CN101059764A - 一种实现分布式设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现分布式设备的控制方法，适合于包括任意个具有独立处理能力的控制单元的分布式设备，具体为：分布式设备中各控制单元通过拓扑发现方法获得分布式设备的拓扑信息，并根据分布式设备的拓扑信息从各控制单元中确定主控单元和接口控制单元；当发生***事件时，主控单元和接口控制单元执行已有的与***事件对应的应用程序。应用本发明方案，由于分布式设备有任意个具备独立处理能力的控制单元，并且可以在确定各自角色后直接利用框式设备已有的应用程序，既可以保证设备扩展的灵活性和整体性能，又可以大大降低技术开发的复杂度。

Description

一种实现分布式设备的控制方法

技术领域

本发明涉及分布式设备技术，特别是涉及一种实现分布式设备的控制方法。

背景技术

目前，网络设备通常由大型软件与硬件组成，将大型软件分布在不同的硬件部分上，并通过各硬件部分协作向外提供通信能力。这种网络设备也可以称为分布式设备。

现有技术中，根据各硬件部分的组织关系可以将网络设备分为框式设备、堆叠(Stack)设备等不同的分布式设备。

其中，框式设备有一个固定的机框，可以***多个板卡。每个板卡都有独立的处理能力，可以负责控制本地资源和一部分通信事务。各个板卡之间并不是对等关系，需要一个主控板对整个设备进行全局管理，而其它的板卡则称为接口板，接受主控板的控制和管理。为了保证网络设备的可靠性，还可以在多个板卡中选择一个或一个以上作为备用板。当主控板发生故障时，由备用板替代主控板对全局进行管理和控制。这样，框式设备中各个板卡可以分为主控板、备用板、接口板等角色，并通过相互协作向外提供通信能力。

实际应用中，框式设备的结构或板卡角色可能发生变化，比如：主备倒换、接口板***或拔出、备用板***或拔出等。框式设备自身的结构或板卡角色的变化也可以称为***事件的发生，并触发框式设备中的主控板、备用板和接口板执行对应的应用程序，以保证框式设备的整体性能不受影响。当然，如果框式设备中没有备用板，则只需主控板和接口板执行对应的应用程序。这里所述应用程序的执行，也可以称为框式设备的各种特性对***事件的响应。实际应用中，框式设备内部板卡的组织方式、角色分配、结构变化以及角色变化等都需要框式设备自身进行控制，即实现分布式设备的控制。

由于框式设备采用由主控板进行全局管理，多个接口板协作处理的模式，可以保证网络设备控制的整体性能，并已经获得广泛的应用。但框式设备有一个固定的机框，每一个机框的槽位数也是固定的，其扩展性和灵活性都非常差。如果网络设备需要使用的板卡数多于机框的槽位数，或者某个板卡的功能需要由远程设备实现，那么，现有框式设备就无法满足这种实际需求。

为了增强网络设备的扩展性和灵活性，目前提出一种堆叠设备。而现有的堆叠设备没有固定的机框和槽位，是由任意个具有独立CPU的盒式设备组成。也就是说，堆叠设备中没有主控板和接口板的角色，各个盒式设备的能力相等，并采用点对点(Peer to Peer)的方式进行交互。由于堆叠设备与框式设备的组织方式完全不同，框式设备已有的应用程序不能直接移植到堆叠设备上。在这种情况下，需要为堆叠设备在基于点对点交互方式的基础上设计专门的应用程序，技术实现非常困难。如果进一步扩展堆叠设备，即增加盒式设备的个数，实现分布式设备控制技术的复杂度还将会大大增加，难以保证堆叠设备的整体性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种实现分布式设备的控制方法，可以保证分布式设备扩展的灵活性和整体性能，还可以降低开发技术的复杂度。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种实现分布式设备的控制方法，该方法适合于包括任意个具有独立处理能力的控制单元的分布式设备，该方法为：

