[發明專利]實現TCP應用主備熱倒換的方法

有效

• 申請號: 201110388066.9
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102510408A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 程友清;余少華;李松華
• 申請（專利權）人: 武漢烽火網絡有限責任公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/12
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術領域

本發明涉及IP數據網絡設備領域，特別是涉及一種實現TCP應用主備熱倒換的方法。

背景技術

現代信息社會對互聯網的依存程度逐步加深，對網絡的可靠性和可用性要求也越來越高，例如安全、金融、數據中心等領域。而網絡是由相關的設備和傳輸線路搭建的，隨著網絡的IP(Internet?Protocol，網絡之間互連的協議，即網際協議)化程度的提高，網絡中(包括固網和移動網絡)數據網絡設備的使用比例也逐步提高，因此對數據網絡設備的可靠性和可用性的要求也越來越高。

數據網絡設備都是由硬件和運行在之上的軟件部分組成，為了增強設備的可靠性和可用性，網絡較核心部位的設備都是采用主備的方式進行部署，核心大交換容量設備都是采用雙主控的方式，而有些應用情況則是將幾臺設備形成一個虛擬的系統，設備之間互為主備。為了達到當主用設備發生故障時備用設備能夠接管并保證業務不中斷的目的，設備中的主用主控與備用主控或虛擬系統中的主用設備和備用設備間的軟件需要有熱倒換的功能，由于TCP(Transmission?Control?Protocol，傳輸控制協議)可靠連接的特殊性，TCP應用比一般的軟件更難實現同步的功能。

IP數據網絡設備包括帶雙主控的機架式設備、堆疊系統中的設備和虛擬交換系統中的設備，這些設備可能是交換機、路由器、PON(Passive?Optical?Network，無源光網絡)局端設備、PTN(Packet?Transport?Network，分組傳送網)設備或其他類似設備。圖1為常規IP數據網絡設備的軟件架構圖，參見圖1所示，數據網絡設備的軟件體系中包括操作系統軟件、BSP(Board?Support?Package，板級支持包)/驅動軟件、軟件接口管理軟件、二層協議模塊、TCP/IP(Transmission?Control?Protocol/Internet?Protocol，傳輸控制協議/網間協議)棧模塊、三層軟件模塊和網絡管理模塊，其中，數據網絡設備硬件和操作系統內核是數據網絡設備的硬件和軟件基礎，硬件驅動、TCP/IP協議棧、二層協議模塊、三層協議模塊、網管模塊都依賴于該設備的硬件和軟件基礎。硬件驅動用來驅動硬件使其可以正常工作，至少包括串口驅動、網口驅動或一些硬件芯片的驅動等。軟件接口管理模塊負責管理物理口、TRUNK(匯聚)接口、VLAN(Virtual?Local?Area?Network，虛擬局域網)接口、IP接口的參數配置管理，并從這些接口接收數據傳遞給上層軟件或從上層軟件接收數據并從這些接口發送到硬件。

TCP/IP棧模塊處理IP網絡數據的收發，包括基于IP層的協議數據和基于UDP(User?Data?Protocol，用戶數據報協議)或TCP層的數據。二層協議模塊泛指網絡設備中用到的二層協議，例如STP(Spanning?Tree?Protocol，生成樹協議)協議等，各二層協議從接口管理層接收或向接口管理層發送協議數據，并根據各自協議的流程完成相應的功能。三層協議模塊泛指網絡設備中用到的三層協議，例如BGP(Border?Gateway?Protocol，邊界網關協議，用來連接Internet上獨立系統的路由選擇協議)路由協議等，各三層協議通過套接字從TCP/IP棧模塊接收或向接口管理層發送協議數據，并根據各自協議的流程完成相應的功能。網管模塊用來管理設備的硬件和各軟件模塊的參數。

現有的IP數據網絡設備還存在一些技術方面的問題：

隨著IP數據網絡業務的發展，人們對IP網絡愈加依賴，對IP數據網絡設備的可靠性和可用性要求更高，但是IP數據網絡設備的功能越來越強大，設備的硬件和軟件也會越來越復雜，出現故障的可能性也越高。從目前的情況來看，一般是采用部件或設備冗余的方式來保證系統的可靠性和可用性，例如在同一個設備中使用雙主控，或者在虛擬系統中部署多個設備來實現設備或系統的高可用，這種冗余方案中需要解決的最大問題就是軟件系統的同步，只有備用設備與主用設備的協議運行狀態一致才能實現主備之間的熱倒換，不中斷網絡和業務。參見圖1所示，數據網絡設備的軟件系統可以將軟件分為硬件支持軟件(BSP/驅動)、操作系統軟件、TCP/IP棧軟件、二層協議軟件、三層協議軟件、網管軟件等，為了實現主備熱倒換，設備軟件系統中操作系統軟件以上的軟件模塊可能都需要實現協議的同步功能，其中基于TCP的應用因為是面向連接的，如果對端設備發現TCP連接中斷，則TCP相關應用就會中斷，因此基于TCP的三層協議軟件的主備系統同步是難度最高的。

發明內容