CN101729426A - 一种虚拟路由冗余协议主备用设备快速切换的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虚拟路由冗余协议主备用设备切换的方法，涉及同级设备中路由冗余备份技术领域。本发明方法包括：VRRP主用设备确定VRRP备用设备的切换优先级的最高值，并发送给VRRP备用设备；VRRP备用设备接收所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值，根据所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备时，启动快速切换功能，用于在所述VRRP主用设备出现故障时，立即切换为VRRP主用设备。本发明技术方案减少了VRRP备用设备切换为VRRP主用设备的时间。
Description
技术领域
本发明涉及同级设备中路由冗余备份技术领域，尤其涉及虚拟路由冗余协议主备用设备切换的方法。
背景技术
随着网络应用的不断深入和发展，用户对网络可靠性的需求越来越高。一般企业局域网通过路由器连接外网，局域网内用户主机通过配置默认网关来实现与外部网络的访问。这样得话，一旦缺省网关死机，主机与外界的联系就中断了。VRRP(虚拟路由冗余协议)是一种很好的解决方案。
VRRP描述了在多个VRRP路由器之间选举产生一个虚拟路由器承担静态网关的职责。VRRP通过提供一套检测以及竞选机制，实现了在多址访问局域网络中(比如以太网)的路由备份功能。协议通过对局域网中网关设备的备份，维持网络系统对接入主机设备服务运转的不间断性，也就是对接入主机设备的路由下一跳设备做备份。
根据VRRP协议描述主用设备在不能提供网关服务的情况下(上行链路故障或本设备故障等原因)，会发送一个Priority字段为0的VRRP通告报文(VRRP报文格式见附图1和附图2)。VRRP备用设备收到该报文后设置定时器，如果一直没有接收到Priority字段高于本地配置的优先级的VRRP通告报文，在((256-Priority)/256)*1S后(此处的Priority为本地配置的优先级)，就会切换为VRRP主用设备。
上述的处理方式考虑了一台主用设备对应多台备用设备的情况。如果主用设备宕机，优先级最高的备用设备会最先切换为主用设备，并发出新的VRRP通告报文。这样就避免了其它备用设备也会有切换为主用设备的动作，出现状态震荡。但是，该处理方式存在不足，具体描述如下：
按照协议流程，优先级最高的备用设备切换成主用设备的时间会比较长。协议提供的算法为((256-Priority)/256)*1S(其中，备用设备可配置的Priority范围为1～254)。这样，VRRP备用设备切换为主用设备的时间最少为7.8ms。但是，在实际应用中该时间依赖于系统定时器的精度。如果系统定时器的最小周期为100ms，那么最坏的情形下，切换时间一定不小于100ms。针对实时业务(例如语音业务)，该切换时间过长，不利于业务快速恢复。此外，通过定时器方式也会占用较多系统资源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种快速切换的方法，从而克服现有技术中存在的VRRP备用设备切换为主用设备时间太长的缺陷。
为了解决上述问题，本发明公开了一种虚拟路由冗余协议主备用设备切换的方法，包括：
虚拟路由冗余协议(VRRP)主用设备确定VRRP备用设备的切换优先级的最高值，并发送给VRRP备用设备；
VRRP备用设备接收所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值，根据所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备时，启动快速切换功能，用于在所述VRRP主用设备出现故障时，立即切换为VRRP主用设备。
进一步地，上述方法中，所述VRRP主用设备确定VRRP备用设备的切换优先级的最高值的过程如下：
所述VRRP主用设备向VRRP备用设备发送切换优先级最高VRRP备用设备发现(VMBD)报文，该VMBD报文中携带有所述VRRP主用设备本地记录的VRRP备用设备的切换优先级的最高值；
当所述VRRP主用设备在设定时间内收到VRRP备用设备返回的VRRP备用设备切换优先级响应(VBPR)报文，则从所述VBPR报文中获取切换优先级，并将所获取的切换优先级中优先级别最高的切换优先级确定为所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值，用所确定的VRRP备用设备的切换优先级的最高值更新本地记录，其中，所述VBPR报文的切换优先级为发送该VBPR报文的VRRP备用设备的切换优先级。
