CN101453385A - 一种故障通告的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了故障通告的方法及设备，该方法包括：当检测到组播标签交换路径发生了故障时，向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息，所述组播标签交换路径基于多播标签分配协议建立；经过下游节点转发，所述故障信息到达叶子节点。采用本发明实施例提供故障通告的方法及设备，检测到基于多播标签分配协议建立的组播LSP发生故障后，向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息，接收到故障信息的下游节点根据情况继续转发该故障信息，从而最终将该故障信息传递给叶子节点，叶子节点获得故障信息后，可以采取适当的措施，保证业务的正常运行，提高网络的可靠性。

Description

一种故障通告的方法及设备

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种用于基于多播标签分配协议建立的组播标签交换路径的故障通告的方法及设备。

背景技术

组播技术(Multicast)是一种一到多的多方通信方式。和普遍使用的单播技术不同，组播技术通过建立最优的组播转发路径，减少数据内容的复制，可以大幅度减少多方通信对网络资源的消耗。组播技术的最核心问题即组播转发树的构建。组播转发树是从一个(或者多个)源节点到多个接收节点建立起的转发路径，组播数据通过组播转发树在网络上进行传送，达到优化转发效率的目的。

有多种网络协议实现组播技术，可以分为单纯IP方案和多协议标签技术(MPLS)方案。过去组播部署多采用IP方案，MPLS一般主要用于单播IP转发。随着组播技术的发展，MPLS组播逐步成为一个研究热点。通过MPLS建立的组播转发树被称为点到多点(Point to Multipoint，P2MP)的标签交换路径(Label Switch Path，LSP)。MPLS P2MP的建立可以有两种协议可供选择：RSVP-TE协议和LDP协议。通常把扩展后支持组播的LDP协议成为mLDP协议。

无论是基于RSVP-TE还是mLDP协议，最终都可以形成一个P2MP LSP。mLDP还可以生成多点到多点(Multipoint to multipoint，MP2MP)的LSP。为简单起见，本文描述一般采用MPLS技术中的P2MP LSP进行说明，相关技术原理可以同样适用于MPLS MP2MP LSP。

在实际的网络应用中，组播树的拓扑随组播成员的变化而动态构建。加入一个成员的时候，组播协议根据网络拓扑加入分支路径，即嫁接操作(Graft)；当组播成员离开的时候，会删除不必要的分支路径，即剪枝操作(Prune)。通过嫁接和剪枝，形成一个动态的组播转发树。

基于mLDP构建P2MP LSP和基于RSVP-TE构建P2MP LSP有很多不同之处。mLDP P2MP LSP是通过叶子节点主动发起加入和剪枝操作，整个树的构建由多个叶子共同发起创建。主要是通过LDP协议的Label Mapping Message和Label Withdraw Message来构造、删除组播树。

在各种技术中，组播转发树的构建都可以动态产生，并且有两个基本特点：

1)叶子节点明确知道自己需要加入/离开此转发树；确定需要加入转发树的时候，通过协议发起加入；确定离开的时候，发起剪枝，析构相应的转发分支；

2)叶子发起加入请求，一旦成功加入，则组播数据被转发到相应的叶子节点；叶子发起剪枝并成功，则相应的数据转发中断，并且相应的转发分支被撤销。

这两个基本特性保证了组播转发树可以根据接收者动态确定最优转发树。但是同样也带来了相应的问题：

1)叶子发起加入请求之后，组播转发树开始创建，但是叶子节点无法知道整个组播转发路径是否建立成功。如果某个叶子的上游节点(不是直接上游节点，而是隔了一跳或者多跳的上游路由器)因某种原因无法成功处理加入请求，转发路径无法建立成功，而叶子无法获得建立转发路径失败信息，无法进一步采取动作；

2)一个建立好的mLDP P2MP LSP，当网络拓扑发生变化的情况下，原有mLDP P2MP LSP不可用。一般情况下，mLDP可以自动根据路由计算新的路径。但是某些情况下，可能无法计算出新的路径(如网络设备故障)，造成无法正常转发。这种情况下叶子也没有办法获得故障信息，无法正确处理。

mLDP创建的P2MP LSP可以用于多种场景，如MVPN，或者Triple Play。随着视频业务的兴起，Triple Play、VPN组播的需求增强，组播大规模部署已经逐步展开，对组播可靠性要求越来越高。叶子节点一般是业务的接受者，或者关键的PE设备，当发生故障的情况下，叶子节点需要获知发生了故障以及故障发生的原因，以便采取合适的措施，保证业务的正常进行。同时叶子节点及时获得网络中的故障也有益于网络管理员维护整个网络。因此，mLDP应当有相应的机制来通告叶子节点已经发生故障的种类。

