CN108337161A - 一种mlag接口故障三层数据流量平滑切换的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种MLAG接口故障三层数据流量平滑切换的方法，基于Switch设备的出接口为MLAG接口的FIB表项，动态生成一条出接口为peer‑link接口的备份FIB表项，当MLAG接口出现通信故障时，经过MLAG接口路由转发的数据报文能快速切换到出接口为peer‑link接口进行数据报文转发，快速进行FIB表项的更新，保证数据报文转发不受影响。本发明通过备份路由方式降低了故障MLAG成员端口所属Switch设备的丢包率；通过备份路由方式保障了Network侧与CE侧之间的通信能力；通过备份路由方式避免了因MLAG上联端口shutdown故障引起的路由震荡。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信领域网络交换机跨设备链路聚合技术领域，尤其涉及MLAG接口作为三层接口发生通信故障时，MLAG***能快速进行备份路由切换的方法。
背景技术
MLAG(Multichassis Link Aggregation Group),跨设备链路聚合组，是一种实现跨设备链路聚合的机制，能够实现多台设备间的链路聚合，聚合设备组成双活***，从而提高链路的可靠性。
附图1中，此MLAG***采用三台三层交换机设备组成，三台设备分别是：SwitchA、SwitchB和CE。SwitchA、SwitchB是两台接入设备，CE设备则为被接入设备。MLAG技术的基本思想是，让SwitchA和SwitchB两台接入交换机以同一个状态和被接入的CE设备进行链路聚合协商，在被接入的CE设备看来，就如同和一台设备建立了链路聚合关系。为了保证两台接入设备SwitchA和SwitchB以同一状态对CE设备进行呈现，那么两台需要一条peer-link链路进行设备间数据以及状态同步。CE设备与SwitchA和SwitchB设备进行跨设备链路聚合成功后，CE设备就具有双归接入以太网的能力，从而提升了CE设备数据转发的可靠性。SwitchA和SwitchB两台设备间还有一个Keepalive链路，主要用于检测设备整机工作情况。
附图2的应用场景为CE双归接入SwitchA和SwitchB设备。SwitchA和SwitchB设备分别与Network网络和CE设备之间通信采用三层IP路由通信。在图示中标识出数据报文经过MLAG***的转发流程。MLAG***中的两台接入交换机对外呈现状态一致，Network网络与CE设备进行数据通信时，可以采用任意一条路径进行转发，为了保证数据的转发正确性，两台接入设备会存在相同的路由表项，任意以太接口接收到IP数据报文，均能通过IP路由到CE设备，完成正确的报文转发。
附图3中MLAG***的两台接入设备的SwitchB设备的MLAG接口发生故障，经过SwitchB设备路由出接口为MLAG接口的数据报文将会被丢弃，此时若network侧继续将IP数据报文发送到SwitchB设备，则会出现严重的通信问题。目前为了保证network侧的数据报文不再转发到SwitchB设备，最直接有效简单的方法就是，将SwitchB设备连接Network侧的端口进行shutdown，让Network侧感知到SwitchB已经无法进行正常的路由转发工作，让其所有数据报文都经过SwitchA设备进行转发，从而保证NetWork侧与CE侧的正常通信。
上述现有技术直接将SwitchB设备的上联端口shutdown，让Network侧及时感觉SwitchB出现故障，触发Network侧路由切换，从而保证正常的通信。但是此技术方案存在以下问题：
已经路由转发到SwitchB设备的IP数据报文将会被丢失，增大网络通信延迟风险；
由于SwitchA和SwitchB设备正常工作时处于负载均衡模式，shutdown SwitchB设备的上联接口，将会影响Network侧与CE侧的通信带宽，数据通信能力下降；
SwitchB设备上联端口Shutdown会引起Network侧的路由计算，从而引起路由拓扑震荡。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种MLAG接口故障三层数据流量平滑切换的方法，解决MLAG***中MLAG接口通信故障和恢复时，CE侧和Network侧的通信问题。基于MLAG接口提供一种备份路由机制，保证在MLAG接口通信故障和恢复时，经过Switch设备MLAG接口路由转发的数据报文能正常转发，最大限度解决因为MLAG接口通信故障而导致的数据丢包问题。
本发明是根据以下技术方案实现的：
