一種tcp連接熱備份的實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TCP連接熱備份的實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]TCP (Transmiss1n Control Protocol，傳輸控制協(xié)議)是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)世界使用最為普遍的傳輸層協(xié)議，目前流行的協(xié)議如FTP、HTTP等都是基于TCP實現(xiàn)。隨著路由器使用場景越來越復(fù)雜，越來越多樣化，對基于TCP技術(shù)的服務(wù)提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此TCP高可靠性應(yīng)運而生。
[0003]TCP NSR(Non-Stop Routing)是實現(xiàn)TCP高可靠性的實現(xiàn)方式之一，是指為分布式設(shè)備提供熱備份的機制，又稱多主控技術(shù)。為分布式設(shè)備配備兩塊或多塊主控盤，一塊為主用盤(以下簡稱主盤)、其它為備用盤(以下簡稱備盤)，當(dāng)主盤發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動進行主備倒換，由備盤無縫、平滑地接替主盤的工作。
[0004]如圖1所示，Node A和Node B之間建立一條TCP連接。Node B是一臺分布式的設(shè)備，有主盤和備盤。正常工作時由主盤完成這個TCP連接，主盤出現(xiàn)問題由備盤接替。這個簡單的備份，在使用TCP協(xié)議時遇到難題:由于備盤無法獲知主盤上TCP連接運行狀態(tài)，緩存數(shù)據(jù)以及已使用的序列號，發(fā)生切換時必須重新建立一條新的TCP連接，而這將會導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。比如Node B和Node A是兩臺路由器，之間運行BGP路由協(xié)議，一旦重建TCP，就要重新交換路由信息，因此產(chǎn)生路由震蕩。
[0005]為解決該問題，目前業(yè)界采用兩種方案:
[0006]如圖2所示的第一種方案中，通過修改TCP狀態(tài)機來實現(xiàn)TCP的備份。圖中的ESTAB是TCP狀態(tài)機中固有的穩(wěn)定狀態(tài)，本方案在在ESTAB之前新增了 SYN RCVD*和SYNSENT* 兩個 TCP 狀態(tài)。各個狀態(tài)變迀中的 Rec ACK,Rec SYNC,Send SYN、Rec SYN、ACK、SendACK、Need Synchronizat1n均為報文格式，這種方案能解決TCP備份的難點，但致命的問題在于，該方案只適用于同一家廠商的路由器，其他廠商路由器上的TCP/IP協(xié)議棧并不感知SYN RCVD*和SYN SENT*這兩個狀態(tài)，從而導(dǎo)致丟棄報文。
[0007]如圖3所示的第二種方案中，是把主盤接收或發(fā)送的packet報文都復(fù)制一份給備盤，如果主盤和備盤采用相同算法，則可以保持一致的TCP狀態(tài)。而本方案中，主盤和備盤是獨立的，雖然算法一致，但實際上各進程的調(diào)度順序可能存在差異，要做到完全一致很困難。在實際使用中，也會導(dǎo)致丟棄報文。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種TCP連接熱備份的實現(xiàn)方法，保證TCP連接主備倒換不斷連，防止報文丟失。
[0009]為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種TCP連接熱備份的實現(xiàn)方法，基于發(fā)送端和接收端，發(fā)送端和接收端均包括主盤和備盤，主盤和備盤均包括TCP/IP協(xié)議棧和報文緩存隊列，TCP/IP協(xié)議棧又包括TCP模塊，所述實現(xiàn)方法包括:對于發(fā)送端發(fā)送報文，經(jīng)過該端TCP模塊處理后，在傳遞給網(wǎng)絡(luò)層處理之前，將報文備份到備盤，收到備盤回復(fù)的確認(rèn)報文后，繼續(xù)處理報文并發(fā)送給接收端；對于接收端接收報文，經(jīng)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層處理后，傳遞給傳輸層處理之前，將報文備份到備盤，收到備盤回復(fù)的確認(rèn)報文后，主盤才繼續(xù)處理報文，并將報文上送到接收端應(yīng)用程序。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，發(fā)送端的應(yīng)用程序創(chuàng)建socket控制塊，主盤TCP/IP協(xié)議棧將相關(guān)的socket控制塊備份到備盤，備盤創(chuàng)建對應(yīng)的socket控制塊。