在实现本发明过程中，申请人发现现有技术至少存在以下缺陷：LDP/mLDP协议由Notification消息来通知协议处理过程中的故障，但是一般仅仅限于相邻两个标签交换路由器(Label Switch Router，LSR)之间的信息，当发生故障的标签交换路由器或发生故障的路径的直接下游节点发现该故障后，发现故障的节点通过Notification消息通知自身的上游节点，根据目前LDP/mLDP协议的规定，无法将故障信息和原因继续传递最终到达叶子节点，无法使得叶子节点及时获知故障信息。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供故障通告的方法及设备，提高网络的可靠性。

本发明实施例提供了一种故障通告的方法，该方法包括：

当检测到组播标签交换路径发生了故障时，向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息，所述组播标签交换路径基于多播标签分配协议建立；

经过下游节点转发，所述故障信息到达叶子节点。

本发明实施例还提供了一种交换设备，该交换机包括：

检测单元，用于检测组播LSP是否发生故障，所述组播标签交换路径基于多播标签分配协议建立；

信息单元，用于当检测到发生了故障，向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息；经过一个或一个以上的下游节点转发，所述故障信息到达叶子节点。

采用本发明实施例提供故障通告的方法及设备，检测到基于多播标签分配协议建立的组播LSP发生故障后，向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息，接收到故障信息的下游节点根据情况继续转发该故障信息，从而最终将该故障信息传递给叶子节点，叶子节点获得故障信息后，可以采取适当的措施，保证业务的正常运行，提高网络的可靠性；网络管理员也可以从叶子节点获得该故障信息，对整个网络进行维护，进一步提高网络的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例一中故障通告的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一中P2MP LSP的结构示意图；

图3是本发明实施例二中交换设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明以下各实施例中通过扩展现有mLDP的Notification消息或者定义新的通知消息的方法，将故障信息通告给叶子节点。在以下各实施例中，中间节点可以为LSR，也可以为其他的网络设备，例如交换机等。

实施例一，一种故障通告的方法，参见图1，该方法包括：

101、检测组播LSP是否发生故障，该组播LSP基于多播标签分配协议(mLDP)建立。

在通过mLDP建立P2MP LSP的过程中和建立成功后检测组播LSP是否发生故障不同，下面分别介绍：

在通过mLDP建立P2MP LSP的过程中，各中间节点检测是否发生故障，一般是对自身的直接上游节点的状态或者与直接上游节点之间的路径进行检测，故障原因可以包括是否没有路由、标签空间是否错误或者是否不支持P2MP，其中，是否没有路由可以包括：是否无法计算出到头节点的路由，标签空间是否错误可以包括：标签空间是否错误包括标签空间是否不足、标签空间是否分配错误、标签空间与标签是否对应等。例如，对于没有路由的情况，是在通过mLDP建立P2MP LSP的过程中，接收到叶子节点的加入请求后，检测到无法继续建立标签交换路径LSP，则检测到发生了故障。

在通过mLDP建立MP2MP LSP的过程中，故障原因与建立P2MP LSP的过程不同之处在于，是否不支持P2MP更改为是否不支持MP2MP。

P2MP LSP创建成功后，各中间节点检测是否发生故障，故障原因可以为没有路由或者正在对标签交换路径进行维护，没有路由可以包括：到达头节点的路径中断且无法修复或者到达头节点的路径中断且没有替代路径等情况，而出现这种情况可能是因为网络出现故障或者网络正在维护。

MPLS P2MP LSP实现故障通告的原理可以同样适用于MPLS MP2MPLSP，在通过mLDP建立MP2MP LSP的过程中和MP2MP LSP创建成功后，也可以由中间节点检测是否发生故障。