A、分布式设备中各控制单元通过拓扑发现方法获得分布式设备的拓扑信息，并根据分布式设备的拓扑信息从各控制单元中确定主控单元和非主控单元；

B、当发生***事件时，主控单元执行已有的与***事件对应的应用程序，或者主控单元和接口控制单元执行已有的与***事件对应的应用程序。

上述方案中，步骤A所述分布式设备中各控制单元获得分布式设备的拓扑信息的方法为：

每一个控制单元将自身的特征信息以及自身与邻居之间的连接关系发送给其它各控制单元，并接收其它各控制单元的特征信息以及与邻居之间的连接关系；每一个控制单元根据分布式设备中所有控制单元自身的特征信息、自身与邻居之间的连接关系获得分布式设备的拓扑信息。

上述方案中，步骤A所述非主控单元为接口控制单元和/或备用控制单元。

上述方案中，预先设置控制单元角色选择策略，如果非主控单元为接口控制单元，则步骤A所述根据分布式设备的拓扑信息从各控制单元中确定主控单元和接口控制单元的方法为：

根据分布式设备的拓扑信息依次判断各控制单元是否与所述控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配，如果匹配，则作为主控单元；否则，作为接口控制单元。

上述方案中，所述控制单元角色选择策略包括软件版本号和硬件能力信息，所述控制单元的特征信息包括软件能力信息和硬件能力信息，所述判断分布式设备中各控制单元是否与控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配的方法为：

将分布式设备中各控制单元的软件能力信息和硬件能力信息分别与控制单元角色选择策略中的软件能力信息和硬件能力信息进行比较，如果控制单元的软件能力大于或等于控制单元角色选择策略中的软件能力，硬件能力大于或等于控制单元角色选择策略中的硬件能力，则分布式设备中的控制单元与控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配；否则，不匹配。

上述方案中，如果分布式设备中有多个控制单元与控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配，该方法进一步包括：

从匹配的控制单元中任意选择一个作为主控单元，其它匹配的控制单元作为备用设备。

上述方案中，步骤A所述获得拓扑信息和步骤B之间，该方法进一步包括：

分布式设备中各控制单元根据分布式设备的拓扑信息建立信息传输的逻辑通道。

上述方案中，所述分布式设备的拓扑信息包括各控制单元的设备地址和对应的ID号，所述建立信息传输的逻辑通道的方法为：

每一个控制单元建立表示设备地址和ID号之间对应关系的地址映射表，并将分布式设备的拓扑信息中各控制单元的设备地址和对应的ID号填入所述地址映射表中。

上述方案中，所述控制单元的设备地址为媒体接入控制MAC地址。

本发明还提出一种计算机软件，包括若干指令用以使得一台计算机设备执行上述方案所述的实现分布式设备的控制方法。

本发明还提出一种存储介质，包括上述方案所述的计算机软件。

本发明还提出一种计算机设备，包括执行上述方案所述的实现分布式设备的控制方法的软件以及运行该软件必要的硬件。

综上所述，本发明提出一种实现分布式设备的控制方法，分布式设备有任意个具备独立处理能力的控制单元，可以通过拓扑发现方法获得分布式设备的拓扑信息，从各控制单元中确定主控单元和非主控单元，并且在发生***事件时，直接利用框式设备已有的应用程序。这样，既克服了现有框式设备扩展不灵活性的缺点，又克服了现有堆叠设备技术开发复杂的缺点，从而可以保证设备扩展的灵活性、设备的整体性能，并大大减少了开发人员的工作量。

附图说明

图1是本发明方案的流程图；

图2是应用本发明方案的实施例的流程图。

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，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图1是本发明实现分布式设备的控制方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤101：分布式设备中各控制单元通过拓扑发现方法获得分布式设备的拓扑信息，并根据分布式设备的拓扑信息从各控制单元中确定主控单元和非主控单元。

