專利名稱：一種標(biāo)準(zhǔn)atca設(shè)備的高可用性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言涉及一種標(biāo)準(zhǔn)ATCA設(shè)備的高可用性方法和技術(shù)。
背景技術(shù)：
由于高級電信計(jì)算平臺(Advanced Telecom Computing Architecture,艮卩ATCA)的構(gòu)架較為復(fù)雜，涉及到冗余備份，尤其是多個ATCA機(jī)框級聯(lián)時，并且在當(dāng)前環(huán)境中ATCA內(nèi)部多用以太網(wǎng)為通信接口的情況下，由于以太網(wǎng)不能產(chǎn)生環(huán)路，所以框內(nèi)通信、框間通信如何避免環(huán)路，另外交換板快速切換和節(jié)點(diǎn)板網(wǎng)口如何快速切換等問題就凸顯出來。
當(dāng)前的ATCA應(yīng)用中，多使用STP技術(shù)解決上述問題，STP在Internet中廣泛使用，是一種比較成熟的技術(shù)，但是Internet環(huán)境中，交換節(jié)點(diǎn)連接復(fù)雜多變，偶發(fā)事件很多，但是ATCA設(shè)備一般用在相對比較穩(wěn)定的電信級設(shè)備上，連接雖然復(fù)雜，但是變化很少，并且要求切換快速，如果使用STP技術(shù)，在極端情況下，需要12秒才能完成切換，是不能滿足要求的

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種標(biāo)準(zhǔn)ATCA設(shè)備的高可用性方法，能夠達(dá)到防止以太網(wǎng)產(chǎn)生環(huán)路，并且切換時間由秒級降低為毫秒級。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟
1.框內(nèi)交換板和節(jié)點(diǎn)板的方案 框內(nèi)共有兩個交換板，分別和節(jié)點(diǎn)板的兩個網(wǎng)口連接，如圖1所示。 初始化默認(rèn)情況下，節(jié)點(diǎn)板兩個網(wǎng)口的生成樹狀態(tài)設(shè)置為block狀態(tài)，只能接受
組播，交換板經(jīng)過主備競爭后，主用交換板利用以太網(wǎng)組播方式向節(jié)點(diǎn)板發(fā)送心跳報文，節(jié)
點(diǎn)板接收心跳后回復(fù)心跳，并打開接收到心跳的端口，可以接收單播和廣播。 如此節(jié)點(diǎn)板和交換板之間的通信通道建立。 當(dāng)交換板發(fā)生切換時(交換板發(fā)生切換的原因很多，復(fù)位，死機(jī)等都會引起切換)，切換成備用的交換板不再發(fā)送心跳，切換為主用的交換板開始發(fā)送心跳，節(jié)點(diǎn)板只要始終保持打開收到心跳的端口即可。 另外，雖然心跳報文是組播報文，但是它實(shí)際上還是一種以太報文，所以，我們可以在報文的有效載荷(payload)中加入統(tǒng)計(jì)信息或者其他需要交換的信息等私有協(xié)議，通過交換板和節(jié)點(diǎn)板之間或交換板和交換板之間的心跳，獲得整個系統(tǒng)的信息，包括統(tǒng)計(jì)信息或者其他信息，作為一種處理問題的機(jī)制。
