CN100550812C - 提高快速环网可靠性的方法、系统和节点设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高快速环网可靠性的方法、系统和节点设备，属于网络技术领域。方法包括：主环上有两处故障时，第一处位于公共链路中具有与子环的协议报文相同的传输方向的链路，第二处位于除公共链路外的其余链路，且两处故障不在同一个环内，则在公共链路中未出故障的链路上按照相反的传输方向传输子环的协议报文；或在与其余链路中的故障相连的两个节点之间未出故障的环上按照相反的传输方向传输子环的协议报文。系统包括：与所述故障所在的链路直连的节点。节点设备包括：配置模块、检测模块和控制模块。本发明通过当主环有两处故障时，在未发生故障的链路上按照相反的传输方向传输子环的协议报文，提高了快速环网的可靠性。

Description

提高快速环网可靠性的方法、系统和节点设备

技术领域

本发明涉及网络技术领域，特别涉及一种提高快速环网可靠性的方法、系统和节点设备。

背景技术

RRPP(Rapid Ring Protection Protocol，快速环网保护协议)是一个专门应用于以太网环的链路层协议，该协议在以太网环完整时能够防止数据环路引起的广播风暴，在以太网环上一条链路断开时能迅速启用备份链路以恢复环网上各个节点之间的通信通路。

RRPP运行在RRPP域(RRPP Domain)中，每个RRPP域用整数表示的ID来标识，它由配置了相同的域ID和相同的控制VLAN并且相互联通的交换机群体构成。一个RRPP域由彼此相接的多个RRPP环(RRPP Ring)构成，其中有一个为主环，其它环为子环。一个RRPP环物理上对应一个环形连接的以太网拓扑，RRPP环的角色由用户通过配置决定。主节点是RRPP环上的主要决策和控制节点，每个RRPP环上必须有一个主节点，而且只能有一个，环上除主节点之外的其它节点都可以称为传输节点。同一个RRPP域内的两个环相交时一定有两个交点，当子环和主环相交时，其中一个交点叫边缘节点，另一个交点叫辅助边缘节点，边缘节点和辅助边缘节点实际上是特殊的传输节点。

在RRPP域中，主节点和传输节点接入以太网环的两个端口中，一个为主端口，另一个为副端口，端口的角色由用户的配置决定，主端口和副端口在功能上是有区别的。主节点从其主端口发送HELLO报文(环路状态探测报文)，如果能够从副端口收到该报文，说明本节点所在RRPP环网完整，因此需要阻塞副端口以防止数据环路；相反如果在规定时间内收不到HELLO报文，说明环网故障，此时需要放开副端口以保证环上所有节点的正常通信。传输节点的主端口和副端口在功能上没有区别，端口的角色同样由用户的配置决定。边缘节点或辅助边缘节点有两个接入子环的端口，一个为公共端口，另外一个为边缘端口，公共端口和边缘端口的角色由用户的配置决定，公共端口是边缘节点或辅助边缘节点上主环和子环公共链路两端的端口，而边缘端口是只接入子环的端口。

在相交环组网中，为了防止子环链路切换导致子环之间形成广播环路，现有技术采用主环上子环协议报文通道状态检查机制，在子环主节点副端口放开之前，阻塞边缘节点的边缘端口，从而避免子环间形成数据环路。参见图1，为双归属接入子环的组网方式，节点A、B、…、J组成一个RRPP域，节点A、B、C、D组成RRPP主环。节点A、D、E、F组成RRPP子环1，节点A、D、G、H、I、J组成RRPP子环2。其中，节点C为主环上的主节点，节点E为子环1的主节点，节点G为子环2的主节点。子环1和主环的交点与子环2和主环的交点相同，均为节点A和D，其中A为边缘节点，D为辅助边缘节点。以子环1为例，上述机制具体包括以下步骤：

