集群时钟管理系统及管理方法与流程

本发明涉及多框集群路由器领域，具体涉及一种集群时钟管理系统及管理方法。

背景技术：

随着通信技术发展，对核心骨干网络设备的计算能力、转发能力和端口密度都提出了更高的要求。传统路由器在可靠性，可扩展性等方面有难以逾越的困难。多框路由器集群成为技术演变的一个重要发展方向。

多框路由器集群从1+4集群向2+8集群、4+16集群方向演变。以4+16集群为例，其表示有4个交换框，每个交换框下挂4个业务框，一共16个业务框。其中，业务的接入是业务框，业务框上有业务接入板卡，比如40g板卡，100g板卡等等，只有业务的接入，没有交换。交换框上只有交换板卡，没有业务接入板卡。交换框和所有业务框相连，业务的交换在交换框完成，比如将业务框1的业务交叉到业务框2上。

随着多框集群中框的数量越来越多。框框之间时钟路径的管理变得极为复杂，当框与框之间时钟路径发生故障时，如何解决多框集群的时钟路径管理、时钟路径保护和切换，最大程度上保证集群整体的时钟同步，是目前需要解决的难题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能实现多框路由器集群的整体时钟同步和时钟路径保护的集群时钟管理系统。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种集群时钟管理系统，包括：

时钟接口，其包括时钟状态上行接口和时钟控制下行接口，所述时钟状态上行接口和时钟控制下行接口共用相同的时钟信息模型；

多框路由器集群，其划分为多个时钟子网元，每个所述时钟子网元均设有一个交换框，所述交换框用于采集对应的时钟子网元的时钟状态信息；

定时源模块，其包括第一定时源和第二定时源，所述第一定时源和第二定时源从所述多框路由器集群的时钟子网元的交换框引入；以及

时钟控制平面，其用于进行所述交换框之间时钟路径规划，计算得到时钟规划拓扑图，再由所述时钟规划拓扑图生成时钟配置，通过所述时钟控制下行接口对每个所述交换框进行时钟配置的下发；所述时钟控制平面还通过所述时钟状态上行接口收集所有所述交换框采集的所述时钟状态信息，并根据所述时钟状态信息，生成所述多框路由器集群的时钟运行拓扑图，若所述时钟规划拓扑图和时钟运行拓扑图不同，则重新计算得到新的时钟规划拓扑图，实现第一定时源和第二定时源之间的切换以及所述交换框之间时钟路径的切换。

在上述技术方案的基础上，所述时钟控制平面根据所述时钟状态信息获取所述多框路由器集群所有的定时源时钟状态和定时源时钟ssm信息，根据所述定时源时钟状态信息和定时源时钟ssm信息生成所述多框路由器集群的时钟运行拓扑图。

在上述技术方案的基础上，所述定时源时钟状态包括信号丢失和信号正常两种状态，所述时钟控制平面根据所述定时源时钟状态的状态变化确定故障发生位置。

在上述技术方案的基础上，每个所述时钟子网元包括下挂在所述交换框下的多个业务框，所述交换框通过所述时钟状态上行接口从所述业务框采集所述时钟状态信息，且所述交换框通过所述时钟控制下行接口控制所述业务框对所述时钟配置进行相应动作。

与此同时，本发明的目的还在于提供一种能实现多框路由器集群的整体时钟同步和时钟路径保护的集群时钟管理方法。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种利用上述集群时钟管理系统的管理方法，该方法包括以下步骤：

多框路由器集群中的每个交换框采集与之对应的时钟子网元的时钟状态信息；

时钟控制平面规划交换框之间时钟路径规划，计算得到时钟规划拓扑图，再由时钟规划拓扑图生成时钟配置，通过时钟控制下行接口对每个交换框进行时钟配置的下发；

时钟控制平面通过时钟状态上行接口收集所有交换框采集的时钟状态信息，并根据时钟状态信息，生成多框路由器集群的时钟运行拓扑图；以及

判断时钟规划拓扑图和时钟运行拓扑图是否相同，若相同，集群时钟管理系统保持现有状态继续运行，若不同，时钟控制平面确定故障发生位置，并重新计算得到新的时钟规划拓扑图，实现第一定时源和第二定时源之间的切换以及所述交换框之间时钟路径的切换。

在上述技术方案的基础上，交换框通过时钟状态上行接口从业务框采集时钟状态信息，再由时钟控制平面通过时钟状态上行接口收集所有交换框采集的时钟状态信息；时钟控制平面下发时钟配置后，交换框通过时钟控制下行接口接收并响应时钟配置。

在上述技术方案的基础上，时钟控制平面根据时钟状态信息获取多框路由器集群所有的线路时钟状态和线路时钟ssm信息，根据所有线路时钟状态信息和线路时钟ssm信息生成所述多框路由器集群的时钟运行拓扑图。