102、当检测到发生了故障，向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息。

下面就建立P2MP LSP的过程中和建立成功之后两种情况分别举例说明：

在通过mLDP建立P2MP LSP的过程中，接收到叶子节点的加入请求后，检测到无法继续创建标签交换路径，则发生了故障；生成故障通告消息，并将该故障通告消息发送给下游节点，故障通告消息用于携带故障信息，故障信息中包括故障位置和故障原因，故障位置包括出现故障的节点的位置或者出现故障的路径的位置，例如是哪个节点出现了故障或者哪两个节点之间的路由出现了故障，在故障信息中携带出现故障的节点的IP地址、标识，或者携带出现故障路径端点节点的IP地址、标识；故障原因参见101。

在通过mLDP建立P2MP LSP的过程中，接收到任一叶子节点的加入请求后，相应的上游节点处理该加入请求，发现故障，则将故障信息通过下游节点发送或转发给叶子节点，下面以两个叶子节点分别发起加入请求为例进行说明：

参见图2，叶子节点LSR R5和LSR R6发送加入请求，上游节点R3、R2依次处理该请求，但是R2发现路径故障无法继续创建LSP，并且没有其它路径可达头节点R1，因此主动通过故障通告消息通告下游节点R3，故障通告消息用于携带故障信息，下游节点R3接收到故障通告消息后，将该故障通告消息继续向下游传递，最终到达叶子节点R5和R6，通过该故障通告消息告知叶子节点R5和R6：R2与R1之间的路径故障及故障原因。

P2MP LSP创建后，由于网络故障或者网络进行维护等原因，检测到达头节点的路径中断且无法修复，或者检测到达头节点的路径中断且没有替代路径，则发生了故障；生成故障通告消息，并将该故障通告消息发送给下游节点，故障通告消息用于携带故障信息。例如，参见图2，P2MP LSP已经创建成功，包含头节点R1和中间节点R2、R3、R8和R4，以及叶子节点R5、R6和R7。由于中间节点R2故障，R3发现通过R2到达头节点R1的路径中断，并且没有其它路径可以到达头节点R1。此时R3产生故障通告消息并向下游节点发送，经过一个或者多个下游节点处理后最终到达受影响的叶子节点R5和R6，通知叶子节点R5和R6：节点R2故障及故障原因。

另外，为了进一步加强网络的管理、维护能力，网络管理员可以从叶子节点上获得故障信息，根据故障原因，所故障点进行相应的维护或者修复。

在实际网络中，可能会出现叶子节点无需获得故障通告消息的情况，例如，叶子节点发送加入请求后，不需要通过组播转发树发送/接收组播数据。叶子节点可以在加入请求中指明是否需要故障通告消息，检测到故障发生，先判断叶子节点是否需要接收故障信息，当叶子节点需要接收故障信息时，生成故障通告消息，故障通告消息用于携带故障信息，并将该故障通告消息通过下游节点最终发送给叶子节点；当叶子节点不需要接收故障信息时，则不生成故障通告消息，从而避免发送无用的故障信息。

检测到故障的节点将故障通告消息向故障点所在的组播树的下游节点发送，如果该下游节点为叶子节点，则该叶子节点接收到故障通告消息，从该故障通告消息中获得故障信息；如果该下游节点为中间节点，接收到故障通告消息后，发现该故障通告消息中携带了故障信息，则将该故障通告消息转发给自身的下游节点，通过一跳或多跳的中间节点的转发，最终将故障通告消息发送到叶子节点。

当需要携带故障信息时，可以采用以下方式：

可以定义新的通知消息，该新的通知消息中携带故障信息，例如，该新的通知消息的格式包括标识位和信息位，标识位标识该通知消息中携带的是故障信息，信息位的前M位表示出现故障的LSP，信息位的后N位表示故障的原因，其中，M、N为自然数。由于每个中间节点所在的路由可能有多个，需要用信息位的前M位指明发生故障的究竟是哪条路由；故障的原因也有多种，针对不同的故障原因，叶子节点要作的处理/操作也不同，因此，用信息位的后N位指明发生故障的具体原因。

也可以扩展现有mLDP的Notification消息实现故障通告。在扩展的Notification消息中封装故障通告元素(Failure Notification Element)和受到故障影响的转发等价类(Optional LDP MP FEC TLV)，故障通告元素用于表示故障的原因，例如没有路由、标签空间错误、不支持P2MP或不支持MP2MP等，受到故障影响的转发等价类用于表示故障的位置，由于每个中间节点可能处于多条LSP中，可以通过受到故障影响的转发等价类指明是哪条P2MP LSP发生故障，或者指明是哪条MP2MP LSP出现故障。Failure Notification Element的编码值和格式可以根据实际使用的情况具体调整，只要可以表示故障的位置和故障原因即可。

