专利名称：快速重路由方法及节点的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信网络中的路由技术，尤其涉及一种快速重路由(FRR, FastReRoute)方法及节点。
背景技术：
快速重路由是多协议标签交换流量工程(MPLS TE， Multiprotocol Label Switching Traffic Engineering )中用于实现链^M呆护和节点J呆护的才几制，其 基本原理是通过预先建立备份标签交换路径(LSP, Label Switched Path)来 保护一条或多条LSP。其中，预先建立的备份LSP称为保护LSP，被保护的 LSP称为主LSP。当主LSP链路或节点发生故障时，检测到故障的设备快速 将业务从故障主LSP切换到保护LSP上，利用保护LSP绕过故障的链路或 节点，以减少数据流量丟失。
通常，MPLS TE快速重路由按照保护对象的不同分为两类
一、 保护直连链路
图1示出了 FRR链路保护示意图，图中主LSP是路由器(Router) A ~*B —C —D,保护LSP是路由器B — F —C, B和C之间的直连链路是净皮保 护链路，当该直连链路发生故障时，流量切换到保护LSP上。
二、 保护中间节点
图2示出了 FRR节点保护示意图，图中主LSP是路由器A — B —C —D —E，保护LSP是B —F —D, C是被保护节点，当路由器C失效时，流量切 换到保护LSP上。
目前，常用的快速重路由方法是通过软件发包检测的方式实现的，其基 本原理如下用户配置的主LSP和保护LSP关联的节点(一般位于主LSP
和保护LSP的交叉位置，下称头节点)定期向被保护链路的对端节点或者 被保护节点发送状态查询报文，并判断在规定的时间内是否收到对端的响 应，如果收到，则确定被保护链路或被保护节点正常，不执行切换操作；否 则，认为被保护链路或被保护节点出现故障，执行快速重路由切换，将业务 流量从主LSP切换到保护LSP上。具体到图1中即，路由器B定期向路由 器C发送状态查询报文，如果规定时间内没有收到路由器C的响应，则认 为B、 C之间的链路出现故障，执行快速重路由切换，将流量从主LSP切换 到保护LSP上；路由器C上的路由切换机制与路由器B同理，这里不再赘 述。具体到图2中即，路由器B定期向被保护节点C发送状态查询报文， 如果规定时间内没有收到C的响应，则认为C出现故障，执行快速重路由 切换，将流量从主LSP切换到保护LSP上；路由器D上的路由切换机制与 路由器B同理，这里不再赘述。
在实际应用中，上述软件发包检测方案可通过以下两种方式实现
一、 采用普通单核CPU
采用普通单核CPU时，节点上所有的业务处理过程包括软件发包检测 都由一个CPU来完成。在这种方式下，受CPU繁忙程度的影响，快速重路 由的切换速度一般只能达到Is量级，与电信级切换需求相距甚远，这样会 导致丢包时间过长，造成网络通信中断，而这对于金融、电力、政府等切换 实时性要求较高的应用来说，后果将不堪设想。
二、 采用多核CPU或多CPU
为了减少中断时间，达到快速切换，可以采用多内核CPU或多CPU， 单独用一个内核或一个CPU来完成软件发包检测。但这种采用多内核CPU 或多CPU的方式无疑会大大增加硬件成本，而且即使增加了硬件， 一般也 只能达到50ms量级，性能难以进一步提升。
除了上述切换速度慢、硬件成本高等缺点外，现有的通过软件发包检测 方式实现的快速重路由方法还存在以下缺陷
网络稳定性差
软件发包检测方式受CPU繁忙程度的影响较大，当CPU忙于其它业务 而不能及时返回响应时，就可能会造成主LSP和保护LSP的反复切换，从 而导致网络不稳定，造成丟包时间的成倍增长。
适用范围窄
对于保护中间节点的情况，软件发包检测方式只适用于中间有 一 个节点 的组网结构，也就是说只能保护一个中间节点，当中间有多个节点时，软件 发包检测无能为力，无法进行有效保护。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种快速重路由方法及节点，在不增 加硬件成本的基础上提高快速重路由的切换速度，并且既能保证网络稳定 性，又不受中间节点个数的限制。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下