在上述技术方案的基础上，线路时钟状态包括信号丢失和信号正常两种状态，时钟控制平面根据线路时钟状态的状态变化确定故障发生位置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的集群时钟管理系统包括时钟控制平面，时钟控制平面，其用于进行交换框之间时钟路径规划，计算得到时钟规划拓扑图，再由时钟规划拓扑图生成时钟配置，通过时钟控制下行接口对每个交换框进行时钟配置的下发。时钟控制平面还通过时钟状态上行接口收集所有交换框采集的时钟状态信息，并根据时钟状态信息，生成多框路由器集群的时钟运行拓扑图，若时钟规划拓扑图和时钟运行拓扑图不同，时钟控制平面确定故障发生位置，并重新计算得到新的时钟规划拓扑图，实现第一定时源和第二定时源之间的切换以及所述交换框之间时钟路径的切换。从而可以集中式管理整个集群所有设备时钟，可在集群内部实现集群的整体时钟同步，实现集群的内部的时钟路径保护。

附图说明

图1为本发明中时钟控制平面与交换框的结构框图；

图2为本发明中的时钟规划拓扑图；

图3为本发明中的时钟运行拓扑图；

图4为本发明中正常工作时交换框之间的时钟路径示意图；

图5为本发明中出现故障时交换框之间的时钟路径示意图。

图6为本发明中集群时钟管理系统的管理方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明提供一种集群时钟管理系统，其包括时钟接口、多框路由器集群、定时源模块和时钟控制平面。

时钟接口包括时钟状态上行接口和时钟控制下行接口，时钟状态上行接口和时钟控制下行接口共用相同的时钟信息模型，其数据结构相同。当该数据结构在上行通道，代表的是时钟状态信息。在下行通道时，代表的是时钟配置信息。数据结构如下表所示：

表1多框路由器集群数据结构表

上表中，本时钟子网元交换框时钟工作模式lock指的是锁定，hold指的是保持，free指的是自由振荡。本时钟子网元线路时钟状态los指的是信号丢失，normal指的是信号正常。ssm(synchronousstatusmessage同步状态消息)，用于指示被锁定的时钟源质量等级，以及是否可以用于锁定。

多框路由器集群划分为多个时钟子网元，每个时钟子网元均设有一个交换框，交换框用于采集对应的时钟子网元的时钟状态信息。本发明中的多框路由器集群为4+16集群，划分为4个时钟子网元，每个时钟子网元设有一个交换框，在每个交换框下挂4个业务框。在每个时钟子网元内，交换框通过时钟状态上行接口从业务框采集时钟状态信息。

定时源模块包括第一定时源和第二定时源，第一定时源和第二定时源可分别从多框路由器集群的两个不同的时钟子网元的交换框引入。第二定时源为第一定时源的备份，当第一定时源出现故障时，集群时钟管理系统可启用第二定时源。

时钟控制平面用于进行所述交换框之间时钟路径规划，计算得到时钟规划拓扑图，计算的过程基于yd/t1267国标，这个是时钟的标准，具体指时钟源的选择，故本发明这里不再详述。时钟规划拓扑图可参见图2所示，再由时钟规划拓扑图生成时钟配置，通过时钟控制下行接口对每个交换框进行时钟配置的下发。

时钟控制平面还通过时钟状态上行接口收集所有交换框采集的时钟状态信息，并根据时钟状态信息，生成多框路由器集群的时钟运行拓扑图，时钟运行拓扑图可参见图3所示，时钟运行拓扑图只能反应当前时钟工作状态，所以图上没有时钟备用路径。正常情况下时钟运行拓扑图和时钟规划拓扑图应该相同，如果不同，就代表某些链路出现问题，需要时钟控制平面进行排查：是否通路问题，是否需要重新规划。

具体的，参考表1可知，当数据结构在上行通道，代表的是时钟状态信息。时钟控制平面根据时钟状态信息获取所述多框路由器集群所有的线路时钟状态和线路时钟ssm信息。时钟控制平面结合集群时钟网管/命令行收取到的初始时钟配置，然后根据线路时钟状态信息和线路时钟ssm信息生成多框路由器集群的时钟运行拓扑图。

随后，判断时钟规划拓扑图和时钟运行拓扑图是否相同，若相同，集群时钟管理系统保持现有状态继续运行，若不同，时钟控制平面确定故障发生位置，并重新计算得到新的时钟规划拓扑图，实现第一定时源和第二定时源之间的切换以及所述交换框之间时钟路径的切换。

