CN101827035B - 保证优雅重启的方法以及双主控网络设备 - Google Patents
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Abstract
本发明所要解决的技术问题是，提供一种保证优雅重启的方法以及实现该方法的双主控网络设备，能够提高集中式双主控网络设备优雅重启的成功率。在双主控网络设备上的主、备主控板上运行优雅重启代理，正常情况下，由主用主控板上的优雅重启代理定期将路由协议向所有邻居设备发送的优雅重启报文同步到备主控板上，主备切换后，由新的主用主控板的优雅重启代理发送优雅重启报文。双主控网络设备进行主备切换后，无需等待路由协议运行，优雅重启代理直接发送优雅重启报文给邻居设备，缩短了切换到优雅重启报文发送的间隔时间。
Description
技术领域
本发明涉及集中式网络设备的通信技术，尤其涉及集中式双主控网络设备的优雅重启(Graceful Restart，简称GR)技术。
背景技术
路由交换网络设备在因特网互联中，承担着因特网的流量转发和路由转发等重要工作。为了保证网络设备的可靠性，通常采用双主控技术。双主控的网络设备中一个主控板处于主用主控板状态，另一个主控板处于备用主控板状态。由主用主控板负责管理整个系统，备用主控板则监控主用主控板的状态。当主用主控板出现异常时，备用主控板立即切换为主用主控板，接管系统。
GR技术属于可靠性技术的一种，广泛运用在路由交换网络设备上，特别是在具有双主控的设备上，用于主备切换和系统升级方面，可在路由协议重启时保证数据正常转发，从而保证转发业务不中断。目前比较常用的路由协议为动态路由协议如开放式最短路径优先协议(Open Shortest Path Frist，简称OSPF)、中间系统到中间系统协议(IntermediateSystem-to-Intermediate System，简称IS-IS)等。当出现主备切换时，为了避免路由协议出现邻居振荡，路由协议需要及时发送一个GR报文给所有邻居设备，让邻居设备知晓自己正在进行重启，使该设备的邻居关系和路由在一定时间内保持稳定并维持一个比较长的保活时间。利用这个时间，OSPF、IS-IS等路由协议就可以完成切换后必要的初始化工作，然后恢复正常状态。在协议重启完毕后，邻居设备还协助其进行信息(包括支持GR的相关协议所维护的各种拓扑、路由和会话信息)同步，在尽量短的时间内恢复到重启前的状态。通过利用GR技术在路由协议重启过程中不会产生路由振荡，报文转发路径也没有任何改变，整个系统可以实现不间断运行。
由于主用主控板出现故障是不可预知的，因此GR报文只能是原备用主控板切换为主用主控板后，再进行发送。如果切换过程以及路由协议投入运行的间隔时间过长，会导致GR报文发送时间过晚，已经超过邻居正常的保活时间，会导致GR失败，邻居出现振荡。
为了解决这个问题，分布式设备一般采用在线卡上发送GR报文。由于线卡是一直处于运行状态，不需要太多准备时间，因此可以及时发送GR报文。
而对于集中式设备，线卡上没有CPU，无法使用该方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种保证优雅重启的方法以及实现该方法的双主控网络设备，能够提高集中式双主控网络设备优雅重启的成功率。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，保证优雅重启的方法，在双主控网络设备上的主、备主控板上运行优雅重启代理，正常情况下(主、备主控板运行情况稳定，未发生主备切换的情况)，由主用主控板上的优雅重启代理定期将路由协议向所有邻居设备发送的优雅重启报文同步到备主控板上，主备切换后，由新的主用主控板的优雅重启代理发送优雅重启报文。
