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CN102315967B - 一种组播标签交换路径的中间节点保护方法及装置 - Google Patents

一种组播标签交换路径的中间节点保护方法及装置 Download PDF

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CN102315967B CN201110278059.3A CN201110278059A CN102315967B CN 102315967 B CN102315967 B CN 102315967B CN 201110278059 A CN201110278059 A CN 201110278059A CN 102315967 B CN102315967 B CN 102315967B
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Abstract

本发明公开了一种组播标签交换路径的中间节点保护方法及装置，包括：建立被保护中间节点的备份路径，所述备份路径以所述被保护中间节点的上游节点为首节点，以所述被保护中间节点的下游节点为尾节点，所述备份路径中不包含所述被保护中间节点；在所述被保护中间节点或所述被保护中间节点到上游节点的链路故障时，所述备份路径的首节点将发向所述被保护中间节点的流量切换到所述备份路径上发送给所述被保护中间节点的下游节点。本发明在TNP MLSP首节点在检测到被保护的中间节点失效或该中间节点到TNP MLSP首节点链路故障时，可以将流向被保护的中间节点的流量切换到TNP MLSP上，从而减少MPLS组播流量丢失。

Description

一种组播标签交换路径的中间节点保护方法及装置
技术领域
本发明涉及数据网络通信领域，尤其涉及一种组播标签交换路径的中间节点保护方法及装置。
背景技术
基于组播标签分发协议(Multicast Label Distribution Protocol，简称MLDP)而建立的点到多点标签交换路径(Point to Multi-point LSP，P2MP LSP)和多点到多点标签交换路径(Multi-point to Multi-point LSP，MP2MP LSP)，已经在VPLS组播(VirtualPrivate LAN Service Multicast)、三层VPN组播(Layer 3Virtual Private NetworkMulticast)和点到多点伪线(Point to Multi-point Pseudowire)中，作为运营商网络隧道(PSN Tunnel)得到了广泛的应用，MLDP主要是通过分发标签来建立P2MP LSP。
在整个MLDP网络拓扑中，尾节点到首节点的路径形成一颗倒置的最优化树，每个中间节点又是该树的一颗子树的根。中间节点故障或中间节点到其上游节点的链路故障将导致以该中间节点为根的所有尾节点均无法接收组播流量。由于实现原理的局限性，节点故障或链路故障的恢复仅靠IGP(内部网关协议)路由协议的收敛，时间单位为秒级，当网络发生异常时，整个网络的可靠性无法满足承载实时业务的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种组播标签交换路径的中间节点保护方法及装置，在被保护中间节点故障或被保护中间节点到上游节点的链路故障时，使被保护中间节点的下游节点能够接收组播流量。
为解决上述技术问题本发明的一种组播标签交换路径的中间节点保护方法，包括：
建立被保护中间节点的备份路径，所述备份路径以所述被保护中间节点的上游节点为首节点，以所述被保护中间节点的下游节点为尾节点，所述备份路径中不包含所述被保护中间节点；
在所述被保护中间节点或所述被保护中间节点到上游节点的链路故障时，所述备份路径的首节点将发向所述被保护中间节点的流量切换到所述备份路径上发送给所述被保护中间节点的下游节点。
进一步地，所述备份路径为传输节点保护组播标签交换路径(TNP MLSP)，所述建立被保护中间节点的备份路径，包括：
所述被保护中间节点查找上游节点，作为所述TNP MLSP的首节点，查找下游节点作为所述TNP MLSP的尾节点，将所述首节点的节点信息和自身的节点信息发送给所述尾节点；