2.框間交換板級聯(lián)的方案 以最具代表性的兩框級聯(lián)為例，如圖2所示。上面兩個交換板假定為一架一框交換板，我們稱為上級交換板，下面兩個交換板稱為下級交換板假定為一架二框交換板我們稱為下級交換板，連接關(guān)系為雙星。 在初始化狀態(tài)中，下級交換板將端口均設(shè)置為block狀態(tài)，上級交換板競爭產(chǎn)生主備，主用交換板同時通過兩個下行端口 PA1和PA2向下級交換板的上行端口利用以太網(wǎng)組播方式發(fā)送心跳報文，下級交換板在接收到心跳報文以后，置接收到心跳報文的端口的生成樹狀態(tài)為forward狀態(tài)，回復(fù)心跳，以此保證和上級主用交換板連接的端口的生成樹狀態(tài)為forward狀態(tài)，和備用交換板連接的端口的生成樹狀態(tài)為block狀態(tài)，以此建立一個沒有環(huán)路的拓?fù)?。所述的下行端口是指上級交換板用于和下級交換板連接的端口，同理，上行端口是指下級交換板用于和上級交換板連接的端口 。 當(dāng)上級交換板發(fā)生切換時，切換為主用的交換板繼續(xù)上述原則，下級交換板只要保證打開收到心跳的端口即可。 當(dāng)下級交換板發(fā)生故障時，上級主用交換板有兩種方式獲知此信息，一種是和下級主用交換板的link中斷(和備用板link中斷僅僅需要標(biāo)識一下即可)，這種方式相應(yīng)速度快，上級主用交換板判斷l(xiāng)ink中斷后，檢查和下級備用交換板連接的端口是否正常，如果正常，向下級備用交換板發(fā)送切換指令，下級備用交換板接收到切換指令后，進(jìn)行升主操作，切換為主用，以此達(dá)到通信鏈路恢復(fù)。另一種是上下級主用交換板之間的link信號正常，但由于種種原因通信中斷，此時僅需要在上級主用交換板上實(shí)現(xiàn)一個心跳超時計(jì)數(shù)器，一旦在規(guī)定間隔時間沒有收到心跳報文，立刻重復(fù)link中斷時的操作，向下級備用交換板發(fā)送切換指令即可。 當(dāng)需要大規(guī)模級聯(lián)時，只需要將兩框級聯(lián)進(jìn)行疊加即可，切換流程如上所述。
本發(fā)明的有益效果是由于利用以太網(wǎng)組播技術(shù)發(fā)送心跳報文，可以實(shí)現(xiàn)對交換節(jié)點(diǎn)之間或者交換板的和節(jié)點(diǎn)板之間的通信，用于交換信息，發(fā)送指令，這樣做的好處是交換芯片在默認(rèn)狀態(tài)下，組播報文不會被轉(zhuǎn)發(fā)，并且組播報文不受端口 STP狀態(tài)(主要是block)的影響。 利用以太網(wǎng)端口的生成樹狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對交換端口的控制，達(dá)到阻止單播包和廣播包通過的目的，以此控制數(shù)據(jù)流向，避免產(chǎn)生環(huán)路。 此技術(shù)與STP技術(shù)有相似之處，但是STP技術(shù)適用于交換節(jié)點(diǎn)連接復(fù)雜多變的情況下，而ATCA連接雖然復(fù)雜，但是變化很少，并且要求切換快速，如果使用STP技術(shù)，在極端情況下，需要12秒才能完成切換，是不能滿足要求的。但是本技術(shù)卻可以簡化連接，降低運(yùn)營成本，并且大大減少的切換時間(由秒級降低為毫秒級)，降低了風(fēng)險。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明所述框內(nèi)交換板和節(jié)點(diǎn)板方案的示意圖。
圖2是本發(fā)明所述框間交換板級聯(lián)方案的示意圖。
圖3是本發(fā)明所述實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
—號交換板A 1和二號交換板A 2、三號交換板B 1和四號交換板B 2、五號交換板C 1和六號交換板C 2各為一框中的兩交換板，互為主備，N0DE1為一框中的節(jié)點(diǎn)板，通過兩個網(wǎng)口連接一號交換板A 1和二號交換板A 2，三號交換板B 1和四號交換板B 2、五號交換板C 1和六號交換板C 2都用雙星型連接級聯(lián)到一號交換板Al和二號交換板A 2上，
4如此，可以匯聚一機(jī)架三框的數(shù)據(jù)到A交換板，如圖3所示。
