快速重路由方法及節點的製作方法
2023-10-22 09:11:37
專利名稱：快速重路由方法及節點的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信網絡中的路由技術，尤其涉及一種快速重路由(FRR, FastReRoute)方法及節點。
背景技術：
快速重路由是多協議標籤交換流量工程(MPLS TE， Multiprotocol Label Switching Traffic Engineering )中用於實現鏈^M呆護和節點J呆護的才幾制，其 基本原理是通過預先建立備份標籤交換路徑(LSP, Label Switched Path)來 保護一條或多條LSP。其中，預先建立的備份LSP稱為保護LSP，被保護的 LSP稱為主LSP。當主LSP鏈路或節點發生故障時，檢測到故障的設備快速 將業務從故障主LSP切換到保護LSP上，利用保護LSP繞過故障的鏈路或 節點，以減少數據流量丟失。
通常，MPLS TE快速重路由按照保護對象的不同分為兩類
一、 保護直連鏈路
圖1示出了 FRR鏈路保護示意圖，圖中主LSP是路由器(Router) A ~*B —C —D,保護LSP是路由器B — F —C, B和C之間的直連鏈路是淨皮保 護鏈路，當該直連鏈路發生故障時，流量切換到保護LSP上。
二、 保護中間節點
圖2示出了 FRR節點保護示意圖，圖中主LSP是路由器A — B —C —D —E，保護LSP是B —F —D, C是被保護節點，當路由器C失效時，流量切 換到保護LSP上。
目前，常用的快速重路由方法是通過軟體發包檢測的方式實現的，其基 本原理如下用戶配置的主LSP和保護LSP關聯的節點(一般位於主LSP
和保護LSP的交叉位置，下稱頭節點)定期向被保護鏈路的對端節點或者 被保護節點發送狀態查詢報文，並判斷在規定的時間內是否收到對端的響 應，如果收到，則確定被保護鏈路或被保護節點正常，不執行切換操作；否 則，認為被保護鏈路或被保護節點出現故障，執行快速重路由切換，將業務 流量從主LSP切換到保護LSP上。具體到圖1中即，路由器B定期向路由 器C發送狀態查詢報文，如果規定時間內沒有收到路由器C的響應，則認 為B、 C之間的鏈路出現故障，執行快速重路由切換，將流量從主LSP切換 到保護LSP上；路由器C上的路由切換機制與路由器B同理，這裡不再贅 述。具體到圖2中即，路由器B定期向被保護節點C發送狀態查詢報文， 如果規定時間內沒有收到C的響應，則認為C出現故障，執行快速重路由 切換，將流量從主LSP切換到保護LSP上；路由器D上的路由切換機制與 路由器B同理，這裡不再贅述。
在實際應用中，上述軟體發包檢測方案可通過以下兩種方式實現
一、 採用普通單核CPU
採用普通單核CPU時，節點上所有的業務處理過程包括軟體發包檢測 都由一個CPU來完成。在這種方式下，受CPU繁忙程度的影響，快速重路 由的切換速度一般只能達到Is量級，與電信級切換需求相距甚遠，這樣會 導致丟包時間過長，造成網絡通信中斷，而這對於金融、電力、政府等切換 實時性要求較高的應用來說，後果將不堪設想。
二、 採用多核CPU或多CPU
為了減少中斷時間，達到快速切換，可以採用多內核CPU或多CPU， 單獨用一個內核或一個CPU來完成軟體發包檢測。但這種採用多內核CPU 或多CPU的方式無疑會大大增加硬體成本，而且即使增加了硬體， 一般也 只能達到50ms量級，性能難以進一步提升。
除了上述切換速度慢、硬體成本高等缺點外，現有的通過軟體發包檢測 方式實現的快速重路由方法還存在以下缺陷
網絡穩定性差
軟體發包檢測方式受CPU繁忙程度的影響較大，當CPU忙於其它業務 而不能及時返迴響應時，就可能會造成主LSP和保護LSP的反覆切換，從 而導致網絡不穩定，造成丟包時間的成倍增長。
適用範圍窄
對於保護中間節點的情況，軟體發包檢測方式只適用於中間有 一 個節點 的組網結構，也就是說只能保護一個中間節點，當中間有多個節點時，軟體 發包檢測無能為力，無法進行有效保護。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種快速重路由方法及節點，在不增 加硬體成本的基礎上提高快速重路由的切換速度，並且既能保證網絡穩定 性，又不受中間節點個數的限制。