一种MLAG接口故障三层数据流量平滑切换的方法，基于Switch设备的出接口为MLAG接口的FIB表项，动态生成一条出接口为peer-link接口的备份FIB表项，当MLAG接口出现通信故障时，经过MLAG接口路由转发的数据报文能快速切换到出接口为peer-link接口进行数据报文转发，快速进行FIB表项的更新，保证数据报文转发不受影响，NetWork侧对Switch的MLAG接口通信故障无感知，这样提高了整个***的稳定性，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：Switch设备连接CE侧的MLAG接口、Peer-link接口和连接NetWork侧的上联接口配置为三层接口，CE侧与Network侧之间的数据采用路由三层转发模式；
步骤2：Switch设备生成一条出接口为MLAG接口FIB表项，基于此FIB表项生成一条出接口为peer-link接口的备份FIB表项，无需将备份FIB表项更新到硬件转发表；
步骤3：Switch设备的MLAG接口通信故障，将出接口为MLAG接口FIB表项从硬件表中删除，然后将备份FIB表项更新到硬件转发表；
步骤4：Switch设备的MLAG接口通信恢复，将出接口为MLAG接口FIB表项更新到硬件表，然后将备份FIB表项从硬件转发表中删除；
步骤5：Switch设备删除一条出接口为MLAG接口FIB表项，并同时将出接口为MLAG接口FIB表项和出接口为peer-link接口的备份FIB表项对应的软硬件表项删除。
上述技术方案中，Switch设备的FIB表项的生成方法包括：
步骤201：Switch设备的FIB表管理模块注册FIB表项添加事件；
步骤202：当接收到FIB表项添加事件，解析接收到的FIB表项添加事件消息，获取出FIB转发表项中转发的出接口的类型，检查转发出接口类型是否为Switch设备的MLAG接口，如果转发出接口类型为MLAG接口，则需要将接收到FIB表项拷贝生成一条相同的FIB表项，然后将拷贝的FIB的转发出接口更新为Switch设备的peer-link接口，同时标记拷贝生成的FIB表项为备份FIB表项；
步骤203：将非备份的转发出接口为MLAG的FIB表项通过相应的接口写入交换芯片，让对应的数据报文能经过Switch设备的交换芯片完成正常的路由数据转发；备份FIB表项仅作为软件备份数据进行保存，不写入交换交换芯片，出接口为peer-link的备份FIB表项在MLAG接口故障时写入交换芯片，让其参与数据报文的路由数据转发。
上述技术方案中，步骤3包含如下步骤：
步骤301：Switch设备的FIB管理模块注册MLAG接口通信故障事件；
步骤302：当接收到MLAG接口通信故障事件时，解析MLAG接口通信故障事件中携带的MLAG接口数据，并检查MLAG接口的有效性，若MLAG接口有效，则检查MLAG的通信恢复定时器是否存在，若MLAG接口通信恢复定时器存在，则需要停止该定时器；MLAG接口通信恢复定时器避免Switch设备的路由震荡问题，如果每次MLAG接口通信故障和通信恢复都需要更新路由，MLAG接口短时间内不断出现通信故障和通信恢复，导致Switch设备出现路由震荡。
步骤303：根据故障的MLAG接口查找对应的FIB表项，然后检查FIB表项状态是否为active，如果FIB的表项的active，则调用驱动接口将其路由转发表项从交换芯片中删除，同时设置该FIB表项的状态为inactive。
步骤304：根据FIB表项，查找到转发出接口为peer-link的备份FIB表项，然后将该备份FIB表项写入交换芯片，保证经过Switch设备的数据报文，能查找到对应的有效出接口。
上述技术方案中，步骤4包含如下步骤：
步骤401：Switch设备的FIB表管理模块注册MLAG接口通信恢复事件；
步骤402：当接收到MLAG接口通信恢复事件时，解析MLAG接口通信恢复事件中携带的MLAG接口数据，并检查MLAG接口的有效性；若MLAG接口有效，则遍历所有路由出接口为MLAG接口的FIB表项，并将对应FIB表项的状态设置为active，同时启动MLAG接口通信恢复定时器。
步骤403：MLAG接口通信恢复定时器超时，遍历所有路由出接口为MLAG接口的FIB表项，将状态为active的FIB表项写入交换芯片，此时Network侧与CE侧之间的数据报文，经过Switch设备存在两条转发路径，一条路由转发出接口是peer-link接口，另外一条路由出接口MLAG接口，此两条转发路径都正常参数数据报文的转发；
步骤404：将出接口为peer-link接口备份路由从交换芯片中删除，交换芯片中只存在出接口为MLAG接口的FIB表项；添加出接口为MLAG接口FIB表项，再删除出接口为peer-link接口的路由表项，保证交换芯片对数据报文转发的平滑切换，Network侧与CE侧的之间的数据流量无损。