1.子环1的边缘节点A周期性地沿主环上子环协议报文通道A→B→C→D或A→D向辅助边缘节点D发送EDGE-HELLO报文(主环完整性检查报文)。

2.辅助边缘节点D检测到子环协议报文通道中断。

正常情况下，辅助边缘节点D能收到边缘节点A发送的EDGE-HELLO报文，当通道A→B→C→D中某处出现故障的同时通道A→D也出现故障，则辅助边缘节点D不能收到EDGE-HELLO报文，得知子环协议报文通道中断。

3.辅助边缘节点D沿通道D→E→F→A向边缘节点A发送MAJOR-FAULT报文(主环故障通知报文)，即向边缘节点A报告其所在域主环发生故障。

4.边缘节点A收到MAJOR-FAULT报文后，得知由于主环故障导致子环协议报文通道中断，阻塞自身的边缘端口。

5.由于主环故障，子环1主节点E不能在规定时间内收到自己从主端口发出的HELLO报文，于是迁移到Failed状态，放开其副端口。

子环1主节点E周期性的从其主端口发送HELLO报文，假设节点E与节点D相连的端口为主端口，则传播通道为E→D→C→B→A→F→E，或E→D→A→F→E，如果从子环1主节点E的副端口能够收到从其主端口发送的HELLO报文，说明存在完整的通道链路，由于主环故障，则节点E在规定时间内收不到HELLO报文，就认为不存在完整的通道链路。

6.当主环链路恢复后，子环协议报文通道恢复正常，子环1的主节点E可以重新收到自己发出的HELLO报文，从而切换到Complete状态，阻塞其副端口。

7.子环1的主节点E从其主端口发送COMPLETE-FLUSH-FDB报文(环网恢复刷新FDB报文)。

8.边缘节点A收到主节点E发送的COMPLETE-FLUSH-FDB报文后放开其边缘端口。

在实现本发明过程中，发明人发现上述现有技术中至少存在如下问题：

相交环组网情况下，当主环与子环的公共链路出现故障的同时，主环其它链路又有一处出现故障时，会导致主环中断且子环链路切换。例如，当通道A-D和通道B-C同时出现故障时，会使子环1的主节点E的副端口收不到自己发送的HELLO报文，导致子环链路从Complete状态切换到Failed状态。另外，由于子环链路切换时需要辅助边缘节点检测到主环故障，因此会使子环的收敛时间相对较长。

在多归属接入子环的情况下，由于多个子环和主环共用同一条公共链路，使主环上业务流量相对较大，主环发生故障导致子环链路切换的几率也相对较大，使得由于切换而造成的影响也比较大。若在主环端口上不识别报文优先级且主环流量大时，子环协议报文可能会丢失，并导致子环震荡。例如，如果在某个周期中发送的HELLO报文丢失，子环主节点会收不到自己发送的HELLO报文，因此从Complete状态切换到Failed状态；当HELLO报文不再丢失时，子环主节点又会从Failed状态切换到Complete状态，如果报文频繁丢失，会导致子环主节点在Complete状态和Failed状态之间来回切换，从而产生子环震荡。

发明内容

为了提高快速环网的可靠性，本发明实施例提供了一种提高快速环网可靠性的方法、系统和节点设备。所述技术方案如下：

一方面，一种提高快速环网可靠性的方法，所述快速环网包括主环和子环，所述主环和子环相交于两个节点，所述相交的两个节点在所述快速环网上相邻，所述相交的两个节点之间的直连链路为公共链路，所述主环包括内环和外环，所述内环和外环的传输方向相反，所述方法包括：

当所述主环上发生两处故障时，其中第一处故障位于所述公共链路中具有与所述子环的协议报文相同的传输方向的链路，第二处故障位于除所述公共链路外的其余链路，且所述两处故障所在的链路不在同一个环内，则在所述公共链路中未出故障的链路上按照与该链路的传输方向相反的方向传输所述子环的协议报文；或者在与所述其余链路中的故障相连的两个节点之间未出故障的链路所在的环上，按照与该环的传输方向相反的方向传输所述子环的协议报文。