為達到上述目的，本發明提供的技術方案如下
一種快速重路由方法，該方法包^"以下步驟
A、 節點收到埠 down中斷或者埠 down拓樸變化信息後，判斷故障 埠是否位於主標籤交換路徑LSP上，如果是，則執行步驟B;
B、 判斷本節點是否為頭節點，如果是，則執行快速重路由切換，將業 務流量從主LSP切換到保護LSP上；否則，向主LSP上可達的另一直連節 點發送埠 down拓樸變化信息，所述另一直連節點收到埠 down拓樸變 化信息後，執行步驟A。
當步驟A中判斷出故障埠不位於主LSP上時，跳出本流程。 所述埠 down中斷為普通中斷或者為快速中斷。
所述快速中斷是通過設置硬體中斷寄存器、配置硬體中斷能力和中斷類 型所獲得。
所述快速中斷產生後，節點根據軟體記錄的上下文和硬體配置寄存器的 上下文進行過濾，獲取埠down中斷，然後執4亍步驟A。
一種實現快速重路由的節點，包括條件判斷模塊、路由切換模塊和信
息通知模塊，其中，
條件判斷模塊，用於在收到埠 down中斷或者埠 down拓樸變化信 息後，判斷故障埠是否位於主LSP上，如果是，則繼續判斷本節點是否 為頭節點，如果是頭節點，則通知路由切換模塊執行快速重路由切換；如果 不是頭節點，則通知信息通知模塊向主LSP上可達的另一直連節點發送端 口 down拓樸變化信息；
路由切換模塊，用於在收到條件判斷模塊的通知後，執行快速重路由切 換，將主LSP切換到保護LSP上；
信息通知模塊，用於在收到條件判斷模塊的通知後，向主LSP上的上 行直連節點發送埠 down拓樸變化信息。
當條件判斷模塊判斷出故障埠不位於主LSP上時，不作任何處理。
所述埠 down中斷為普通中斷或者為快速中斷。
所述快速中斷是通過設置硬體中斷寄存器、配置硬體中斷能力和中斷類 型所獲得。
該節點進一步包括
中斷過濾模塊，用於在產生快速中斷後，根據軟體記錄的上下文和硬體 配置寄存器的上下文進行過濾，獲取埠 down中斷，並將埠 down中斷 信息通知條件判斷模塊。
由此可見，本發明利用埠 down中斷實現了快速重路由，摒棄了現有 的軟體發包檢測方案，無需配置多內核CPU或多CPU就可提高快速重路由 的切換速度，避免了硬體成本的增加，普通單核CPU即可支持，且不會影 響CPU使用率，不會對其他網絡協議造成沖擊，是一種簡單、高效、易行 的方案；並且，由於路由切換的觸發條件是實際埠物理down,而並非對 狀態查詢報文的響應，因此可以避免現有技術中因CPU繁忙不能及時返回 響應而造成的主LSP和保護LSP的反覆切換，從而保證了網絡的穩定性， 減少了數據流量丟失；另外，本發明所提供的快速重路由方案不受鏈路上節 點個數的限制，適用範圍相比現有技術更為廣闊。
圖1為現有技術中的FRR鏈路保護示意圖2為現有技術中的FRR節點保護示意圖3為本發明實施例中的快速重路由方法流程圖4為本發明實施例中的組網結構示意圖5為本發明實施例中實現快速重路由的節點結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面參照附圖並舉 實施例，對本發明作進一步詳細i兌明。
據統計，在實際網絡應用中，埠鏈路down(失效)佔了所有鏈路故 障的絕大多數，而對於埠 down,通過對硬體中斷控制寄存器進行特殊配 置，可使物理硬體產生快速中斷，並結合軟體進行分析過濾，可獲得實時中 斷。鑑於該特點，本發明提出一種硬體檢測方案，其基本思想是利用物理 硬體產生的埠 down中斷對鏈路狀態作出實時準確的判斷，以便能夠及時 處理鏈路故障，實現快速重路由。
圖3示出了本發明實施例中的快速重路由方法流程圖，包括以下步驟
步驟301:節點收到埠 down中斷後，判斷故障埠是否位於主LSP 上，如果是，則執行步驟302;否則，結束本流程。
步驟302:判斷本節點是否為頭節點(用戶配置， 一般為主LSP和保護 LSP交叉的節點)，如果是，則執行步驟303;否則，執行步驟304。
步驟303:執行快速重路由切換，將業務流量從主LSP切換到保護LSP上。
步驟304:向主LSP上可達的另一直連節點(下稱上行直連節點)發送 埠 down拓樸變化信息，通知上行直連節點鏈路狀態發生變化，所述拓樸 變化信息中包含埠狀態、埠所處網絡中位置等內容。上行直連節點收到 埠 down拓樸變化信息後，也執行步驟301所述判斷操作。
