專利名稱：在分布式網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的端口捆綁方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，特別涉及一種在采用網(wǎng)絡(luò)處理器的分布式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)端口捆綁的方法。
背景技術(shù)：
在網(wǎng)絡(luò)通信中，端口捆綁功能是交換機(jī)、路由器的一個(gè)重要功能，它能夠?qū)⒍鄠€(gè)以太鏈路聚合成一個(gè)邏輯鏈路，從而提供更寬的鏈路帶寬。
在采用端口捆綁的情況下，當(dāng)報(bào)文經(jīng)過捆綁端口發(fā)出時(shí)，系統(tǒng)需要從捆綁組內(nèi)選擇一個(gè)端口，選擇的結(jié)果應(yīng)該滿足以下的2點(diǎn)要求(1)同一個(gè)流(特定源和特定目的間的特定應(yīng)用數(shù)據(jù)報(bào)文)應(yīng)該從同一個(gè)端口發(fā)出，從而保證同一個(gè)流數(shù)據(jù)幀的次序(這在2層交換機(jī)的局域網(wǎng)情況下是必須的，因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)通信程序一般是不考慮數(shù)據(jù)幀亂序的)。(2)應(yīng)該保證捆綁組內(nèi)各個(gè)端口流量的均衡，即，根據(jù)當(dāng)前的端口數(shù)，將數(shù)據(jù)流均勻的分布各個(gè)端口上。
上述第(1)點(diǎn)要求可以通過將標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀的特征值進(jìn)行哈希操作映射到一個(gè)唯一的值上得到實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于上述第(2)點(diǎn)來說，情況則比較復(fù)雜，可以采用不同的算法實(shí)現(xiàn)。
下面將以分布式三層交換為例對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題進(jìn)行說明。
首先對(duì)分布式三層交換過程中的地址學(xué)習(xí)進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。在分布式3層交換系統(tǒng)(分布式系統(tǒng)一般由主控板，網(wǎng)板和多個(gè)接口板構(gòu)成，主控板負(fù)責(zé)系統(tǒng)的配置，處理路由協(xié)議，分發(fā)配置信息到接口板；接口板具有獨(dú)立的CPU，負(fù)責(zé)獨(dú)立進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；網(wǎng)板在各接口板間交換數(shù)據(jù))中，通常由各個(gè)單板(本文中特指接口板)負(fù)責(zé)維護(hù)各自的MAC表。當(dāng)2層報(bào)文進(jìn)入系統(tǒng)后，各單板將執(zhí)行MAC表項(xiàng)的搜索工作，如果查到MAC表項(xiàng)，則根據(jù)MAC表項(xiàng)中的(目標(biāo)板，目標(biāo)端口)將報(bào)文上送到網(wǎng)板；在報(bào)文被傳送至目標(biāo)板(即，目的接口板)并從目標(biāo)端口發(fā)送出去的同時(shí)，各單板還自行檢查是否源MAC已經(jīng)存在于本板的MAC表中，如果沒有，則以源MAC為關(guān)鍵字將報(bào)文的(源板，源端口)存入MAC表，即MAC學(xué)習(xí)功能。當(dāng)報(bào)文上行查找出端口失敗時(shí)，報(bào)文將被廣播發(fā)送給各個(gè)目標(biāo)板，以使各目標(biāo)板進(jìn)行源MAC地址的學(xué)習(xí)。
在采用端口捆綁技術(shù)后，交換過程中的地址學(xué)習(xí)一般采用MAC學(xué)習(xí)欺騙的技術(shù)方案。圖1是在端口捆綁情況下現(xiàn)有技術(shù)所采用的MAC學(xué)習(xí)欺騙方案。如圖1所示，報(bào)文處理流程分為上行和下行兩個(gè)階段，在上行階段中，報(bào)文從入端口到達(dá)網(wǎng)板；在下行階段中，報(bào)文從網(wǎng)板到達(dá)出端口。該方案的基本過程是報(bào)文上行進(jìn)行源端口的替換；下行直接出端口，以下將做詳細(xì)說明。
(1)報(bào)文經(jīng)捆綁端口進(jìn)入，假設(shè)從端口0(源端口SP)進(jìn)入，經(jīng)過捆綁算法計(jì)算(以源MAC為輸入)，計(jì)算出回應(yīng)報(bào)文應(yīng)走的端口2。捆綁算法通過對(duì)回應(yīng)端口的計(jì)算保證流量均衡，回應(yīng)端口和源端口可能相等，也可能不相等。
(2)報(bào)文將新的SP＝2帶到下行，以供單板進(jìn)行MAC地址學(xué)習(xí)，報(bào)文(從0端口進(jìn)入)的源MAC表項(xiàng)對(duì)應(yīng)的端口為2。
