[發明專利]基于有狀態數據平面的網絡多點故障恢復方法

在審

• 申請號: 201810075644.5
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN107979499A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 張棟;汪培僑
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/711
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是一種基于有狀態數據平面的網絡多點故障恢復方法。

背景技術

為了保證傳統網絡不間斷的服務，故障管理是提供高可靠性通信服務的關鍵工具之一。在傳統網絡中，對于網絡故障處理分別如下：（i）故障檢測，（ii）備份路徑信息收集，（iii）轉發規則配置。這一系列的操作嚴重增加網絡恢復的耗時，無法滿足如今運營商網絡的需求。軟件定義網絡（SDN）通過控制器對網絡行為進行抽象化，大大簡化了網絡的運營和管理。因此在SDN中，控制器可以從整體角度有效協調網絡運行，可利用SDN簡化和減少傳統網絡中耗時的故障處理過程。在現有的SDN網絡故障解決方案中，網絡組件故障時，會向控制器發送請求，控制器對故障請求作出反應并計算備份路徑，并下發轉發規則繞開故障路徑。恢復過程取決于控制器的計算速度及流的數量，如果流量較大的話，會對控制器造成極大的資源開銷，增加網絡癱瘓的可能性。

現有技術中有一種利用有狀態數據平面進行故障恢復的方法，其利用狀態的改變來區別主備路徑的選擇，如果當主備路徑上同時出現故障時，數據包則會在主備路徑上非故障路徑迂回，造成死鎖問題。因此，基于以上問題，需要提出一種基于有狀態數據平面的網絡多點故障恢復方法，以有效解決控制器負載及網絡數據包死鎖問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于有狀態數據平面的網絡多點故障恢復方法，以克服現有技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于有狀態數據平面的網絡多點故障恢復方法，基于有狀態數據平面能夠維護狀態信息的特征，采用主備路徑及數據包回流的方式進行故障回溯，令上游節點獲取下游節點的故障情況，避免數據包進入故障路徑；當出現主備路徑均故障時，通過采用控制器重新選路的方式，避免主備路徑造成死鎖。

在本發明一實施例中，還包括如下步驟：

步驟S1：拓撲結構初始化；根據用戶自定義搭建拓撲，通過控制器感知底層拓撲結構，獲取拓撲信息；每個交換機內部維護著自身的端口狀態信息表，用于標記各個端口的流通性；

步驟S2：所述控制器根據所述步驟S1中所感知的拓撲信息，計算物理拓撲中主機的交互流量；對于每組流量，計算其主路徑及備份路徑，并結合故障因素，將轉發規則配置至各個交換機；

步驟S3：進行故障分析，判斷故障情況類型，包括：主路徑發生故障，備份路徑未發生故障；主路徑未發生故障，備份路徑發生故障；主備路徑均發生故障

步驟S4：根據預設主路徑故障處理方法和預設備份路徑故障處理方法進行故障處理。

在本發明一實施例中，在所述步驟S3中，當主路徑因單點或多點的節點或鏈路發生故障，導致流量無法通過主路徑進行傳輸時，則判定主路徑發生故障。

在本發明一實施例中，在所述步驟S3中，當備份路徑因單點或多點的節點或鏈路發生故障，導致流量無法通過備份路徑進行傳輸時，則判定備份路徑發生故障。

在本發明一實施例中，在所述步驟S4中，所述預設主路徑故障處理方法還包括如下步驟：

步驟S411：與故障節點或鏈路連接的節點觸發路徑故障狀態，且記為F狀態；在所述端口狀態信息表中，將與故障節點或鏈路相連接的端口的狀態設置為阻塞；

步驟S412：判斷備份路徑中是否包含該節點；若包含，則把數據包轉發至備份路徑；若不包含，則將數據包標記上VLAN標簽，并將數據包回流至原數據包所流經主路徑的上一節點；

步驟S413：在上一節點檢測回流帶有VLAN標記的數據包，在所述端口狀態信息表中，將接收回流數據包的端口設置為阻塞，并判斷備份路徑是否包含該節點；若包含，則把數據包的VLAN標簽去除，并轉發至備份路徑；若不包含，則將數據包標記上VLAN標簽，并將數據包回流至對應預設主路徑的上一節點；

步驟S414：在上一節點重復所述步驟S413中的操作，直至到達節點位于備份路徑中，將數據包的VLAN標簽去除，再將其轉發至備份路徑。

在本發明一實施例中，所述步驟S4中，所述預設備份路徑故障處理方法還包括如下步驟：

步驟S421：與故障節點或鏈路連接的節點觸發路徑故障狀態，且記F狀態；在所述端口狀態信息表中，將與故障節點或鏈路相連接的端口的狀態設置為阻塞；

步驟S422：判斷主路徑是否包含該節點；若包含且主路徑故障恢復，則把數據包轉發至主路徑；若不包含，則將數據包標記上VLAN標簽，并將數據包回流至原數據包所流經備份路徑的上一節點；