上述技术方案中，步骤5包含如下步骤：
步骤501：Switch设备的FIB表管理模块注册FIB表项删除事件；
步骤502：当接收到FIB表项删除事件，解析接收到的FIB表项删除事件消息，获取出FIB转发表项中转发的出接口的类型，检查转发出接口类型是否为Switch设备的MLAG接口，如果转发出接口类型为MLAG接口，则遍历查找所有出接口MLAG接口的FIB表项，如果FIB表项已经写入交换芯片，则将该FIB表项从交换芯片中删除，同时再删除对应的软件FIB表项；
步骤503：根据MLAG接口遍历查找所有出接口peer-link的备份FIB表项，如果FIB备份表项已经写入从交换芯片，则从交换芯片中删除该表项，同时再删除对应的软件FIB表项。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)本发明通过备份路由方式降低了故障MLAG成员端口所属Switch设备的丢包率；
2)本发明通过备份路由方式保障了Network侧与CE侧之间的通信能力；
3)本发明通过备份路由方式避免了因MLAG上联端口shutdown故障引起的路由震荡。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为现有技术的MLAG的示意图；
图2为现有技术的MLAG CE侧与网络侧IP报文转发网络示意图；
图3为现有技术的MLAG成员端口故障CE侧与网络侧IP报文转发网络示意图；
图4为本发明的Switch设备FIB表项生成流程图；
图5为本发明的Switch设备MLAG接口通信故障处理流程图；
图6为本发明的Switch设备MLAG接口通信恢复处理流程图；
图7为本发明的Switch设备FIB表项删除流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明的一种MLAG接口故障三层数据流量平滑切换的方法，基于Switch设备的出接口为MLAG接口的FIB表项，动态生成一条出接口为peer-link接口的备份FIB表项，当MLAG接口出现通信故障时，经过MLAG接口路由转发的数据报文能快速切换到出接口为peer-link接口进行数据报文转发，快速进行FIB表项的更新，保证数据报文转发不受影响，NetWork侧对Switch的MLAG接口通信故障无感知，这样提高了整个***的稳定性，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：Switch设备连接CE侧的MLAG接口、Peer-link接口和连接NetWork侧的上联接口配置为三层接口，CE侧与Network侧之间的数据采用路由三层转发模式；
步骤2：Switch设备生成一条出接口为MLAG接口FIB表项，基于此FIB表项生成一条出接口为peer-link接口的备份FIB表项，无需将备份FIB表项更新到硬件转发表；
步骤3：Switch设备的MLAG接口通信故障，将出接口为MLAG接口FIB表项从硬件表中删除，然后将备份FIB表项更新到硬件转发表；
步骤4：Switch设备的MLAG接口通信恢复，将出接口为MLAG接口FIB表项更新到硬件表，然后将备份FIB表项从硬件转发表中删除；
步骤5：Switch设备删除一条出接口为MLAG接口FIB表项，并同时将出接口为MLAG接口FIB表项和出接口为peer-link接口的备份FIB表项对应的软硬件表项删除。
图4为本发明的Switch设备FIB表项生成流程图；如图4所示，Switch设备的FIB表项的生成方法包括：
步骤201：Switch设备的FIB表管理模块注册FIB表项添加事件；
步骤202：当接收到FIB表项添加事件，解析接收到的FIB表项添加事件消息，获取出FIB转发表项中转发的出接口的类型，检查转发出接口类型是否为Switch设备的MLAG接口，如果转发出接口类型为MLAG接口，则需要将接收到FIB表项拷贝生成一条相同的FIB表项，然后将拷贝的FIB的转发出接口更新为Switch设备的peer-link接口，同时标记拷贝生成的FIB表项为备份FIB表项；
步骤203：将非备份的转发出接口为MLAG的FIB表项通过相应的接口写入交换芯片，让对应的数据报文能经过Switch设备的交换芯片完成正常的路由数据转发；备份FIB表项仅作为软件备份数据进行保存，不写入交换交换芯片，出接口为peer-link的备份FIB表项在MLAG接口故障时写入交换芯片，让其参与数据报文的路由数据转发。
图5为本发明的Switch设备MLAG接口通信故障处理流程图；如图5所示，步骤3包含如下步骤：
步骤301：Switch设备的FIB管理模块注册MLAG接口通信故障事件；