(3)下行不做任何特殊處理，將報(bào)文發(fā)出。
(4)當(dāng)對(duì)端發(fā)送回應(yīng)報(bào)文時(shí)，通過單板查找目的MAC表項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的出端口是2，于是將報(bào)文發(fā)到端口2。
但是，圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)方案中存在以下的缺陷(1)由于它采用MAC地址學(xué)習(xí)欺騙的方式，所以只能根據(jù)源MAC進(jìn)行捆綁計(jì)算。如果根據(jù)目的MAC進(jìn)行捆綁，由于同一個(gè)源主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文可能具有不同的目的MAC，則捆綁算法計(jì)算出的結(jié)果也會(huì)不同，從而造成MAC學(xué)習(xí)的震蕩(即，MAC表項(xiàng)不停的變換)；(2)它只能根據(jù)源MAC進(jìn)行端口捆綁計(jì)算，使得端口流量的均衡效果不佳；(3)由于它基于MAC地址的方案，所以只能支持2層流量的分擔(dān)，對(duì)于3層流量無法實(shí)現(xiàn)分擔(dān)，更難以支持新的業(yè)務(wù)；(4)它只在上行進(jìn)行捆綁計(jì)算，下行直接出端口，當(dāng)捆綁組中有端口down(失效)時(shí)，下行無法察覺，流量切換需要MAC地址的重新學(xué)習(xí)，或等待MAC表的刪除/老化，會(huì)造成流量較長(zhǎng)的中斷。

發(fā)明內(nèi)容
因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于分布式網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的端口捆綁方法，該方法通過使用一種新穎的捆綁方式，從而有效地實(shí)現(xiàn)了端口捆綁功能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種適用于分布式網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的端口捆綁方法，該方法包括以下步驟1)在網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的端口捆綁表中增加一個(gè)自定義端口字段“主端口”，并從邏輯上用該主端口標(biāo)識(shí)捆綁組；2)當(dāng)來自發(fā)送端的上行報(bào)文進(jìn)入所述端口捆綁組后，將所述報(bào)文的源端口替換為由所述主端口字段表示的端口，并通過所述網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的網(wǎng)板將經(jīng)過所述替換的報(bào)文發(fā)送至對(duì)端；3)當(dāng)對(duì)端對(duì)所述報(bào)文做出回應(yīng)時(shí)，將回應(yīng)報(bào)文發(fā)送到由所述主端口代表的端口上。
上述方法中還包括根據(jù)所述報(bào)文的源端口的屬相判斷該端口是否為捆綁端口的步驟。
上述步驟3)中進(jìn)一步包括以下步驟根據(jù)出端口(此處就是主端口)的屬性進(jìn)行報(bào)文是否發(fā)向捆綁端口的判斷，查找端口捆綁表，得到端口成員列表，通過流量均分算法選出其中一個(gè)端口，并用該端口替換所述主端口以將報(bào)文發(fā)出。
在上述方法中，所述主端口是屬于所述捆綁組的物理端口。
在上述方法中，所述自定義端口字段“主端口”在上層配置時(shí)被指定。
在上述方法中，所述自定義端口字段“主端口”在所述捆綁組的生存周期內(nèi)不發(fā)生改變，并且實(shí)際物理端口是否正常工作不會(huì)對(duì)所述“主端口”產(chǎn)生影響。
本發(fā)明提供的這個(gè)方案克服了MAC學(xué)習(xí)欺騙方案的不足。而且更因?yàn)榱髁糠謸?dān)算法不依賴于源MAC，所以本發(fā)明可提供多種標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)流的方式源MAC、目的MAC及其組合，源IP、目的IP及其組合，MPLS標(biāo)簽棧等進(jìn)行端口捆綁的流量均衡，從而更好地實(shí)現(xiàn)了流量的均勻分布和對(duì)多種業(yè)務(wù)的支持；另外，采用2層轉(zhuǎn)發(fā)通過MAC學(xué)習(xí)到“主端口”的方式也有效地規(guī)避了MAC學(xué)習(xí)地址震蕩的問題。


