網絡節點設備路由快速切換的方法及裝置的製作方法
2023-06-05 18:07:01 1
專利名稱：網絡節點設備路由快速切換的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種網絡節點設備路由快速切換的方法及裝置，特別是指一種在數據通信系統中，網絡節點設備在埠發生故障時，對數據包轉發路由進行快速切換的方法及實現該方法的裝置，屬於網絡通信技術領域。
背景技術：
在「存儲-轉發」型的數據通信系統中，網絡節點設備(路由器或交換機等)接收到來自線路上的數據包後，一般要先進行諸如更換或修改數據包頭等處理後再通過查找路由表，將經過處理後的數據包轉發出去。所述的路由表往往具有表1列的形式。
表1，路由表示例
上述表1的含義為如果網絡節點設備接收到的數據包的標識值為其中第二列中的某個值，那麼，在該數據包在被所述的網絡節點設備處理完後，將通過與該值所在行對應的目的埠號發送出去。例如網絡節點設備收到數據包的標識為4，則該數據包在被處理完以後，將會從編號為1的目的埠發送出去。
由於一個網絡節點設備與其他網絡節點設備接口的埠有限，網絡節點設備的目的埠號數量一般不多。然而，網絡節點設備從線路上接收到的數據包標識種類可能非常多，甚至會多達成千上萬種。網絡節點設備需要建立這樣一個路由表，以便在收到從線路上來的數據包時，通過查找這個路由表，獲知可以將該數據包從哪個目的埠發送出去。
在數據通信系統中，一般要求對用戶業務進行保護，以使在網絡節點設備(或通信線路)出現故障時，能夠及時將用戶業務切換到備份設備(或備份線路)上，使用戶業務得以恢復，業務中斷的時間儘可能減少。
一種重要的保護方式就是在網絡節點設備(或通信線路)出現故障時，與該故障設備(或故障線路)連接的其他網絡節點設備，通過修改自己的路由表，關閉與該故障設備(或故障線路)連接的埠，使原先經過該故障設備(或故障線路)傳送數據的用戶業務，通過與備份設備(或備份線路)連接的埠，傳送給備份設備(或備份線路)。這種通過修改路由表，使用戶業務能夠通過備份路徑傳送，而不至於中斷的方式稱為路由切換。
如表1所示，假設一網絡節點設備編號為0的埠是編號為1的埠的備份埠，那麼，在與編號為1的埠連接的網絡節點設備(或通信線路)出現故障時，需要修改該網絡節點設備的路由表，將其目的埠號為1的所有表項，全部修改為目的埠號為0。如果所述路由表的表項比較多，則修改路由表所花的時間將比較長，而這對用戶業務的儘快恢復是不利的。
下面以一個實例來說明假設異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode，簡稱ATM)業務處理單板具有4個埠，分別標記為0、1、2和3號埠。該ATM業務處理單板的每個埠可以支持2048個永久虛電路(PVC)，其編號為0～2047，不同的埠的PVC標識值可以相同。則每個ATM埠都對應表2所示的有2048個表項的路由表(4個埠有4個這樣的表，表項的內容可以不同，因此，對整個ATM業務處理板來說，路由表共有8192個表項)，該路由表用來標識來自該埠的不同的PVC標識的ATM信元，該選擇從哪個埠發送出去。
表2，路由切換前的ATM路由表
假設與編號為0的埠連接的網絡節點設備(或通信線路)出現故障，導致編號為0的埠上的業務中斷。為了使業務恢復，儘量降低故障的影響，網絡節點設備需要將所有編號為0的埠上的業務都切換到編號為3的埠上。此時，為了能夠實現ATM信元的正常路由，需要修改上述路由表。將路由表中所有目的埠號為0的表項，修改為目的埠號為3。這樣，原來發送往編號為0的埠的業務，因為路由表的變化，都發送往編號為3的埠，從而實現了路由切換功能，具體參見表3。
表3，路由切換後的ATM路由表
要完成上述修改路由表的操作，網絡節點設備首先要搜索目的埠號為0的表項，然後將對應的目的埠號修改為3。由於表項的數量很多，網絡節點設備要完成表項修改需要花比較長的時間，這將會導致路由切換完成得比較慢，由此帶來網絡節點設備0號埠業務不能及時被切換到3號埠上，業務中斷的時間比較長。另一方面，搜索和改寫路由表的操作會增加所述網絡節點設備CPU的工作量，影響網絡節點設備CPU對其他業務的處理。
