[發(fā)明專利]一種OSPF熱備方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610143730.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105634830A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳詩(shī)陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京星網(wǎng)銳捷網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種OSPF熱備方法和裝置。

背景技術(shù)

OSPFv2(OpenShortestPathFirstversion2，開(kāi)放最短路徑優(yōu)先協(xié)議版本2， 本文簡(jiǎn)稱OSPF)是IETF(TheInternetEngineeringTaskForce，互聯(lián)網(wǎng)工程任 務(wù)組)組織開(kāi)發(fā)的一個(gè)基于鏈路狀態(tài)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，具有適應(yīng)范圍廣、收斂 迅速、無(wú)自環(huán)、便于層級(jí)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，因此在IPv4網(wǎng)絡(luò)中獲得了廣泛 應(yīng)用，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為RFC2328。

1，OSPF路由更新

在OSPF協(xié)議中，如下兩種情況需要更新路由，重新發(fā)送路由給鄰居設(shè)備：

1)拓?fù)渥兓瑥亩鹇酚勺兓?

2)周期性更新：網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有任何變化時(shí)，OSPF協(xié)議每隔半小時(shí)需要更新一 次路由；

2，OSPF的路由重傳列表

在相鄰的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，OSPF協(xié)議通過(guò)交換路由信息來(lái)互相學(xué)習(xí)路由。在 路由學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)互相發(fā)送帶有路由的報(bào)文來(lái)完成學(xué)習(xí)，而在IP網(wǎng)絡(luò)中， 數(shù)據(jù)報(bào)文是可能丟失的。因此，OSPF協(xié)議設(shè)計(jì)了一個(gè)確認(rèn)以及重傳的機(jī)制來(lái) 保證路由學(xué)習(xí)的正確性：

1)發(fā)送端在發(fā)送路由前，先將路由保存在本地的重傳列表中；

2)接收端在接收到路由后，必須回復(fù)確認(rèn)；

3)發(fā)送端在收到確認(rèn)后，從重傳列表中刪除該路由；

4)若發(fā)送端沒(méi)有收到確認(rèn)，等待一段時(shí)間后再次發(fā)送路由，直到收到確認(rèn) 為止；

3，熱備技術(shù)

在分布式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，一臺(tái)設(shè)備可以啟用2個(gè)引擎，其中一個(gè)指定為主， 一個(gè)指定為從，正常情況下主引擎負(fù)責(zé)整機(jī)的控制面功能，從引擎作為備份。 從引擎有主引擎所有的數(shù)據(jù)，一旦主引擎失效，從引擎馬上無(wú)縫接管，用戶的 業(yè)務(wù)不受影響，這就是熱備技術(shù)。

如圖1所示，圖中雙引擎設(shè)備主引擎故障失效后，從引擎將無(wú)縫接管，對(duì) 于另外兩臺(tái)設(shè)備來(lái)說(shuō)，完全感知不到該設(shè)備發(fā)生過(guò)故障，用戶業(yè)務(wù)也不受影響。

4，OSPF熱備

主引擎失效，從引擎接管后，所有的控制面協(xié)議都要恢復(fù)正常運(yùn)行，且旁 邊的設(shè)備不感知。因此，對(duì)于OSPF協(xié)議來(lái)說(shuō)，就需要提前把協(xié)議運(yùn)行所需的 數(shù)據(jù)備份到從引擎上，當(dāng)從引擎啟動(dòng)后，OSPF協(xié)議馬上開(kāi)始運(yùn)行，這個(gè)就是 OSPF協(xié)議的熱備技術(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)OSPF協(xié)議的熱備，主引擎需要備份的數(shù)據(jù)包括：路由、接口、 鄰居、重傳列表。其中路由、接口、鄰居是OSPF協(xié)議運(yùn)行所必須的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 而重傳列表之所以需要備份，主要是為了防止路由丟失。如圖2所示，若不備 份重傳列表，在主引擎故障后，若此時(shí)剛好發(fā)生丟包，將導(dǎo)致路由丟失：

現(xiàn)有技術(shù)中，在主引擎的OSPF協(xié)議運(yùn)行過(guò)程中，只要有數(shù)據(jù)發(fā)生了變化， 都要實(shí)時(shí)備份到從引擎。備份的數(shù)據(jù)包括路由、接口、鄰居、重傳列表。其中 接口和鄰居在協(xié)議剛運(yùn)行階段一次性備份，后續(xù)除非有變化，否則無(wú)需再次備 份，且這些數(shù)據(jù)相對(duì)較少，通常幾十條甚至幾條數(shù)據(jù)，不存在性能瓶頸。而 OSPF協(xié)議的路由數(shù)據(jù)可能很大，最高可達(dá)到百萬(wàn)級(jí)別，且可能時(shí)時(shí)刻刻都在 更新。因此，OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)備份的性能瓶頸主要在于路由數(shù)據(jù)的備份，路由 數(shù)據(jù)備份的流程如圖3所示：

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)始終保持穩(wěn)定，拓?fù)錄](méi)有變化時(shí)，OSPF的路由只有周期更新，即 半小時(shí)更新一次，此時(shí)在主從引擎間需要備份的數(shù)據(jù)量最小。

假設(shè)網(wǎng)絡(luò)的路由規(guī)模為M，鄰居規(guī)模為N。半小時(shí)內(nèi)，OSPF協(xié)議備份數(shù) 據(jù)量最小為：M+2*M*N，前者是路由備份的數(shù)據(jù)，后者是重傳列表備份的 數(shù)據(jù)。重傳列表是針對(duì)每個(gè)OSPF協(xié)議的鄰居的，即每個(gè)鄰居都需要有一個(gè)重 傳列表，且重傳列表需要在主從引擎間通信兩次，因此重傳列表的通信量為 2MN。由此可見(jiàn)，路由備份占OSPF協(xié)議整個(gè)備份數(shù)據(jù)的比例為：M/(M+2MN) ＝1/(1+2N)。可見(jiàn)，路由備份的占比與M無(wú)關(guān)，只跟N的大小有關(guān)。N的數(shù) 值當(dāng)前業(yè)界最大可達(dá)2000，常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)N的規(guī)模通常小于50。

表1列出了不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下，路由備份占OSPF協(xié)議全部備份數(shù)據(jù)的比例：