一种快速重路由方法，该方法包^"以下步骤
A、 节点收到端口 down中断或者端口 down拓朴变化信息后，判断故障 端口是否位于主标签交换路径LSP上，如果是，则执行步骤B;
B、 判断本节点是否为头节点，如果是，则执行快速重路由切换，将业 务流量从主LSP切换到保护LSP上；否则，向主LSP上可达的另一直连节 点发送端口 down拓朴变化信息，所述另一直连节点收到端口 down拓朴变 化信息后，执行步骤A。
当步骤A中判断出故障端口不位于主LSP上时，跳出本流程。 所述端口 down中断为普通中断或者为快速中断。
所述快速中断是通过设置硬件中断寄存器、配置硬件中断能力和中断类 型所获得。
所述快速中断产生后，节点根据软件记录的上下文和硬件配置寄存器的 上下文进行过滤，获取端口down中断，然后执4亍步骤A。
一种实现快速重路由的节点，包括条件判断模块、路由切换模块和信
息通知模块，其中，
条件判断模块，用于在收到端口 down中断或者端口 down拓朴变化信 息后，判断故障端口是否位于主LSP上，如果是，则继续判断本节点是否 为头节点，如果是头节点，则通知路由切换模块执行快速重路由切换；如果 不是头节点，则通知信息通知模块向主LSP上可达的另一直连节点发送端 口 down拓朴变化信息；
路由切换模块，用于在收到条件判断模块的通知后，执行快速重路由切 换，将主LSP切换到保护LSP上；
信息通知模块，用于在收到条件判断模块的通知后，向主LSP上的上 行直连节点发送端口 down拓朴变化信息。
当条件判断模块判断出故障端口不位于主LSP上时，不作任何处理。
所述端口 down中断为普通中断或者为快速中断。
所述快速中断是通过设置硬件中断寄存器、配置硬件中断能力和中断类 型所获得。
该节点进一步包括
中断过滤模块，用于在产生快速中断后，根据软件记录的上下文和硬件 配置寄存器的上下文进行过滤，获取端口 down中断，并将端口 down中断 信息通知条件判断模块。
由此可见，本发明利用端口 down中断实现了快速重路由，摒弃了现有 的软件发包检测方案，无需配置多内核CPU或多CPU就可提高快速重路由 的切换速度，避免了硬件成本的增加，普通单核CPU即可支持，且不会影 响CPU使用率，不会对其他网络协议造成沖击，是一种简单、高效、易行 的方案；并且，由于路由切换的触发条件是实际端口物理down,而并非对 状态查询报文的响应，因此可以避免现有技术中因CPU繁忙不能及时返回 响应而造成的主LSP和保护LSP的反复切换，从而保证了网络的稳定性， 减少了数据流量丟失；另外，本发明所提供的快速重路由方案不受链路上节 点个数的限制，适用范围相比现有技术更为广阔。
图1为现有技术中的FRR链路保护示意图2为现有技术中的FRR节点保护示意图3为本发明实施例中的快速重路由方法流程图4为本发明实施例中的组网结构示意图5为本发明实施例中实现快速重路由的节点结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举 实施例，对本发明作进一步详细i兌明。
据统计，在实际网络应用中，端口链路down(失效)占了所有链路故 障的绝大多数，而对于端口 down,通过对硬件中断控制寄存器进行特殊配 置，可使物理硬件产生快速中断，并结合软件进行分析过滤，可获得实时中 断。鉴于该特点，本发明提出一种硬件检测方案，其基本思想是利用物理 硬件产生的端口 down中断对链路状态作出实时准确的判断，以便能够及时 处理链路故障，实现快速重路由。
图3示出了本发明实施例中的快速重路由方法流程图，包括以下步骤
步骤301:节点收到端口 down中断后，判断故障端口是否位于主LSP 上，如果是，则执行步骤302;否则，结束本流程。
步骤302:判断本节点是否为头节点(用户配置， 一般为主LSP和保护 LSP交叉的节点)，如果是，则执行步骤303;否则，执行步骤304。
步骤303:执行快速重路由切换，将业务流量从主LSP切换到保护LSP上。