下面結合圖4所示的組網結構，通過具體實施例對圖3中的快速重路由 過程進行詳細說明。
如圖4所示，從左至右的正向流量主LSP是A —B —C —D —E —F,保 護LSP是B —G —E; /人右至左的反向流量主LSP是F —E —D —C —B —A， 保護LSP是E—G —B。當路由器C和D之間的鏈路出現故障時，C和D上 與該鏈路相連的埠都會down掉，並產生埠down中斷，C和D均可感 知到該中斷。
在^v左至右的正向流量方向，C感知到埠 down中斷後，#4居自身維 護的網絡拓樸信息可發現故障埠位於主LSP上但自身不是頭節點，故向 主LSP上的上行直連設備即路由器B發送埠 down拓樸變化信息，通知B 鏈路狀態發生變化；B收到C發送的埠 down拓樸變化信息後，發現自身 是主LSP上的頭節點，直接執行快速重路由切換，將正向流量從主LSP切 換到保護LSP上。
在vMv右至左的反向流量方向，D感知到埠 down中斷後，才艮據自身維 護的網絡拓樸信息可發現故障埠位於主LSP上但自身不是頭節點，故向 主LSP上的上行直連設備即^各由器E發送埠 down拓樸變化信息，通知E 鏈路狀態發生變化；E收到D發送的埠 down拓樸變化信息後，發現自身 是主LSP上的頭節點，直接執行快速重路由切換，將反向流量從主LSP切 換到保護LSP上。
另外，在實際應用中，有些埠當物理down時，中斷並不實時，比如 1G電口 down時，物理down和中斷產生的最大時間差可達750ms左右。 為了儘量減少埠物理down和中斷產生的時間差，提高中斷的實時性，使 所有常M^乙太網埠在埠物理down時能產生實時性強的中斷，可以在端 口up/down時，通過動態設置硬體中斷寄存器、配置硬體中斷能力和中斷類 型，獲得一個特殊的快速中斷類型。所述快速中斷並不表示埠物理down, 但埠物理down時一定會產生所述快速中斷。當產生所述快速中斷後，軟 件根據軟體記錄的上下文和硬體配置寄存器的上下文進行判斷，過濾出誤報
的非埠down中斷，以獲取真正的埠 down中斷，然後根據自身維護的 網絡拓樸信息進行計算，判斷是將埠 down信息通知上行設備還是在本設 備上完成快速重路由。
通過以上描述可見，本發明利用埠 down中斷實現了快速重路由(根 據實驗統計，這種方式的切換速度可達10ms量級)，摒棄了現有技術中的 軟體發包檢測方案，無需配置多內核CPU或多CPU就可提高快速重路由的 切換速度，避免了硬體成本的增加，普通單核CPU即可支持，且不會影響 CPU使用率，不會對其他網絡協議造成沖擊，是一種簡單、高效、易行的方 案；並且，由於路由切換的觸發條件是實際埠物理down,而並非對狀態 查詢報文的響應，因此可以避免現有技術中因CPU繁忙不能及時返迴響應 而造成的主LSP和保護LSP的反覆切換，/人而保證了網絡的穩定性，減少 了數據流量丟失；另外，圖3所示的快速重路由方案不僅可以有效保護鏈路， 且不受鏈路上節點個數的限制，適用範圍相比現有技術更為廣闊。
相應地，本發明還提供了一種實現快速重路由的節點，其結構參見圖5 所示，主要包括條件判斷模塊、路由切換模塊和信息通知模塊，其中，
條件判斷模塊，用於在收到埠 down中斷或者埠 down拓樸變化信 息後，判斷故障埠是否位於主LSP上，如果是，則繼續判斷本節點是否 為頭節點，如果是頭節點，則通知路由切換模塊執行快速重路由切換；如果 不是頭節點，則通知信息通知模塊向主LSP上可達的另一直連節點發送端 口 down拓樸變化信息；
路由切換模塊，用於在收到條件判斷模塊的通知後，執行快速重路由切 換，將主LSP切換到保護LSP上；
信息通知模塊，用於在收到條件判斷模塊的通知後，向主LSP上的上 行直連節點發送埠 down拓樸變化信息。
當條件判斷模塊判斷出故障埠不位於主LSP上時，不作任何處理。
所述埠 down中斷為普通中斷或者為快速中斷。所述快速中斷是通過 設置硬體中斷寄存器、配置硬體中斷能力和中斷類型所獲得。
該節點進一步包括中斷過濾模塊，用於在產生快速中斷後，根據軟體 記錄的上下文和硬體配置寄存器的上下文進行過濾，獲取埠 down中斷， 並將埠 down中斷信息通知條件判斷模塊。
