAC重新學習，軟體上層會根據進來的埠判斷使用保護組3或者保護組4，並更新設置保護組中Working Port和 Protection Port的信息，並把保護組W/P Flag的狀態置為W狀態，即工作狀態，意味著新學習的FDB工作在Working Path狀態；
若環網切換前後如果MAC轉發表中埠未發生改變，此時報文不會重新學習，為了防止這種情況，軟體上層需要定時輪詢並刪除保護組1和保護組2中W/P Flag為P狀態的 MAC轉發表的信息，以便學習新的MAC轉發表，刪除的目的是為了防止報文一直在做廣播， 對用戶網絡中數據產生衝擊。在環網的故障恢復狀態後，由於之前的FDB被新學習，所以保護組使用是保護組3 和保護組4，此時保護組1和保護組2處於空閒狀態。當鏈路又發生故障並恢復時，工作組
5又切換到保護組1和保護組2。所以使用四個保護組就可以實現環網故障的快速恢復。相應地，本發明一實施方式中乙太網環網保護中快速切換的晶片實現系統包括 用於報文在環網中進行傳輸的單元。每個環網節點建立有保護組1 (APS Group 1)和
保護組2 (APS Group 2)，用於環網工作於穩定狀態使用，APS Group 1和APS Group 2分別對應於環網中的兩個鏈路。另外，每個環網節點建立有保護組3 (APS Group 3)和保護組 4(APS Group 4)，用於環網處於保護切換時重新學習使用，APS Group 3和APS Group 4分別對應於環網中的兩個鏈路；
保護組中有三個信息保護組狀態信息W/P Flag，工作通道出埠 Working Port和保護通道出埠 Protection Port。在環網穩定狀態下，APS Group 1和APS Group 2處於工作狀態，而APS Group 3和APS Group 4處於空閒狀態，優選地，報文使用APS Group 1，最後從工作通道進行傳輸；
用於判斷環網是否發生故障，進行保護切換的單元。MAC 轉發表包括 APS_En、APS Group ID,NexthopPtr 和 PktSrcPort 等信息，其中， APS_En表示保護切換是否使能，NexthopPtr為報文從埠出去對報文進行編輯下一跳編輯表索引，APS Group ID為保護組編號，在本實施方式中包括APS Group IDl、APS Group ID2、APS Group ID3和APS Group ID4。判斷環網是否發生故障，從而通過APS_En的值決定是否進行保護切換；
用於保護組1中的W/P Flag更改為保護狀態，報文選擇保護通道並同時從保護埠和工作埠傳輸的單元。在環網的穩定狀態下，報文從工作埠 Working Port出去，在環網發生保護切換時每一個保護節點由於不知道出埠是在工作埠 Working Port還是保護埠 Protection Port，所以在本實施方式中，在工作通道Protection Path中包含工作埠 Working Port和保護埠 !Protection Port，在發生保護切換時，保護組1中的W/P Flag 更改為P狀態，即保護狀態，報文選擇ftOtection I^ath並同時從工作埠 Working Port 和保護埠 Protection Port出去。由於故障導致環網狀態改變，環網中某些數據報文的路徑相應也進行改變，切換前後MAC轉發表中埠也可能發生改變，對應環網中MAC可能需要重新進行MAC地址學習， 此時分兩種情況
若切換前後如果MAC轉發表中埠發生改變，則晶片上報MAC重新學習，軟體上層會根據進來的埠判斷使用保護組3或者保護組4，並更新設置保護組中Working Port和 Protection Port的信息，並把保護組W/P Flag的狀態置為W狀態，即工作狀態，意味著新學習的FDB工作在Working Path狀態；
若環網切換前後如果MAC轉發表中埠未發生改變，此時報文不會重新學習，為了防止這種情況，軟體上層需要定時輪詢並刪除保護組1和保護組2中W/P Flag為P狀態的 MAC轉發表的信息，以便學習新的MAC轉發表，刪除的目的是為了防止報文一直在做廣播， 對用戶網絡中數據產生衝擊。本發明實現的環網保護切換方案對比其他環網保護方案就以下技術優勢
1、環網發生故障時，僅僅需要修改保護組中的W/PFlag —個狀態位就能使業務恢復正常，而不需要等待刪除所有FDB;
2、環網倒換期間，環網中的同一VLAN數據業務僅僅在環網中節點進行廣播，而不會對同一 VLAN中的用戶埠進行廣播，大大減少對用戶網絡中數據產生衝擊。綜上所述，本發明實現的環網保護切換時不需要等待發生切換的節點上等待刪除所有MAC轉發表信息後，報文才能做正常的轉發，而是當節點接收到保護切換信息(R-APS 消息)時，關聯的保護組會立即修改關聯APS組中的W/P Flag標誌，使之處於P狀態(工作狀態)，此時會把數據流切換到保護通道上，大大加快了環網保護切換的速度。為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種單元分別描述。當然，在實施本申請時可以把各單元的功能在同一個或多個軟體和/或硬體中實現。通過以上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可以清楚地了解到本申請可藉助軟體加必需的通用硬體平臺的方式來實現。