[发明专利]实现TCP应用主备热倒换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及IP数据网络设备领域，特别是涉及一种实现TCP应用主备热倒换的方法。

背景技术

现代信息社会对互联网的依存程度逐步加深，对网络的可靠性和可用性要求也越来越高，例如安全、金融、数据中心等领域。而网络是由相关的设备和传输线路搭建的，随着网络的IP(Internet Protocol，网络之间互连的协议，即网际协议)化程度的提高，网络中(包括固网和移动网络)数据网络设备的使用比例也逐步提高，因此对数据网络设备的可靠性和可用性的要求也越来越高。

数据网络设备都是由硬件和运行在之上的软件部分组成，为了增强设备的可靠性和可用性，网络较核心部位的设备都是采用主备的方式进行部署，核心大交换容量设备都是采用双主控的方式，而有些应用情况则是将几台设备形成一个虚拟的系统，设备之间互为主备。为了达到当主用设备发生故障时备用设备能够接管并保证业务不中断的目的，设备中的主用主控与备用主控或虚拟系统中的主用设备和备用设备间的软件需要有热倒换的功能，由于TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)可靠连接的特殊性，TCP应用比一般的软件更难实现同步的功能。

IP数据网络设备包括带双主控的机架式设备、堆叠系统中的设备和虚拟交换系统中的设备，这些设备可能是交换机、路由器、PON(Passive Optical Network，无源光网络)局端设备、PTN(Packet Transport Network，分组传送网)设备或其他类似设备。图1为常规IP数据网络设备的软件架构图，参见图1所示，数据网络设备的软件体系中包括操作系统软件、BSP(Board Support Package，板级支持包)/驱动软件、软件接口管理软件、二层协议模块、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网间协议)栈模块、三层软件模块和网络管理模块，其中，数据网络设备硬件和操作系统内核是数据网络设备的硬件和软件基础，硬件驱动、TCP/IP协议栈、二层协议模块、三层协议模块、网管模块都依赖于该设备的硬件和软件基础。硬件驱动用来驱动硬件使其可以正常工作，至少包括串口驱动、网口驱动或一些硬件芯片的驱动等。软件接口管理模块负责管理物理口、TRUNK(汇聚)接口、VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)接口、IP接口的参数配置管理，并从这些接口接收数据传递给上层软件或从上层软件接收数据并从这些接口发送到硬件。

TCP/IP栈模块处理IP网络数据的收发，包括基于IP层的协议数据和基于UDP(User Data Protocol，用户数据报协议)或TCP层的数据。二层协议模块泛指网络设备中用到的二层协议，例如STP(Spanning Tree Protocol，生成树协议)协议等，各二层协议从接口管理层接收或向接口管理层发送协议数据，并根据各自协议的流程完成相应的功能。三层协议模块泛指网络设备中用到的三层协议，例如BGP(Border Gateway Protocol，边界网关协议，用来连接Internet上独立系统的路由选择协议)路由协议等，各三层协议通过套接字从TCP/IP栈模块接收或向接口管理层发送协议数据，并根据各自协议的流程完成相应的功能。网管模块用来管理设备的硬件和各软件模块的参数。

现有的IP数据网络设备还存在一些技术方面的问题：

随着IP数据网络业务的发展，人们对IP网络愈加依赖，对IP数据网络设备的可靠性和可用性要求更高，但是IP数据网络设备的功能越来越强大，设备的硬件和软件也会越来越复杂，出现故障的可能性也越高。从目前的情况来看，一般是采用部件或设备冗余的方式来保证系统的可靠性和可用性，例如在同一个设备中使用双主控，或者在虚拟系统中部署多个设备来实现设备或系统的高可用，这种冗余方案中需要解决的最大问题就是软件系统的同步，只有备用设备与主用设备的协议运行状态一致才能实现主备之间的热倒换，不中断网络和业务。参见图1所示，数据网络设备的软件系统可以将软件分为硬件支持软件(BSP/驱动)、操作系统软件、TCP/IP栈软件、二层协议软件、三层协议软件、网管软件等，为了实现主备热倒换，设备软件系统中操作系统软件以上的软件模块可能都需要实现协议的同步功能，其中基于TCP的应用因为是面向连接的，如果对端设备发现TCP连接中断，则TCP相关应用就会中断，因此基于TCP的三层协议软件的主备系统同步是难度最高的。

发明内容