下面描述一下詳細(xì)流程。 以下均假定一號交換板A 1、三號交換板B 1和五號交換板C l均為主用
交換板和節(jié)點(diǎn)板方面， 一號交換板Al會向節(jié)點(diǎn)板N0DE1發(fā)送心跳，節(jié)點(diǎn)板N0DE1 接收到心跳后，將收到心跳的端口的生成樹狀態(tài)設(shè)置為Forward,完成初始化過程，當(dāng)二號 交換板A2切換為主用時，二號交換板A2開始發(fā)送心跳給節(jié)點(diǎn)板N0DE1，此時節(jié)點(diǎn)板N0DE1 將和二號交換板A2連接的端口的生成樹狀態(tài)置為Forward,和一號交換板Al連接的端口的 生成樹狀態(tài)置為Block,完成切換。 交換板級聯(lián)方面，當(dāng)二號交換板A2需要切換為主用時，根據(jù)上述原則，二號交換 板A2會發(fā)送心跳，下級三號交換板B 1和四號交換板B 2、五號交換板C 1和六號交換板C 2均會把和二號交換板A2連接的端口置為Forward,完成切換。 當(dāng)一號交換板A1和三號交換板B1的連接link信號中斷時，一號交換板Al立刻 可以知道此信息，立即發(fā)送切換指令給四號交換板B2(當(dāng)然，發(fā)送前依據(jù)原則需要判斷此 端口是否正常)，四號交換板B2收到切換指令后，切換為主用。 當(dāng)一號交換板A1和三號交換板B1連接link正常，但是因?yàn)榉N種原因，通信中斷 時，A1上的心跳計(jì)數(shù)器發(fā)現(xiàn)通信中斷，發(fā)送切換指令給B2(當(dāng)然同樣，發(fā)送前依據(jù)原則需要 判斷此端口是否正常)，B2收到切換指令后，切換為主用。 三號交換板B 1和四號交換板B 2、五號交換板C 1和六號交換板C 2解決方案相 同。 當(dāng)需要大規(guī)模級聯(lián)時，只需要按照此拓?fù)溥M(jìn)行疊加即可，切換流程如上所述。
另外，在上述流程中發(fā)送心跳報文時，在其以太報文的payload部分填入本板的 心跳統(tǒng)計(jì)信息和本板的上行端口或者下行端口的狀態(tài)，由于心跳報文覆蓋所有的交換節(jié) 點(diǎn)，所以所有的交換板都會有相鄰交換板的心跳統(tǒng)計(jì)信息和其上行端口或者下行端口的狀 態(tài)，并且此數(shù)據(jù)的更新間隔為心跳間隔時間，如此類推，我們可以在一個交換板上得到所有 交換板的信息，以此達(dá)到統(tǒng)計(jì)和故障判斷的目的。
權(quán)利要求
一種標(biāo)準(zhǔn)ATCA設(shè)備的高可用性方法，其特征在于(a)當(dāng)框內(nèi)交換板和節(jié)點(diǎn)板連接時，框內(nèi)共有兩個交換板，分別和節(jié)點(diǎn)板的兩個網(wǎng)口連接，節(jié)點(diǎn)板兩個網(wǎng)口的生成樹狀態(tài)設(shè)置為block狀態(tài)，只能接受組播，交換板經(jīng)過主備競爭后，主用交換板利用以太網(wǎng)組播方式向節(jié)點(diǎn)板發(fā)送心跳報文，節(jié)點(diǎn)板接收心跳后回復(fù)心跳，并打開接收到心跳的端口，可以接收單播和廣播；當(dāng)交換板發(fā)生切換時，切換成備用的交換板不再發(fā)送心跳，切換為主用的交換板開始發(fā)送心跳，節(jié)點(diǎn)板只要始終保持打開收到心跳的端口即可；(b)當(dāng)框間交換板級聯(lián)，兩個上級交換板為一架一框交換板，兩個下級交換板為一架二框交換板，連接關(guān)系為雙星；下級交換板將端口均設(shè)置為block狀態(tài)，上級交換板競爭產(chǎn)生主備，主用交換板同時通過兩個下行端口PA1和PA2向下級交換板的上行端口利用以太網(wǎng)組播方式發(fā)送心跳報文，下級交換板在接收到心跳報文以后，置接收到心跳報文的端口的生成樹狀態(tài)為forward狀態(tài)，回復(fù)心跳，以此保證和上級主用交換板連接的端口的生成樹狀態(tài)為forward狀態(tài)，和備用交換板連接的端口的生成樹狀態(tài)為block狀態(tài)，以此建立一個沒有環(huán)路的拓?fù)?