基於這樣的理解，本申請的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品可以存儲在存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光碟等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備 (可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本申請各個實施方式或者實施方式的某些部分所述的方法。以上所描述的裝置實施方式僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施方式方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解並實施。本申請可用於眾多通用或專用的計算系統環境或配置中。例如個人計算機、伺服器計算機、手持設備或可攜式設備、平板型設備、多處理器系統、基於微處理器的系統、置頂盒、可編程的消費電子設備、網絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統或設備的分布式計算環境等等。本申請可以在由計算機執行的計算機可執行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構等等。也可以在分布式計算環境中實踐本申請，在這些分布式計算環境中，由通過通信網絡而被連接的遠程處理設備來執行任務。在分布式計算環境中，程序模塊可以位於包括存儲設備在內的本地和遠程計算機存儲介質中。應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種乙太網環網保護中快速切換的晶片實現方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟51、報文在環網中進行傳輸，每個環網節點建立有保護組1和保護組2，用於環網工作於穩定狀態使用；52、判斷環網是否發生故障，進行保護切換，若是，執行步驟S3；53、保護組1中的W/PFlag更改為保護狀態，報文選擇保護通道並同時從保護埠和工作埠傳輸。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述每個環網節點還建立有保護組3和保護組4，用於環網處於保護切換時重新學習使用。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟S3還包括 判斷保護切換前後MAC轉發表中埠是否發生改變；若是，重新進行MAC地址學習； 若否，不重新學習MAC地址。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述「重新進行MAC地址學習」具體為 軟體上層會根據進來的埠判斷使用保護組3或者保護組4，並更新使用中保護組的工作埠和保護埠的信息，使用中保護組的W/P Flag更改為工作狀態。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述「不重新學習MAC地址」還包括 軟體上層定時輪詢並刪除保護組1和保護組2中W/P Flag為P狀態的MAC轉發表的fn息ο
6.一種根據權利要求1所述的乙太網環網保護中快速切換的晶片實現系統，其特徵在於，所述系統包括用於報文在環網中進行傳輸的單元，每個環網節點建立有保護組1和保護組2，用於環網工作於穩定狀態使用；用於判斷環網是否發生故障，進行保護切換的單元；用於保護組1中的W/P Flag更改為保護狀態，報文選擇保護通道並同時從保護埠和工作埠傳輸的單元。
7.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述每個環網節點還建立有保護組3和保護組4，用於環網處於保護切換時重新學習使用。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括 判斷保護切換前後MAC轉發表中埠是否發生改變；若是，重新進行MAC地址學習； 若否，不重新學習MAC地址。
9.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述「重新進行MAC地址學習」具體為 軟體上層會根據進來的埠判斷使用保護組3或者保護組4，並更新使用中保護組的工作埠和保護埠的信息，使用中保護組的W/P Flag更改為工作狀態。
10.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述「不重新學習MAC地址」還包括 軟體上層定時輪詢並刪除保護組1和保護組2中W/P Flag為P狀態的MAC轉發表的fn息ο
全文摘要
本發明提供了一種乙太網環網保護中快速切換的晶片實現方法其包括以下步驟S1、報文在環網中進行傳輸，每個環網節點建立有保護組1和保護組2；S2、判斷環網是否發生故障，進行保護切換，若是，執行步驟S3；S3、保護組1中的W/PFlag更改為保護狀態，報文選擇保護通道並同時從保護埠和工作埠傳輸。本發明實現的環網保護切換時不需要等待發生切換的節點上等待刪除所有MAC轉發表信息後，報文才能做正常的轉發，而是當節點接收到保護切換信息時，關聯的保護組會立即修改關聯APS組中的W/PFlag標誌，使之處於P狀態，此時會把數據流切換到保護通道上，大大加快了環網保護切換的速度。
文檔編號H04L12/437GK102368722SQ201110392909
公開日2012年3月7日 申請日期2011年12月1日 優先權日2011年12月1日
發明者何志川, 趙茂聰 申請人:盛科網絡(蘇州)有限公司