另一方面，一种提高快速环网可靠性的系统，所述快速环网包括主环和子环，所述主环和子环相交于两个节点，所述相交的两个节点在所述快速环网上相邻，所述相交的两个节点之间的直连链路为公共链路，所述主环包括内环和外环，所述内环和外环的传输方向相反，当所述主环上发生两处故障时，其中第一处故障位于所述公共链路中具有与所述子环的协议报文相同的传输方向的链路，第二处故障位于除所述公共链路外的其余链路，且所述两处故障所在的链路不在同一个环内，所述系统包括：与所述故障所在的链路直连的节点，用于在未发生故障的环上按照与该环的传输方向相反的方向传输所述子环的协议报文。

另一方面，一种节点设备，位于快速环网的主环上，所述快速环网包括所述主环和子环，所述主环和子环相交于两个节点，所述相交的两个节点在所述快速环网上相邻，所述相交的两个节点之间的直连链路为公共链路，所述主环包括内环和外环，当所述主环上发生两处故障时，其中第一处故障位于所述公共链路中具有与所述子环的协议报文相同的传输方向的链路，第二处故障位于除所述公共链路外的其余链路，且所述两处故障所在的链路不在同一个环内，所述节点设备包括：

配置模块，用于设置所述节点设备在所述内环和外环上反向传输报文；

检测模块，用于检测与所述节点设备相连的链路是否有故障发生；

控制模块，用于当所述检测模块检测到有故障发生时，在未发生故障的环上，按照该环的传输方向相反的方向传输所述子环的协议报文。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过在快速环网的主环上采用双环的拓扑结构，引入了内环和外环的机制，并在主环公共链路有一条链路故障且其余链路中有一条链路发生故障时，两处故障不在同一个环，通过在未发生故障的链路上按照相反的传输方向传输子环的协议报文，极大地提高链路的可靠性。

附图说明

图1是现有技术中双归属接入子环的组网方式示意图；

图2是本发明实施例1提供的提高快速环网可靠性的方法流程图；

图3是本发明实施例1提供的外环和内环双环机制示意图；

图4是本发明实施例1提供的主环链路故障时改变相应链路传输方向的示意图；

图5是本发明实施例3提供的节点设备的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例在快速环网的主环上采用双环的拓扑结构，引入了内外环机制，并在主环公共链路有一条链路故障且其余链路中有一条链路发生故障时，两处故障不在同一个环，通过在未发生故障的链路上按照相反的传输方向传输子环的协议报文，极大地提高链路的可靠性。

本发明实施例中的快速环网包括主环和子环，主环和子环相交于两个节点，边缘节点和辅助边缘节点，这两个节点之间的直连链路为公共链路。

实施例1

本实施例提供了一种提高快速环网可靠性的方法，参见图2，具体步骤如下：

步骤101：将快速环网的主环配置成具有内环和外环的双环结构，并设置内环和外环反向传输报文。

其中，配置内环和外环时，在主环的每个节点上为外环和内环分别配置两个端口，可以为外环配置两个端口：外环主端口和外环副端口，为内环配置两个端口：内环主端口和内环副端口，进一步地，还可以指定主端口用于发送协议报文，而副端口用于接收协议报文。例如，参见图3，节点A、B、C、D组成主环，节点A、D、E、F组成子环，主环与子环的交点为节点A和节点D，节点E为子环上的主节点。其中，配置外环为顺时针方向传输报文，配置内环为逆时针方向传输报文，节点B的四个端口如图所示，其他节点类似。

进一步地，还可以增加下面的步骤：

设置内环传输数据报文，外环传输协议报文；或者设置内环传输数据报文，外环传输协议报文和通过负载分担算法从内环分出的部分数据报文。由于数据报文通常会比协议报文的传输量大，因此采用负载分担后，可以更合理、有效地利用外环和内环传输报文。

另外，还可以设置外环传输数据报文，内环传输协议报文；或者设置外环传输数据报文，内环传输协议报文和通过负载分担算法从外环分出的部分数据报文。

例如：当外环上传输的数据报文的业务量为400Mbit/s，内环上传输的协议报文的业务量为200Mbit/s时，可以通过负载分担的算法将25％的数据报文在内环上传输，从而可以减轻外环的负担。

