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CN103152251A - 一种报文处理方法及装置 - Google Patents

一种报文处理方法及装置 Download PDF

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CN103152251A CN2013100618207A CN201310061820A CN103152251A CN 103152251 A CN103152251 A CN 103152251A CN 2013100618207 A CN2013100618207 A CN 2013100618207A CN 201310061820 A CN201310061820 A CN 201310061820A CN 103152251 A CN103152251 A CN 103152251A
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王逸
廖以顺
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Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种报文处理方法及装置,用于网络设备上,其中该装置运行时执行如下步骤:A、根据用户的配置指令在流量保护表中生成流量保护表项;B、根据待转发报文的目的IP地址确定该报文的出端口标识以及下一跳标识;C、判断报文出端口的缓存是否达到预设阈值,如果是则根据该出端口标识匹配流量保护表中各表项,并将匹配到的主用链路出端口标识对应的备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识作为报文的出端口标识以及下一跳标识;D、根据报文的下一跳标识对报文进行封装并从报文的出端口将封装后的报文发送出去。本发明采用了简洁高效的设计方案有效解决了现有技术中无法充分有效利用备用链路资源的问题。

Description

一种报文处理方法及装置
技术领域
本发明涉及数据通信领域,尤其涉及一种报文处理方法及装置。
背景技术
网络目前在各行业已经日益普及,用户对于网络中报文转发可靠性越来越高。很多用户在网络部署的时候,会在设备间会采用等价链路或者聚合链路进行报文的分担和链路保护,或者配置多条链路形成主备链路。备用链路可以在主用链路故障时候为报文的转发提供冗余保护。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种报文处理装置,应用于网络设备上,包括表项处理单元、报文转发单元、业务调度单元以及下一跳处理单元,其中:
表项处理单元,用于根据用户的配置指令在流量保护表中生成流量保护表项,其中流量保护表项包括主用链路出端口标识、备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识;
报文转发单元,用于根据待转发报文的目的IP地址确定该报文的出端口标识以及下一跳标识;
业务调度单元,用于判断报文出端口的缓存是否达到预设阈值,如果是则根据该出端口标识匹配流量保护表中各表项的主用链路出端口标识,并将匹配到的主用链路出端口标识对应的备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识作为报文的出端口标识以及下一跳标识;
下一跳处理单元,用于根据报文的下一跳标识对报文进行封装并从报文的出端口将封装后的报文发送出去。
本发明还提供一种报文处理方法,应用于网络设备上,其中该方法包括以下步骤:
步骤A、根据用户的配置指令在流量保护表中生成流量保护表项,其中流量保护表项包括主用链路出端口标识、备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识;
步骤B、根据待转发报文的目的IP地址确定该报文的出端口标识以及下一跳标识;
步骤C、判断报文出端口的缓存是否达到预设阈值,如果是则根据该出端口标识匹配流量保护表中各表项的主用链路出端口标识,并将匹配到的主用链路出端口标识对应的备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识作为报文的出端口标识以及下一跳标识;
步骤D、根据报文的下一跳标识对报文进行封装并从报文的出端口将封装后的报文发送出去。
本发明采用了简洁高效的设计方案有效解决了现有技术中无法充分有效利用备用链路资源的问题,在优选的方式中利用了端口缓存使用指标作为判断依据,避免了更多资源的消耗。
附图说明
图1是一种典型的主备冗余链路部署组网图。
图2是一种主备冗余链路组网环境下的流量示意图。
图3是本发明一种实施方式中报文处理装置逻辑结构图。
图4是本发明一种实施方式中业务员调度示意图。
图5是本发明一种实施方式中报文处理方法流程图。
具体实施方式