双主控网络设备进行主备切换后，无需等待路由协议运行，优雅重启代理直接发送优雅重启报文给邻居设备，缩短了切换到优雅重启报文发送的间隔时间。
具体包括以下步骤：
a、双主控网络设备的主用主控板、备用主控板上均运行优雅重启代理；
b、主用主控板上运行的路由协议向邻居设备定期发送优雅重启报文；
c、主用主控板上运行的优雅重启代理拦截所述优雅重启报文，并将优雅重启报文同步至备用主控板上后，释放所述优雅重启报文；
d、备用主控板上运行的优雅重启代理保存同步过来的优雅重启报文；
e、当双主控网络设备进行主备切换后，新的主用主控板上运行的优雅重启代理发送保存的优雅重启报文至该双主控网络设备的邻居设备。
具体的，步骤a中主用主控板上运行的路由协议为每一个接口向优雅重启代理申请一个代理ID；优雅重启代理针对不同路由协议为每一个接口分配不同的代理ID；
路由协议退出接口时，路由协议向优雅重启代理申请取消该接口对应该路由协议的代理ID；优雅重启代理取消为该路由协议在该接口分配的代理ID。
具体的，步骤c中优雅重启代理监控双主控网络设备的接口驱动，通过识别代理ID对优雅重启报文进行拦截。
进一步的，步骤c中优雅重启代理将优雅重启报文与该报文的发送接口ID、代理ID一起同步至备用主控板。
具体的，步骤d具体包括以下步骤：
d1、优雅重启代理接收同步过来的优雅重启报文，查找该优雅重启报文的代理ID是否已存在，如是，进入步骤d3；如否，进入步骤d2；
d2、记录该代理ID后，进入步骤d3；
d3、更新GR报文与发送接口ID。
具体的，步骤e中，双主控网络设备进行主备切换后，新的主用主控板上运行的优雅重启代理立即遍历保存的同步过来的代理ID，提取代理ID对应的发送接口ID以及优雅重启报文，将优雅重启报文在发送接口ID对应的接口上进行发送。
双主控网络设备，包括主用主控板、备用主控板，主用主控板、备用主控板中均包括有路由协议模块，主用主控板、备用主控板中还包括有优雅重启代理模块，所述优雅重启代理模块用于，在双主控网络设备进行主备切换后发送优雅重启报文。
主用主控板中的路由协议模块用于，定期发送优雅重启报文；
主用主控板中的优雅重启代理模块用于，拦截主用主控板路由协议模块发送的优雅重启报文，并将所述优雅重启报文同步至备用主控板上后，释放所述优雅重启报文；
备用主控板中的优雅重启代理模块用于，保存同步过来的优雅重启报文；当发生主备切换后，发送保存的优雅重启报文至该双主控网络设备的邻居设备。
进一步的，主用主控板中的路由协议模块还用于，为每一个接口向优雅重启代理模块申请一个代理ID；路由协议退出接口时，向优雅重启代理模块申请取消该接口对应该路由协议的代理ID；
所述优雅重启代理模块还用于，针对不同路由协议为每一个接口分配代理ID；路由协议退出接口时，取消为该路由协议在该接口分配的代理ID。
进一步的，主用主控板中的优雅重启代理模块还用于，监控双主控网络设备的接口驱动，通过识别代理ID对优雅重启报文进行拦截。
进一步的，主用主控板中的优雅重启代理模块还用于，在同步优雅重启报文的同时，将优雅重启报文对应的发送接口ID、代理ID一起同步至备用主控板。
进一步的，备用主控板中的优雅重启代理模块还用于，接收同步过来的优雅重启报文后，查找该优雅重启报文的代理ID是否已存在，如是，更新保存的优雅重启报文与发送接口ID；如否，记录该代理ID后，更新保存的优雅重启报文与发送接口ID。
进一步的，主用主控板中的优雅重启代理模块还用于，在双主控网络设备进行主备切换后，立即遍历保存的同步过来的代理ID，提取代理ID对应的发送接口ID以及优雅重启报文，将优雅重启报文在发送接口ID对应的接口上进行发送。