步骤102：当主环上发生两处故障时，其中第一处故障位于公共链路中具有与子环的协议报文相同的传输方向的链路，第二处故障位于除公共链路外的其余链路，且两处故障所在的链路不在同一个环内，则在公共链路中未出故障的链路上按照与该链路的传输方向相反的方向传输子环的协议报文；或者在与其余链路中的故障相连的两个节点之间未出故障的链路所在的环上，按照与该环的传输方向相反的方向传输子环的协议报文。

例如，参见图4，子环主节点E上与节点D相连的端口为主端口，与节点F相连的端口为副端口，主环与子环的公共链路为节点A和节点D之间的两条链路，其中有一条链路的传输方向与子环的协议报文的传输方向相同，即图中外环上由D-＞A的链路，当该链路发生故障，且主环的内环中除节点A和节点D之间的链路外的其余链路中有一处发生故障(如图中的C-＞B链路发生故障)时，节点A的外环副端口向节点A上报LINKDOWN(链路断开)事件，节点D的外环主端口向节点D上报LINKDOWN事件，相应的，节点B的内环副端口向节点B也上报LINKDOWN事件，节点C的内环主端口也向节点C上报LINKDOWN事件，则在节点A和节点D之间未出故障的链路(即A-＞D的链路)上，按照与该链路的传输方向相反的方向传输子环的协议报文，如HELLO报文，即由节点D传向节点A。此时，子环主节点E从主端口发出的HELLO报文，传输到节点D后，可以按照D-＞A传输给节点A，然后传输给节点F和节点E，即E→D→A→F→E，从而节点E可以从副端口收到自己发送的HELLO报文，而不用发起链路切换。另外，也可以在节点B和节点C之间未出故障的链路B-＞C的链路上，按照与该链路的传输方向相反的方向传输子环的协议报文，即C-＞B，则节点E主端口发送的HELLO报文，经E→D→C→B→A→F→E，从而可以从节点E的副端口收到，因此不用发起链路切换。

由于网络拓扑发生改变，为避免报文定向错误，进一步地，链路发生故障后，主环内的主节点还可以发送COMMON-FLUSH-FDB报文(刷新转发数据库报文)，通知主环内的各节点刷新各自的ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)和MAC(Media AccessControl，媒体访问控制子层协议)表项，同理，子环内的主节点也可以发送该报文，通知子环内的各节点刷新各自的ARP表项和MAC表项。

进一步地，还可以包括故障恢复处理的步骤：

步骤103：当主环内的两处故障中的至少一处故障恢复后，在恢复的故障所在的环上，按照该环的传输方向传输子环的协议报文。

例如，参见图4，当内环上节点B和C之间的链路故障恢复时，节点B的内环副端口向节点B上报LINKUP(链路接通)事件，节点C的内环主端口向节点C上报LINKUP事件，则在节点B和节点C之间恢复的故障所在的环(即内环)上，按照该环的传输方向传输子环的协议报文，即按照内环上C-＞B的传输方向传输子环的协议报文。

由于网络拓扑再次发生改变，为避免报文定向错误，进一步地，主环内的主节点还可以发送COMPLETE-FLUSH-FDB报文(环网恢复刷新FDB报文)通知主环内的各节点刷新各自的ARP表项和MAC表项，同理，子环内的主节点也可以发送该报文，通知子环内的各节点刷新各自的ARP表项和MAC表项。

本实施例通过将主环配置成具有内环和外环的双环结构，并在主环公共链路有一条链路故障且其余链路中有一条链路发生故障时，两处故障不在同一个环，通过在未出故障的链路上按照相反的传输方向传输子环的协议报文，极大地提高链路的可靠性，降低主环的故障率，使主环更加健壮；当主环的故障率降低时，会降低因主环故障而导致边缘节点阻塞边缘端口的概率，以及降低由于主环故障而导致的子环链路切换几率，保证业务不中断运行；通过负载分担可以更合理、有效地利用外环和内环传输报文。

