專利名稱：基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)?；罘椒?br> 技術領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡系統(tǒng)?；铑I域，特別涉及一種基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)?；罘椒?。
背景技術：
通信系統(tǒng)，如機框局域網(wǎng)系統(tǒng)，通常由多個系統(tǒng)板卡模塊組成，同時也具備多個通 信端口和通信鏈路，為了確保系統(tǒng)以較小的故障間隔時間長期不間斷運行，這些板卡模塊 以冗余方式同時存在于系統(tǒng)中，進行相互備份或者負載分擔，以提高設備可靠性。系統(tǒng)需 要即時刷新各個模塊的在位及運行情況的信息，如果模塊正常運行，我們稱其處于“活著” 狀態(tài)；如果模塊出現(xiàn)故障，系統(tǒng)隔離故障模塊，啟用備份模塊，以保證系統(tǒng)整體一直處于“活 著”狀態(tài)。目前，以太網(wǎng)是系統(tǒng)內(nèi)部模塊間互聯(lián)的最常用技術之一。獲得系統(tǒng)內(nèi)部模塊是否處于“活著”狀態(tài)的手段主要有以下兩種1、故障模塊主動告警適用于單板卡設備，而且具備硬件告警通道，不適用于多板 卡多模塊互聯(lián)設備，多板卡多模塊設備一般不具備復雜的硬件告警通道，而且硬件告警通 道能攜帶信息量有限。2、消息通信模塊定時向系統(tǒng)管理方發(fā)送消息，告知系統(tǒng)我還活著；或者系統(tǒng)管 理方定時輪詢各個模塊，認為有反饋消息的模塊活著，數(shù)次未反饋的模塊出現(xiàn)了故障。為了 不中斷語音、視頻等流媒體的通信，這種消息通信需要在毫秒級交互，至少需要50毫秒級 別甚至更短時間間隔的消息通信。目前的消息通信方法主要有基于IP (Internet Protocol，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)廣播，簡單起見，可認為是IP廣播，報 文攜帶必要的模塊信息在系統(tǒng)內(nèi)廣播；基于UDP(UserDatagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)協(xié)議) 單播，創(chuàng)建專用的UDP端口，使用UDP報文攜帶模塊信息通信。IP廣播屬于網(wǎng)絡安全模型中的第3層通信，即網(wǎng)絡層通信；UDP單播屬于網(wǎng)絡安全 模型中的第4層通信，即傳輸層通信。以UDP單播為例，其通信信息首先在應用層封裝為消 息，然后交給傳輸層增加UDP協(xié)議頭，然后交給網(wǎng)絡層增加IP頭，然后交給數(shù)據(jù)鏈路層增加 幀頭，最后通過物理層發(fā)送。接收方收到上述信息后，按照相反順序逐層解封裝，最后得到 原始的通信信息。封裝和解封裝過程，會產(chǎn)生大量的計算；封裝過程導致的數(shù)據(jù)長度增長， 會占用較多的網(wǎng)絡帶寬。因此，采用傳統(tǒng)的消息通信方法進行系統(tǒng)?；?，會產(chǎn)生較多的系統(tǒng) 開銷

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是如何提供一種系統(tǒng)開銷小的基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng) ?；罘椒?。從而避免通信過程中，信息多次封裝導致的計算量增加和對網(wǎng)絡帶寬的過多占用。(二)技術方案