綜上所述，現有的路由切換技術的缺點是(1)當網絡節點設備(或通信線路)發生故障時，其路由切換所需要修改的路由表項很多，花費的時間長，被中斷的業務不能及時得到恢復，業務中斷時間比較長。
(2)路由切換使網絡節點設備的CPU工作量大幅度增加，影響了網絡節點設備CPU對其他業務的處理，導致與該網絡節點設備其他埠連接的用戶業務受到影響。
發明內容
本發明的主要目的是提出一種網絡節點設備路由快速切換的方法及裝置，在網絡節點設備(或通信線路)發生故障時，與故障設備(或故障線路)相連的網絡節點設備能夠快速切換，使用戶業務得到快速恢復。
本發明的另一目的是提出一種網絡節點設備路由快速切換的方法及裝置，在實現網絡節點設備路由切換時，網絡節點設備CPU的工作量不會大幅增加，減小對連接到所述網絡節點設備的其他用戶業務的影響。
本發明的目的是通過如下的技術方案實現的在所述的網絡節點設備中設置一次路由表和二次路由表；該一次路由表中記錄有數據包標識值以及和所述數據包標識值對應的邏輯埠號，該二次路由表記錄有數據包邏輯埠號和與之對應的目的埠號；當所述網絡節點設備接收到數據包時，先是根據收到數據包中的路由信息，在一次路由表中查找與該數據包標識值相對應的邏輯埠號；再根據所述的邏輯埠號，在二次路由表中查找與該邏輯埠號相對應的目的埠號；最後，將所述的數據包經由所述的目的埠號所指向的埠發送出去。
另外，所述的網絡節點設備通過與其對接的設備進行交互協議的方式，判斷與其對接的設備是否正常，如果所述的對接設備發生異常時，所述網絡節點設備進行路由切換。具體的切換方法是將所述二次路由表中被切換的邏輯埠號對應的目的埠號修改為所要切換到的目的埠號。
本發明的裝置，包括CPU模塊、路由模塊和一個以上的埠；所述的路由模塊由一次路由模塊和二次路由模塊相互連接構成，二次路由模塊和所述的埠連接；在一次路由模塊中存儲有一次路由表，其中記錄有數據包標識值以及和所述數據包標識值對應的邏輯埠號，用於一次路由模塊根據所述的一次路由表通過二次路由模塊對數據包進行處理和轉發；在二次路由模塊中存儲有二次路由表，其中記錄有數據包邏輯埠號和與之對應的目的埠號；用於二次路由模塊根據所述的二次路由表進行路由選擇，實現接口功能；所述的CPU模塊分別和一次路由模塊和二次路由模塊連接，對各模塊進行配置和管理，同時監控各埠的狀態，當被監控的埠異常時，則發起路由切換操作，即修改二次路由表中異常埠的數據包邏輯埠號和與之對應的目的埠號。
由上述的技術方案可知，本發明具有如下的優點1、本發明在網絡節點設備(或通信線路)發生故障時，由於只需修改數據量很小的二次路由表中的數據，而不必對一次路由表數據進行修改，大幅度減少了修改路由數據所需要的時間，使得與故障設備(或故障線路)相連的網絡節點設備能夠快速切換，使用戶業務得到快速恢復。
2、本發明在實現網絡節點設備路由切換時，由於只對二次路由表中有限的數據進行修改，故不會增加網絡節點設備CPU處理切換事務所需要的工作量，其對連接到所述網絡節點設備的其他用戶業務處理的影響幾乎為零。
圖1為本發明一次路由表和二次路由表之間的對應關係的示意圖；圖2為本發明一實施例根據一次路由表確定其邏輯埠號的流程圖；圖3為本發明一實施例根據二次路由錶轉發數據包的流程圖；圖4為本發明進行路由切換後一次路由表和二次路由表之間的對應關係的示意圖；圖5為本發明裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步的詳細說明參見圖1，本發明在所述的網絡接點設備中設置一個一次路由表100和一個二次路由表200。其中，一次路由表100左側的一欄中為數據包標識值，右側一欄中記載的是所述數據包標識值對應的邏輯埠號，在未發生路由切換時，該邏輯埠號對應於實際的目的埠號。在二次路由表200中記載有邏輯埠號和與該邏輯埠號對應的目的埠號。
當網絡節點設備收到數據包並對其進行轉發時，首先，根據一次路由表100，將接收到的數據包打上邏輯埠號的標籤，再根據二次路由表200確定打上標籤後的數據包實際該從哪個目的埠號對應的埠發送出去。
