CN101621528B - 基于以太交换机集群管理的会话***及会话通道实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及以太交换机集群管理技术。本发明针对现有技术占用IP资源、需要设备支持TCP/IP能力的缺点，公开了一种基于以太交换机集群管理的会话***及会话通道实现方法，使得基于TCP/IP的应用层服务，可以在设备不支持TCP/IP能力的情况下实现。本发明的基于以太交换机集群管理的会话***中，命令交换机和成员交换机通过以太网络相连进行信息传输。***中，命令交换机和成员交换机都分别包括一个应用层服务模块和一个集群管理模块，在他们的应用层服务模块中，命令交换机和成员交换机的应用层服务进程中保存有建立成功的会话通道的本地会话ID等信息。本发明主要用于以太交换机集群的通信。
Description
技术领域
本发明涉及以太交换机集群管理技术，特别涉及集群中交换机之间会话通信。
背景技术
随着以太网交换机的广泛应用，如何去管理日益增长的数量庞大的以太网交换机设备已经成为设备管理员的一个难题。为此出现了交换机集群管理技术，该技术的出现既解决了通过设备控制口(Console)管理带来的地域限制，也解决了通过远程登录(telnet)工具管理带来的IP地址消耗的缺陷。所谓以太交换机集群是指由一组以太交换机组成，构成一个统一的管理域，对外提供一个管理用的公网IP，管理员通过公网IP完成对集群中每个成员的配置、管理和访问。集群中配置了公网IP的交换机叫命令交换机，其他交换机称为成员交换机。管理员通过集群对外提供的公网IP连接到命令交换机上来对集群进行管理。
要达到通过命令交换机管理集群中其他的成员交换机的目的，就涉及到命令交换机和成员交换机的通信。目前大部分以太交换机集群的内部通信是通过为每个成员配置一个私有IP来实现的，命令交换机自身也配置一个私有IP，管理员首先通过集群的公网IP与集群取得联系，然后命令交换机再与集群中的其他成员交换机通过私有IP进行通信，这种对集群内部成员的访问往往是通过NAT(网路地址转换)进行。这样做的优点是：整个集群只占用一个公网IP，大大的节约了IP资源。但缺点是：需要管理员为每台成员交换机配置私有IP地址，这些私有IP地址的分配管理复杂，管理员需要明确IP地址分配情况；NAT配置复杂，NAT配置的手工变动将会引起管理的变动；对被管理设备要求较高，一些较低端的设备无法通过IP管理。另一种通信实现方法是，命令交换机和成员交换机之间的通信完全基于以太网技术，工作在数据链路层，这样可以消除对被管理设备必须具备网络层能力的要求，同时省去了对集群内部私有IP的管理工作。但也带来了一些问题：没有TCP/IP的支持，基于TCP/IP实现的面向连接的应用层服务将在数据链路层找不到面向连接的通信支持。目前这些问题还没有得到解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于以太交换机集群管理的会话***及会话通道实现方法，使得基于TCP/IP的应用层服务，可以在设备不支持TCP/IP能力的情况下实现。
本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，基于以太交换机集群管理的会话***，包括命令交换机和成员交换机，所述命令交换机和成员交换机通过以太网络相连，所述命令交换机和成员交换机都分别包括一个应用层服务模块和一个集群管理模块，所述应用层服务模块包括至少一个应用层服务进程，其特征在于，所述集群管理模块包括：
会话通道接口函数单元，用于处理应用层服务进程发起会话连接或者关闭会话连接的请求，并且和应用层服务进程交互通道应用数据；
会话通道表项处理单元，用于根据发起的会话连接请求创建本地会话ID，以及创建管理和查询会话通道表项；
会话通道封装单元，用于将封装了会话通道表项信息的通道管理数据和应用数据发送到集群管理协议封装单元；或者将来自集群管理协议封装单元的通道管理数据和应用数据进行会话通道表项信息的解析；