请参考图1,在主备冗余链路的部署方案,现有技术实现一般是采用多条链路,通过软件配置这些链路的路由的优先级和路径开销来形成主用和备用角色。正常报文转发时设备优先选用主用链路出端口作为出口,当主用链路故障或者路由失效时,备用链路生效,报文转发的出口切换到备用链路(路由器B与路由C之间的链路)的出端口上。这样的设计进行减少了网络故障的持续时间,提高网络的可靠性和健壮性。
事实上,相对于主用链路故障来说,主用链路出现拥塞是一种更加常见的情况。当主用链路没有发生故障但出现拥塞的时候,此时在主用链路出端口上进行下一跳处理时就会出现报文被丢弃的情况(通常简称为“丢包”)。请参考图2,假设主用链路P1口当前能转发4个报文,如果此时有6个报文需要从P1口发送出去,那么P1口上只能发走4个高优先级的报文,而相对低优先级的2个报文将被丢弃。针对这种问题,目前主要有两种处理方式。
第一种实现方式是通过检测主用链路是否故障或者通过检测主用链路和备用链路质量,进而根据检测结果把报文流量完全切换到无故障或者传输质量好的备用链路进行转发。第二种实现方式是通过软件轮询监控各链路端口的报文收发状态和速率,当一些链路达到带宽阈值时,通过在网络中发送特定报文检测链路拥塞程度,将超过阈值的报文流量调度去其他未达到阈值链路上去。
对于第一种实现方式,其缺点是任意时刻只有主用链路以及备用链路中只有一条链路在进行报文转发。当主用链路拥塞时候,备用链路即使空闲也不能转发主用拥塞超出的流量。对于第二种实现方式,需要在软件层面增加判断模块,这样会存在两个问题,首先软件需要耗费CPU资源来对各端口轮询检测;其次,需要网络设备间增加发送特殊的协议报文进行收集网络端口数据流量信息进行共享,便于查询空闲端口,这一处理过程不仅需要耗费CPU,而且会一定程度上浪费网络带宽。
本发明提出一种更加简洁但效率却更高的方案来解决现有技术存在的技术缺陷。请参考图3,在一种计算机程序实现的实施方式中本发明提供一种报文处理装置,该装置为CPU运行内存中相应计算机程序形成的逻辑装置。该装置包括:报文转发单元、表项处理单元、业务调度单元以及下一跳处理单元。请参考图4以及图5,该装置可运行在路由器以及三层交换机等三层网络设备上,运行过程中实现如下处理流程。
步骤101,表项处理单元根据用户的配置指令生成流量保护表,其中流量保护表包括主用链路出端口标识、备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识;
步骤102,报文转发单元根据待转发报文的目的IP地址确定该报文的出端口标识以及下一跳标识;
步骤103,业务调度单元判断该出端口的缓存是否达到预设阈值,如果是则转步骤104,否则转步骤105;
步骤104,业务调度单元根据该出端口标识查找流量保护表,根据该出端口标识匹配流量保护表中主用链路出端口标识,并获取该主用链路出端口标识对应的备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识作为报文的出端口标识以及下一跳标识;
步骤105,下一跳处理单元根据报文的下一跳标识对报文进行封装并从报文的出端口将封装后的报文发送出去。
对于三层网络设备来说,其主要业务是数据报文的转发处理。请参考图4以及图5,从网络设备一个端口进入的数据报文称为上行流量,而从网络设备一个端口发送出去的数据报文称为下行流量。报文从一个端口进入以后二层芯片会进行相关处理,比如说丢弃不符合基本ACL规则的报文,区分数据报文和协议报文。本发明所讨论的报文是指数据报文,也就是网络设备要转发的报文。数据报文通常会被剥离掉二层头然后上送到转发单元进行三层转发处理。
转发单元通常使用报文的目的IP地址查找转发表来实现转发。通常来说,查找转发表获得的结果是出端口标识以及下一跳标识。出端口标识报文从网络设备的哪个端口转发出去,而下一跳标识则用来确定如何封装报文的二层头。以二层链路是以太网链路为例,下一跳标识可以是下一跳的IP地址或者与该IP地址对应的ARP索引等。由于出端口可能通过二层以太网交换机连接到多个三层网络设备,因此通过下一跳标识方可唯一确定下一跳的MAC地址,也就是IP报文外部需要封装的目的MAC地址。当然这一过程属于现有技术,本领域技术人员可以从专利文献或其他技术资料中获得更为详尽的技术指导。
请进一步参考图5,与现有技术不同的是,在对报文进行二层封装之前,本发明会先判断该报文的出端口的缓存是否已经到达预设的阈值。以最简单的例子来说,业务调度单元可以先判断该出端口的缓存是否已经用满,如果用满则说明该出端口已经处于拥塞状态,当前报文有可能会被丢弃。在很多网络设备中,由于需要做Qos等辅助处理,底层硬件通常会主动上报端口的缓存使用情况,本发明利用了这一特点,如果发现该出端口的缓存已经满了则将当前报文调度到备用链路的出端口上进行发送,调度的依据是预先设置好的流量保护表项。
如果用户为主用链路配备了备用链路,则在本发明中其可在网络设备部署时通过输入配置指令在流量保护表中创建对应的流量保护表项。请参考表1,表项处理单元在收到用户输入的配置指令时创建如表1所示的各个表项。
表项序号 主链路出端口标识 DDEV DPORT 下一跳标识
1 Index_211 3 4 arplndex_314
2 Index_211 3 5 arplndex_315
...... ...... ...... ...... ......