步骤302：当接收到MLAG接口通信故障事件时，解析MLAG接口通信故障事件中携带的MLAG接口数据，并检查MLAG接口的有效性，若MLAG接口有效，则检查MLAG的通信恢复定时器是否存在，若MLAG接口通信恢复定时器存在，则需要停止该定时器；MLAG接口通信恢复定时器避免Switch设备的路由震荡问题，如果每次MLAG接口通信故障和通信恢复都需要更新路由，MLAG接口短时间内不断出现通信故障和通信恢复，导致Switch设备出现路由震荡。为了解决路由震荡问题，FIB表管理模块引入MLAG接口通信恢复定时器，当MLAG接口恢复通信稳定后，才允许更新路由表。
步骤303：根据故障的MLAG接口查找对应的FIB表项，然后检查FIB表项状态是否为active，如果FIB的表项的active，则调用驱动接口将其路由转发表项从交换芯片中删除，同时设置该FIB表项的状态为inactive。
步骤304：根据FIB表项，查找到转发出接口为peer-link的备份FIB表项，然后将该备份FIB表项写入交换芯片，保证经过Switch设备的数据报文，能查找到对应的有效出接口。尽量避免因为路由不存在或者路由接口无效，而导致数据报文丢失问题。
图6为本发明的Switch设备MLAG接口通信恢复处理流程图；如图6所示，步骤4包含如下步骤：
步骤401：Switch设备的FIB表管理模块注册MLAG接口通信恢复事件；
步骤402：当接收到MLAG接口通信恢复事件时，解析MLAG接口通信恢复事件中携带的MLAG接口数据，并检查MLAG接口的有效性；若MLAG接口有效，则遍历所有路由出接口为MLAG接口的FIB表项，并将对应FIB表项的状态设置为active，同时启动MLAG接口通信恢复定时器。
步骤403：MLAG接口通信恢复定时器超时，遍历所有路由出接口为MLAG接口的FIB表项，将状态为active的FIB表项写入交换芯片，此时Network侧与CE侧之间的数据报文，经过Switch设备存在两条转发路径，一条路由转发出接口是peer-link接口，另外一条路由出接口MLAG接口，此两条转发路径都正常参数数据报文的转发；
步骤404：将出接口为peer-link接口备份路由从交换芯片中删除，交换芯片中只存在出接口为MLAG接口的FIB表项；添加出接口为MLAG接口FIB表项，再删除出接口为peer-link接口的路由表项，保证交换芯片对数据报文转发的平滑切换，Network侧与CE侧的之间的数据流量无损。
图7为本发明的Switch设备FIB表项删除流程图，如图7所示，步骤5包含如下步骤：
步骤501：Switch设备的FIB表管理模块注册FIB表项删除事件；
步骤502：当接收到FIB表项删除事件，解析接收到的FIB表项删除事件消息，获取出FIB转发表项中转发的出接口的类型，检查转发出接口类型是否为Switch设备的MLAG接口，如果转发出接口类型为MLAG接口，则遍历查找所有出接口MLAG接口的FIB表项，如果FIB表项已经写入交换芯片，则将该FIB表项从交换芯片中删除，同时再删除对应的软件FIB表项；
步骤503：根据MLAG接口遍历查找所有出接口peer-link的备份FIB表项，如果FIB备份表项已经写入从交换芯片，则从交换芯片中删除该表项，同时再删除对应的软件FIB表项。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (5)
1.一种MLAG接口故障三层数据流量平滑切换的方法，基于Switch设备的出接口为MLAG接口的FIB表项，动态生成一条出接口为peer-link接口的备份FIB表项，当MLAG接口出现通信故障时，经过MLAG接口路由转发的数据报文能快速切换到出接口为peer-link接口进行数据报文转发，快速进行FIB表项的更新，保证数据报文转发不受影响，NetWork侧对Switch的MLAG接口通信故障无感知，这样提高了整个***的稳定性，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：Switch设备连接CE侧的MLAG接口、Peer-link接口和连接NetWork侧的上联接口配置为三层接口，CE侧与Network侧之间的数据采用路由三层转发模式；
步骤2：Switch设备生成一条出接口为MLAG接口FIB表项，基于此FIB表项生成一条出接口为peer-link接口的备份FIB表项，无需将备份FIB表项更新到硬件转发表；
步骤3：Switch设备的MLAG接口通信故障，将出接口为MLAG接口FIB表项从硬件表中删除，然后将备份FIB表项更新到硬件转发表；
步骤4：Switch设备的MLAG接口通信恢复，将出接口为MLAG接口FIB表项更新到硬件表，然后将备份FIB表项从硬件转发表中删除；