实施例2

本发明实施例提供了一种提高快速环网可靠性的的系统，快速环网包括主环和子环，主环和子环相交于两个节点，相交的两个节点之间的直连链路为公共链路，主环包括内环和外环，内环和外环的传输方向相反，当主环上发生两处故障时，其中第一处故障位于公共链路中具有与子环的协议报文相同的传输方向的链路，第二处故障位于除公共链路外的其余链路，且两处故障所在的链路不在同一个环内，系统具体包括：

与故障所在的链路直连的节点，用于在未发生故障的环上按照与该环的传输方向相反的方向传输子环的协议报文。

其中，与故障所在的链路直连的节点可以为主环上的任一节点，包括边缘节点、辅助边缘节点和传输节点。

进一步地，与故障所在的链路直连的节点还可以包括：

故障恢复处理模块，用于当故障恢复后，在恢复的故障所在的环上，按照该环的传输方向传输子环的协议报文。

本实施例通过当主环公共链路有一条链路故障且其余链路中有一条链路发生故障时，两处故障不在同一个环，通过在未发生故障的链路上按照相反的传输方向传输子环的协议报文，极大地提高链路的可靠性，降低主环的故障率，使主环更加健壮；当主环的故障率降低时，会降低因主环故障而导致边缘节点阻塞边缘端口的概率，以及降低由于主环故障而导致的子环链路切换几率，保证业务不中断运行。

实施例3

参见图5，本发明实施例提供了一种节点设备，位于快速环网的主环上，快速环网包括主环和子环，主环和子环相交于两个节点，相交的两个节点之间的直连链路为公共链路，主环包括内环和外环，当主环上发生两处故障时，其中第一处故障位于公共链路中具有与子环的协议报文相同的传输方向的链路，第二处故障位于除公共链路外的其余链路，且两处故障所在的链路不在同一个环内，节点设备具体包括：

配置模块，用于设置节点设备在内环和外环上反向传输报文；

检测模块，用于检测与节点设备相连的链路是否有故障发生；

控制模块，用于当检测模块检测到有故障发生时，在未发生故障的环上，按照该环的传输方向相反的方向传输子环的协议报文。

其中，节点设备可以为主环上的任一节点，包括边缘节点、辅助边缘节点和传输节点。

进一步地，节点设备还可以包括：

故障恢复处理模块，用于当检测模块检测到故障恢复后，在恢复的故障所在的环上，按照该环的传输方向传输子环的协议报文。

进一步地，节点设备还可以包括：

分配模块，用于设置节点设备在内环上传输数据报文，并设置节点设备在外环上传输协议报文；或者设置节点设备在内环上传输数据报文，并设置节点设备在外环上传输协议报文和通过负载分担算法从内环分出的部分数据报文。

进一步地，节点设备还可以包括：

分配模块，用于设置节点设备在外环上传输数据报文，并设置节点设备在内环上传输协议报文；或者设置节点设备在外环上传输数据报文，并设置节点设备在内环上传输协议报文和通过负载分担算法从外环分出的部分数据报文。

本实施例通过检测模块检测到有链路发生故障时，控制模块在未出故障的链路上按照相反的传输方向传输子环的协议报文，极大地提高链路的可靠性，降低主环的故障率，使主环更加健壮；当主环的故障率降低时，会降低因主环故障而导致边缘节点阻塞边缘端口的概率，以及降低由于主环故障而导致的子环链路切换几率，保证业务不中断运行；通过分配模块采用负载分担的方式分配内环和外环的流量，可以更合理、有效地利用外环和内环传输报文。

本发明实施例提供的技术方案可以通过硬件和软件相结合实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质上，如路由器的硬盘或缓存等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高快速环网可靠性的方法，其特征在于，所述快速环网包括主环和子环，所述主环和子环相交于两个节点，所述相交的两个节点在所述快速环网上相邻，所述相交的两个节点之间的直连链路为公共链路，所述主环包括内环和外环，所述内环和外环的传输方向相反，所述方法包括：

