CN101335685A - 一种利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法，该方法是一种应用在以太网高端交换机上的报文处理机制。所述方法在创建重定向规则时，对交换机在数据处理时所涉及的特定协议报文中的目的MAC地址、IP协议类型和端口号这些特征字段进行数据提取，并将这些特征字段写入线卡的交换芯片的功能表项中；线卡交换芯片根据上述重定向规则对协议报文进行自动重定向，这样报文处理时线卡自动将特定的协议报文通过HG高速转发到主控板。采用上述方法后对于交换机而言在线卡遭受大流量报文冲击时，仍可以保证：1.交换机端口的STP状态可以保持稳定；2.OSPF邻居可以保持，路由可以正常更新；3.BGP邻居可以保持，路由可以正常更新。

Description

一种利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法

技术领域：

本发明涉及数据通信中的以太网通信领域，特别涉及一种利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法。

背景技术：

博达S8500系列以太网高端交换机从功能上讲是一台三层交换机，兼有三层交换机所有的交换和路由功能，并具有更强大的吞吐能力。从物理架构上讲，S8500系列与目前普遍使用的交换机产品不同：目前的产品大多是单处理器设备，整个软件运行于单一的处理器上，各种芯片等通过总线与处理器直接联接，处理器通过寻址即可对芯片进行操作；S8500系列属于多处理器设备，除主控板拥有处理器外，各个线卡上也有各自的处理器，每块线卡上的芯片只能被各自的处理器操作，线卡之间通过内部网络相连。

在新的物理架构中，软件架构也必将发生变化：各个处理器上需要有独立运行的软件映像，处理器之间需要以某种方式进行数据和控制同步。为了便于操作物理芯片，部分软件将迁移到线卡上运行；为了充分利用线卡处理器，加快***处理速度，部分软件将在主控板上运行，同时将有关信息复制到线卡上，便于线卡速查。

在这样的一个分布式交换机***中，为了方便管理，某些控制层面的信息需要主控板进行集中计算处理。比如端口的STP协议状态、路由邻居建立和保持，路由更新等。

STP，OSPF和BGP等协议在交换机和路由器之间都通过特定类型的报文进行通信。通常，协议报文在到达S8500系列交换机后会首先由线卡处理，线卡CPU接收到报文，然后再转发给主控板。但是，在大量业务报文冲击线卡的情况下，如果这些报文还是由线卡CPU接收之后转发到主控板，必然会由于线卡CPU处理能力的限制而不能确保顺利转发报文。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法。该方法利用重定向技术使得某些特定报文通过HG直接送到主控板的CPU进行处理，而不需要像以往那样先经线卡CPU处理再转发给主控板的CPU，这样一来提高报文处理速率，节约了相应的***资源。

下面具体说明该技术方案：

一种利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法，该方法是一种应用在以太网高端交换机上的报文处理机制；其特征在于，所述方法在创建重定向规则时，对交换机在数据处理时所涉及的特定协议报文中的目的MAC地址、IP协议类型和端口号这些特征字段进行数据提取，并将这些特征字段写入线卡的交换芯片的功能表项中；线卡交换芯片根据上述重定向规则对协议报文进行自动重定向，这样报文处理时线卡自动将特定的协议报文通过HG高速转发到主控板。

上述方法中，所述重定向设置时，为了保证端口STP状态保持稳定，提取目标MAC地址(01-80-C2-00-00-00)作为STP协议报文的特征字段，把重定向的目的端口确定为主控板CPU，使得所有MAC地址匹配的报文就会被重定向到主控板CPU处理。

上述方法中，所述重定向设置时，为了保持OSPF邻居，正确更新路由，提取以太网报文类型为IP(0x0800)，IP协议号为OSPF(89)为特征字段，把重定向的目的端口确定为主控板CPU，这样所有OSPF报文就会被重定向到MSU CPU处理。

上述方法中，所述重定向设置时，为了保持BGP邻居，正确更新路由，提取目标MAC地址为交换机***MAC地址，以太网报文类型为IP(0x0800)，IP协议号为TCP(6)，TCP源或目的端口号为BGP端口(179)为特征字段，把重定向的目的端口确定为主控板CPU，这样所有BGP报文就会被重定向到MSU CPU处理。