本發(fā)明的基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)?；罘椒ǎㄒ韵虏襟ESl 主控模塊周期性地輪詢子控模塊，并根據(jù)子控模塊的響應情況更新系統(tǒng)?；?fn息；S2 備份子控模塊替代所述故障子控模塊；S3:所述備份子控模塊向所述主控模塊報告狀態(tài)，所述主控模塊根據(jù)所述備份子 控模塊報告的狀態(tài)更新系統(tǒng)?；钚畔?。優(yōu)選地，所述主控模塊和子控模塊間通信幀符合以太網(wǎng)標準格式，所述通信幀包 含幀頭、幀類型、數(shù)據(jù)字段和校驗信息。優(yōu)選地，所述幀頭包含6字節(jié)的目的MAC地址，6字節(jié)的源MAC地址，4字節(jié)的PRI TAG字段和2字節(jié)的幀長度字段。優(yōu)選地，所述目的MAC地址為數(shù)據(jù)鏈路層地址0x01:80:c2:00:00:02 0x01 80 c2 00 00 2d 中之一或者為 0x01 80 c2 00 00 2f。優(yōu)選地，所述S2具體包括以下步驟所述備份子控模塊與所述故障子控模塊在故 障前周期性地執(zhí)行握手通信，當握手通信中斷時，所述備份子控模塊認為所述故障子控模 塊出現(xiàn)故障，從而替代所述故障子控模塊。優(yōu)選地，所述S2具體包括以下步驟所述主控模塊將故障信息發(fā)送給所述備份子 控模塊，所述備份子控模塊替代所述故障子控模塊。優(yōu)選地，所述S2具體包括以下步驟所述主控模塊周期性地將所述?；钚畔l(fā)送 給所有備份子控模塊，備份子控模塊接收到自身對應子控模塊的故障信息后，替代所述故 障子控模塊。優(yōu)選地，所述主控模塊和子控模塊均以主備競爭模式或者雙活模式存在于所述系 統(tǒng)中。優(yōu)選地，在所述Sl之前還包括以下步驟系統(tǒng)上電，激活所述主控模塊和子控模 塊。優(yōu)選地，所述Sl中，主控模塊周期性地輪詢子控模塊具體包括所述主控模塊通 過發(fā)送請求request組播通信幀周期性地輪詢所述子控模塊；所述子控模塊的響應情況包括正常子控模塊通過發(fā)送響應response單播通信 幀響應所述輪詢，故障子控模塊不響應所述輪詢。(三)有益效果本發(fā)明的基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)保活方法，其通信過程屬于數(shù)據(jù)鏈路層通信，其 處理過程計算量小，占用網(wǎng)絡帶寬少，系統(tǒng)開銷小。另外，以太網(wǎng)組播地址為標準MAC地址， 具有明顯特征，便于交換芯片和網(wǎng)卡硬件識別。


圖1是本發(fā)明實施例所述基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)?；罘椒ǖ牧鞒虉D；圖2是本發(fā)明實施例所述方法中通信幀的數(shù)據(jù)結構圖；圖3是本發(fā)明實施例所述方法中幀頭的數(shù)據(jù)結構圖；圖4是本發(fā)明實施例所述方法中數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù)結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。機框局域網(wǎng)系統(tǒng)，通常由多個系統(tǒng)板卡模塊組成。這些板卡模塊大致可以劃分為 主控模塊和子控模塊，主控模塊在實現(xiàn)本發(fā)明的基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)保活方法過程中， 主要負責系統(tǒng)中?；钚畔?如各板塊模塊是否在線、是否運行正常)的匯總，指令下發(fā)(如 命令備用模塊替代故障模塊)和決策控制(如判斷決策子控模塊是否出現(xiàn)故障、是否需要 發(fā)出告警)。在系統(tǒng)中一般會部署一個或者兩個邏輯功能相同的主控模塊。子控模塊是用 來實現(xiàn)具體邏輯功能(如語音信息的接收和轉發(fā)、視頻信息的接收和轉發(fā))的板卡模塊，其 負責提供?；钚畔?，指令中繼及執(zhí)行，決策控制中繼及執(zhí)行。圖1是本發(fā)明所述基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)保活方法的流程圖，參見圖1，其主要包 括以下步驟Sl 主控模塊周期性地輪詢子控模塊，并根據(jù)子控模塊的響應情況更新系統(tǒng)?