下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明，其中圖1是在端口捆綁情況下現(xiàn)有技術(shù)所采用的MAC學(xué)習(xí)欺騙方案的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的采用“主端口”的捆綁方案的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的采用“主端口”的捆綁方案的方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將以分布式三層交換為例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體說明。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中采用了一種“主端口”的端口捆綁方案。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的采用“主端口”的捆綁方案的示意圖。與圖1相類似，圖2也分為上行和下行兩個(gè)階段(以圖中的虛線為界)，這兩個(gè)階段分別代表報(bào)文從捆綁組發(fā)出至網(wǎng)板以及報(bào)文從網(wǎng)板發(fā)送至捆綁組出端口的流程。后面將分別對(duì)這兩個(gè)部分的流程進(jìn)行具體說明。
在通過捆綁端口發(fā)送報(bào)文之前，首先在端口捆綁列表中增加一個(gè)“主端口”字段，該字段代表一個(gè)物理端口，屬于端口捆綁組，它在上層配置時(shí)指定，以華為公司制造的Quidway路由交換機(jī)系列為例，其配置命令為link-aggregation ethernet 5/0/0 to 5/0/7 master 5/0/0該命令的涵義是將八個(gè)100M帶寬的以太端口5/0/0到5/0/7端口捆綁，master后面的端口5/0/0就是主端口。
上述“主端口”在本捆綁組的生存周期內(nèi)不會(huì)改變，而且物理端口的up和down對(duì)主端口沒有影響。這里，up是指端口正常工作；down是指端口不能工作，它包括端口物理失效(例如未插網(wǎng)線，網(wǎng)線壞，等等)和用戶命令禁止兩種情況。另外，所述端口捆綁列表中的端口狀態(tài)都是up的。
在“主端口”被建立之后，該“主端口”就從邏輯上代表或標(biāo)識(shí)出了捆綁組。也就是說，以后捆綁組的屬性只能在主端口上進(jìn)行配置，捆綁組內(nèi)的子端口會(huì)自動(dòng)復(fù)制此主端口的屬性(如支持的路由協(xié)議，支持的vlan個(gè)數(shù)，等等)。而且以后所有的MAC、ARP表項(xiàng)都將學(xué)習(xí)到主端口，系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)中不會(huì)有子端口出現(xiàn)。另外，如果要?jiǎng)h除捆綁組，則只需刪除該主端口即可。同樣以華為公司制造的Quidway路由交換機(jī)系列為例，當(dāng)刪除主端口時(shí)，其配置命令為undo link-aggregation ethemet master 5/0/0該命令的涵義是撤銷端口5/0/0，其中，端口5/0/0就是主端口。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的采用“主端口”的捆綁方案的方法流程示意圖。如圖3所示，當(dāng)報(bào)文從捆綁組中的某個(gè)端口進(jìn)入后，在SB源接口板通過目的MAC地址查找MAC表得到出端口TB/TP(目標(biāo)板/目標(biāo)端口)，同時(shí)根據(jù)SP(源端口，即報(bào)文進(jìn)入的物理端口)的端口屬性判斷該端口是否為捆綁端口，如果是，則查找端口捆綁表得到主端口，并用主端口替換掉報(bào)文的SP。經(jīng)過其他功能的處理后，報(bào)文經(jīng)過網(wǎng)板被發(fā)送到目標(biāo)板TB。當(dāng)報(bào)文到達(dá)TB后，該板讀取上行帶來的信息，將報(bào)文發(fā)送到目標(biāo)端口TP，并在發(fā)送前進(jìn)行源MAC地址的學(xué)習(xí)。在MAC地址學(xué)習(xí)中，TB以源MAC地址為key值(關(guān)鍵值)，將報(bào)文的SB/SP(源板/源端口)存入MAC表。這樣所有的從捆綁組進(jìn)入的報(bào)文都將SP學(xué)習(xí)到主端口上。
當(dāng)對(duì)方回應(yīng)報(bào)文時(shí)，上行查找MAC表得到出端口TB/TP。注意，此時(shí)TP就是主端口。報(bào)文經(jīng)網(wǎng)板到達(dá)捆綁組所在的單板TB，TB根據(jù)TP端口的屬性表得知TP是捆綁端口，查找端口捆綁表，得到端口成員列表。通過流量均分算法選中其中一個(gè)端口，用該端口替換TP將報(bào)文發(fā)送出去。
需要注意的是，圖3中的下行的MAC地址學(xué)習(xí)并不是一定要進(jìn)行的。當(dāng)要學(xué)習(xí)的表項(xiàng)已經(jīng)存在于MAC表中，并且內(nèi)容和要學(xué)習(xí)的表項(xiàng)完全相同時(shí)，不需要學(xué)習(xí)；當(dāng)表項(xiàng)存在但內(nèi)容不同時(shí)，進(jìn)行表項(xiàng)的更新即可。