上述方法中，所述重定向设置时，针对下述情况：线卡的交换芯片会认为STP协议报文是默认需要处理的控制报文而将其送到线卡CPU处理，IP多播报文由于种种原因也会被送到线卡CPU，以及BGP报文由于是目标为***CPU的三层单播报文，会被默认路由到线卡CPU；线卡上在启用了上述重定向功能之后，还必须丢弃这些送到线卡CPU处理的报文。

上述方法中，所述重定向设置都在线卡上完成，主控板上的***不需要做任何修改。

采用本发明所提供的针对特定报文处理的重定向技术设置方案，对于使用该方法的交换机而言在线卡遭受大流量报文冲击时，仍可以保证：

1.交换机端口的STP状态可以保持稳定：生成树协议需要定时接收BPDU来维持协议状态的稳定，STP的BPDU由线卡重定向到主控接收，在大流量的情况下也不会丢失报文，这样STP就不会出现因为报文丢失而发生协议振荡，也可以避免因为STP发生振荡而造成的通信中断。

2.OSPF邻居可以保持，路由可以正常更新：OSPF协议需要定时通过收发Keepalive报文来维持路由邻居，进而维持路由的稳定。OSPF重定向到主控接收，在大流量的情况下也不会丢失报文，可以保证OSPF的邻居稳定，进而保持路由稳定。不会出现因为丢失报文而引起的路由振荡。

3.BGP邻居可以保持，路由可以正常更新：BGP协议需要定时通过收发报文来维持路由邻居，进而维持路由的稳定。BGP重定向到主控接收，在大流量的情况下也不会丢失报文，可以保证BGP的邻居稳定，进而保持路由稳定。不会出现因为丢失报文而引起的路由振荡。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为目前高端以太网交换机在使用本发明所提出的重定向技术前的工作模型示意图。

图2为使用了本发明所提出的针对特定报文的重定向技术方案之后的工作模型示意图。

图3为采用本发明方法后交换机主控板和线卡对报文处理的流程图。图中左边的框内表示线卡的流程，右边的框内表示主控板的流程

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，这是目前高端以太网交换机在使用本发明所提出的重定向技术前的工作模型。外部设备的业务报文以及STP，OSPF，BGP等协议报文都到达交换机的线卡。协议报文需要由线卡CPU送到主控板，但是由于CPU的处理能力有限，在大量业务报文的冲击下，部分协议报文无法正常接收，导致协议发生振荡。

如图2所示，这是使用了本发明所提出的针对特定报文的重定向技术方案之后的工作模型。线卡将协议报文通过HG端口高速转发到主控板，主控板的CPU不会遭受大量业务报文的冲击，因此可以正常接收这些协议报文。

当然，上面所提及的重定向技术需要通过重定向规则对特定类型的报文进行处理。重定向规则的创建，需要提取特定协议报文的特征字段，比如：目的MAC地址，IP协议类型，TCP端口号等，作为判断这些特定协议报文的充分条件。规则确定后，需要将他们写入交换芯片的功能表项中。此后，交换芯片就可以根据规则对特定的协议报文进行自动的重定向，该方案不需要线卡CPU的参与，不占用***资源。

另外，主控不需要再对重定向的报文进行判断，如果报文是需要CPU处理的(无论是否重定向报文)，则直接送到CPU。不过就线卡对特定类型报文重定向的判断规则而言，对于不同协议的报文，重定向技术使用的规则有所不同：

1.为了保证端口STP状态保持稳定，提取目标MAC地址(01-80-C2-00-00-00)作为STP协议报文的特征字段，把重定向的目的端口确定为主控板CPU，这样所有MAC地址匹配的报文就会被重定向到MSU CPU处理；

2.为了保持OSPF邻居，正确更新路由，提取以太网报文类型为IP(0x0800)，IP协议号为OSPF(89)为特征字段，把重定向的目的端口确定为主控板CPU，这样所有OSPF报文就会被重定向到MSU CPU处理；

3.为了保持BGP邻居，正确更新路由，提取目标MAC地址为交换机***MAC地址，以太网报文类型为IP(0x0800)，IP协议号为TCP(6)，TCP源或目的端口号为BGP端口(179)为特征字段，把重定向的目的端口确定为主控板CPU，这样所有BGP报文就会被重定向到MSU CPU处理。

此外，由于交换机的交换芯片会认为STP协议报文是默认需要处理的控制报文，会被送到线卡CPU处理，IP多播报文由于种种原因也会被送到CPU，而BGP报文由于是目标为***CPU的三层单播报文，会被默认路由到CPU，因此线卡上在启用了上述重定向功能之后，还必须丢弃这些送到线卡CPU处理的报文。