步骤304:向主LSP上可达的另一直连节点(下称上行直连节点)发送 端口 down拓朴变化信息，通知上行直连节点链路状态发生变化，所述拓朴 变化信息中包含端口状态、端口所处网络中位置等内容。上行直连节点收到 端口 down拓朴变化信息后，也执行步骤301所述判断操作。
下面结合图4所示的组网结构，通过具体实施例对图3中的快速重路由 过程进行详细说明。
如图4所示，从左至右的正向流量主LSP是A —B —C —D —E —F,保 护LSP是B —G —E; /人右至左的反向流量主LSP是F —E —D —C —B —A， 保护LSP是E—G —B。当路由器C和D之间的链路出现故障时，C和D上 与该链路相连的端口都会down掉，并产生端口down中断，C和D均可感 知到该中断。
在^v左至右的正向流量方向，C感知到端口 down中断后，#4居自身维 护的网络拓朴信息可发现故障端口位于主LSP上但自身不是头节点，故向 主LSP上的上行直连设备即路由器B发送端口 down拓朴变化信息，通知B 链路状态发生变化；B收到C发送的端口 down拓朴变化信息后，发现自身 是主LSP上的头节点，直接执行快速重路由切换，将正向流量从主LSP切 换到保护LSP上。
在vMv右至左的反向流量方向，D感知到端口 down中断后，才艮据自身维 护的网络拓朴信息可发现故障端口位于主LSP上但自身不是头节点，故向 主LSP上的上行直连设备即^各由器E发送端口 down拓朴变化信息，通知E 链路状态发生变化；E收到D发送的端口 down拓朴变化信息后，发现自身 是主LSP上的头节点，直接执行快速重路由切换，将反向流量从主LSP切 换到保护LSP上。
另外，在实际应用中，有些端口当物理down时，中断并不实时，比如 1G电口 down时，物理down和中断产生的最大时间差可达750ms左右。 为了尽量减少端口物理down和中断产生的时间差，提高中断的实时性，使 所有常M^以太网端口在端口物理down时能产生实时性强的中断，可以在端 口up/down时，通过动态设置硬件中断寄存器、配置硬件中断能力和中断类 型，获得一个特殊的快速中断类型。所述快速中断并不表示端口物理down, 但端口物理down时一定会产生所述快速中断。当产生所述快速中断后，软 件根据软件记录的上下文和硬件配置寄存器的上下文进行判断，过滤出误报
的非端口down中断，以获取真正的端口 down中断，然后根据自身维护的 网络拓朴信息进行计算，判断是将端口 down信息通知上行设备还是在本设 备上完成快速重路由。
通过以上描述可见，本发明利用端口 down中断实现了快速重路由(根 据实验统计，这种方式的切换速度可达10ms量级)，摒弃了现有技术中的 软件发包检测方案，无需配置多内核CPU或多CPU就可提高快速重路由的 切换速度，避免了硬件成本的增加，普通单核CPU即可支持，且不会影响 CPU使用率，不会对其他网络协议造成沖击，是一种简单、高效、易行的方 案；并且，由于路由切换的触发条件是实际端口物理down,而并非对状态 查询报文的响应，因此可以避免现有技术中因CPU繁忙不能及时返回响应 而造成的主LSP和保护LSP的反复切换，/人而保证了网络的稳定性，减少 了数据流量丢失；另外，图3所示的快速重路由方案不仅可以有效保护链路， 且不受链路上节点个数的限制，适用范围相比现有技术更为广阔。
相应地，本发明还提供了一种实现快速重路由的节点，其结构参见图5 所示，主要包括条件判断模块、路由切换模块和信息通知模块，其中，
条件判断模块，用于在收到端口 down中断或者端口 down拓朴变化信 息后，判断故障端口是否位于主LSP上，如果是，则继续判断本节点是否 为头节点，如果是头节点，则通知路由切换模块执行快速重路由切换；如果 不是头节点，则通知信息通知模块向主LSP上可达的另一直连节点发送端 口 down拓朴变化信息；
路由切换模块，用于在收到条件判断模块的通知后，执行快速重路由切 换，将主LSP切换到保护LSP上；
信息通知模块，用于在收到条件判断模块的通知后，向主LSP上的上 行直连节点发送端口 down拓朴变化信息。
当条件判断模块判断出故障端口不位于主LSP上时，不作任何处理。
所述端口 down中断为普通中断或者为快速中断。所述快速中断是通过 设置硬件中断寄存器、配置硬件中断能力和中断类型所获得。