集群管理协议封装单元，用于将来自会话通道封装单元的数据进行集群管理协议封装或者将收到的数据进行集群管理协议的解封装并交给会话通道封装单元。
进一步的，所述命令交换机和成员交换机的应用层服务进程中保存有建立成功的会话通道的本地会话ID。
进一步的，所述会话通道表项处理单元中的会话通道表项包括对端MAC地址、对端会话ID、本地会话ID、本地MAC地址。
进一步的，所述会话通道表项还包括会话通道类型信息。
本发明基于以太交换机集群管理的会话通道实现方法，其特征在于，需要通信的命令交换机和成员交换机，通过本地会话ID、对端会话ID、本地MAC地址、对端MAC地址四元组唯一确定一条全双工会话通道，每一条会话通道带有标识应用层服务协议的会话通道类型属性，通过建立的会话通道为标识的应用层协议服务提供交互通道。
具体的，会话通道建立步骤如下：
A、命令交换机发送“会话通道建立请求帧”到成员交换机；
B、成员交换机收到“会话通道建立请求帧”以后，响应一个携带有是否同意建立会话通道信息的“会话通道建立应答帧”；
C、命令交换机收到“会话通道建立应答帧”，解析出帧内容，如果成员交换机同意建立会话通道，则会话通道建立成功，否则会话通道建立失败，结束会话通道建立过程。
进一步的，所述步骤A具体包括以下步骤：
A1、命令交换机的应用层服务进程，向会话通道接口函数单元中的接口函数发送带有应用层服务类型标识和目的MAC的连接请求；
A2、集群管理模块的会话通道表项处理单元生成本次连接请求的一个本地会话ID，并创建一个会话通道表项，将本地会话ID、目的MAC地址保存到所述会话通道表项中；
A3、集群管理模块的会话通道封装单元将本次会话ID所在的会话通道表项进行封装，并发送到集群管理协议封装单元进行集群管理协议的封装；
A4、集群管理协议封装单元将封装后的“会话通道建立请求帧”发送到成员交换机。
进一步的，所述步骤B具体包括以下步骤：
B1、成员交换机的集群管理协议封装单元收到“会话通道建立请求帧”后，解封装“会话通道建立请求帧”，解析命令交换机的本地会话ID、本地MAC地址、会话通道类型，并保存起来；
B2、集群管理模块的会话通道表项处理单元创建本地会话ID，根据会话通道类型，将创建的本地会话ID通过会话通道接口函数单元的接口函数发向应用层服务模块对应的应用层服务进程；
B3、所述应用层服务进程保存收到的本地会话ID，并通知集群管理模块是否建立成功；
B4、集群管理模块根据应用层服务进程返回的结果发送“会话通道应答帧”到命令交换机。
进一步的，步骤A中所述“会话通道建立请求帧”携带的信息有本地会话ID、对端MAC地址、本地MAC地址。
进一步的，步骤B中所述“会话通道建立应答帧”携带的信息有对端会话ID、本地会话ID、对端MAC地址、本地MAC地址、是否同意建立会话的标志。
本发明的有益效果是，在以太交换机集群中，可以不需要被管理设备具有TCP/IP能力。在不改变低端交换机可管理性的基础上，大大简化了低端交换机的软件复杂度，有效降低设备成本。对已有的面向连接的上层协议，只需要修改一下数据收发包接口，就可以基于以太交换机集群会话通道实现面向连接的通信。
附图说明
图1是本发明的***功能模块结构示意图；
图2是命令交换机基本数据流处理程图；
图3是成员交换机基本数据处理流程图；
图4是数据交互阶段发送“会话通道数据帧”的基本处理流程图；
图5是会话通道数据交互阶段收到“会话通道数据帧”的基本处理流程图；
图6是会话双方一次完整的会话通道帧交互图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
本发明的基于以太交换机集群管理的会话***中，命令交换机和成员交换机通过以太网络相连进行信息传输。***中，命令交换机和成员交换机都分别包括一个应用层服务模块和一个集群管理模块，在他们的应用层服务模块中，一般至少包括一个应用层服务进程，并且命令交换机和成员交换机的应用层服务进程中保存有建立成功的会话通道的本地会话ID，以便进行通信联系。如图1所示，集群管理模块中包括的功能单元有：