本发明的有益效果是，缩短了替换到优雅重启报文发出的时间，提高双主控集中式网络设备的优雅重启成功率，保证运行过程的不间断转发。
附图说明
图1是本发明双主控网络设备的示意图。
图2是实施例流程图。
图3是实施例使用的代理ID数据结构示意图。
图4是实施例的备用主控板上的GR代理模块对同步信息的处理流程。
具体实施方式
如图1所示，双主控网络设备，包括主用主控板、备用主控板，主用主控板、备用主控板中均包括有路由协议模块，主用主控板、备用主控板中还包括有GR代理模块；
主用主控板中的路由协议模块用于，定期发送GR报文；
主用主控板中的GR代理模块用于，拦截主用主控板路由协议模块发送的GR报文，并将所述GR报文同步至备用主控板上后，释放所述GR报文；当双主控网络设备进行主备切换后，发送保存的GR报文至该双主控网络设备的邻居设备；
备用主控板中的GR代理模块用于，保存同步过来的GR报文。
以第一主控板为主用主控板，第二主控板为备用主控板，主备切换后第二主控板为主用主控板，第一主控板为备用主控板为例，优雅重启的实现方法如图2所示：
第一主控板的GR代理模块进行代理ID分配；
第一主控板的路由协议模块发送GR报文，被第一主控板的GR代理模块拦截；
第一主控板的GR代理模块将GR报文同步至第二主控板的GR代理模块，由第二主控板的GR代理模块保存同步来的GR报文；
当出现主备切换后，作为主用主控板的第二主控板的GR代理模块发送保存的GR报文至邻居。
GR代理模块在切换后代替路由协议模块发送GR报文。GR代理模块需要完成以下工作：
1.代理ID分配。2.GR报文采样。3.GR报文同步。4.GR报文发送。
代理ID分配：网络设备上会发送多种GR报文，不同的路由协议，其GR报文不相同。同一个路由协议，运行在不同的接口上，每个接口上发送的GR报文也可能不同(比如：报文的源MAC地址不相同)。为每一种GR报文，GR代理模块会分配一个代理ID，每一个代理ID只会保存一份GR报文。代理ID格式如图3所示高4位用于区分协议。低28位用于区分每个协议的代理实例。
主用主控板上运行的OSPF，IS-IS等路由协议运行，需要为每一个运行接口向GR代理模块申请一个代理ID，协议需要记录下代理ID同接口的对应关系。当路由协议退出某个接口运行时，路由协议模块同样需要向GR代理模块取消代理ID。合法的代理ID是一个非0的数值。
主用主控板的路由协议模块申请到代理ID后，定期在每个运行接口上发送GR报文，主用主控板的GR代理模块拦截这些GR报文，这个过程称为GR报文采样。路由协议在每个运行接口上，每隔3个HELLO周期，发送一个GR报文。路由协议发送报文时，对于正常报文，代理ID填写0；对于GR报文，代理ID填写运行接口对应的代理ID。报文数据则根据规范填写协议报文。
GR报文采样：携带了报文数据的报文结构在系统中经过协议、网络层、链路层，到达驱动。GR代理模块在接口驱动监控每一个发送的报文。对于代理ID为0的报文，不拦截，进行发送；对于非0的报文，将报文数据同步到从MPU，并将报文释放，禁止发送。
GR报文同步：主用主控板的的GR代理模块在拦截到GR报文后，需要将GR报文同步到备用主控板的。
备用主控板的的GR代理模块收到同步报文后，处理如图4所示：
GR代理接收同步过来的GR报文，查找该GR报文的代理ID是否已存在，如是，更新GR报文与发送接口ID；如否，记录该代理ID后，更新GR报文与发送接口ID。
GR报文发送：发生主备切换后，原备用主控板转变为主用主控板，接管系统。新的主用主控板的GR代理模块立即遍历同步过来的代理ID纪录。如前所述新的主用主控板的代理ID纪录中保存了GR报文的发送接口ID以及GR报文。主用主控板的GR代理模块将GR报文在对应的接口上进行发送，通知邻居GR发生。为了保证报文的可靠发送，每个GR报文发送3次，每次间隔10秒。