以下举一种Failure Notification Element的格式为例：

F_NOTI Type＝2

Length＝1

Error Code：等于1时，表示没有路由(No Route)；等于2时表示标签空间错误，如空间不足(Label Space Error)；等于3时表示不支持P2MP(MPIncapable)；等于4时表示正在维护(Planned Maintenace)。

实施例二，一种交换设备，用于通告基于多播标签分配协议建立的组播标签交换路径的故障，参见图3，该交换设备包括：(待方法权项修改确认后作适应性修改)

检测单元301，用于检测组播LSP是否发生故障，所述组播标签交换路径基于多播标签分配协议建立；

信息单元302，用于当检测到发生了故障，向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息；经过一个或一个以上的下游节点转发，所述故障信息到达叶子节点。

其中，信息单元包括：

信息生成子单元，用于生成故障通告消息，所述故障通告消息用于携带所述故障信息；

发送子单元，用于将所述信息生成子单元生成的故障通告消息发送给故障点所在的组播树的下游节点；或者，

转发子单元，用于当接收到来自故障点所在的组播树的上游节点的故障通告消息，将所述故障通告消息转发给下游节点。

进一步的，交换设备还包括：

判断单元，用于判断叶子节点是否需要接收故障信息；当判断不需要时，生成结束指令，所述结束指令用于控制所述信息单元停止工作；当判断需要时，生成执行指令，所述执行指令用于控制所述信息单元工作。本实施例中的交换设备可以是交换机、二层路由器等具备交换功能的网络设备

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硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1、一种故障通告的方法，其特征在于，该方法包括：

当检测到组播标签交换路径发生了故障时，向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息，所述组播标签交换路径基于多播标签分配协议建立；

经过下游节点转发，所述故障信息到达叶子节点。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息包括：

生成故障通告消息，通过所述故障通告消息将所述故障信息发送给故障点所在的组播树的下游节点；或者，

当接收到来自故障点所在的组播树的上游节点的故障通告消息，将所述故障通告消息转发给下游节点。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述向组播树的下游节点发送故障信息的步骤之前，该方法还包括：

判断叶子节点是否需要接收故障信息；当不需要时，结束该方法；当需要时，向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断叶子节点是否需要接收故障信息包括：

当叶子节点在加入请求中指明需要故障信息是，判断所述叶子节点需要接收故障信息；或者，

当叶子节点在加入请求中未指明需要故障信息是，判断所述叶子节点不需要接收故障信息。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障信息包括故障的位置和故障的原因。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述故障的原因包括：没有路由、标签空间错误、不支持点到多点、不支持多点到多点或者正在对标签交换路径进行维护。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述没有路由包括无法计算出到头节点的路由、到达头节点的路径中断且无法修复或者到达头节点的路径中断且没有替代路径，所述标签空间错误为标签空间不足、标签空间分配错误或者标签空间与标签不对应。

8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述故障通告消息为扩展的Notification消息，所述扩展的Notification消息中封装故障通告元素和受到故障影响的转发等价类，所述故障通告元素用于表示故障的原因，所述受到故障影响的转发等价类用于表示故障的位置。

9、一种交换设备，其特征在于，该交换机包括：

检测单元，用于检测组播LSP是否发生故障，所述组播标签交换路径基于多播标签分配协议建立；

信息单元，用于当检测到发生了故障，向故障点所在的组播树的下游节点发送故障信息；经过一个或一个以上的下游节点转发，所述故障信息到达叶子节点。

10、根据权利要求9所述的交换设备，其特征在于，所述信息单元包括：

信息生成子单元，用于生成故障通告消息，所述故障通告消息用于携带所述故障信息；

发送子单元，用于将所述信息生成子单元生成的故障通告消息发送给故障点所在的组播树的下游节点；或者，

转发子单元，用于当接收到来自故障点所在的组播树的上游节点的故障通告消息，将所述故障通告消息转发给下游节点。

11、根据权利要求10所述的交换设备，其特征在于，所述交换设备还包括：

判断单元，用于判断叶子节点是否需要接收故障信息；当判断不需要时，生成结束指令，所述结束指令用于控制所述信息单元停止工作；当判断需要时，生成执行指令，所述执行指令用于控制所述信息单元工作。

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