在與上述網絡接點設備連接的設備沒有故障時，即路由不發生切換，二次路由表的邏輯埠號和目的埠號是相同的，即0對0，1對1等。這樣，數據包經過一次路由表查表，二次路由表查表，實際發送的埠號與現有技術只用原先的一個路由表的方式所獲得的結果相同。
參見圖4，當與所述網絡接點設備的某個埠相連的網絡節點設備(或通信線路)發生故障時，則需要將次埠的用戶業務切換到其他備份埠上去。此時，只需要修改二次路由表就可以方便地、快速地實現路由切換。例如，參見圖1，假設編號為3的目的埠為編號為0的目的埠的備份埠，則在與編號為0的目的埠相連的設備發生故障(或線路故障)時，則只需將二次路由表中的邏輯埠號為0的埠所對應的目的埠號由原來的編號0，修改為編號3。
在完成上述的切換操作之後，所有經過一次路由表查表，並打上編號為0的埠標籤的數據包，在進行二次路由表查表時，都會從編號為3的目的埠發送出去。由於邏輯埠號在二次路由表中的位置是固定的，因此，無需查找，只需要一次寫操作，即可以完成路由的切換。
在實際的網絡節點設備中，例如ATM單板，其中的CPU模塊負責一次路由表、二次路由表的配置和維護，負責對各埠狀態的監控，以便及時發現異常，及時修改二次路由表。在與某埠連接的設備(或線路)出現異常時，及時啟動路由切換，使用戶業務得到保護。上述的CPU模塊通過與相應埠對接的設備進行協議交互的方式，來判斷對接設備是否正常。例如，定時給上述對接的設備發送某個消息，定時接收來自對方設備的某個消息。如果超過設定時間沒有收到來自對方設備的消息，則認為該設備異常(或線路故障)，需要進行路由切換。
本發明的數據轉發操作由一次路由處理流程和二次路由處理流程所組成，以上述的ATM單板為例，參見圖2，一次路由的處理流程是在收到一個ATM信元時，提取ATM信元中的PVC標識信息，再根據這個PVC標識信息，查找一次路由表，從中得到該ATM信元的邏輯埠號信息；將此邏輯埠號信息加載到該ATM信元前面(稱為「標籤」)。
參見圖3，在二次路由處理流程中，在收到來自一次路由處理流程得到的具有邏輯埠號信息的ATM信元後，根據該ATM信元帶有的邏輯埠號標籤，查找二次路由表，得到該ATM信元邏輯埠號對應的目的埠號，將該ATM信元從目的埠號指向的目的埠發送出去。
再次參見圖4，本發明一個路由切換的實例如下假設與編號為0的埠連接的網絡節點設備(或通信線路)出現故障(由網絡節點設備的CPU檢測到)，導致編號為0的埠上的業務中斷。為了使業務儘快恢復，儘量少受故障的影響，需要將所有編號為0的埠上的業務都切換到編號為3的埠上。為了實現這個切換，需要修改上述二次路由表，而一次路由表可以保持不變。在修改二次路由表時，將其中編號為0的目的埠號，修改為3。這樣，原來發送往編號為0的埠的業務，因為二次路由表的修改，實際都發送往編號為3的埠。由於一次路由表的所有表項都不用修改，而只是修改二次路由表中少量的表項，因此，本發明的路由切換可以很快完成，用戶業務得以很快恢復。
本發明技術方案所帶來的好處是(1)在出現網絡節點設備(或通信線路)故障時，可以通過快速路由切換，使用戶業務能在很短的時間內，被切換到備份設備(或備份線路)上去，使用戶業務很快恢復。(2)由於路由切換所需要的CPU操作很少，因此發生路由切換時，不會對CPU的處理性能帶來什麼影響，從而不影響CPU對其他埠業務的處理。本發明的關鍵點在於，提出了一種快速路由切換的方法，採用這種方法，可以使網絡節點設備故障(或線路故障)時，能夠快速的修改路由，將用戶業務切換到備份通路上去，使用戶業務很快恢復。
參見圖5，本發明裝置的一個具體的實施例，如圖所示，為ATM業務處理板，該ATM業務處理板由4個部分組成，分別是CPU模塊、一次路由模塊、二次路由模塊和對外埠(例如包含4個對外埠)。
CPU模塊主要完成對ATM業務處理板上各模塊的配置和管理，同時監控各埠的狀態，一旦發現某埠異常，則發起路由切換操作。具體的監控和發起路由切換操作的方法是CPU模塊通過與相應埠對接的網絡節點設備進行協議交互的方式，來判斷對接的網絡節點設備是否正常。例如，定時給上述對接的網絡節點設備發送某個消息，定時接收來自對方網絡節點設備的某個消息。如果超過設定時間沒有收到來自對方網絡節點設備的消息，則認為該網絡節點設備異常(或線路故障)，這時進行路由切換。所謂的路由切換，如上所述，是指修改二次路由表，使原來的邏輯埠號與新的物理埠號之間建立對應關係。