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在發(fā)送端，主盤的應(yīng)用程序發(fā)送報文后阻塞在發(fā)送函數(shù)中，主盤TCP/IP協(xié)議棧收到報文，調(diào)用TCP模塊處理后，在發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)層之前，將報文、報文的開始序列號和結(jié)束序列號備份到發(fā)送端的備盤，備盤收到主盤備份的報文后，緩存到報文緩存隊列中，并向主盤發(fā)送確認(rèn)報文，主盤接收到備盤的確認(rèn)報文后，通知阻塞在發(fā)送函數(shù)中的應(yīng)用程序返回；主盤繼續(xù)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層相關(guān)處理函數(shù)，按正常流程將報文傳送給接收端。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，對于發(fā)送端，當(dāng)主盤有報文未發(fā)送出去，則發(fā)生主備倒換，備盤升級為主盤，將報文緩存隊列中的報文重新組織發(fā)送出去。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，接收端的用戶創(chuàng)建socket控制塊時，主盤TCP/IP協(xié)議棧將相關(guān)的socket控制塊備份到備盤，備盤創(chuàng)建相應(yīng)的socket控制塊。
[0014]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，接收端通過其主盤TCP/IP協(xié)議棧的物理接口接收報文，報文經(jīng)過鏈路層及網(wǎng)絡(luò)層處理后，傳遞至主盤傳輸層入口時，主盤TCP模塊緩存該報文到緩存隊列中，并透傳至備盤的TCP模塊，備盤收到報文后向主盤回復(fù)確認(rèn)報文；主盤TCP模塊收到確認(rèn)報文后，從主盤的報文緩存隊列中找出相應(yīng)的報文，經(jīng)過處理后向發(fā)送端回復(fù)ACK報文，并將接收到的由發(fā)送端發(fā)來的報文上傳至主盤應(yīng)用程序。
[0015]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述發(fā)送端或接收端，其備盤插入瞬間，主盤檢測到備盤上線，如果主盤的TCP緩沖區(qū)中有緩存報文，主盤TCP模塊將報文上送至主盤應(yīng)用程序，并通知主盤應(yīng)用程序開始收方向定界，主盤應(yīng)用程序進行相關(guān)數(shù)據(jù)備份。
[0016]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述主盤應(yīng)用程序進行相關(guān)數(shù)據(jù)備份具體為，主盤應(yīng)用程序通知主盤TCP模塊進行發(fā)送方向的定界，TCP模塊將相關(guān)數(shù)據(jù)備份到備盤的TCP模塊。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:將TCP狀態(tài)信息從主盤備份到備盤，同時將該TCP連接的報文以及序列號一起備份到備盤，當(dāng)主盤發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動進行主備倒換，倒換后，基于備份的報文做平滑處理，由備盤無縫、平滑地接替主盤的工作，從而保證TCP連接不斷連。
【附圖說明】
[0018]圖1為【背景技術(shù)】中雙節(jié)點通訊圖；
[0019]圖2為【背景技術(shù)】中第一種方案示意圖；
[0020]圖3為【背景技術(shù)】中第二種方案示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明TCP連接熱備份的實現(xiàn)方法的原理圖；
[0022]圖5為本發(fā)明實施例發(fā)送報文處理流程圖；
[0023]圖6為本發(fā)明實施例接收報文處理流程圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0025]本發(fā)明TCP連接熱備份的實現(xiàn)方法，基于發(fā)送端和接收端，發(fā)送端和接收端均包括主盤和備盤，如圖4所示，為發(fā)送端或接收端的主盤和備盤。主盤和備盤均包括BGP(Border Gateway Protocol，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)模塊、TCP/IP協(xié)議棧和報文緩存隊列，BGP模塊是一個通過sokcet控制塊的接口使用TCP服務(wù)的APP(應(yīng)用程序)，TCP/IP協(xié)議棧包括socket控制塊、TCP模塊(傳輸層)和IP模塊(網(wǎng)絡(luò)層)，共同對外提供服務(wù)。所述實現(xiàn)方法包括:對于發(fā)送端發(fā)送報文，經(jīng)過該端TCP模塊處理后，在傳遞給IP模塊(網(wǎng)絡(luò)層)處理之前，將報文備份到備盤，收到備盤回復(fù)的確認(rèn)報文后，繼續(xù)處理報文并發(fā)送給接收端；對于接收端接收報