所述尾节点根据所述首节点的节点信息为所述TNP MLSP构造TNP组播转发等价类(MFEC)，并根据所述被保护中间节点的节点信息查找上游节点，向所述上游节点发送所述首节点的节点信息和被保护中间节点的节点信息，所述尾节点的上游节点为所述TNP MLSP构造TNP MFEC，并根据所述被保护中间节点的节点信息查找上游节点，直到查找到所述首节点。
进一步地，所述根据所述被保护中间节点的节点信息查找上游节点，包括：
根据所述被保护中间节点的节点信息，从到达所述首节点且不包含所述被保护中间节点的路径中查找距离所述尾节点最近的节点作为所述上游节点。
进一步地，所述向所述上游节点发送所述首节点的节点信息和被保护中间节点的节点信息，包括：
向所述上游节点发送TNP MFEC标签映射消息，在该TNP MFEC标签映射消息中携带所述首节点的节点信息和被保护中间节点的节点信息。
进一步地，还包括：
为所述TNP MLSP构造TNP MFEC后，将所述被保护中间节点上配置的被保护MLSP的所有出段作为所述TNP MLSP的出段，形成独立的转发状态。
进一步地，还包括：
查找到所述首节点的节点向所述首节点发送被保护中间节点的节点信息和所述首节点的节点信息；
所述首节点根据所述首节点的节点信息判断自身为所述TNP MLSP的首节点，查找被保护MLSP，形成所述TNP MLSP对被保护MLSP的保护。
进一步地，所述从到达所述首节点且不包含所述被保护中间节点的路径中查找距离所述尾节点最近的节点作为所述上游节点，包括：
根据首节点路由的快速重路由(FRR)信息和被保护中间节点的节点信息确定所述首节点路由的FRR信息指示的主用下一跳节点和备用下一跳节点的其中之一是否为被保护中间节点，如果是，则选择非被保护中间节点的下一跳节点作为所述上游节点；如果不是，则选择所述主用下一跳节点作为所述上游节点。
进一步地，所述从到达所述首节点且不包含所述被保护中间节点的路径中查找距离所述尾节点最近的节点作为所述上游节点，包括：
将排除被保护中间节点作为约束条件申请约束最短路径优先(CSPF)计算，将计算得到的下一跳节点作为所述上游节点。
进一步地，所述为所述TNP MLSP构造TNP MFEC，包括：
从所述首节点的节点信息中获取所述首节点的地址，设置所述TNP MFEC的首节点地址为获取到的所述首节点的地址，并将OPAQUE VALUE(不透明值)取为被保护MLSP对应的MFEC的FEC ELEMENT(转发等价类元素)的值。
进一步地一种组播标签交换路径的中间节点保护装置，包括：备份路径建立单元和流量切换单元，其中：
所述备份路径建立单元，用于建立被保护中间节点的备份路径，所述备份路径以所述被保护中间节点的上游节点为首节点，以所述被保护中间节点的下游节点为尾节点，所述备份路径中不包含所述被保护中间节点；
所述流量切换单元，用于在所述被保护中间节点或所述被保护中间节点到上游节点的链路故障时，将发向所述被保护中间节点的流量切换到所述备份路径上发送给所述被保护中间节点的下游节点。
进一步地，所述备份路径为传输节点保护组播标签交换路径(TNP MLSP)，所述备份路径建立单元包括节点查找单元、信息发送单元、转发等价类(MFEC)构造单元和路径中间节点查找单元，其中：
所述节点查找单元，用于查找上游节点，作为所述TNP MLSP的首节点，查找下游节点作为所述TNP MLSP的尾节点；
所述信息发送单元，用于将所述首节点的节点信息和自身的节点信息发送给所述尾节点；
所述转发等价类构造单元，用于根据所述首节点的节点信息为所述TNP MLSP构造TNP MFEC；
所述路径中间节点查找单元，用于根据所述被保护中间节点的节点信息查找上游节点，向所述上游节点发送所述首节点的节点信息和被保护中间节点的节点信息。
进一步地，所述路径中间节点查找单元具体是根据所述被保护中间节点的节点信息，从到达所述首节点且不包含所述被保护中间节点的路径中查找距离所述尾节点最近的节点作为所述上游节点。
综上所述，本发明在TNP MLSP首节点在检测到被保护的中间节点失效或该中间节点到TNP MLSP首节点链路故障时，可以将流向被保护的中间节点的流量切换到TNP MLSP上，从而达到减少MPLS组播流量丢失的目的。