当所述主环上发生两处故障时，其中第一处故障位于所述公共链路中具有与所述子环的协议报文相同的传输方向的链路，第二处故障位于除所述公共链路外的其余链路，且所述两处故障所在的链路不在同一个环内，则在所述公共链路中未出故障的链路上按照与该链路的传输方向相反的方向传输所述子环的协议报文；或者在与所述其余链路中的故障相连的两个节点之间未出故障的链路所在的环上，按照与该环的传输方向相反的方向传输所述子环的协议报文。

2.根据权利要求1所述的提高快速环网可靠性的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述两处故障中的至少一处故障恢复后，在所述恢复的故障所在的环上，按照该环的传输方向传输所述子环的协议报文。

3.根据权利要求1所述的提高快速环网可靠性的方法，其特征在于，当所述快速环网上没有发生故障时，所述内环传输数据报文，所述外环传输协议报文；或者所述内环传输数据报文，所述外环传输协议报文和通过负载分担算法从所述内环分出的部分数据报文。

4.根据权利要求1所述的提高快速环网可靠性的方法，其特征在于，当所述快速环网上没有发生故障时，所述外环传输数据报文，所述内环传输协议报文；或者所述外环传输数据报文，所述内环传输协议报文和通过负载分担算法从所述外环分出的部分数据报文。

5.一种提高快速环网可靠性的系统，其特征在于，所述快速环网包括主环和子环，所述主环和子环相交于两个节点，所述相交的两个节点在所述快速环网上相邻，所述相交的两个节点之间的直连链路为公共链路，所述主环包括内环和外环，所述内环和外环的传输方向相反，当所述主环上发生两处故障时，其中第一处故障位于所述公共链路中具有与所述子环的协议报文相同的传输方向的链路，第二处故障位于除所述公共链路外的其余链路，且所述两处故障所在的链路不在同一个环内，所述系统包括：

与所述故障所在的链路直连的节点，用于在未发生故障的环上按照与该环的传输方向相反的方向传输所述子环的协议报文。

6.根据权利要求5所述的提高快速环网可靠性的系统，其特征在于，所述与所述故障所在的链路直连的节点还包括：

故障恢复处理模块，用于当所述故障恢复后，在所述恢复的故障所在的环上，按照该环的传输方向传输所述子环的协议报文。

7.一种节点设备，位于快速环网的主环上，所述快速环网包括所述主环和子环，所述主环和子环相交于两个节点，所述相交的两个节点在所述快速环网上相邻，所述相交的两个节点之间的直连链路为公共链路，所述主环包括内环和外环，当所述主环上发生两处故障时，其中第一处故障位于所述公共链路中具有与所述子环的协议报文相同的传输方向的链路，第二处故障位于除所述公共链路外的其余链路，且所述两处故障所在的链路不在同一个环内，其特征在于，所述节点设备包括：

配置模块，用于设置所述节点设备在所述内环和外环上反向传输报文；

检测模块，用于检测与所述节点设备相连的链路是否有故障发生；

控制模块，用于当所述检测模块检测到有故障发生时，在未发生故障的环上，按照该环的传输方向相反的方向传输所述子环的协议报文。

8.根据权利要求7所述的节点设备，其特征在于，所述节点设备还包括：

故障恢复处理模块，用于当所述检测模块检测到所述故障恢复后，在所述恢复的故障所在的环上，按照该环的传输方向传输所述子环的协议报文。

9.根据权利要求7所述的节点设备，其特征在于，所述节点设备还包括：

分配模块，用于当所述快速环网上没有发生故障时，设置所述节点设备在所述内环上传输数据报文，并设置所述节点设备在所述外环上传输协议报文；或者设置所述节点设备在所述内环上传输数据报文，并设置所述节点设备在所述外环上传输协议报文和通过负载分担算法从所述内环分出的部分数据报文。

10.根据权利要求7所述的节点设备，其特征在于，所述节点设备还包括：

分配模块，用于当所述快速环网上没有发生故障时，设置所述节点设备在所述外环上传输数据报文，并设置所述节点设备在所述内环上传输协议报文；或者设置所述节点设备在所述外环上传输数据报文，并设置所述节点设备在所述内环上传输协议报文和通过负载分担算法从所述外环分出的部分数据报文。

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