其中，所述VRRP主用设备向VRRP备用设备发送所述VMBD报文后，若在设定时间内未收到VRRP备用设备返回的VBPR报文，则将本地记录的VRRP备用设备的切换优先级的最高值确定为所述VRRP备用设备切换优先级的。
所述设定时间为若干个VRRP周期。
优选地，所述设定时间为6个VRRP周期。
进一步地，上述方法中，所述VRRP备用设备根据所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备的过程如下：
所述VRRP备用设备接收所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值后，比较本设备的切换优先级与所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值的高低，当本设备的切换优先级与所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值相同时，则判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备。
本发明还公开了一种虚拟路由冗余协议主备用设备切换的系统，包括一个虚拟路由冗余协议(VRRP)主用设备、一个或者多个VRRP备用设备，其中：
所述VRRP主用设备，用于确定VRRP备用设备的切换优先级的最高值，并发送给所述VRRP备用设备；
所述VRRP备用设备，用于接收所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值，根据所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备时，启动快速切换功能，用于在所述VRRP主用设备出现故障时，立即切换为VRRP主用设备。
进一步地，上述方法中，所述VRRP主用设备，用于向所述VRRP备用设备发送切换优先级最高VRRP备用设备发现(VMBD)报文，该VMBD报文中携带有所述VRRP主用设备本地记录的VRRP备用设备的切换优先级的最高值，以及用于判断在设定时间内是否收到VRRP备用设备返回的VRRP备用设备切换优先级响应(VBPR)报文，如果收到，则从所述VBPR报文中获取切换优先级，并将所获取的切换优先级中优先级别最高的切换优先级确定为所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值，用所确定的VRRP备用设备的切换优先级的最高值更新本地记录，其中，所述VBPR报文的切换优先级为发送该VBPR报文的VRRP备用设备的切换优先级。
其中，所述VRRP主用设备，若判断在设定时间内未收到任何VRRP备用设备切换优先级响应(VBPR)报文，则用于将本地记录的VRRP备用设备的切换优先级的最高值确定为所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值。
所述设定时间为若干个VRRP周期。
优选地，所述设定时间为6个VRRP周期。
所述VRRP备用设备，用于接收所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值后，比较本设备的切换优先级与所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值的高低，当本设备的切换优先级与所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值相同时，则判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备。
本发明技术方案与现有技术相比，可以减少VRRP备用设备切换为VRRP主用设备的时间，加快业务恢复，特别适用于只有一台VRRP主用设备只对应于一台VRRP备用设备的应用场景。
附图说明
图1是现有VRRP报文封装在IP报文中的示意图；
图2是现有VRRP报文格式示意图；
图3是本实施例中VRRP主备用设备快速切换的流程图；
图4是本实施例中最高切换优先级的VRRP备用设备选举流程图；
图5是本实施例中VRRP备用设备判断自身是否为切换优先级最高的VRRP备用设备的流程图；
图6是一种路由冗余备份系统的拓扑模型图；
图7是图6所示拓扑结构中BR采用本发明技术方案实现快速切换的流程图。
具体实施方式
本发明的主要构思是，VRRP主用设备可以在VRRP备用设备中选举出切换优先级最高的VRRP备用设备；这样，当切换优先级最高的VRRP备用设备在检测到VRRP主用设备不可用时，无需等待，立即切换为VRRP主用设备即可，从而缩短业务中断时间。
下面结合附图及具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述。
一种VRRP主备用设备快速切换的系统，至少包括一个VRRP主用设备、一个或多个VRRP备用设备。
