[发明专利]修复生成树协议转发状态异常的方法及堆叠设备

说明书

技术领域

本发明涉及堆叠技术领域，具体涉及修复生成树协议（STP，Spanning Tree Protocol）转发状态异常的方法及堆叠设备。

背景技术

智能弹性架构（IRF，Intelligent Resilient Framework）也称为堆叠，是一种软件虚拟化技术。它的核心思想是将多台设备连接在一起，进行必要的配置后，虚拟化成一台设备。使用这种虚拟化技术可以集合多台设备的硬件资源和软件处理能力，实现多台设备的协同工作、统一管理和不间断维护。IRF有很多优点，一旦主（Master）设备故障，系统会迅速自动选举新的Master，以保证业务不中断，从而实现了设备的1:N备份。

多实例生成树协议（MSTP，Multiple Spanning Tree Protocol）是由电气和电子工程师协会（IEEE，Institute of Electrical and Electronics Engineers）制定的802.1s标准定义，它可以弥补STP、快速生成树协议（RSTP，Rapid Spanning Tree Protocol）和按虚拟局域网生成树（PVST，Per VLAN Spanning Tree）协议的缺陷，既可以快速收敛，也能使不同VLAN的流量沿各自的路径转发，从而为冗余链路提供了更好的负载分担机制。

目前，网络中无论是接入层、汇聚层，还是核心层，这些网络层次上的设备越来越广泛使用IRF技术来提高网络的可靠性。特别是在数据中心越来越集中庞大的趋势下，对设备的处理性能的要求也越来越高，应用堆叠技术能够很好地满足这一需求。图1给出了传统的网络拓扑示意图，图2为引入了IRF技术后的网络拓扑示意图，将图1和图2对比，可以发现，IRF技术已经应用到了接入层、汇聚层和核心层设备中。随着网络用户的增多，网络中的数据流量也呈现出极大的增长，链路聚合也广泛地应用于网络设备之间，它不仅增加了链路带宽，也增加了链路的可靠性。IRF与链路聚合技术很好地融合在一起，对网络的可靠性提供了很好的保障。

目前，网络中仍然根据接入层、汇聚层和核心层来部署网络设备，接入层设备属于较低端的设备，处理性能和流量转发性能有限，而汇聚层的流量较大，因而设备性能都较强大，核心层设备的要求则更高，处理性能更加强大。由于数据流量可能在一段集中时间内突发到汇聚层或核心层设备上，会对设备处理性能造成极大压力，中央处理单元（CPU，Central Processing Unit）可能会出现使用率很高的情况，而这段时间内可能会导致某些协议的计算和处理无法及时响应，而导致数据丢失和不一致的情况出现。

图3给出了IRF与链路聚合技术融合的典型组网图，如图3所示，当堆叠交换机A处理大量上CPU的数据时，很容易导致像MSTP这样耗计算量和内存的协议不能及时得到调度，会出现聚合口A1上某些成员口的状态与聚合口状态不一致，特别是分布在其他堆叠成员设备上的聚合成员口。比如MSTP计算出聚合口A1是禁止转发（discarding）状态，然后会通知所有成员口a1～a4将自己置为discarding，由于CPU繁忙或堆叠链路拥塞，可能会出现通知消息丢失而导致a3和a4没有接收到，从而导致a3和a4接口仍然保持原来的转发状态。

另一种情况，当聚合口有STP状态变化时，需要下发新的状态给各个聚合成员所在接口板，当堆叠交换机存在大量接口板的情况下，可能会出现有的接口板CPU不忙，有的接口板CPU很忙的情形，这样也会造成处理STP消息不及时的问题，从而导致本接口板上的聚合成员口的STP状态与其他成员口状态不一致的问题。

由上所述，IRF与链路聚合技术融合后存在如下缺点：

1、当堆叠设备的CPU使用率很高时，由于CPU使用率很高可能无法及时处理MSTP模块的各种事件和消息，会导致跨框的链路聚合口可能存在个别成员口MSTP转发状态与聚合口不一致的情况。

2、当堆叠设备的CPU使用率很高时，设备无法及时检测到或无法准确检测出聚合成员口STP状态不一致问题。

3、聚合口有STP状态变化时需要将状态下发到不同接口板上，考虑不同接口板上处理的顺序会有时间差，也可能会出现短时间聚合成员口STP状态不一致问题。

4、当出现聚合成员口的MSTP转发状态与聚合口不一致时，网络中可能会出现网络环路，从而使CPU忙的情况更加恶化。

发明内容

本发明提供修复STP转发状态异常的方法及堆叠设备，以在堆叠设备的聚合成员口的STP转发状态不一致时及时修复。