一次路由模塊主要完成對ATM信元的處理和轉發功能，包括ATM信元分段、重組和轉發，來自CPU模塊的協議信息的封裝和插入業務通路，以及與交換網板的接口功能等。
在上行業務方向，一次路由模塊根據來自二次路由模塊的ATM信元前面所打上的接收邏輯埠號標籤，以及ATM信元本身所帶有的信元頭信息(如PVC標識等)，決定對該ATM信元的處理和轉發方式。將所述的ATM信元處理完後，轉發給交換網板或通過下行業務通路，選擇某個埠發送出去。
在下行業務方向，一次路由模塊接收來自交換網的業務信息，經過分段處理，將業務信息轉換成ATM信元的方式(或者是來自上行業務通路的，經過處理完後的ATM信元)，將此ATM信元打上合適的邏輯埠號標籤後，將其發送給二次路由模塊。
在一次路由模塊中保存有一個一次路由表，該一次路由表中記錄有數據包標識值以及和所述數據包標識值對應的邏輯埠號，用於查找發送給二次路由模塊的ATM信元該打上什麼邏輯埠號標籤。該路由表的格式如形式如表4所示。上述一次路由表由CPU模塊進行管理、修改和維護，在CPU模塊監控到和某一埠連接的網絡節點設備發生故障後，CPU模塊對所述的一次路由表並不做任何改動，而只是對上述的二次路由表進行修改。參見表5，由於二次路由表中只記錄幾個有限的埠的邏輯埠和目的埠的對應信息，記錄數非常少，以本實施例為例，對應於四個埠，只有四條記錄。因此，CPU模塊修改二次路由表所需花費的時間非常少，這樣就可以實現路由的快速切換，顯然，這個特點是本發明與現有技術之間最突出的不同點之一。具體使用一次路由表的方法和步驟參見本發明方法部分的具體實施方式
說明，在此不再贅述。
表4
二次路由模塊主要完成二次路由選擇過程，實現與埠的接口功能。所述二次路由模塊中保存有兩個二次路由表，一個是接收路由表，用於上行方向數據包的處理，另一個是發送路由表，用於下行方向數據包的處理。表5所示為接收路由表的結構。
表5
依據上述的接收路由表，二次路由模塊的接收處理過程包括將來自所有某一實際物理埠的ATM信元，根據接收路由表，打上一個與其對應的邏輯埠號標籤，然後發送給一次路由模塊。
表6所示為發送路由表的結構。
表6
依據上述的發送路由表，二次路由模塊的發送處理過程包括，將來自一次路由模塊的的ATM信元，根據該ATM信元攜帶的邏輯埠號標籤，查找發送路由表，選擇合適的目的埠，去掉邏輯埠號標籤後，將該ATM信元通過相應的埠發送出去。
各個埠完成與其他網絡節點設備接口的功能，外接線路可以為光纖或電纜。每個埠都可以被CPU模塊打開或關閉，例如，當出現線路故障或對接的網絡節點設備故障時，CPU模塊關閉對應埠的接收或發送功能。
在路由切換時，以上述二次路由表為例，假設編號為3的埠是編號為0的埠的備份埠。當與編號為0的埠連接的網絡節點設備(或通信線路)出現故障(由CPU模塊檢測到)，導致編號為0的埠上的業務中斷。為了使業務儘快恢復，儘量少受故障的影響，需要將所有編號為0的埠上的業務都切換到編號為3的埠上。為了實現這個切換，CPU模塊修改存儲在二次路由模塊中的二次路由表(包括發送路由表和接收路由表)，而一次路由表則保持不變。
CPU模塊修改發送路由表時，將其中編號為0的目的埠號，修改為3。這樣，原來發送往編號為0的埠的數據，因為發送路由表的修改，實際都發送往編號為3的埠。CPU模塊修改接收路由表時，將其中編號為3的邏輯埠號，修改為0，同時關閉編號為0的埠的接收功能。這樣，從編號為3的埠接收的ATM信元被記錄了0埠邏輯埠號信息，對於一次路由模塊來說，就像沒有發生路由切換一樣。因此，一次路由模塊中的一次路由表不用做任何改變。
由於一次路由表的所有表項都不用修改，而只修改二次路由表中少量的表項，因此，本發明的路由切換可以很快完成，用戶業務得以很快恢復。同時，CPU模塊用於修改路由表的時間由於二次路由表中只有極少的數據量，而變得極短。