VRRP主用设备，用于确定VRRP备用设备的切换优先级的最高值，并发送给VRRP备用设备；
其中，VRRP主用设备可以通过最高切换优先级的VRRP备用设备选举，来确定切换优先级最高的VRRP备用设备，其中，VRRP主用设备在设定时间内完成最高切换优先级的VRRP备用设备的选举，即在设定时间内判断是否收到比本地记录的VRRP备用设备的最高切换优先级还要高的切换优先级，设定时间为若干个VRRP周期。
VRRP备用设备，用于接收VRRP备用设备的切换优先级的最高值，根据VRRP备用设备的切换优先级的最高值判断本设备是否为切换优先级最高的VRRP备用设备，如果判断是切换优先级最高的VRRP备用设备，则启动快速切换功能，用于在VRRP主用设备出现故障时，立即切换为VRRP主用设备。
下面介绍上述系统实现VRRP主备用设备快速切换的具体过程。该过程如图3所示，包括以下步骤：
步骤A，VRRP主用设备确定所有VRRP备用设备切换优先级中的最高切换优先级，VRRP主用设备将VRRP备用设备的切换优先级的最高值发送给各VRRP备用设备；
该步骤中，VRRP主用设备通过最高切换优先级的VRRP备用设备选举，来确定切换优先级最高的VRRP备用设备，其中，最高切换优先级的VRRP备用设备选举可以按照图4所示的流程进行，具体包括以下步骤：
步骤401：当Adver Timer定时器到期时，VRRP主用设备正常发送VRRP通告报文，同时检查是否需要发送VMBD(Most-priority Backup-routerDiscovery，最高优先级VRRP备用设备发现报文)报文，如果是，进入步骤402，否则结束本流程；
其中，VMBR报文即为Type字段为5的VRRP报文。
步骤402：VRRP主用设备确认当前已发送的VMBD报文是否超过设定的VMBD报文发送次数，如果是，则不再发送VMBD，结束本流程，否则进入步骤403；
该步骤中，设定的VMBD报文发送次数用于保证VRRP主用设备发送的VMBD报文被VRRP备用设备所接收，在本实施例中，设定的VMBD报文发送次数为6，在一些情况下，设定的VMBD报文发送次数大于2即可，其中，若VRRP主用设备判断本设备发生了VRRP状态切换，则要将已发送的VMBD报文计数清0。
步骤403：VRRP主用设备根据本地记录的VRRP备用设备的最高切换优先级封装VMBD报文的Priority字段；
其中，如果本地无VRRP备用设备的最高切换优先级记录，则使用0封装VMBD报文的Priority字段；
步骤404：VRRP主用设备将封装好的VMBD报文发送出去，并将已发送的VMBD报文计数加1；
该步骤中，VRRP发送VMBD报文主要用于向各VRRP设备通告当前VRRP备用设备的最高切换优先级；还可以触发VRRP备用设备发送VBPR报文。
步骤405：当VRRP主用设备接收到VRRP备用设备发送过来的VBPR(VRRP Backup-router Priority Reply，VRRP备用设备优先级响应)报文时，解析报文中的Priority字段，并记为P1；
该步骤中，当VRRP主用设备收到报文时，即可知可能存在VRRP备用设备的切换优先级比本地记录的最高切换优先级高。
步骤406：VRRP主用设备读取本地记录的VRRP备用设备的最高切换优先级为P2，并比较P1和P2，当P1大于P2时，进入步骤407，当P1小于或等于P2时，进入步骤408；
步骤407：VRRP主用设备用P1(即所收到的VBPR报文中的Priority字段)更新本地记录的VRRP备用设备的最高切换优先级；
该步骤中，VRRP主用设备需要进一步判断是否在设定时间内收到该VBPR报文，如果是，才用P1更新本地记录的VRRP备用设备的最高切换优先级，否则不进行处理，其中，设定时间为若干个VRRP周期，该设定时间从第1个VRRP周期开始计时，优选方案中，设定时间可为6个VRRP周期，从第1个VRRP周期开始到第6个VRRP周期结束(即从VRRP主用设备发送第1个VMBD报文到发送最后1个VMBD报文的时间间隔，再加上1个VRRP周期的时间)；其中，VBPR报文就是Type字段为6的VRRP报文。
步骤408：VRRP主用设备丢弃收到的VBPR报文，结束流程。
步骤B：VRRP备用设备接收VRRP主用设备发送的VRRP备用设备的切换优先级的最高值，若判断本设备即为切换优先级最高的VRRP备用设备，则置上VRRP快速切换标识，即启动快速切换功能；
该步骤中，VRRP备用设备判断自身是否为切换优先级最高的VRRP备用设备的具体过程，如图5所示，包括以下步骤：
步骤501：VRRP备用设备接收VRRP主用设备发送的VMBD报文；
步骤502：VRRP备用设备解析VMBD报文的Priority字段记为P1，读取本地配置的VRRP切换优先级记为P2；