该节点进一步包括中断过滤模块，用于在产生快速中断后，根据软件 记录的上下文和硬件配置寄存器的上下文进行过滤，获取端口 down中断， 并将端口 down中断信息通知条件判断模块。
以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说 明，所应理解的是，以上所述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原 则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范 围之内。
权利要求
1.一种快速重路由方法，其特征在于，该方法包括以下步骤A、节点收到端口down中断或者端口down拓扑变化信息后，判断故障端口是否位于主标签交换路径LSP上，如果是，则执行步骤B；B、判断本节点是否为头节点，如果是，则执行快速重路由切换，将业务流量从主LSP切换到保护LSP上；否则，向主LSP上可达的另一直连节点发送端口down拓扑变化信息，所述另一直连节点收到端口down拓扑变化信息后，执行步骤A。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当步骤A中判断出故障端 口不位于主LSP上时，跳出本流程。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述端口 down中断为普通 中断或者为快速中断。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述快速中断是通过设置硬 件中断寄存器、配置硬件中断能力和中断类型所获得。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述快速中断产生后，节点 根据软件记录的上下文和硬件配置寄存器的上下文进行过滤，获取端口 down 中断，然后执行步骤A。
6、 一种实现快速重路由的节点，其特征在于，该节点包括条件判断4莫块、 路由切换模块和信息通知模块，其中，条件判断模块，用于在收到端口 down中断或者端口 down拓朴变化信息后， 判断故障端口是否位于主LSP上，如果是，则继续判断本节点是否为头节点， 如果是头节点，则通知路由切换模块执行快速重路由切换；如果不是头节点， 则通知信息通知模块向主LSP上可达的另一直连节点发送端口 down拓朴变化 信息；路由切换模块，用于在收到条件判断模块的通知后，执行快速重路由切换, 将主LSP切换到保护LSP上；信息通知模块，用于在收到条件判断模块的通知后，向主LSP上的上行直 连节点发送端口 down拓朴变化信息。
7、 根据权利要求6所述的节点，其特征在于，当条件判断模块判断出故障 端口不位于主LSP上时，不作任何处理。
8、 根据权利要求6所述的节点，其特征在于，所述端口 down中断为普通 中断或者为快速中断。
9、 根据权利要求8所述的节点，其特征在于，所述快速中断是通过设置硬 件中断寄存器、配置硬件中断能力和中断类型所获得。
10、 根据权利要求9所述的节点，其特征在于，该节点进一步包括 中断过滤模块，用于在产生快速中断后，根据软件记录的上下文和硬件配置寄存器的上下文进行过滤，获取端口 down中断，并将端口 down中断信息通 知条件判断模块。
全文摘要
本发明公开了一种快速重路由方法及节点。所述方法包括以下步骤A.节点收到端口down中断或者端口down拓扑变化信息后，判断故障端口是否位于主标签交换路径LSP上，如果是，则执行步骤B；B.判断本节点是否为头节点，如果是，则执行快速重路由切换，将业务流量从主LSP切换到保护LSP上；否则，向主LSP上可达的另一直连节点发送端口down拓扑变化信息，所述另一直连节点收到端口down拓扑变化信息后，执行步骤A。本发明能够在不增加硬件成本的基础上提高快速重路由的切换速度，并且既能保证网络稳定性，又不受中间节点个数的限制。
文档编号H04L12/24GK101369981SQ20081022321
公开日2009年2月18日 申请日期2008年9月27日 优先权日2008年9月27日
发明者李华舟 申请人:杭州华三通信技术有限公司