上述所有这些技术设置，都在线卡上完成，主控板上的***不需要做任何修改。

采用上述技术设置以后，交换机在数据处理时把特定协议报文直接二层交换到主控板的CPU，而不是先送到线卡CPU，再通过线卡CPU发送给主控板的CPU。由于这些协议报文的数量相对比较少，主控的CPU完全可以及时处理，这样就可以确保这些协议报文得到及时处理。

如图3所示，这是采用本发明方法后交换机主控板和线卡对报文处理的流程。线卡在业务端口接收到报文之后，线卡的交换芯片首先根据已保存的规则判断该报文是否需要重定向处理，假设收到的报文是STP-BPDU，OSPF协议报文或者BGP协议报文，线卡首先通过连接主控的HG端口将报文重新发送给主控板，然后再取消该报文向本地CPU的传送。若收到的报文是普通的业务报文，线卡就对该报文进行业务转发或送到本地CPU。

主控板收到线卡重定向的报文之后-该报文是需要CPU处理的。就把报文送到本地的CPU处理。

本发明说明书中所涉及的技术名词解释：

VLAN--Virtual LAN，虚拟局域网，逻辑划分的交换网络。

STP--Spanning Tree Protocol，生成树协议。用于在网桥或交换机组成的复杂的网络中建立简单的，树状的二层拓扑。STP在不同的交换机之间通过特定的二层组播报文通信。

OSPF--Open Shortest Path First，基于链路状态的内部网关路由协议。OSPF在路由器之间通过特定的报文来通告网络接口的状态。

BGP--Border Gateway Protocol，外部网管协议的一种，用于在自治域之间传递路由信息。BGP路由器之间通过特定类型的报文进行通信。

MSU--主控板，在***中处于主控位置的线卡，具有协调整个***运作、控制线卡功能和保存配置等功能。

LineCard--线卡，在***中处于从属位置的线卡，主要用于***IO控制。

HG--HiGig Port。线卡之间互连并承载业务的端口。在HG端口上传递业务是交换芯片独立于线卡CPU完成的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1、一种利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法，该方法是一种应用在以太网高端交换机上的报文处理机制；其特征在于，所述方法在创建重定向规则时，对交换机在数据处理时所涉及的特定协议报文中的目的MAC地址、IP协议类型和端口号这些特征字段进行数据提取，并将这些特征字段写入线卡的交换芯片的功能表项中；线卡交换芯片根据上述重定向规则对协议报文进行自动重定向，这样报文处理时线卡自动将特定的协议报文通过HG高速转发到主控板。

2、根据权利要求1的利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法，其特征在于，所述重定向设置时，为了保证端口STP状态保持稳定，提取目标MAC地址(01-80-C2-00-00-00)作为STP协议报文的特征字段，把重定向的目的端口确定为主控板CPU，使得所有MAC地址匹配的报文就会被重定向到主控板CPU处理。

3、根据权利要求1的利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法，其特征在于，所述重定向设置时，为了保持OSPF邻居，正确更新路由，提取以太网报文类型为IP(0x0800)，IP协议号为OSPF(89)为特征字段，把重定向的目的端口确定为主控板CPU，这样所有OSPF报文就会被重定向到MSU CPU处理。

4、根据权利要求1的利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法，其特征在于，所述重定向设置时，为了保持BGP邻居，正确更新路由，提取目标MAC地址为交换机***MAC地址，以太网报文类型为IP(0x0800)，IP协议号为TCP(6)，TCP源或目的端口号为BGP端口(179)为特征字段，把重定向的目的端口确定为主控板CPU，这样所有BGP报文就会被重定向到MSU CPU处理。

5、根据权利要求1的利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法，其特征在于，所述重定向设置时，针对下述情况：线卡的交换芯片会认为STP协议报文是默认需要处理的控制报文而将其送到线卡CPU处理，IP多播报文由于种种原因也会被送到线卡CPU，以及BGP报文由于是目标为***CPU的三层单播报文，会被默认路由到线卡CPU；线卡上在启用了上述重定向功能之后，还必须丢弃这些送到线卡CPU处理的报文。

6、根据权利要求1的利用重定向技术实现特定报文优先处理的方法，其特征在于，所述重定向设置都在线卡上完成，主控板上的***不需要做任何修改。

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