；?fn息；在本步驟中，所述子控模塊的響應情況為正常子控模塊響應所述輪詢，故障子控 模塊不響應所述輪詢；S2 備份子控模塊替代所述故障子控模塊；S3:所述備份子控模塊向所述主控模塊報告狀態(tài)，所述主控模塊根據(jù)所述備份子 控模塊報告的狀態(tài)更新系統(tǒng)?；钚畔ⅰＫ鯯2和S3中，所述備份子控模塊是指與所述故障子控模塊對應的以主備競爭 模式或者雙活模式存在于所述系統(tǒng)中的子控模塊。所述S2之前，主控模塊還可以發(fā)出告 警，并記錄在系統(tǒng)日志中。本發(fā)明的基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)?；罘椒?，在主控模塊和子控模塊的通信過程 中，通信信息在應用層被封裝為消息后直接交給數(shù)據(jù)鏈路層，經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈路層封裝為幀，然 后交給物理層發(fā)送給接收方；接收方按照相反的順序逐層解封裝得到上述信息。與傳統(tǒng)的 通信過程相比，發(fā)送過程減少了傳輸層和網(wǎng)絡層的封裝過程，接收過程相應減少傳輸層和 網(wǎng)絡層的解封裝過程。并且，由于封裝過程的減少，幀格式中少了 IP頭、TCP/UPD協(xié)議頭。 因此，本發(fā)明的基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)保活方法，其通信過程計算量小，占用網(wǎng)絡帶寬少， 系統(tǒng)開銷小。圖2是本發(fā)明實施例所述通信幀的數(shù)據(jù)結構圖，參見圖2，優(yōu)選地，所述主控模塊 和子控模塊間通信幀符合以太網(wǎng)標準格式，所述通信幀包含幀頭1、幀類型2、數(shù)據(jù)字段3和 校驗信息4。幀類型2寫入固定值0xAA55，表示通信幀的內(nèi)容與系統(tǒng)?；钕嚓P(以下將這 種通信幀簡稱保活幀)。通信幀采用以太網(wǎng)標準格式，直接使用現(xiàn)有的以太網(wǎng)通信協(xié)議，便 于本發(fā)明方案的推廣。圖3是本發(fā)明實施例所述幀頭的數(shù)據(jù)結構圖，參見圖3，優(yōu)選地，所述幀頭1包含 6字節(jié)的目的MAC地址1. 1，6字節(jié)的源MAC地址1. 2,4字節(jié)的I3RI TAG字段1. 3和2字節(jié) 的幀長度字段1.4。PRI TAG字段1.3中前兩個字節(jié)為固定值0x8100;后兩個字節(jié)中包括 4比特的優(yōu)先級字段和12比特的VLAN ID (虛擬局域網(wǎng)識別)字段。優(yōu)先級字段的取值范 圍為0 7，可以根據(jù)系統(tǒng)定義取0或者7表示最高優(yōu)先級，以確保保活幀在系統(tǒng)中優(yōu)先傳輸；VLAN ID字段根據(jù)系統(tǒng)定義取值，當其取值為0時，表示無VLAN。幀長度字段1.4用于 標識該通信幀的長度，其值為數(shù)據(jù)字段3的長度加上20個字節(jié)。優(yōu)選地，所述目的MAC地址1. 1為數(shù)據(jù)鏈路層地址0x01:80:c2:00:00:02 0x0180:c2:00:00:2d 中之一或者為 0x0180c200002f。 MAC 地址 0x01 80 c2 00 00 02 0x01 80 c2 00 00 2f 中，除 0x01 80 c2 00 00 2e 保留給鏈路匯
聚協(xié)議使用外，其余地址可供本發(fā)明所述?；罘椒ㄈ我馐褂?，方便了本發(fā)明方法的實施。優(yōu)選地，所述S2具體包括以下步驟所述備份子控模塊與所述故障子控模塊在故 障前周期性地執(zhí)行握手通信，當握手通信中斷時，所述備份子控模塊認為所述故障子控模 塊出現(xiàn)故障，從而替代所述故障子控模塊。優(yōu)選地，所述S2具體包括以下步驟所述主控模塊將故障信息發(fā)送給所述備份子 控模塊，所述備份子控模塊替代所述故障子控模塊。主控模塊通過輪詢獲得?；钚畔⒑筮M 行處理，視未響應的子控模塊出現(xiàn)故障，并將對應的故障信息發(fā)送給相應的備份子控模塊。