由以上描述可以看出，本发明提供的方法和双主控网络设备，能够在主用主控板正常工作时，通过主用主控板的GR代理模块将协议的GR报文同步到备用主控板。在发生主从切换后，新的主主用主控板无需等待路由协议运行，直接将备份的GR报文发送给邻居，缩短了切换到GR报文发送的间隔时间，提高了GR的成功率。
Claims (8)
1.保证优雅重启的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a、双主控网络设备的主用主控板、备用主控板上均运行优雅重启代理；
b、主用主控板上运行的路由协议模块向邻居设备定期发送优雅重启报文；
c、主用主控板上运行的优雅重启代理拦截所述优雅重启报文，并将优雅重启报文同步至备用主控板上后，释放所述优雅重启报文；
d、备用主控板上运行的优雅重启代理保存同步过来的优雅重启报文；
e、当双主控网络设备进行主备切换后，新的主用主控板上运行的优雅重启代理发送保存的优雅重启报文至该双主控网络设备的邻居设备。
2.如权利要求1所述保证优雅重启的方法，其特征在于，步骤a中主用主控板上运行的路由协议模块为每一个接口向优雅重启代理申请一个代理ID；优雅重启代理针对不同路由协议为每一个接口分配不同的代理ID；
路由协议退出接口时，路由协议模块向优雅重启代理申请取消该接口对应该路由协议的代理ID；优雅重启代理取消为该路由协议在该接口分配的代理ID。
3.如权利要求2所述保证优雅重启的方法，其特征在于，步骤c中优雅重启代理将优雅重启报文与该报文的发送接口ID、代理ID一起同步至备用主控板。
4.如权利要求3所述保证优雅重启的方法，其特征在于，步骤d具体包括以下步骤：
d1、优雅重启代理接收同步过来的优雅重启报文，查找该优雅重启报文的代理ID是否已存在，如是，进入步骤d3；如否，进入步骤d2；
d2、记录该代理ID后，进入步骤d3；
d3、更新优雅重启报文与发送接口ID。
5.如权利要求3所述保证优雅重启的方法，其特征在于，步骤e中，双主控网络设备进行主备切换后，新的主用主控板上运行的优雅重启代理立即遍历保存的同步过来的代理ID，提取代理ID对应的发送接口ID以及优雅重启报文，将优雅重启报文在发送接口ID对应的接口上进行发送。
6.双主控网络设备，包括主用主控板、备用主控板，主用主控板、备用主控板中均包括有路由协议模块，其特征在于，所述主用主控板、备用主控板中还包括有优雅重启代理模块；
主用主控板中的路由协议模块用于，定期发送优雅重启报文；
主用主控板中的优雅重启代理模块用于，拦截主用主控板中的路由协议模块发送的优雅重启报文，并将所述优雅重启报文同步至备用主控板上后，释放所述优雅重启报文；
备用主控板中的优雅重启代理模块用于，保存同步过来的优雅重启报文；当发生主备切换后，发送保存的优雅重启报文至该双主控网络设备的邻居设备。
7.如权利要求6所述双主控网络设备，其特征在于，所述主用主控板中的路由协议模块还用于，为每一个接口向优雅重启代理模块申请一个代理ID；路由协议退出接口时，向优雅重启代理模块申请取消该接口对应该路由协议的代理ID；
所述优雅重启代理模块还用于，针对不同路由协议为每一个接口分配代理ID；路由协议退出接口时，取消为该路由协议在该接口分配的代理ID。
8.如权利要求7所述双主控网络设备，其特征在于，主用主控板中的优雅重启代理模块还用于，在同步优雅重启报文的同时，将优雅重启报文对应的发送接口ID、代理ID一起同步至备用主控板。
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