在上述過程中，流量均分算法可以任意選擇，常見的算法是用標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)流的關(guān)鍵值，如源MAC、目的MAC、源IP、目的IP、協(xié)議號(hào)或它們的組合進(jìn)行哈希運(yùn)算，得到一個(gè)唯一的值，對(duì)該數(shù)值用捆綁端口數(shù)進(jìn)行取模操作。用取模后的余數(shù)作為索引就可從捆綁組端口列表中查找到TP。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，雖然以上對(duì)本發(fā)明的說明是參考其具體實(shí)施例來進(jìn)行的，但它并不意味著是對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明的范圍是由附帶的權(quán)利要求來定義的。
權(quán)利要求
1.一種適用于分布式網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的端口捆綁方法，其特征在于所述方法包括以下步驟1)在網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的端口捆綁表中增加一個(gè)自定義端口字段“主端口”，并從邏輯上用該主端口標(biāo)識(shí)捆綁組；2)當(dāng)來自發(fā)送端的上行報(bào)文進(jìn)入所述端口捆綁組后，將所述報(bào)文的源端口替換為由所述主端口字段表示的端口，并通過所述網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的網(wǎng)板將經(jīng)過所述替換的報(bào)文發(fā)送至對(duì)端；3)當(dāng)對(duì)端對(duì)所述報(bào)文做出回應(yīng)時(shí)，將回應(yīng)報(bào)文發(fā)送到由所述主端口代表的端口上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上述步驟2)還進(jìn)一步包括根據(jù)所述報(bào)文的源端口的屬性判斷該端口是否為捆綁端口的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上述步驟3)中進(jìn)一步包括以下步驟根據(jù)出端口的屬性進(jìn)行報(bào)文是否發(fā)向捆綁端口的判斷，查找端口捆綁表，得到端口成員列表，通過流量均分算法選出其中一個(gè)端口，并用該端口替換所述主端口以將報(bào)文發(fā)出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述主端口是屬于所述捆綁組的物理端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述自定義端口字段“主端口”在上層配置時(shí)被指定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述自定義端口字段“主端口”在所述捆綁組的生存周期內(nèi)不發(fā)生改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)中實(shí)際物理端口是否正常工作不會(huì)對(duì)所述“主端口”產(chǎn)生影響。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于分布式網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的端口捆綁方法，它包括以下步驟1)在網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的端口捆綁表中增加一個(gè)自定義端口字段“主端口”，并從邏輯上用該主端口標(biāo)識(shí)捆綁組；2)當(dāng)來自發(fā)送端的上行報(bào)文進(jìn)入所述端口捆綁組后，將所述報(bào)文的源端口替換為由所述主端口字段表示的端口，并通過所述網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的網(wǎng)板將經(jīng)過所述替換的報(bào)文發(fā)送至對(duì)端；3)當(dāng)對(duì)端對(duì)所述報(bào)文做出回應(yīng)時(shí)，將回應(yīng)報(bào)文發(fā)送到由所述主端口代表的端口上。該方法通過提供多種標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)流的方式進(jìn)行端口捆綁的流量均衡，從而更好地實(shí)現(xiàn)了流量的均勻分布和對(duì)多種業(yè)務(wù)的支持；另外，采用2層轉(zhuǎn)發(fā)通過MAC學(xué)習(xí)到“主端口”的方式也有效地規(guī)避了MAC學(xué)習(xí)地址震蕩的問題。
文檔編號(hào)H04L12/00GK1527548SQ0311921
公開日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2003年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月5日
發(fā)明者申紀(jì)偉 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司