附图说明
图1是本发明提出的建立MLDP TNP标签交换路径的方法示意图；
图2是本发明实施例1中建立MLDP TNP标签交换路径的方法流程图；
图3是本发明实施例2中建立MLDP TNP标签交换路径的方法流程图；
图4是本发明实施方式的组播标签交换路径的中间节点保护装置的架构图。
具体实施方式
本实施方式将一些关键的中间节点通过备份路径进行保护，备份路径以被保护中间节点的上游节点为首节点，被保护中间节点的下游节点为尾节点，且备份路径中不包含被保护中间节点。当备份路径的首节点检测到被保护中间节点故障或被保护中间节点到其上游节点的链路故障时，将发向被保护中间节点的流量切换到备份路径上，从而减少流量的丢失。
本实施方式的节点保护方法可称为MLDP传输节点保护(MLDP Transit NodeProtection，简称MLDP TNP)。备份路径为MLSP(组播标签交换路径)，称为TNP MLSP，来对被保护中间节点和被保护中间节点到其上游节点的链路进行保护。TNP MLSP的所有分支路径均不经过被保护中间节点。MLSP是点到多点标签交换路径和多点到多点标签交换路径的统称。
TNP MLSP的建立过程主要包括如下几个步骤：
步骤一：根据网络拓扑确定被保护中间结点，从经过该被保护中间节点的MLSP中选择被保护MLSP，确定与被保护MLSP对应的MFEC(组播转发等价类)，并由此确定TNP MLSP的首节点和尾节点；
组播转发等价类用于确定组播流量使用的MLSP。
被保护中间节点是网络中的重要节点，如枢纽节点等。
步骤二：被保护中间节点通过扩展MLDP信令通知TNP MLSP的所有尾节点建立TNPMLSP；
TNP MLSP沿途各节点在建立TNP MLSP的过程中需要确保TNP MLSP的路径中不包含被保护中间节点。
步骤三：TNP MLSP首节点在收到TNP MFEC标签MAPPING消息之后，形成TNP MLSP作为被保护MLSP的一颗保护树。
为使本实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本实施方式作进一步地详细说明。
本实施方式的一种MLSP中间节点保护方法，包括如下步骤：
实施例1：
在本实施例中，TNP MLSP建路过程中避开被保护中间节点的方法采用LFA(无环替代算法)，该方法考虑到尽量使LDP(标签分发协议)只与RIB(路由信息库)交互，为使实现和部署方面更加清晰，要求在整个MLDP网络中路由协议部署LFA。
如图1所示，P1～P5为被保护MLSP的一部分，其中P3为被保护中间节点。P6和P7与该MLSP上的节点直连，但不在被保护MLSP上。
图2为本实施例中MLDP中间结点保护方法流程图，本实施例中建立TNP MLSP的方法包括以下步骤：
步骤201：在P3上配置经过本节点时需要进行中间节点保护的MLSP(被保护MLSP)；
步骤202：P3针对配置的被保护MLSP，及其对应的MFEC，查找上游节点P2和下游节点P4和P5，将P2作为TNP MLSP的首节点，将P4和P5作为TNP MLSP的尾节点；
步骤203：P3通过LDP消息将P2的节点信息及自身的节点信息发送给P3的下游节点P4和P5；
步骤204：P4和P5为TNP MLSP构造TNP MFEC；
构造TNP MFEC包括：将TNP MLSP的首节点地址取P2的地址，将OPAQUE VALUE(不透明值)取被保护MLSP对应的MFEC的FEC ELEMENT(转发等价类元素)的值，以便TNP MLSP的首节点在收到对应TNP MLSP标签映射消息后，可通过消息中的OPAQUE VALUE值查找对应的被保护MLSP。
P4和P5由P3发送的LDP消息中P2节点信息中获取P2的地址。
步骤205：P4和P5为TNP MLSP查找P4和P5的上游节点；
P4和P5可以根据被保护中间节点的节点信息，从到达首节点且不包含被保护中间节点的路径中查找距离尾节点最近的节点作为上游节点。
具体步骤包括：根据被保护中间节点的信息和TNP MLSP首节点路由的FRR(快速重路由)信息确定FRR信息指示的主用下一跳和备用下一跳是否有一个为被保护中间节点P3，如果其中之一为P3，则选择另外一个下一跳作为上游节点；否则，选择主用下一跳作为上游节点；
