[發(fā)明專利]一種分布式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的可靠同步方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710164094.6
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101136730A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅婷;汪學(xué)舜
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢烽火網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H04L1/22
• 分類號: H04L1/22;H04L12/24
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務(wù)所
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及核心層機(jī)架式交換機(jī)的主、備控制卡之間的同步和倒換技術(shù)。

背景技術(shù)

高可靠性是電信級設(shè)備必不可少的特性。系統(tǒng)的高可靠性，在發(fā)生故障時，可以快速、準(zhǔn)確恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而縮短系統(tǒng)的MTTR(Mean?Time?To?Repair，平均故障修復(fù)時間)。

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的增長和對服務(wù)質(zhì)量要求的提高，高可靠性日益成為高性能網(wǎng)絡(luò)最重要的特征之一。網(wǎng)絡(luò)的高可用性是指系統(tǒng)以有限的代價換取最大運(yùn)行時間，將故障引起的服務(wù)中斷損失降到最低。具有高可用性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一方面需要盡量減少硬件和軟件故障，另一方面必須對重要資源作相應(yīng)的備份。一旦檢測到故障即將出現(xiàn)，系統(tǒng)能迅速將受影響的任務(wù)轉(zhuǎn)移到備份資源上以繼續(xù)提供服務(wù)。

對于網(wǎng)絡(luò)中核心層交換機(jī)應(yīng)該支持高可靠性特性，例如主備主控板技術(shù)就是高可靠性特性的重要實現(xiàn)之一。由于所處網(wǎng)絡(luò)位置非常重要，不允許出現(xiàn)單點故障，此類設(shè)備一般都配備兩塊或者更多的主控板，分別稱為主用主控板(Master)和備用主控板(Slave)。其中，主用主控板作為控制平面的核心，和外部進(jìn)行業(yè)務(wù)通信，完成系統(tǒng)內(nèi)各模塊的正常功能；而備用主控板則只作為主用主控板的備份，和外部沒有業(yè)務(wù)通信。當(dāng)主用主控板發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動進(jìn)行主備切換，由備用主控板接替主用主控板的工作，保證業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。

在主用控制板發(fā)生故障時，需要倒換到備用控制板，這就需要在運(yùn)行的過程中，主備控制板必須進(jìn)行可靠的同步，這種同步分為批量同步、實時同步和數(shù)據(jù)平滑同步三個階段。

備用主控板啟動后，由于此時主用主控板和備用主控板的差異比較大，主用主控板會將當(dāng)前所有模塊的備份數(shù)據(jù)同步到備用主控板，這個過程稱之為批量同步。

批量同步結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入實時同步過程，在此過程中，當(dāng)主用主控板數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，將實時同步到備用板。

主備倒換后，備用板升為新的主用板，會通知各個模塊向業(yè)務(wù)板進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和同步，這個過程稱之為數(shù)據(jù)平滑同步。平滑過程中，各模塊主動與業(yè)務(wù)板進(jìn)行通信，在硬件狀態(tài)、鏈路層狀態(tài)、配置數(shù)據(jù)三個方面進(jìn)行確認(rèn)和同步，以保證整個系統(tǒng)維護(hù)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)是一致的，從而確保主備切換之后，系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。平滑同步階段結(jié)束，新的主用板才稱之為完全意義上的主用主控板。

在以上三個階段的同步過程中，主要同步的信息為主備用控制板的狀態(tài)機(jī)維護(hù)、主備用控制板網(wǎng)絡(luò)管理信息的同步、主備用控制板上各種轉(zhuǎn)發(fā)表的同步。

目前，核心層以太網(wǎng)交換機(jī)常用的主備用控制板之間的同步采用以下機(jī)制：

●?TCP協(xié)議鏈路實現(xiàn)

對于在主備用卡上采用TCP握手協(xié)議來實現(xiàn)的方式，需要在主備用卡上建立較多的TCP連接，其中有些TCP連接用于維護(hù)主備用卡的狀態(tài)，該連接需要始終保持，以便主備用卡狀態(tài)的協(xié)商，另外對批量同步的數(shù)據(jù)則需采取臨時建立連接。很明顯以上實現(xiàn)方式中，需要建立大量的TCP連接，而每一個TCP連接均需進(jìn)行握手協(xié)商，需要耗費(fèi)大量的CPU資源。而對核心交換機(jī)來說，主要的任務(wù)是處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，主備用卡的協(xié)商采用TCP連接，往往實現(xiàn)起來過于復(fù)雜，設(shè)備的穩(wěn)定性會大大降低。

●?UDP協(xié)議鏈路實現(xiàn)

在備用設(shè)備上采用UDP連接來實現(xiàn)，UDP雖然無需太多的握手，但也需要主備用控制卡進(jìn)行端口偵聽。通過這種方式建立的主備控制卡，相比TCP連接，數(shù)據(jù)量會減少，但由于UDP連接的不可靠，主備用控制卡狀態(tài)的協(xié)商可能會導(dǎo)致不同步，導(dǎo)致主備卡狀態(tài)切換時配置信息丟失或流量中斷等情況。

●TCP+UDP協(xié)議鏈路實現(xiàn)

當(dāng)前，主備用控制板之間的同步機(jī)制采用的方法是：對狀態(tài)的協(xié)商采用TCP連接，對批量數(shù)據(jù)和實時信息采用UDP連接來實現(xiàn)。該實現(xiàn)方法建立在IP協(xié)議層之上，對設(shè)備的要求較高。主備用控制板不便于擴(kuò)充，只適用于兩塊控制板。

以上所有這些實現(xiàn)都是建立在IP協(xié)議之上。

在對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行描述之前，先介紹一些常用術(shù)語。

IP(Intemet?Protocol(網(wǎng)際協(xié)議))：該協(xié)議是當(dāng)今計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的根本，其主要作用是將世界上的各種包交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，關(guān)于該協(xié)議的詳細(xì)介紹請參考RFC791。

TCP(Transmission?Control?Protocol(傳輸控制協(xié)議))：運(yùn)行于IP協(xié)議之上，功能是保證數(shù)據(jù)正確地在IP網(wǎng)絡(luò)的兩個節(jié)點之間傳輸，關(guān)于該協(xié)議的詳細(xì)介紹請參考RFC793。