本发明的分布式设备可以包括任意个具有独立处理能力的控制单元，每一个控制单元有自身的中央控制处理器(CPU)，可以独立地负责本地资源的控制和部分通信事务。在这种情况下，各控制单元不能象框式设备一样可以固定在机框的槽位中来确定板卡之间的组织关系，所以需要利用本步骤确定各个控制单元之间的组织关系。

本步骤中，各控制单元通过拓扑发现方法获得分布式设备的拓扑信息的方法可以为：

每一个控制单元将自身的特征信息以及自身与邻居之间的连接关系发送给其它各控制单元，并接收其它各控制单元的特征信息以及其它各控制单元与各自邻居之间的连接关系；每一个控制单元根据分布式设备中所有控制单元的特征信息、所有控制单元与邻居之间的连接关系获得分布式设备的拓扑信息。

这里所述控制单元的特征信息可以包括：ID号、设备地址、软件能力信息、硬件能力信息等。其中，ID号为控制单元在分布式设备中的编号；设备地址可以为媒体接入控制(MAC)地址；软件能力信息可以为控制单元自身运行软件的版本号；硬件能力信息可以为控制单元的CPU速度、内存大小等。当然，实际应用中，控制单元的特征信息也可以包括其它信息，由应用本发明方案的用户自行确定，此处不再一一列举。

为了明确分布式设备中各控制单元之间的组织关系，还需要获得各控制单元与其邻居之间的连接关系。这样，根据各控制单元与邻居之间的连接关系，就可以确定各控制单元之间的拓扑关系。假设控制单元1、控制单元2、控制单元3与各自邻居之间的连接关系为：控制单元1与控制单元2相连，控制单元2分别与控制单元1和控制单元3相连，控制单元3与控制单元2相连。那么，根据控制单元1、控制单元2、控制单元3与各自邻居之间的连接关系，就可以确定控制单元1、控制单元2和控制单元3为串行连接。至于分布式设备具体如何确定各控制单元之间的拓扑关系可以参见现有的拓扑发现方法，此处不再赘述。

由于各控制单元之间不具有对等关系，还需要在获得分布式设备的拓扑信息之后确定各控制单元的角色，即确定哪个控制单元为主控单元，哪个控制单元为非主控单元。实际应用中，非主控单元可以为接口控制单元和/或备用控制单元(一般情况下为备用主控单元)。也就是说，分布式设备中可以包括主控单元、备用控制单元和接口控制单元，也可以仅包括主控单元和接口控制单元。

实际应用中，如果非主控单元为接口控制单元，从各控制单元中确定主控单元和接口控制单元的方法可以为：根据分布式设备的拓扑信息依次判断各控制单元是否与预先设置的控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配，如果匹配，则作为主控单元；否则，作为接口控制单元。

这里，所述控制单元角色选择策略实际上设置了一个选择主控单元的最低标准，只有符合该标准的控制单元才能作为主控单元，否则只能作为接口控制单元。实际应用中，如果控制单元角色选择策略包括软件能力信息和硬件能力信息，控制单元的特征信息也包括软件能力信息和硬件能力信息，那么，判断各控制单元是否与控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配的方法可以为：

将分布式设备中各控制单元的软件能力信息和硬件能力信息分别与控制单元角色选择策略中的软件能力信息和硬件能力信息进行比较，如果控制单元的软件能力大于或等于控制单元角色选择策略中的软件能力，硬件能力大于或等于控制单元角色选择策略中的硬件能力，则分布式设备中的控制单元与控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配；否则，不匹配。

这里，控制单元角色选择策略包括软件能力信息和硬件能力信息，而实际应用中，控制单元角色选择策略也可以包括其它因素，由应用本发明方案的用户自行确定，此处不再赘述。

如果分布式设备中有多个控制单元与控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配，还可以根据预先设置的主控单元选择策略从匹配的控制单元中选择一个作为主控单元，其它匹配的控制单元作为备用控制单元。