FRR信息通过查询节点内部的RIB库获取。
步骤206：P4和P5分别找到上游节点P6和P7，P4向P6发送TNP MFEC标签映射消息，P5向P7发送TNP MFEC标签映射消息，标签映射消息中携带P3节点信息和首节点信息；
P3节点信息封装在标签映射消息中的可选TLV(类型、长度和值)中携带。TLV是协议报文中数据的基本组织方式。
首节点信息封装在TNP MFEC的FEC ELEMENT中携带。
步骤207：P4和P5将被保护MLSP的转发状态中的所有出段作为TNP MLSP的出段，形成独立的转发状态；
转发状态指MLSP在单个节点上的转发表项，也就是节点上针对所述MLSP形成的入段(入标签和入接口信息)、出段(出标签、出接口和下一跳信息)组合。
步骤208：P6和P7收到TNP MFEC标签映射消息，在本节点创建TNP MFEC，并为对应的TNP MLSP形成转发状态，P6和P7为TNP MLSP查找上游节点，查找过程同步骤205；
到首节点的下一跳是否为P3节点，使用P4和P5发送的TNP MFEC映射消息中可选TLV携带的P3节点信息来确定。
步骤209：P6和P7找到的上游节点为首节点P2，P6和P7分别向P2发送TNP MFEC标签映射消息，标签映射消息中携带P3节点信息和首节点信息；
P3节点信息封装在标签映射消息中的可选TLV中携带。首节点信息封装在TNPMFEC的FEC ELEMENT中携带。
步骤210：P2收到TNP MFEC标签映射消息，P2根据首节点的节点信息(TNP MFEC的FEC ELEMENT中携带)检查本节点为TNP MLSP的首节点，并根据TNP MFEC的OPAQUE VALUE信息找到对应的被保护MLSP，形成最终的保护关系。
实施例2：
在本实施例中，TNP MLSP建路过程中避开被保护中间节点的方法采用CSPF(约束最短路径优先)，该方法可以根据所在的MLDP网络的TOP(拓扑)，尽量形成一条由TNP MLSP尾节点到首节点的约束路径。
如图1所示，P1～P5为被保护MLSP的一部分，其中P3为被保护中间节点。P6和P7与该MLSP上的节点直连，但不在被保护MLSP上。
图3为本实施例中MLDP中间结点保护方法流程图，本实施例中建立TNP MLSP的方法包括以下步骤：
步骤301：在P3上配置经过本节点时需要进行中间节点保护的MLSP(被保护MLSP)；
步骤302：P3针对配置的被保护MLSP，及其对应的MFEC，查找上游节点P2和下游节点P4和P5，将P2作为TNP MLSP的首节点，将P4和P5作为TNP MLSP的尾节点；
步骤303：P3通过LDP消息将P2的节点信息及自身的节点信息发送给P3的下游节点P4和P5；
步骤304：P4和P5为TNP MLSP构造TNP MFEC；
构造TNP MFEC包括：TNP MLSP的首节点地址取P2的地址，将OPAQUE VALUE取被保护MLSP对应的MFEC的FEC ELEMENT值，以便TNP MLSP的首节点在收到对应TNP MLSP标签映射消息后，可通过消息中的OPAQUE VALUE值查找对应的被保护MLSP。
P4和P5由P3发送的LDP消息中P2节点信息中获取P2的地址。
步骤305：P4和P5为TNP MFEC查找上游节点；
P4和P5可以根据被保护中间节点的节点信息，从到达首节点且不包含被保护中间节点的路径中查找距离尾节点最近的节点作为上游节点。查找过程中，将排除P3节点作为约束条件申请CSPF计算，并将计算得到的下一跳信息作为上游节点。
P4和P5可向专门负责CSPF计算的设备申请CSPF计算，也可以由内部装置进行CSPF计算。
步骤306：P4和P5分别找到上游节点P6和P7，P4向P6发送TNP MFEC标签映射消息，P5向P7发送TNP MFEC标签映射消息，标签映射消息中携带P3节点信息和首节点信息；
P3节点信息封装在标签映射消息中的可选TLV中携带。
首节点信息封装在TNP MFEC的FEC ELEMENT中携带。
步骤307：P4和P5将被保护MLSP的转发状态中的所有出段作为TNP MLSP的出段，形成独立的转发状态；
转发状态指MLSP在单个节点上的转发表项，也就是节点上针对所述MLSP形成的入段(入标签和入接口信息)、出段(出标签、出接口和下一跳信息)组合。
