[发明专利]基于有状态数据平面的网络多点故障恢复方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是一种基于有状态数据平面的网络多点故障恢复方法。

背景技术

为了保证传统网络不间断的服务，故障管理是提供高可靠性通信服务的关键工具之一。在传统网络中，对于网络故障处理分别如下：（i）故障检测，（ii）备份路径信息收集，（iii）转发规则配置。这一系列的操作严重增加网络恢复的耗时，无法满足如今运营商网络的需求。软件定义网络（SDN）通过控制器对网络行为进行抽象化，大大简化了网络的运营和管理。因此在SDN中，控制器可以从整体角度有效协调网络运行，可利用SDN简化和减少传统网络中耗时的故障处理过程。在现有的SDN网络故障解决方案中，网络组件故障时，会向控制器发送请求，控制器对故障请求作出反应并计算备份路径，并下发转发规则绕开故障路径。恢复过程取决于控制器的计算速度及流的数量，如果流量较大的话，会对控制器造成极大的资源开销，增加网络瘫痪的可能性。

现有技术中有一种利用有状态数据平面进行故障恢复的方法，其利用状态的改变来区别主备路径的选择，如果当主备路径上同时出现故障时，数据包则会在主备路径上非故障路径迂回，造成死锁问题。因此，基于以上问题，需要提出一种基于有状态数据平面的网络多点故障恢复方法，以有效解决控制器负载及网络数据包死锁问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于有状态数据平面的网络多点故障恢复方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于有状态数据平面的网络多点故障恢复方法，基于有状态数据平面能够维护状态信息的特征，采用主备路径及数据包回流的方式进行故障回溯，令上游节点获取下游节点的故障情况，避免数据包进入故障路径；当出现主备路径均故障时，通过采用控制器重新选路的方式，避免主备路径造成死锁。

在本发明一实施例中，还包括如下步骤：

步骤S1：拓扑结构初始化；根据用户自定义搭建拓扑，通过控制器感知底层拓扑结构，获取拓扑信息；每个交换机内部维护着自身的端口状态信息表，用于标记各个端口的流通性；

步骤S2：所述控制器根据所述步骤S1中所感知的拓扑信息，计算物理拓扑中主机的交互流量；对于每组流量，计算其主路径及备份路径，并结合故障因素，将转发规则配置至各个交换机；

步骤S3：进行故障分析，判断故障情况类型，包括：主路径发生故障，备份路径未发生故障；主路径未发生故障，备份路径发生故障；主备路径均发生故障

步骤S4：根据预设主路径故障处理方法和预设备份路径故障处理方法进行故障处理。

在本发明一实施例中，在所述步骤S3中，当主路径因单点或多点的节点或链路发生故障，导致流量无法通过主路径进行传输时，则判定主路径发生故障。

在本发明一实施例中，在所述步骤S3中，当备份路径因单点或多点的节点或链路发生故障，导致流量无法通过备份路径进行传输时，则判定备份路径发生故障。

在本发明一实施例中，在所述步骤S4中，所述预设主路径故障处理方法还包括如下步骤：

步骤S411：与故障节点或链路连接的节点触发路径故障状态，且记为F状态；在所述端口状态信息表中，将与故障节点或链路相连接的端口的状态设置为阻塞；

步骤S412：判断备份路径中是否包含该节点；若包含，则把数据包转发至备份路径；若不包含，则将数据包标记上VLAN标签，并将数据包回流至原数据包所流经主路径的上一节点；

步骤S413：在上一节点检测回流带有VLAN标记的数据包，在所述端口状态信息表中，将接收回流数据包的端口设置为阻塞，并判断备份路径是否包含该节点；若包含，则把数据包的VLAN标签去除，并转发至备份路径；若不包含，则将数据包标记上VLAN标签，并将数据包回流至对应预设主路径的上一节点；

步骤S414：在上一节点重复所述步骤S413中的操作，直至到达节点位于备份路径中，将数据包的VLAN标签去除，再将其转发至备份路径。

在本发明一实施例中，所述步骤S4中，所述预设备份路径故障处理方法还包括如下步骤：

步骤S421：与故障节点或链路连接的节点触发路径故障状态，且记F状态；在所述端口状态信息表中，将与故障节点或链路相连接的端口的状态设置为阻塞；

步骤S422：判断主路径是否包含该节点；若包含且主路径故障恢复，则把数据包转发至主路径；若不包含，则将数据包标记上VLAN标签，并将数据包回流至原数据包所流经备份路径的上一节点；