以上所述對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步的詳細說 明，所應理解的是，以上所述並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原 則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範 圍之內。
權利要求
1.一種快速重路由方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟A、節點收到埠down中斷或者埠down拓撲變化信息後，判斷故障埠是否位於主標籤交換路徑LSP上，如果是，則執行步驟B；B、判斷本節點是否為頭節點，如果是，則執行快速重路由切換，將業務流量從主LSP切換到保護LSP上；否則，向主LSP上可達的另一直連節點發送埠down拓撲變化信息，所述另一直連節點收到埠down拓撲變化信息後，執行步驟A。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，當步驟A中判斷出故障端 口不位於主LSP上時，跳出本流程。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述埠 down中斷為普通 中斷或者為快速中斷。
4、 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述快速中斷是通過設置硬 件中斷寄存器、配置硬體中斷能力和中斷類型所獲得。
5、 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述快速中斷產生後，節點 根據軟體記錄的上下文和硬體配置寄存器的上下文進行過濾，獲取埠 down 中斷，然後執行步驟A。
6、 一種實現快速重路由的節點，其特徵在於，該節點包括條件判斷4莫塊、 路由切換模塊和信息通知模塊，其中，條件判斷模塊，用於在收到埠 down中斷或者埠 down拓樸變化信息後， 判斷故障埠是否位於主LSP上，如果是，則繼續判斷本節點是否為頭節點， 如果是頭節點，則通知路由切換模塊執行快速重路由切換；如果不是頭節點， 則通知信息通知模塊向主LSP上可達的另一直連節點發送埠 down拓樸變化 信息；路由切換模塊，用於在收到條件判斷模塊的通知後，執行快速重路由切換, 將主LSP切換到保護LSP上；信息通知模塊，用於在收到條件判斷模塊的通知後，向主LSP上的上行直 連節點發送埠 down拓樸變化信息。
7、 根據權利要求6所述的節點，其特徵在於，當條件判斷模塊判斷出故障 埠不位於主LSP上時，不作任何處理。
8、 根據權利要求6所述的節點，其特徵在於，所述埠 down中斷為普通 中斷或者為快速中斷。
9、 根據權利要求8所述的節點，其特徵在於，所述快速中斷是通過設置硬 件中斷寄存器、配置硬體中斷能力和中斷類型所獲得。
10、 根據權利要求9所述的節點，其特徵在於，該節點進一步包括 中斷過濾模塊，用於在產生快速中斷後，根據軟體記錄的上下文和硬體配置寄存器的上下文進行過濾，獲取埠 down中斷，並將埠 down中斷信息通 知條件判斷模塊。
全文摘要
本發明公開了一種快速重路由方法及節點。所述方法包括以下步驟A.節點收到埠down中斷或者埠down拓撲變化信息後，判斷故障埠是否位於主標籤交換路徑LSP上，如果是，則執行步驟B；B.判斷本節點是否為頭節點，如果是，則執行快速重路由切換，將業務流量從主LSP切換到保護LSP上；否則，向主LSP上可達的另一直連節點發送埠down拓撲變化信息，所述另一直連節點收到埠down拓撲變化信息後，執行步驟A。本發明能夠在不增加硬體成本的基礎上提高快速重路由的切換速度，並且既能保證網絡穩定性，又不受中間節點個數的限制。
文檔編號H04L12/24GK101369981SQ20081022321
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月27日 優先權日2008年9月27日
發明者李華舟 申請人:杭州華三通信技術有限公司