其具体的过程可参考图4和图5，同时可以参考下面的三个表格。

表2时钟状态上行接口信息表

通过表2中的信息，时钟控制平面结合集群时钟网管/命令行收取到的初始时钟配置，然后根据线路时钟状态信息和线路时钟ssm信息生成多框路由器集群的时钟运行拓扑图，然后将由时钟规划拓扑图生成时钟配置通过时钟控制下行接口对每个交换框进行时钟配置的下发。时钟控制平面会实时的收集交换框采集的时钟状态信息，但是在对每个交换框进行时钟配置的下发后，在以后的过程中只有当时钟状态信息发生变化后，才会再次生成和下发时钟配置，若时钟状态信息没有发生变化，将会保持已下发的时钟配置进行正常的工作。

表3时钟控制下行接口信息表

参考图4和表3，表示的是集群时钟管理系统正常工作时的情形，分别用交换框1、交换框2、交换框3和交换框4表示划分的4个时钟子网元所对应的交换框。第一定时源从交换框1所在的子网元引入，第二定时源从交换框3所在的子网元引入。时钟控制平面结合集群时钟网管/命令行收取到的初始时钟配置，确定所有线路时钟ssm信息以及交换框之间的上下游关系。根据线路时钟ssm信息以及交换框之间的上下游关系，即可确定每个交换框的当前锁定源。其中线路时钟ssm信息的优先级高于交换框之间的上下游关系，也就是说当前锁定源确定会优先考虑线路时钟优先级。此时正常的时钟路径为：交换框1→交换框4，交换框1→交换框2→交换框3。

当出现如图5所示的故障。交换框1和交换2之间的物理连接发生故障(断纤，激光器无输出等等)。此时交换框2和交换框3无法同步到交换框1的时钟，需要改变时钟路径。由于发生了故障，相应的时钟状态信息也会随之改变。此时时钟控制平面通过时钟状态上行接口收集所有交换框采集的时钟状态信息，重新计算出一个新的时钟规划拓扑图，由新的时钟规划拓扑图再次生成新的时钟配置，然后通过时钟控制下行接口对每个交换框进行新的时钟配置的下发，实现第一定时源和第二定时源之间的切换以及交换框之间的时钟路径的切换。此时时钟控制平面启用第二定时源，交换框2和交换框3同步到第二定时源上。因为第二定时源是第一定时源的备份，虽然交换框1和交换框2之间物理连接出现故障，但通过时钟路径的切换，仍然可以保证整个集群的时钟同步。

此外，若是发生了如图3所示的故障，交换框2的上行数据中线路时钟状态将会发生改变，从信号正常变为信号丢失。因此时钟控制平面基于线路时钟状态变化可以知道故障在哪发生。

参见图6所示，本发明还提供一种利用上述集群时钟管理系统的管理方法，该方法包括以下步骤：

s1.多框路由器集群中的每个交换框采集与之对应的时钟子网元的时钟状态信息；

s2.时钟控制平面规划交换框之间时钟路径规划，计算得到时钟规划拓扑图，再由时钟规划拓扑图生成时钟配置，通过时钟控制下行接口对每个交换框进行时钟配置的下发；

s3.时钟控制平面通过时钟状态上行接口收集所有交换框采集的时钟状态信息，并根据时钟状态信息，生成多框路由器集群的时钟运行拓扑图；

s4.判断时钟规划拓扑图和时钟运行拓扑图是否相同，若相同，集群时钟管理系统保持现有状态继续运行，若不同，时钟控制平面确定故障发生位置，并重新计算得到新的时钟规划拓扑图，实现第一定时源和第二定时源之间的切换以及所述交换框之间时钟路径的切换。

具体的，交换框通过时钟状态上行接口从业务框采集时钟状态信息，再由时钟控制平面通过时钟状态上行接口收集所有交换框采集的时钟状态信息；时钟控制平面下发时钟配置后，交换框通过时钟控制下行接口接收并响应时钟配置。具体的，交换框在收到时钟配置后，根据时钟配置会将本时钟子网元的工作模式设置为lock，free或者hold，然后获取本时钟子网元的输入源条目数以及每个条目的具体信息，然后判断是否为业务框时钟源，若不是，则控制该交换框的时钟硬件，从相应时钟端口提取时钟，若是则对业务框下行接口进行配置，通知对应业务框进行时钟恢复，对应业务框收到配置后控制时钟硬件，从相应时钟端口恢复时钟，并送给交换框。

时钟控制平面根据时钟状态信息获取多框路由器集群所有的定时源时钟状态和定时源时钟ssm信息，根据所有定时源时钟状态信息和定时源时钟ssm信息生成多框路由器集群的时钟运行拓扑图。其中，定时源时钟状态包括信号丢失和信号正常两种状态，时钟控制平面可以根据定时源时钟状态的状态变化确定故障发生位置。

本发明不局限于上述实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。