步骤503：VRRP备用设备比较P1和P2的大小，若P1小于P2，则进入步骤504，若P1等于P2，进入步骤505，若P1大于P2，进入步骤506；
步骤504：VRRP备用设备根据P2(即本地配置的VRRP切换优先级)封装VBPR报文的Priority字段，并发送封装好的VBPR报文到VRRP主用设备，并返回步骤501的操作；
步骤505：VRRP备用设备确定自己即为最高切换优先级的VRRP备用设备，置上VRRP快速切换标识，结束本流程；
步骤506：VRRP备用设备确定当前存在比自己切换优先级更高的VRRP备用设备，则丢弃VMBD报文，不做处理，结束本流程；
该步骤中，当VRRP备用设备确定当前存在比自己切换优先级更高的VRRP备用设备后，发现VRRP快速切换标识已置上，则需要清0。
步骤C，VRRP备用设备检测到VRRP主用设备不可用(VRRP主设备down或者VRRP主设备的上行链路down)时，若检查本设备的VRRP快速切换标识已置上，则立即切换为VRRP主用设备，若本设备的VRRP快速切换标识没有置上，则按照现有RFC2338流程进行操作。
在优选的场景中，VRRP主用设备发送VMBD报文后，在上述步骤405中接收到VBPR报文时，先判断该VBPR报文是否是在设定时间内收到的，如果是，再解析该VBPR报文中的Priority字段，并进一步判断是否存在VRRP备用设备的切换优先级比本地记录的最高切换优先级高，如果判断该VBPR报文不是在设定时间内收到的，则不解析该VBPR报文中的Priority字段即可。
现在以图6所示的路由冗余备份系统的拓扑模型为例，说明VRRP备用设备快速切换为主用设备的处理流程。其中，图6所示MR和BR都是VRRP路由器，MR和BR分别与上行的核心层设备建立BFD连接，以检测上行链路是否正常，MR和BR由VRRP竞选产生一台虚拟路由器，为接入层的用户提供网关服务。
假设图6所示的MR的VRRP切换优先级比BR高，MR为VRRP主用设备，BR为VRRP备用设备。则在最高切换优先级VRRP备用设备竞选过程中，BR将确定自身为最高切换优先级的VRRP备用设备，开启VRRP快速切换功能，这样，当MR通过BFD报文检测到其到核心层设备的上行链路出现故障时，将立即切换为VRRP备用设备，并发出Priority字段为0的VRRP通告报文。BR进行快速切换的处理流程，如图7所示，包括以下步骤：
步骤701：BR接收MR发送过来的Priority字段为0的VRRP通告报文；
步骤702：BR检查当前的VRRP状态是否为VRRP备用设备，如果是，则进入步骤703；否则进入步骤705；
步骤703：BR检查VRRP快速切换标志是否已置上，如果是，则进入步骤704；否则进入步骤706；
步骤704：BR切换为VRRP主用设备；
步骤705：BR发送一个VRRP通告报文，重置Adver_Timer，到下一个通告周期再触发VRRP通告报文的发送，结束本流程；
步骤706：设置Master_Down_Timer的到期时间为Skew_Time(((256-Priority)/256)*1S，其中Priority为网络管理员配置的切换优先级，默认为100)，也就是Skew_Time后，切换为VRRP主用设备。
从上述实施例可以看出，本发明技术方案提高了VRRP备用设备切换为VRRP主用的速度，减少了业务中断的时间。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (12)
1.一种虚拟路由冗余协议主备用设备切换的方法，其特征在于，该方法包括：
虚拟路由冗余协议(VRRP)主用设备确定VRRP备用设备的切换优先级的最高值，并发送给VRRP备用设备；
VRRP备用设备接收所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值，根据所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备时，启动快速切换功能，用于在所述VRRP主用设备出现故障时，立即切换为VRRP主用设备。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述VRRP主用设备确定VRRP备用设备的切换优先级的最高值的过程如下：
所述VRRP主用设备向VRRP备用设备发送切换优先级最高VRRP备用设备发现(VMBD)报文，该VMBD报文中携带有所述VRRP主用设备本地记录的VRRP备用设备的切换优先级的最高值；