最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明而並非限制本發明所描述的技術方案；因此，儘管本說明書參照上述的各個實施例對本發明已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發明的精神和範圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種網絡節點設備路由快速切換的方法，其特徵在於在網絡節點設備中設置一次路由表和二次路由表；所述一次路由表中記錄有數據包標識值以及和所述數據包標識值對應的邏輯埠號，所述二次路由表記錄有數據包邏輯埠號和與之對應的目的埠號；當所述網絡節點設備接收到數據包時，採用如下的步驟進行轉發處理步驟1根據收到數據包中的路由信息，在一次路由表中查找與該數據包標識值相對應的邏輯埠號；步驟2再根據所述的邏輯埠號，在二次路由表中查找與該邏輯埠號相對應的目的埠號；將所述的數據包經由所述的目的埠號所指向的埠發送出去。
2.根據權利要求1所述的網絡節點設備路由快速切換的方法，其特徵在於所述的網絡節點設備通過與其對接的設備進行交互協議的方式，判斷與其對接的設備是否正常，如果所述的對接設備發生異常時，所述網絡節點設備進行路由切換，即將所述二次路由表中被切換的邏輯埠號對應的目的埠號修改為所要切換到的目的埠號。
3.根據權利要求1所述的網絡節點設備路由快速切換的方法，其特徵在於所述的步驟1具體包括所述的網絡節點設備根據收到數據包中的路由信息，在一次路由表中查找與該數據包標識值相對應的邏輯埠號，並以所述的邏輯埠號添加到所述的數據包中。
4.根據權利要求1或3所述的網絡節點設備路由快速切換的方法，其特徵在於所述的步驟2具體包括所述的網絡節點設備從添加有邏輯埠號的數據包中提取該邏輯埠號，再根據該邏輯埠號從所述的二次路由表中查找與該邏輯埠號對應的目的埠號，最後將不帶有邏輯埠號的數據包經由所述的目的埠號轉發。
5.根據權利要求1或2所述的網絡節點設備路由快速切換的方法，其特徵在於所述的二次路由表包括一個接收路由表和一個發送路由表，對所述的二次路由表進行修改時，同時修改所述的接收路由表和發送路由表。
6.一種網絡節點設備路由快速切換的裝置，包括CPU模塊、路由模塊和一個以上的埠；其特徵在於所述的路由模塊由一次路由模塊和二次路由模塊相互連接構成，二次路由模塊和所述的埠連接；所述的一次路由模塊存儲有一次路由表，用於一次路由模塊根據該一次路由表通過二次路由模塊對數據包進行處理和轉發；所述一次路由表中記錄有數據包標識值以及和所述數據包標識值對應的邏輯埠號；所述的二次路由模塊存儲有二次路由表，用於二次路由模塊根據所述的二次路由表進行路由選擇，實現接口功能；所述二次路由表中記錄有數據包邏輯埠號和與之對應的目的埠號；所述的CPU模塊分別和一次路由模塊和二次路由模塊連接，對各模塊進行配置和管理，同時監控各埠的狀態，當被監控的埠異常時，則發起路由切換操作，即修改二次路由表中異常埠的數據包邏輯埠號和與之對應的目的埠號。
7.根據權利要求6所述的網絡節點設備路由快速切換的裝置，其特徵在於所述的二次路由表包括一個接收路由表和一個發送路由表，該接收路由表用於所述二次路由模塊在接收數據包時，將其中的邏輯埠號記錄在數據包之中；該發送路由表用於二次路由模塊在發送數據包時，按照其中邏輯埠號對應的目的埠號，將數據包發送給與該目的埠。
全文摘要
本發明公開了一種網絡節點設備路由快速切換的方法，網絡節點設備收到數據包，先根據其中的路由信息，在一次路由表中查找與該數據包標識值對應的邏輯埠號；再在二次路由表中查找與該邏輯埠號對應的目的埠號；將數據包由目的埠號所指向的埠發送出去。本發明提供的裝置由CPU模塊、一次路由模塊和二次路由模塊以及一個以上埠相互連接構成；在網絡節點設備發生故障時，只需修改二次路由表中的數據，大幅度減少了修改路由數據所需的時間，使與故障設備相連的網絡節點設備能夠快速切換，用戶業務得到快速恢復。由於只對二次路由表中有限的數據修改，對連接到所述網絡節點設備的其他用戶業務處理的影響很小。
文檔編號H04L12/56GK1805408SQ200510032840
公開日2006年7月19日 申請日期2005年1月14日 優先權日2005年1月14日
發明者晏衛忠 申請人:華為技術有限公司