步骤308：P6和P7收到TNP MFEC标签映射消息，在本节点创建TNP MFEC，并为对应的TNP MLSP形成转发状态，P6和P7为TNP MLSP查找上游节点，查找过程同步骤305；
到首节点的下一跳是否为P3节点，使用P4和P5发送的TNP MFEC映射消息中可选TLV携带的P3节点信息来确定。
步骤309：P6和P7找到的上游节点为首节点P2，P6和P7分别向P2发送TNP MFEC标签映射消息，标签映射消息中携带P3节点信息和首节点信息；
P3节点信息封装在标签映射消息中的可选TLV中携带。首节点信息封装在TNPMFEC的FEC ELEMENT中携带。
步骤310：P2收到TNP MFEC标签映射消息，P2根据首节点的节点信息(TNP MFEC的FEC ELEMENT中携带)检查本节点为TNP MLSP的首节点，并根据TNP MFEC的OPAQUE VALUE信息找到对应的被保护MLSP，形成最终的保护关系。
图4为本实施方式的组播标签交换路径的中间节点保护装置，包括：备份路径建立单元和流量切换单元，其中：
备份路径建立单元，用于建立被保护中间节点的备份路径，备份路径以被保护中间节点的上游节点为首节点，以被保护中间节点的下游节点为尾节点，备份路径中不包含被保护中间节点；
流量切换单元，用于在被保护中间节点或被保护中间节点到上游节点的链路故障时，将发向被保护中间节点的流量切换到备份路径上发送给被保护中间节点的下游节点。
备份路径为传输节点保护组播标签交换路径(TNP MLSP)，备份路径建立单元包括节点查找单元、信息发送单元、转发等价类(MFEC)构造单元和路径中间节点查找单元，其中：
节点查找单元，用于查找上游节点，作为TNP MLSP的首节点，查找下游节点作为TNP MLSP的尾节点；
信息发送单元，用于将首节点的节点信息和自身的节点信息发送给尾节点；
转发等价类构造单元，用于根据首节点的节点信息为TNP MLSP构造TNP MFEC；
路径中间节点查找单元，用于根据被保护中间节点的节点信息查找上游节点，向上游节点发送首节点的节点信息和被保护中间节点的节点信息。
路径中间节点查找单元具体是根据被保护中间节点的节点信息，从到达首节点且不包含被保护中间节点的路径中查找距离尾节点最近的节点作为上游节点，如可以采用以下方法确定上游节点：
(1)根据首节点路由的快速重路由(FRR)信息和被保护中间节点的节点信息确定首节点路由的FRR信息指示的主用下一跳节点和备用下一跳节点的其中之一是否为被保护中间节点，如果是，则选择非被保护中间节点的下一跳节点作为上游节点；如果不是，则选择主用下一跳节点作为上游节点。
(2)将排除被保护中间节点作为约束条件申请约束最短路径优先(CSPF)计算，将计算得到的下一跳节点作为上游节点。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种组播标签交换路径的中间节点保护方法，其特征在于，包括：
建立被保护中间节点的备份路径，所述备份路径以所述被保护中间节点的上游节点为首节点，以所述被保护中间节点的下游节点为尾节点，所述备份路径中不包含所述被保护中间节点；
在所述被保护中间节点或所述被保护中间节点到上游节点的链路故障时，所述备份路径的首节点将发向所述被保护中间节点的流量切换到所述备份路径上发送给所述被保护中间节点的下游节点；
所述备份路径为传输节点保护组播标签交换路径TNP MLSP，所述建立被保护中间节点的备份路径，包括：
所述被保护中间节点查找上游节点，作为所述TNP MLSP的首节点，查找下游节点作为所述TNP MLSP的尾节点，将所述首节点的节点信息和自身的节点信息发送给所述尾节点；
所述尾节点根据所述首节点的节点信息为所述TNP MLSP构造TNP组播转发等价类MFEC，并根据所述被保护中间节点的节点信息查找上游节点，向所述上游节点发送所述首节点的节点信息和被保护中间节点的节点信息，所述尾节点的上游节点为所述TNP MLSP构造TNP MFEC，并根据所述被保护中间节点的节点信息查找上游节点，直到查找到所述首节点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述被保护中间节点的节点信息查找上游节点，包括：