步骤5：Switch设备删除一条出接口为MLAG接口FIB表项，并同时将出接口为MLAG接口FIB表项和出接口为peer-link接口的备份FIB表项对应的软硬件表项删除。
2.根据权利要求1所述的MLAG接口故障三层数据流量平滑切换的方法，其特征在于，Switch设备的FIB表项的生成方法包括：
步骤201：Switch设备的FIB表管理模块注册FIB表项添加事件；
步骤202：当接收到FIB表项添加事件，解析接收到的FIB表项添加事件消息，获取出FIB转发表项中转发的出接口的类型，检查转发出接口类型是否为Switch设备的MLAG接口，如果转发出接口类型为MLAG接口，则需要将接收到FIB表项拷贝生成一条相同的FIB表项，然后将拷贝的FIB的转发出接口更新为Switch设备的peer-link接口，同时标记拷贝生成的FIB表项为备份FIB表项；
步骤203：将非备份的转发出接口为MLAG的FIB表项通过相应的接口写入交换芯片，让对应的数据报文能经过Switch设备的交换芯片完成正常的路由数据转发；备份FIB表项仅作为软件备份数据进行保存，不写入交换交换芯片，出接口为peer-link的备份FIB表项在MLAG接口故障时写入交换芯片，让其参与数据报文的路由数据转发。
3.根据权利要求1所述的MLAG接口故障三层数据流量平滑切换的方法，其特征在于，步骤3包含如下步骤：
步骤301：Switch设备的FIB管理模块注册MLAG接口通信故障事件；
步骤302：当接收到MLAG接口通信故障事件时，解析MLAG接口通信故障事件中携带的MLAG接口数据，并检查MLAG接口的有效性，若MLAG接口有效，则检查MLAG的通信恢复定时器是否存在，若MLAG接口通信恢复定时器存在，则需要停止该定时器；MLAG接口通信恢复定时器避免Switch设备的路由震荡问题，如果每次MLAG接口通信故障和通信恢复都需要更新路由，MLAG接口短时间内不断出现通信故障和通信恢复，导致Switch设备出现路由震荡。
步骤303：根据故障的MLAG接口查找对应的FIB表项，然后检查FIB表项状态是否为active，如果FIB的表项的active，则调用驱动接口将其路由转发表项从交换芯片中删除，同时设置该FIB表项的状态为inactive。
步骤304：根据FIB表项，查找到转发出接口为peer-link的备份FIB表项，然后将该备份FIB表项写入交换芯片，保证经过Switch设备的数据报文，能查找到对应的有效出接口。
4.根据权利要求1所述的MLAG接口故障三层数据流量平滑切换的方法，其特征在于，步骤4包含如下步骤：
步骤401：Switch设备的FIB表管理模块注册MLAG接口通信恢复事件；
步骤402：当接收到MLAG接口通信恢复事件时，解析MLAG接口通信恢复事件中携带的MLAG接口数据，并检查MLAG接口的有效性；若MLAG接口有效，则遍历所有路由出接口为MLAG接口的FIB表项，并将对应FIB表项的状态设置为active，同时启动MLAG接口通信恢复定时器；
步骤403：MLAG接口通信恢复定时器超时，遍历所有路由出接口为MLAG接口的FIB表项，将状态为active的FIB表项写入交换芯片，此时Network侧与CE侧之间的数据报文，经过Switch设备存在两条转发路径，一条路由转发出接口是peer-link接口，另外一条路由出接口MLAG接口，此两条转发路径都正常参数数据报文的转发；
步骤404：将出接口为peer-link接口备份路由从交换芯片中删除，交换芯片中只存在出接口为MLAG接口的FIB表项；添加出接口为MLAG接口FIB表项，再删除出接口为peer-link接口的路由表项，保证交换芯片对数据报文转发的平滑切换，Network侧与CE侧的之间的数据流量无损。
5.根据权利要求1所述的MLAG接口故障三层数据流量平滑切换的方法，其特征在于，步骤5包含如下步骤：
步骤501：Switch设备的FIB表管理模块注册FIB表项删除事件；
步骤502：当接收到FIB表项删除事件，解析接收到的FIB表项删除事件消息，获取出FIB转发表项中转发的出接口的类型，检查转发出接口类型是否为Switch设备的MLAG接口，如果转发出接口类型为MLAG接口，则遍历查找所有出接口MLAG接口的FIB表项，如果FIB表项已经写入交换芯片，则将该FIB表项从交换芯片中删除，同时再删除对应的软件FIB表项；
步骤503：根据MLAG接口遍历查找所有出接口peer-link的备份FIB表项，如果FIB备份表项已经写入从交换芯片，则从交换芯片中删除该表项，同时再删除对应的软件FIB表项。
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