[发明专利]一种OSPF热备方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种OSPF热备方法和装置。

背景技术

OSPFv2(OpenShortestPathFirstversion2，开放最短路径优先协议版本2， 本文简称OSPF)是IETF(TheInternetEngineeringTaskForce，互联网工程任 务组)组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议，具有适应范围广、收敛 迅速、无自环、便于层级化网络设计等特点，因此在IPv4网络中获得了广泛 应用，对应的标准规范为RFC2328。

1，OSPF路由更新

在OSPF协议中，如下两种情况需要更新路由，重新发送路由给邻居设备：

1)拓扑变化，从而引起路由变化；

2)周期性更新：网络没有任何变化时，OSPF协议每隔半小时需要更新一 次路由；

2，OSPF的路由重传列表

在相邻的网络设备上，OSPF协议通过交换路由信息来互相学习路由。在 路由学习过程中，通过互相发送带有路由的报文来完成学习，而在IP网络中， 数据报文是可能丢失的。因此，OSPF协议设计了一个确认以及重传的机制来 保证路由学习的正确性：

1)发送端在发送路由前，先将路由保存在本地的重传列表中；

2)接收端在接收到路由后，必须回复确认；

3)发送端在收到确认后，从重传列表中删除该路由；

4)若发送端没有收到确认，等待一段时间后再次发送路由，直到收到确认 为止；

3，热备技术

在分布式网络设备中，一台设备可以启用2个引擎，其中一个指定为主， 一个指定为从，正常情况下主引擎负责整机的控制面功能，从引擎作为备份。 从引擎有主引擎所有的数据，一旦主引擎失效，从引擎马上无缝接管，用户的 业务不受影响，这就是热备技术。

如图1所示，图中双引擎设备主引擎故障失效后，从引擎将无缝接管，对 于另外两台设备来说，完全感知不到该设备发生过故障，用户业务也不受影响。

4，OSPF热备

主引擎失效，从引擎接管后，所有的控制面协议都要恢复正常运行，且旁 边的设备不感知。因此，对于OSPF协议来说，就需要提前把协议运行所需的 数据备份到从引擎上，当从引擎启动后，OSPF协议马上开始运行，这个就是 OSPF协议的热备技术。

为了实现OSPF协议的热备，主引擎需要备份的数据包括：路由、接口、 邻居、重传列表。其中路由、接口、邻居是OSPF协议运行所必须的基础数据， 而重传列表之所以需要备份，主要是为了防止路由丢失。如图2所示，若不备 份重传列表，在主引擎故障后，若此时刚好发生丢包，将导致路由丢失：

现有技术中，在主引擎的OSPF协议运行过程中，只要有数据发生了变化， 都要实时备份到从引擎。备份的数据包括路由、接口、邻居、重传列表。其中 接口和邻居在协议刚运行阶段一次性备份，后续除非有变化，否则无需再次备 份，且这些数据相对较少，通常几十条甚至几条数据，不存在性能瓶颈。而 OSPF协议的路由数据可能很大，最高可达到百万级别，且可能时时刻刻都在 更新。因此，OSPF协议数据备份的性能瓶颈主要在于路由数据的备份，路由 数据备份的流程如图3所示：

当网络始终保持稳定，拓扑没有变化时，OSPF的路由只有周期更新，即 半小时更新一次，此时在主从引擎间需要备份的数据量最小。

假设网络的路由规模为M，邻居规模为N。半小时内，OSPF协议备份数 据量最小为：M+2*M*N，前者是路由备份的数据，后者是重传列表备份的 数据。重传列表是针对每个OSPF协议的邻居的，即每个邻居都需要有一个重 传列表，且重传列表需要在主从引擎间通信两次，因此重传列表的通信量为 2MN。由此可见，路由备份占OSPF协议整个备份数据的比例为：M/(M+2MN) ＝1/(1+2N)。可见，路由备份的占比与M无关，只跟N的大小有关。N的数 值当前业界最大可达2000，常见网络N的规模通常小于50。

表1列出了不同网络规模下，路由备份占OSPF协议全部备份数据的比例：