会话通道接口函数单元
用于处理应用层服务进程发起会话连接或者关闭会话连接的请求，并且和应用层服务进程交互通道应用数据。
会话通道表项处理单元
用于根据发起的会话连接请求创建本地会话ID，以及创建管理和查询会话通道表项。会话通道表项处理单元中的会话通道表项包括对端MAC地址、对端会话ID、本地会话ID、本地MAC地址以及会话通道类型信息。
会话通道封装单元
用于将封装了会话通道表项信息的通道管理数据和应用数据发送到集群管理协议封装单元；或者将来自集群管理协议封装单元的通道管理数据和应用数据进行会话通道表项信息的解析。
集群管理协议封装单元
用于将来自会话通道封装单元的数据进行集群管理协议封装或者将收到的数据进行集群管理协议的解封装并交给会话通道封装单元。
本发明的基于以太交换机集群管理的会话通道实现方法是面向连接的通信方法，这里以命令交换机为连接主动发起方，成员交换机为被动连接方为例，对该方法进行说明。
对于集群中命令交换机和成员交换机通信的双方来说，通过本地会话ID、对端会话ID、本地MAC地址、对端MAC地址四元组来唯一的确定一条全双工会话通道。每一个会话通道拥有一个“会话通道类型”属性，该属性用来标识本通道是为哪个上层协议提供的通道。命令交换机和成员交换机之间，基于集群的一次完整的会话包括会话通道建立、会话通道数据传输、会话通道关闭三个阶段。
会话通道建立阶段包括以下步骤：
a、命令交换机发送“会话通道建立请求帧”到成员交换机；
b、成员交换机收到“会话通道建立请求帧”以后，响应一个“会话通道建立应答帧”；并在报文中携带是否同意建立会话通道信息；
c、命令交换机收到“会话通道建立应答帧”，解析出帧内容，如果成员交换机同意建立会话通道，则会话通道建立成功，否则会话通道建立失败，结束会话通道建立过程。
会话通道数据交互阶段包括：
d、会话通道建立成功以后，命令交换机和成员交换机之间通过本地会话ID、对端会话ID、本地MAC地址，对端MAC地址四元组来进行相关的通道数据交互，并与其他通道数据区分开来。
会话通道关闭阶段包括以下步骤：
e、命令交换机发送“会话通道关闭请求帧”到成员交换机；
f、成员交换机收到“会话通道关闭请求帧”后响应“会话通道关闭应答帧”，并关闭会话通道，释放本地会话通道资源；
g、命令交换机收到“会话通道关闭应答帧”后，关闭会话通道，释放本地会话通道资源。
以上步骤a中所述“会话通道建立请求帧”携带的信息有本地会话ID、对端MAC地址、本地MAC地址。
以上步骤b中所述的“会话通道建立应答帧”携带的信息有对端会话ID、本地会话ID、对端MAC地址、本地MAC地址、是否同意建立会话的标志。
以上步骤d中的数据交互，首先需要对数据进行封装，将数据封装到“会话通道数据帧”中。“会话通道数据帧”中携带了对端MAC地址、本地MAC地址、对端会话ID、本地会话ID，用来区别其他会话通道。
以上步骤e中所述的“会话通道关闭请求帧”携带的信息有对端MAC地址、本地MAC地址、对端会话ID、本地会话ID。
以上步骤f中所述的“会话通道关闭应答帧”携带的信息有对端MAC地址、本地MAC地址、对端会话ID、本地会话ID。
本发明中，所述的“会话通道建立请求帧”、“会话通道建立应答帧”、“会话通道数据帧”、“会话通道关闭请求帧”、“会话通道关闭应答帧”中都包含了“会话通道类型”字段。“会话通道类型”是指使用该通道的上层服务类型，比如SNMP(简单网络管理协议)、FT(文件传输模块)等，如果有新的协议需要集群会话通道提供支持，在不改变原有通道实现的基础上，只需新增加一个会话通道类型就可以了，便于扩展。
实施例
本例以命令交换机上的应用层服务A的客户端进程与成员交换机上的应用层服务A的服务器进程进行通信，并且A的客户端进程和服务器进程之间的通信是面向连接的为例进行说明。下面将按照会话通道建立阶段、会话通道数据交互阶段、会话通道关闭阶段三个部分来介绍本发明的详细技术方案。
会话通道建立阶段的内容包括：