表1
其中用户输入的控制指令是开发过程中定义,比如该指令可以为backup-port“端口名称列表”。比如“backup-port GE3/1/4GE3/1/5”,其中GE3/1/4GE3/1/5为备用的两个端口。表1中DDEV表示槽位号,DPORT表示端口号,而中间的数据1表示单板的层数,数字1在有的厂商设备中并不存在,在一个分布式系统中,槽位号与端口号的组合可以用来标识一个端口。在优选的方式中下一跳标识是ARP索引,可以方便后续查询ARP表项。表1所示是主链路出端口211被两个备用链路出端口(314以及315)所保护的情形。如果一个报文经过转发单元处理后确定的出端口是211,则在通过出端口211发送出去之前,业务调度单元先判断端口211的缓存是否已经达到预设阈值,如果没有达到则按照正常的报文处理流程继续处理,比如说将报文存入该端口的缓存队列中,下一跳处理单元调度到该报文时,根据下一跳标识来查找ARP表项以确定该报文的二层封装,ARP表项中包括了下一跳的目的地址以及其他二层封装所必需的信息,封装完成后将该报文从出端口211发送出去。如果端口211的缓存已经达到阈值,则说明如果网络设备继续通过该端口211发送报文有可能会引发丢包。此时本发明的业务调度单元会根据出端口的标识去查询流量保护表,如果用户事先创建了流量保护表项,则查询表1可以命中到对应的备份链路出端口以及下一跳标识,比如命中第一备份链路出端口314(DDEV为3,DPORT为4)。
在命中备份链路出端口和对应的下一跳标识后,业务调度单元可以将该报文的调度到出端口314上进行处理,事实上这里可以理解为业务调度单元将报文转发单元输出的结果进行了修改,将出端口从原来的211修改为314,将ARP索引从arpindex_211修改为arpindex_314。此时,报文会被调度到端口314准备发送。后续的下一跳处理处理和此前的处理一样,将报文放到新的出端口的缓存中,下一跳处理单元调度到该报文时可以根据新的下一跳标识来对该报文进行二层封装,二层封装之后将该报文从端口314发送出去。值得注意的是,由于业务调度单元对出端口以及下一跳标识的修改仅仅是改变报文转发单元输出的参数,并没有对报文转发处理流程以及后续的下一跳处理流程做出任何改变,因此本发明的实现非常简洁,对前后的报文处理流程来说都是透明的,因此相应的软件开发难度和开发投入都非常低。从另外一个角度来说,业务调度单元相当于转发与下一跳处理之间的适配,业务调度单元相当于一个报文处理流程中的适配开关,其可以根据实际需要灵活地指向不同的出端口。
进一步来说,考虑到备用链路出端口314本身可能有很多业务报文需要发送,将原先需要从端口211发送出去的报文调度到314上可能会给端口314原先承接的报文发送造成一定的冲击。为了更加让网络设备运行更加稳健。业务调度单元进一步用于在查询流量保护表命中对应的备份链路出端口之后,将该报文的优先级置为本地最低优先级,所谓本地是指备份链路出端口。这样一来通过备份链路出端口发送的报文其优先级最低,不会对备份链路出端口上原先的下行流量造成较大的冲击。
请参考图5所示,在大部分的应用场景中,一个主用链路通常只设置一个备份链路,因此查询表1时只会命中一个表项。但是在一些关键或者特殊的应用场景中,一个主用链路可能会被配置两个以上的备用链路,此时查询表1可能会命中两个以上的表项。正因如此,在优选的实施方式中,业务调度单元在查询流量保护表的过程中可以按照预定策略来命中一个表项,比如说命中排名靠前的,或者随机选择一个命中表项。
如前所述,在一些情况下,由于备用链路的出端口上可能会有较多下行流量,其端口缓存也可能到达预设的阈值。请参考图5,业务调度单元可以在执行完一次调度之后返回步骤103继续调度,继续调度的过程中再次判断新的报文的出端口的缓存是否已经达到阈值,如果达到了则再次调度,如此可形成调度循环。因此调度的结果要么调度到一个缓存未达到阈值的,要么因为无法命中表项继续在当前端口上继续处理。对于多个一个主用链路有多个备用链路的情况,为了防止发生持续的循环,对于备用链路出端口已经达到预设阈值的情况,表项处理单元可以在确定某个备用链路出端口的缓存达到预设阈值时,主动将其对应的表项修改为无效状态,这样一来业务调度单元就无法调度到该端口了。需要说明的是:这里主动修改表项的状态与前述的循环式调度并不矛盾,因为缓存端口达到预设阈值这一事件的上报未必是实时的,而且调度过程本身也需要短暂的时间。两种机制结合可以提高调度的可靠性。