这里，所述主控单元选择策略也可以由应用本发明方案的用户自行确定。比如：主控单元选择策略将软件能力和硬件能力作为选择主控单元的因素，可以从匹配的控制单元中选择一个软件能力和硬件能力最高的作为主控单元。当然，如果所有可能作为主控单元的控制单元的能力都相同，则任意选择一个即可。

又比如：为了设备维护方便等原因，管理人员可能希望选择出的主控单元位于分布式设备中边缘，还可以在主控单元选择策略中增加位置信息作为选择主控单元的因素。在这种情况下，就可以从匹配的控制单元中选择出一个软件能力、硬件能力最高，并且处于分布式设备边缘的控制单元作为主控单元。

再比如：某个新的控制单元接入分布式设备，可能引起所有控制单元重新确定角色。为了保证分布式设备向外提供通信服务持续稳定，需要尽量避免各控制单元角色的更改。在这种情况下，还可以将角色历史作为选择主控单元的因素，所述角色历史为控制单元最近一次在分布式设备中角色的历史记录。假设主控单元选择策略将软件能力、硬件能力和角色历史作为选择主控单元的因素，就可以从匹配的控制单元中选择出一个软件能力、硬件能力最高，并且角色历史为主控单元的控制单元，将选择出的控制单元继续作为主控单元。

当然，主控单元选择策略还可以根据应用本发明方案的用户根据实际情况自行确定，此处不再一一列举。

另外，分布式设备的各控制单元之间可能将进行交互。为了交互更加方便，在本步骤各控制单元获得拓扑信息时，还可以进一步包括：

分布式设备中各控制单元根据分布式设备的拓扑信息建立信息传输的逻辑通道。这样，如果各控制单元需要交互，就可以根据建立的逻辑通道传输信息。

步骤102：当发生***事件时，主控单元执行已有的与***事件对应的应用程序，或者主控单元和非主控单元执行已有的与***事件对应的应用程序。

当各控制单元确定角色以后，如果发生***事件，就可以按照框式设备中处理***事件的方法进行处理。比如：分布式设备包括主控单元、接口控制单元和备用控制单元。***事件可以为：在分布式设备中增加备用控制单元；在分布式设备中增加接口控制单元；减少分布式设备中的备用控制单元；减少分布式设备中的接口控制单元；主控单元发生故障，并从备用控制单元中选择一个作为新的主控单元。

上述***事件可以分别对应框式设备中的备用板***、接口板***、备用板拔出、接口板拔出以及主备倒换。所以，当发生***事件时，本发明中的各控制单元可以执行与***事件对应的应用程序，执行的应用程序与框式设备中的应用程序相同，此处不再赘述。

当然，本步骤中，应该由主控单元执行已有的与***事件对应的应用程序，还是由主控单元和非主控单元执行已有的与***事件对应的应用程序与具体的***事件相关。也就是说，如果分布式设备包括主控单元、接口控制单元和备用控制单元，当发生***事件时，可能需要由主控单元执行对应的应用程序，或者由主控单元和备用控制单元执行对应的应用程序，或者主控单元和接口单元执行对应的应用程序，或者由主控单元、接口控制单元和备用控制单元执行对应的应用程序，其情况与具体的***事件相关。比如：***事件为主备倒换，则可以由主控单元和备用控制单元执行对应的应用程序。至于其它***事件发生时的执行情况，此处不再一一列举。

为了更好地说明本发明方案，下面用较佳实施例进行详细描述。

本实施例中，假设分布式设备中有5个具有独立处理能力的控制单元，分别为X1～X5；控制单元的特征信息包括：ID号、MAC地址、软件能力信息、硬件能力信息。本实施例中，假设控制单元X1大于X2的能力，但都可以与控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配，而控制单元X3～X5与主控选择策略对应的控制单元不匹配。另外，本实施例中，假设主控单元选择策略将软件能力和硬件能力作为选择主控单元的因素。