；?dāng)上級交換板發(fā)生切換時，切換為主用的交換板繼續(xù)上述原則，下級交換板只要保證打開收到心跳的端口即可。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的一種標(biāo)準(zhǔn)ATCA設(shè)備的高可用性方法，其特征在于在所述的心 跳報文的有效載荷中加入私有協(xié)議，通過交換板和節(jié)點(diǎn)板之間或交換板和交換板之間的心 跳，獲得整個系統(tǒng)的信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的一種標(biāo)準(zhǔn)ATCA設(shè)備的高可用性方法，其特征在于所述的下行端 口是指上級交換板用于和下級交換板連接的端口 ，上行端口是指下級交換板用于和上級交 換板連接的端口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的一種標(biāo)準(zhǔn)ATCA設(shè)備的高可用性方法，其特征在于所述的步驟 (b)中，當(dāng)下級交換板發(fā)生故障時，上級主用交換板有兩種方式獲知此信息，一種是和下級 主用交換板的link中斷，上級主用交換板判斷l(xiāng)ink中斷后，檢查和下級備用交換板連接的 端口是否正常，如果正常，向下級備用交換板發(fā)送切換指令，下級備用交換板接收到切換指 令后，進(jìn)行升主操作，切換為主用，以此達(dá)到通信鏈路恢復(fù)；另一種是上下級主用交換板之 間的link信號正常，但通信中斷，此時僅需要在上級主用交換板上實(shí)現(xiàn)一個心跳超時計(jì)數(shù) 器，一旦在規(guī)定間隔時間沒有收到心跳報文，立刻重復(fù)link中斷時的操作，向下級備用交 換板發(fā)送切換指令即可。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的一種標(biāo)準(zhǔn)ATCA設(shè)備的高可用性方法，其特征在于所述的步驟 (b)中，當(dāng)需要大規(guī)模級聯(lián)時，只需要將兩框級聯(lián)進(jìn)行疊加即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種標(biāo)準(zhǔn)ATCA設(shè)備的高可用性方法，當(dāng)框內(nèi)交換板和節(jié)點(diǎn)板連接時，節(jié)點(diǎn)板兩個網(wǎng)口設(shè)為block狀態(tài)，主用交換板向節(jié)點(diǎn)板發(fā)送心跳，節(jié)點(diǎn)板接收后回復(fù)心跳，并打開該端口接收單播和廣播；當(dāng)框間交換板級聯(lián)，連接關(guān)系為雙星，下級交換板端口均設(shè)為block狀態(tài)，主用交換板通過兩個下行端口向下級交換板的上行端口發(fā)送心跳文，下級交換板在接收后，置該端口為forward狀態(tài)，回復(fù)心跳，和備用交換板連接的端口的生成樹狀態(tài)為block狀態(tài)，以此建立一個沒有環(huán)路的拓?fù)?。本發(fā)明可以避免產(chǎn)生環(huán)路，簡化連接，降低運(yùn)營成本，并且大大減少的切換時間，降低了風(fēng)險。
文檔編號H04L12/24GK101764736SQ200810232169
公開日2010年6月30日 申請日期2008年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者白曉亮 申請人:西安新郵通信設(shè)備有限公司