需要说明的是,以上的描述并没有区分网络设备的设计架构,本领域普通技术人员可以根据集中式架构与分布式架构各自的特点进行相应的软件开发,其差异之处属于开发实现上的常用手段,在此不再赘述。本发明采用了简洁高效的设计方案有效解决了现有技术中无法充分有效利用备用链路资源的问题,在优选的方式中利用了端口缓存使用指标作为判断依据,避免了更多资源的消耗。此外,本发明在优选方式中还引入了调度之后进行优先级修改的机制,该机制避免了拥塞流量对备用链路的冲击;整个设计方案并不改变报文的转发流程,对查找转发表和下一跳处理来说都是透明的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,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,均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种报文处理装置,应用于网络设备上,包括表项处理单元、报文转发单元、业务调度单元以及下一跳处理单元,其特征在于:
表项处理单元,用于根据用户的配置指令在流量保护表中生成流量保护表项,其中流量保护表项包括主用链路出端口标识、备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识;
报文转发单元,用于根据待转发报文的目的IP地址确定该报文的出端口标识以及下一跳标识;
业务调度单元,用于判断报文出端口的缓存是否达到预设阈值,如果是则根据该出端口标识匹配流量保护表中各表项的主用链路出端口标识,并将匹配到的主用链路出端口标识对应的备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识作为报文的出端口标识以及下一跳标识;
下一跳处理单元,用于根据报文的下一跳标识对报文进行封装并从报文的出端口将封装后的报文发送出去。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述业务调度单元进一步用于在获取到备用链路出端口标识以及下一跳标识之后将报文的优先级置为备用链路出端口上的最低优先级。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,表项处理单元进一步用于在确定备用链路出端口的缓存达到预设阈值时,将流量保护表中对应的表项置为无效装置。
4.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述下一跳标识为ARP索引。
5.如权利要求1所述的装置,其特征在于,当所述主用链路有两个以上对应的备用链路时,所述业务调度单元按照预定策略从流量保护表中获得备用链路出端口以及备用链路下一跳。
6.一种报文处理方法,应用于网络设备上,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤A、根据用户的配置指令在流量保护表中生成流量保护表项,其中流量保护表项包括主用链路出端口标识、备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识;
步骤B、根据待转发报文的目的IP地址确定该报文的出端口标识以及下一跳标识;
步骤C、判断报文出端口的缓存是否达到预设阈值,如果是则根据该出端口标识匹配流量保护表中各表项的主用链路出端口标识,并将匹配到的主用链路出端口标识对应的备用链路出端口标识以及备用链路下一跳标识作为报文的出端口标识以及下一跳标识;
步骤D、根据报文的下一跳标识对报文进行封装并从报文的出端口将封装后的报文发送出去。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤C进一步包括:
在获取到备用链路出端口标识以及下一跳标识之后将报文的优先级置为备用链路出端口上的最低优先级。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤A进一步包括:
在确定备用链路出端口的缓存达到预设阈值时,将流量保护表中对应的表项置为无效装置。
9.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述下一跳标识为ARP索引。
10.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤C进一步包括:
当所述主用链路有两个以上对应的备用链路时,按照预定策略从流量保护表中获得备用链路出端口以及备用链路下一跳。
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