图2是本实施例的流程图。如图2所示，本实施例实现分布式设备的控制方法包括：

步骤201：每一个控制单元将自身的特征信息以及自身与邻居之间的连接关系发送给其它各控制单元，并接收其它各控制单元的特征信息以及其它各控制单元与各自邻居之间的连接关系；每一个控制单元根据分布式设备中所有控制单元的特征信息、所有控制单元与各自邻居之间的连接关系获得分布式设备的拓扑信息。

本步骤中，每一个控制单元可以通过广播的方式将自身的特征信息以及自身与邻居之间的连接关系发送给其它各控制单元，这样，各控制单元都可以接收到其它所有控制单元的特征信息，以及其它所有控制单元与各自邻居之间的连接关系。每一个控制单元也可以先将自身的特征信息以及自身与邻居之间的连接关系发送给各自的邻居，再由邻居依此类推继续发送，直到每一个的控制单元都获得其它控制单元的特征信息以及与各自邻居之间的连接关系。比如：控制单元X1～X3为串行连接，控制单元X1可以先将自身的特征信息以及与邻居的连接关系发送给控制单元X2；控制单元X2再将自身的特征信息、自身与邻居之间的连接关系、控制单元X1的特征信息、控制单元X1与邻居之间的连接关系发送给控制单元X3。这样，控制单元X2和X3都获得了控制单元X1的特征信息以及X1与邻居之间的连接关系。当然，控制单元X2和X3也可以按照上述方法将自身的特征信息以及与邻居的连接关系发送给其它控制单元。

步骤202：将控制单元X1～X5的软件能力信息和硬件能力信息分别与预先设置的控制单元角色选择策略中的软件能力信息和硬件能力信息进行比较，如果控制单元的软件能力大于或等于控制单元角色选择策略中的软件能力，硬件能力大于或等于控制单元角色选择策略中的硬件能力，则作为主控单元；否则，作为接口控制单元。

本实施例中，由于假设控制单元X1和X2都可以与主控选择策略对应的控制单元匹配，执行本步骤后可以确定控制单元X1和X2都可以作为主控单元，而控制单元X3～X4作为接口控制单元。

步骤203：根据主控单元选择策略从控制单元X1和X2中选择一个作为主控单元，另外一个作为备用控制单元。

执行本步骤后，由于控制单元X1大于控制单元X2的能力，执行本步骤后，将选择控制单元X1作为主控单元，控制单元X2作为备用控制单元。此时，分布式设备中已经确定了各种角色，即控制单元X1为主控单元，相当于框式设备的主控板；控制单元X2为备用控制单元，相当于框式设备的备用板；控制单元X3～控制单元X5为接口控制单元，相当于框式设备的接口板。

步骤204：控制单元X1～X5分别建立表示设备地址和ID号之间对应关系的地址映射表，并将各控制单元的设备地址和对应的ID号填入所述地址映射表。

本步骤中，每一个控制单元都可以建立地址映射表，以X1为例，地址映射表的格式如表一所示：

控制单元ID号

控制单元设备地址

02	MAC2
		03	MAC3
04	MAC4
		05	MAC5

                 表一

建立地址映射表后，分布式设备的各控制单元就建立了逻辑通道。此后，当控制单元X1需要与其它控制单元进行交互，比如在发生***事件需执行对应的应用程序时，就可以将自身作为源控制单元，将对方作为目的控制单元，并利用表一将信息传输给目的控制单元。当然，实际应用中，如果控制单元之间不进行交互，或者控制单元直接用广播的方式与其它控制单元交互，就无需建立逻辑通道，即省略本步骤。

步骤205：当发生***事件时，分布式设备的各控制单元执行已有的与***事件对应的应用程序。

本步骤中，由于各控制单元已经确定了相当于框式设备的各种角色，可以直接利用框式设备中的针对***事件的应用程序。至于具体的应用程序如何执行，则属于现有技术，此处不再赘述。