優(yōu)選地，所述S2具體包括以下步驟所述主控模塊周期性地將所述?；钚畔l(fā)送 給所有備份子控模塊，備份子控模塊接收到自身對應子控模塊的故障信息后，替代所述故 障子控模塊。保活信息包括所有子控模塊是否運行正常的狀態(tài)信息，當備份子控模塊接收 到的信息顯示，與自己以主備競爭或者雙活模式存在的子控模塊運行不正常時，備份子控 模塊視為收到自身對應子控模塊的故障信息。圖4是本發(fā)明實施例所述數(shù)據(jù)字段3的數(shù)據(jù)結構圖，參見圖4，優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)字 段3包括一個或者多個消息3. 1，所述消息3. 1包括消息類型3. 1. 1、消息長度3. 1. 2和消 息值3. 1. 3。本發(fā)明方法的通信幀中數(shù)據(jù)字段只包含消息3. 1，無附加的IP頭、TCP/UPD協(xié) 議頭等數(shù)據(jù)。因此，其通信幀中有效信息比率高，且沒有多次的封裝過程，減少了計算量和 對網(wǎng)絡帶寬的占用。優(yōu)選地，所述消息類型3. 1. 1包括request (請求)，response (響應)，r印ort (報 告)和command(命令)。本發(fā)明方法的消息類型包括但不限于request，response，import 和command。總體來講，消息類型較少，便于實施，系統(tǒng)開銷小。優(yōu)選地，所述校驗信息4為CRC32校驗信息。采用CRC32校驗方法對通信幀的數(shù) 據(jù)進行校驗，保證了幀中數(shù)據(jù)的準確度。優(yōu)選地，所述主控模塊和子控模塊均以主備競爭模式或者雙活模式存在于所述系 統(tǒng)中。主控模塊以主備競爭模式存在于系統(tǒng)中，是指在系統(tǒng)中同時設置兩個主控模塊A和 B，其中A處于啟用狀態(tài)，B處于備用狀態(tài)，當A出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)將A隔離，同時由B代替A 完成系統(tǒng)任務。主控模塊以雙活模式存在于系統(tǒng)中，是指在系統(tǒng)中同時設置兩個均處于啟 用狀態(tài)的主控模塊A和B，A和B分擔系統(tǒng)任務，當A出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)將A隔離，由B獨立 完成系統(tǒng)任務。子控模塊按照與主控模塊相似的主備競爭模式或者雙活模式存在于系統(tǒng) 中。其區(qū)別在于，在一個系統(tǒng)中會同時存在多個具有不同邏輯功能的子控模塊。優(yōu)選地，在所述Sl之前還包括以下步驟系統(tǒng)上電，激活所述主控模塊和子控模 塊。優(yōu)選地，所述Sl中，主控模塊周期性地輪詢子控模塊具體包括所述主控模塊通 過發(fā)送請求request組播通信幀周期性地輪詢所述子控模塊；所述子控模塊的響應情況包 括正常子控模塊通過發(fā)送響應response單播通信幀響應所述輪詢，故障子控模塊不響應所述輪詢。request組播通信幀是指以組播方式發(fā)送出的消息類型為request的通信幀； response單播通信幀是指以單播方式發(fā)送出的消息類型為response的通信幀。為了減少 鏈路帶寬的占用，正常子控模塊在響應主控模塊的輪詢時，從接收到的request通信幀中 提取源MAC地址，該源MAC地址為主控模塊的MAC地址，以此MAC地址封裝response通信 幀。這是一個單播幀，點到點發(fā)送給主控模塊。主控模塊如果指定某個子控模塊執(zhí)行指令 時，也可以向其發(fā)送單播幀，方式相同。單播幀與組播幀的區(qū)別在于目的MAC地址不同，前 者為某個具體模塊的MAC地址，后者為組播MAC地址。適當?shù)氖褂脝尾M行通信可以有 效減少對鏈路帶寬的占用。 以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通 技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)?；罘椒?