命令交换机上A的客户端进程调用集群提供的会话通道建立接口函数，并将会话通道类型、目的MAC地址一并传递给接口函数，集群管理模块首先生成一个本地会话ID，创建一个会话通道表项，将本地会话ID、目的MAC地址保存到本地，然后把本地会话ID、会话通道类型封装到“会话通道建立请求帧”中，发送到目的MAC端。此时A的客户端进程阻塞在会话通道建立接口函数上，等待会话通道建立结果。具体流程如图2所示。
成员交换机收到“会话通道建立请求帧”后，解析出源端会话ID、源端MAC地址、会话通道类型并保存起来；生成本地会话ID，根据通道类型决定调用上层服务A的服务器进程相关接口函数，并将本地会话ID传递给A的服务器进程，A的服务器进程保存好本地会话ID，用于后面的通信。A的服务器进程准备好自身资源以后，将成功与否的结果返回给集群管理模块，集群管理模块发送“会话通道应答帧”到命令交换机，并根据A接口函数返回的结果在“会话通道应答帧”中设置通道建立成功与否的标志。具体流程如图3。
命令交换机收到“会话通道建立应答帧”，解析出源会话ID(成员交换机端的会话ID)，目的会话ID(命令交换机端的会话ID)、源MAC地址(成员交换机MAC地址)、通道建立成功与否的标志、会话通道类型。然后根据报文中的“目的会话ID”(即命令交换机的本地会话ID)索引到本地保存的会话通道表项，根据通道建立成功与否的标志判断，如果会话通道建立成功，保存成员交换机端的会话ID，然后把命令交换机的本地会话ID返回给A的客户端进程，A的客户端进行此后的通信将直接依赖保存的本地会话ID。如果会话通道建立失败，将失败的结果通知给A的客户端进程，并删除相关会话通道表项。
上述ID，是一个16bit的无符号整型，每个设备一个这样的全局变量，从0开始，每生成一次会话ID，该值就加1，到达65535后又从0开始递增。
会话通道数据交互阶段的内容包括：
命令交换机与成员交换机之间建立起了会话通道，并且A的客户端进程和服务器端进程都各自保存了一个用于和对端通信的本地会话ID。无论是A的客户端进程还是服务器进程，一旦有数据需要传送到对端，直接将本地会话通道ID、需要传送的数据、数据长度，传递给集群提供的数据发送接口函数，集群管理模块通过本地会话ID索引到会话通道表项，取出本地保存本会话通道的目的MAC地址、目的会话ID、本地会话ID、通道类型，与需要发送的数据一起封装到“会话通道数据帧”中，发送到对端。对端收到“会话通道数据帧”文后，解析出目的会话ID及其他信息，根据目的会话ID索引到本地保存的会话通道表项并将相关的数据缓存到本地，然后根据通道类型通知A的客户端或者服务器进程取走数据。数据交互流程参见图4和图5。
会话通道关闭阶段的内容包括：
通道数据交互完成以后，假设命令交换机主动发起关闭连接请求。首先命令交换机上A的客户端进程调用集群会话通道关闭接口函数，并将需要关闭的本地会话ID传递给接口函数。集群管理模块通过本地会话ID索引到会话通道表项，取出目的会话ID、目的MAC、源会话ID、通道类型，将其封装到“会话通道关闭请求帧”中，发送成员交换机，此时A的客户端进程阻塞在会话通道关闭接口函数中。
成员交换机收到“会话通道关闭请求帧”后，解析其中的目的会话ID和其他信息，根据目的会话ID索引到本地会话通道表项，根据通道类型通知A的服务器进程会话通道关闭，A的服务器进程做完相关清理工作后，通知集群管理模块。然后成员交换机回应“会话通道关闭应答帧”到命令交换机，“会话通道关闭应答帧”中包含了源会话ID、目的会话ID、通道类型等信息。
命令交换机收到“会话通道关闭应答帧”后，解析出报文中的目的会话ID等信息，根据会话ID索引到会话通道表项。并将通知A的客户端进程通道关闭、做相关的资源清理操作。
上述过程中，帧交互流程如图6所示。
Claims (9)
1.基于以太交换机集群管理的会话***，包括命令交换机和成员交换机，所述命令交换机和成员交换机通过以太网络相连，所述命令交换机和成员交换机都分别包括一个应用层服务模块和一个集群管理模块，所述应用层服务模块包括至少一个应用层服务进程，其特征在于，所述集群管理模块包括：