本实施例的步骤201～步骤204是在首次组成分布式设备时执行的，但如果发生***事件。即分布式设备的结构或控制单元的角色发生了变化，也可以重新执行步骤201～步骤204，此处不再赘述。

应用本发明方案，由于分布式设备有任意个具备独立处理能力的控制单元，并且可以在确定各自角色后直接利用框式设备已有的应用程序，所以，在实现分布式设备控制过程中，既可以保证设备扩展的灵活性、保持分布式设备的整体性能，还可以大大降低技术开发的复杂度，减少开发人员的工作量。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台广义的计算机设备(如个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (12)

1、一种实现分布式设备的控制方法，其特征在于，该方法适合于包括任意个具有独立处理能力的控制单元的分布式设备，该方法为：

A、分布式设备中各控制单元通过拓扑发现方法获得分布式设备的拓扑信息，并根据分布式设备的拓扑信息从各控制单元中确定主控单元和非主控单元；

B、当发生***事件时，主控单元执行已有的与***事件对应的应用程序，或者主控单元和非主控单元执行已有的与***事件对应的应用程序。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述分布式设备中各控制单元获得分布式设备的拓扑信息的方法为：

每一个控制单元将自身的特征信息以及自身与邻居之间的连接关系发送给其它各控制单元，并接收其它各控制单元的特征信息以及其它各控制单元与各自邻居之间的连接关系；每一个控制单元根据分布式设备中所有控制单元的特征信息、所有控制单元与各自邻居之间的连接关系获得分布式设备的拓扑信息。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A所述非主控单元为接口控制单元和/或备用控制单元。

4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，预先设置控制单元角色选择策略，如果非主控单元为接口控制单元，则步骤A所述根据分布式设备的拓扑信息从各控制单元中确定主控单元和接口控制单元的方法为：

根据分布式设备的拓扑信息依次判断各控制单元是否与所述控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配，如果匹配，则作为主控单元；否则，作为接口控制单元。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制单元角色选择策略包括软件能力信息和硬件能力信息，所述控制单元的特征信息包括软件能力信息和硬件能力信息，所述判断分布式设备中各控制单元是否与控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配的方法为：

将分布式设备中各控制单元的软件能力信息和硬件能力信息分别与控制单元角色选择策略中的软件能力信息和硬件能力信息进行比较，如果控制单元的软件能力大于或等于控制单元角色选择策略中的软件能力，硬件能力大于或等于控制单元角色选择策略中的硬件能力，则分布式设备中的控制单元与控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配；否则，不匹配。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，如果分布式设备中有多个控制单元与控制单元角色选择策略对应的控制单元匹配，该方法进一步包括：

根据预先设置的主控单元选择策略从匹配的控制单元中选择一个作为主控单元，其它匹配的控制单元作为备用控制单元。

7、根据权利要求1至6所述的方法，其特征在于，步骤A所述获得拓扑信息和步骤B之间，该方法进一步包括：

分布式设备中各控制单元根据分布式设备的拓扑信息建立信息传输的逻辑通道。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述分布式设备的拓扑信息包括各控制单元的设备地址和对应的ID号，所述建立信息传输的逻辑通道的方法为：

每一个控制单元建立表示设备地址和ID号对应关系的地址映射表，并将分布式设备的拓扑信息中各控制单元的设备地址和对应的ID号填入所述地址映射表。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制单元的设备地址为媒体接入控制MAC地址。

10、一种计算机软件，其特征在于，包括若干指令用以使得一台计算机设备执行如权利要求1-9任一项所述的实现分布式设备的控制方法。

11、一种存储介质，其特征在于，包括如权利要求10所述的计算机软件。

12、一种计算机设备，其特征在于，包括执行如权利要求1-9任一项所述的实现分布式设备的控制方法的软件以及运行该软件必要的硬件。

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