当所述VRRP主用设备在设定时间内收到VRRP备用设备返回的VRRP备用设备切换优先级响应(VBPR)报文，则从所述VBPR报文中获取切换优先级，并将所获取的切换优先级中优先级别最高的切换优先级确定为所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值，用所确定的VRRP备用设备的切换优先级的最高值更新本地记录，其中，所述VBPR报文中携带的切换优先级为发送该VBPR报文的VRRP备用设备的切换优先级。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述VRRP主用设备向VRRP备用设备发送所述VMBD报文后，若在设定时间内未收到VRRP备用设备返回的VBPR报文，则将本地记录的VRRP备用设备的切换优先级的最高值确定为所述VRRP备用设备切换优先级的。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，
所述设定时间为若干个VRRP周期。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述设定时间为6个VRRP周期。
6.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，
所述VRRP备用设备根据所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备的过程如下：
所述VRRP备用设备接收所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值后，比较本设备的切换优先级与所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值的高低，当本设备的切换优先级与所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值相同时，则判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备。
7.一种虚拟路由冗余协议主备用设备切换的系统，其特征在于，该系统包括一个虚拟路由冗余协议(VRRP)主用设备、一个或者多个VRRP备用设备，其中：
所述VRRP主用设备，用于确定VRRP备用设备的切换优先级的最高值，并发送给所述VRRP备用设备；
所述VRRP备用设备，用于接收所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值，根据所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备时，启动快速切换功能，用于在所述VRRP主用设备出现故障时，立即切换为VRRP主用设备。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述VRRP主用设备，用于向所述VRRP备用设备发送切换优先级最高VRRP备用设备发现(VMBD)报文，该VMBD报文中携带有所述VRRP主用设备本地记录的VRRP备用设备的切换优先级的最高值，以及用于判断在设定时间内是否收到VRRP备用设备返回的VRRP备用设备切换优先级响应(VBPR)报文，如果收到，则从所述VBPR报文中获取切换优先级，并将所获取的切换优先级中优先级别最高的切换优先级确定为所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值，用所确定的VRRP备用设备的切换优先级的最高值更新本地记录，其中，所述VBPR报文的切换优先级为发送该VBPR报文的VRRP备用设备的切换优先级。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述VRRP主用设备，若判断在设定时间内未收到任何VRRP备用设备切换优先级响应(VBPR)报文，则用于将本地记录的VRRP备用设备的切换优先级的最高值确定为所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值。
10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，
所述设定时间为若干个VRRP周期。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，
所述设定时间为6个VRRP周期。
12.如权利要求7、8或9所述的系统，其特征在于，
所述VRRP备用设备，用于接收所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值后，比较本设备的切换优先级与所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值的高低，当本设备的切换优先级与所述VRRP备用设备的切换优先级的最高值相同时，则判断本设备为切换优先级最高的VRRP备用设备。
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