会话通道接口函数单元，用于处理应用层服务进程发起会话连接或者关闭会话连接的请求，并且和应用层服务进程交互通道应用数据；
会话通道表项处理单元，用于根据发起的会话连接请求创建本地会话ID，以及创建管理和查询会话通道表项；
会话通道封装单元，用于将封装了会话通道表项信息的通道管理数据和应用数据发送到集群管理协议封装单元；或者将来自集群管理协议封装单元的通道管理数据和应用数据进行会话通道表项信息的解析；
集群管理协议封装单元，用于将来自会话通道封装单元的数据进行集群管理协议封装或者将收到的数据进行集群管理协议的解封装并交给会话通道封装单元。
2.如权利要求1所述基于以太交换机集群管理的会话***，其特征在于，所述命令交换机和成员交换机的应用层服务进程中保存有建立成功的会话通道的本地会话ID。
3.如权利要求1或2所述基于以太交换机集群管理的会话***，其特征在于，所述会话通道表项处理单元中的会话通道表项包括对端MAC地址、对端会话ID、本地会话ID、本地MAC地址。
4.如权利要求3所述基于以太交换机集群管理的会话***，其特征在于，所述会话通道表项还包括会话通道类型信息。
5.基于以太交换机集群管理的会话通道实现方法，其特征在于，需要通信的命令交换机和成员交换机，通过本地会话ID、对端会话ID、本地MAC地址、对端MAC地址四元组唯一确定一条全双工会话通道，每一条会话通道带有标识应用层服务协议的会话通道类型属性，通过建立的会话通道为标识的应用层协议服务提供交互通道；
所述会话通道建立步骤如下：
A、命令交换机发送“会话通道建立请求帧”到成员交换机；
B、成员交换机收到“会话通道建立请求帧”以后，响应一个携带有是否同意建立会话通道信息的“会话通道建立应答帧”；
C、命令交换机收到“会话通道建立应答帧”，解析出帧内容，如果成员交换机同意建立会话通道，则会话通道建立成功，否则会话通道建立失败，结束会话通道建立过程。
6.根据权利要求5所述的基于以太交换机集群管理的会话通道实现方法，其特征在于，所述步骤A具体包括以下步骤：
A1、命令交换机的应用层服务进程，向会话通道接口函数单元中的接口函数发送带有应用层服务类型标识和目的MAC的连接请求；
A2、集群管理模块的会话通道表项处理单元生成本次连接请求的一个本地会话ID，并创建一个会话通道表项，将本地会话ID、目的MAC地址保存到所述会话通道表项中；
A3、集群管理模块的会话通道封装单元将本次会话ID所在的会话通道表项进行封装，并发送到集群管理协议封装单元进行集群管理协议的封装；
A4、集群管理协议封装单元将封装后的“会话通道建立请求帧”发送到成员交换机。
7.根据权利要求5所述的基于以太交换机集群管理的内部通信方法，其特征在于，所述步骤B具体包括以下步骤：
B1、成员交换机的集群管理协议封装单元收到“会话通道建立请求帧”后，解封装“会话通道建立请求帧”，解析命令交换机的本地会话ID、本地MAC地址、会话通道类型，并保存起来；
B2、集群管理模块的会话通道表项处理单元创建本地会话ID，根据会话通道类型，将创建的本地会话ID通过会话通道接口函数单元的接口函数发向应用层服务模块对应的应用层服务进程；
B3、所述应用层服务进程保存收到的本地会话ID，并通知集群管理模块是否建立成功；
B4、集群管理模块根据应用层服务进程返回的结果发送“会话通道应答帧”到命令交换机。
8.根据权利要求5～7任一项所述的基于以太交换机集群管理的会话通道实现方法，其特征在于，步骤A中所述“会话通道建立请求帧”携带的信息有本地会话ID、对端MAC地址、本地MAC地址。
9.根据权利要求5～7任一项所述的基于以太交换机集群管理的会话通道实现方法，其特征在于，步骤B中所述“会话通道建立应答帧”携带的信息有对端会话ID、本地会话ID、对端MAC地址、本地MAC地址、是否同意建立会话的标志。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120418 |
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