根据所述被保护中间节点的节点信息，从到达所述首节点且不包含所述被保护中间节点的路径中查找距离所述尾节点最近的节点作为所述上游节点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述上游节点发送所述首节点的节点信息和被保护中间节点的节点信息，包括：
向所述上游节点发送TNP MFEC标签映射消息，在该TNP MFEC标签映射消息中携带所述首节点的节点信息和被保护中间节点的节点信息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
为所述TNP MLSP构造TNP MFEC后，将所述被保护中间节点上配置的被保护MLSP的所有出段作为所述TNP MLSP的出段，形成独立的转发状态。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
查找到所述首节点的节点向所述首节点发送被保护中间节点的节点信息和所述首节点的节点信息；
所述首节点根据所述首节点的节点信息判断自身为所述TNP MLSP的首节点，查找被保护MLSP，形成所述TNP MLSP对被保护MLSP的保护。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从到达所述首节点且不包含所述被保护中间节点的路径中查找距离所述尾节点最近的节点作为所述上游节点，包括：
根据首节点路由的快速重路由FRR信息和被保护中间节点的节点信息确定所述首节点路由的FRR信息指示的主用下一跳节点和备用下一跳节点的其中之一是否为被保护中间节点，如果是，则选择非被保护中间节点的下一跳节点作为所述上游节点；如果不是，则选择所述主用下一跳节点作为所述上游节点。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从到达所述首节点且不包含所述被保护中间节点的路径中查找距离所述尾节点最近的节点作为所述上游节点，包括：
将排除被保护中间节点作为约束条件申请约束最短路径优先CSPF计算，将计算得到的下一跳节点作为所述上游节点。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述为所述TNP MLSP构造TNP MFEC，包括：
从所述首节点的节点信息中获取所述首节点的地址，设置所述TNP MFEC的首节点地址为获取到的所述首节点的地址，并将不透明值OPAQUE VALUE取为被保护MLSP对应的MFEC的转发等价类元素FEC ELEMENT的值。
9.一种组播标签交换路径的中间节点保护装置，包括：备份路径建立单元和流量切换单元，其中：
所述备份路径建立单元，用于建立被保护中间节点的备份路径，所述备份路径以所述被保护中间节点的上游节点为首节点，以所述被保护中间节点的下游节点为尾节点，所述备份路径中不包含所述被保护中间节点；
所述流量切换单元，用于在所述被保护中间节点或所述被保护中间节点到上游节点的链路故障时，将发向所述被保护中间节点的流量切换到所述备份路径上发送给所述被保护中间节点的下游节点；
所述备份路径为传输节点保护组播标签交换路径TNP MLSP，所述备份路径建立单元包括节点查找单元、信息发送单元、转发等价类MFEC构造单元和路径中间节点查找单元，其中：
所述节点查找单元，用于查找上游节点，作为所述TNP MLSP的首节点，查找下游节点作为所述TNP MLSP的尾节点；
所述信息发送单元，用于将所述首节点的节点信息和自身的节点信息发送给所述尾节点；
所述转发等价类构造单元，用于根据所述首节点的节点信息为所述TNP MLSP构造TNPMFEC；
所述路径中间节点查找单元，用于根据所述被保护中间节点的节点信息查找上游节点，向所述上游节点发送所述首节点的节点信息和被保护中间节点的节点信息。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：
所述路径中间节点查找单元具体是根据所述被保护中间节点的节点信息，从到达所述首节点且不包含所述被保护中间节点的路径中查找距离所述尾节点最近的节点作为所述上游节点。
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