[发明专利]容错网络交换机

说明书

技术领域

本发明涉及一类网络交换设备，特别是指一种采用以太网，光纤，异步传输模式以及其它网络技术的可容错的网络交换机。

背景技术

众所周知，网络交换机可以为网络终端例如计算机，打印机，服务器等两两之间相互通信提供独立的信道，提高网络的通信能力，这种方式要优于网络中所有设备接收所有数据包来进行通信。

网络交换机通过交换技术使网络上的设备可以采用独立的信道相互通信，相对于采用非交换技术、工作在OSI物理层的网络设备如集线器HUB，交换技术可提供更高的网络通信的带宽。

网络交换机一般提供固定的端口数量(4～64个)，每个端口可连接一个独立的网段。由于每个网段都共享同一个接入，因而每个网段中的设备越少就越有利于实际使用。而当有更多的设备要接入网络中时，一般就需要接入多个交换机。通常情况下，为满足更多数量的设备接入，采用交换机集联的方式要比只增加交换机端口的方式更能提高网络的性能。

当采用上述交换机集联的方式时，单台网络交换机将成为网络故障点。举个例子，网络中的一台交换机出现故障，那么在它上面连接的网络终端将无法接入网络，除非更换此故障交换机。网络交换机一般都包含装有逻辑电路的印刷电路板、电源等板卡组件，当中每一个组件的故障都会导致交换机停止工作。这些所谓的网络中的单点故障会影响网络传输，造成极大的损失，因此提高交换机的可靠性变得尤其重要。

目前许多可以提高可靠性的技术已经应用到网络交换机中，提供关键部件冗余是其中一种常用的方法，用于克服一些单点故障引起的问题。例如网络交换机提供双路电源、冷却系统、环回链路等冗余技术，当正在工作的部件出现故障时，备用部件将自动启动确保交换机的工作不间断。当然这种方式也存在一个显著的缺点，即设备为冗余部件增加了成本，但并未提高性能，例如冗余电源，会增加第二块几乎用不到的电源模块以及在故障电源和备用电源之间切换的电路两方面的成本，而要交换机在不间断工作的前提下替换故障的部件也增加了成本和操作上的复杂性。此类冗余由于代价太高，除了在为确保可靠性而不计成本的场合以外都不建议采用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种容错的网络交换机以克服网络中的单点故障，本发明是一种提高网络设备可靠性的高性价比解决方案。

本发明的特定目标是提供一种容错网络交换机，包含两个以上的交换单元和一个高可靠(无单点故障)的互联单元，在正常工作状态下两个交换单元都处理网络数据包，若其中一个交换单元发生故障，则另一交换单元将承担所有工作以确保工作不间断，代价是可能会降低一些性能。发生故障的交换单元可以被更换且更换后网络可恢复原状，更换不会影响另一个工作中的交换单元或网络连接。

容错交换机的一个重要优势是用一个适度的价格提供经济型的不间断网络容错服务方案，无论小型还是大型的网络都可以采用这种方案。与常规的容错方式不同的是，容错交换机所有的交换机组件在正常情况下都是工作的。

本发明的一个特征是一台容错交换机包含了两个或两个以上的交换单元，每个交换单元包含一定数量的网络接口以及一个至少提供2个接口，用来连接交换单元的集线器，每个交换单元通过这个集线器上的端口连接到互联单元。

本发明的一个特征是一台容错交换机包含一个带有多网口的第一交换控制器，一个与第一交换控制器的端口相连的第一集线器和一组与第一集线器互联的独立网络接口，这些网络接口有两种状态：正常状态下一个网络接口与第一集线器互联，另一种状态下有两个或多个接口与第一集线器互联。一台容错交换机还包括一个带有多网口的第二交换控制器，一个与第二交换控制器的端口相连的第二集线器和一组与第二集线器互联的独立网络接口，这些网络接口有两种状态：正常状态下一个网络接口与第二集线器互联，另一种状态下有两个或多个接口与第二集线器互联。此外一台容错交换机还包括一组网络连接器，每个连接器与网络接口平行连接，把每一组主、第二集线器联结起来。

本发明的一个特征是每一个交换单元包含一个故障监测器用来监控交换单元的工作状况，当本交换单元发生故障时立刻将故障状态转告另一个交换单元的故障监测器。

本发明的一个特征是一个交换单元的故障监测器所发送的状态信息可以用来更改本交换单元的独立连接端口的状态。