，其特征在于，所述系統(tǒng)?；罘椒òㄒ韵虏襟E51主控模塊周期性地輪詢子控模塊，并根據(jù)子控模塊的響應情況更新系統(tǒng)?；钚畔ⅲ?2備份子控模塊替代所述故障子控模塊；S3:所述備份子控模塊向所述主控模塊報告狀態(tài)，所述主控模塊根據(jù)所述備份子控模 塊報告的狀態(tài)更新系統(tǒng)?；钚畔ⅰ?br> 2.如權利要求1所述的系統(tǒng)?；罘椒ǎ涮卣髟谟?，所述主控模塊和子控模塊間通信 幀符合以太網(wǎng)標準格式，所述通信幀包含幀頭、幀類型、數(shù)據(jù)字段和校驗信息。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)保活方法，其特征在于，所述幀頭包含6字節(jié)的目的MAC地 址，6字節(jié)的源MAC地址，4字節(jié)的I3RITAG字段和2字節(jié)的幀長度字段。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)?；罘椒?，其特征在于，所述目的MAC地址為數(shù)據(jù)鏈路層地 址 0x01 80 c2 00 00 02 0x01 80 c2 00 00 2d 中之一或者為 0x01 80 c2 00 00 2f。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)?；罘椒ǎ涮卣髟谟?，所述S2具體包括以下步驟所述 備份子控模塊與所述故障子控模塊在故障前周期性地執(zhí)行握手通信，當握手通信中斷時， 所述備份子控模塊認為所述故障子控模塊出現(xiàn)故障，從而替代所述故障子控模塊。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)保活方法，其特征在于，所述S2具體包括以下步驟所述 主控模塊將故障信息發(fā)送給所述備份子控模塊，所述備份子控模塊替代所述故障子控模 塊。
7.如權利要求1所述的系統(tǒng)?；罘椒?，其特征在于，所述S2具體包括以下步驟所述 主控模塊周期性地將所述?；钚畔l(fā)送給所有備份子控模塊，備份子控模塊接收到自身對 應子控模塊的故障信息后，替代所述故障子控模塊。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)?；罘椒?，其特征在于，所述主控模塊和子控模塊均以主 備競爭模式或者雙活模式存在于所述系統(tǒng)中。
9.如權利要求1所述的系統(tǒng)?；罘椒ǎ涮卣髟谟?，在所述Sl之前還包括以下步驟 系統(tǒng)上電，激活所述主控模塊和子控模塊。
10.如權利要求1所述的系統(tǒng)保活方法，其特征在于，所述Sl中，主控模塊周期性地輪 詢子控模塊具體包括所述主控模塊通過發(fā)送請求request組播通信幀周期性地輪詢所述 子控模塊；所述子控模塊的響應情況包括正常子控模塊通過發(fā)送響應response單播通信幀響 應所述輪詢，故障子控模塊不響應所述輪詢。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)保活方法，主要涉及網(wǎng)絡?；铑I域。其包括以下步驟主控模塊周期性地輪詢子控模塊，并根據(jù)子控模塊的響應情況更新系統(tǒng)?；钚畔?；備份子控模塊替代所述故障子控模塊；所述備份子控模塊向所述主控模塊報告狀態(tài)，所述主控模塊根據(jù)所述備份子控模塊報告的狀態(tài)更新系統(tǒng)?；钚畔?。本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)開銷小的基于以太網(wǎng)組播的系統(tǒng)保活方法。其通信過程屬于數(shù)據(jù)鏈路層通信，處理過程計算量小，占用網(wǎng)絡帶寬少，系統(tǒng)開銷小。
文檔編號H04L12/56GK102098218SQ20111002505
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權日2011年1月21日
發(fā)明者殷建儒, 王博, 王琳 申請人:漢柏科技有限公司