以太网环网保护中快速切换的芯片实现方法及系统

摘要

本发明提供了一种以太网环网保护中快速切换的芯片实现方法其包括以下步骤：S1、报文在环网中进行传输，每个环网节点建立有保护组1和保护组2；S2、判断环网是否发生故障，进行保护切换，若是，执行步骤S3；S3、保护组1中的W/PFlag更改为保护状态，报文选择保护通道并同时从保护端口和工作端口传输。本发明实现的环网保护切换时不需要等待发生切换的节点上等待删除所有MAC转发表信息后，报文才能做正常的转发，而是当节点接收到保护切换信息时，关联的保护组会立即修改关联APS组中的W/PFlag标志，使之处于P状态，此时会把数据流切换到保护通道上，大大加快了环网保护切换的速度。

权利要求

1.一种以太网环网保护中快速切换的芯片实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、报文在环网中进行传输，每个环网节点建立有保护组1和保护组2，用于环网工作于稳定状态使用；所述每个环网节点还建立有保护组3和保护组4，用于环网处于保护切换时重新学习使用，其中，保护组中有三个信息：保护组状态信息W/P Flag，工作通道出端口和保护通道出端口；

S2、判断环网是否发生故障，进行保护切换，若是，执行步骤S3；

S3、保护组1中的W/P Flag更改为保护状态，报文选择保护通道并同时从保护端口和工作端口传输；判断保护切换前后MAC转发表中端口是否发生改变；若端口发生改变，则芯片上报MAC重新学习，软件上层会根据进来的端口判断使用保护组3或者保护组4，并更新使用中保护组的工作端口和保护端口的信息，使用中保护组的W/P Flag更改为工作状态，即W状态，使地址转发表工作在工作通道。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

若端口未发生改变，则软件上层定时轮询并删除保护组1和保护组2中W/P Flag为P状态的MAC转发表的信息，其中，P状态为保护状态。

3.一种以太网环网保护中快速切换的芯片实现系统，其特征在于，所述系统包括：用于报文在环网中进行传输的单元，每个环网节点建立有保护组1和保护组2，用于环网工作于稳定状态使用；所述每个环网节点还建立有保护组3和保护组4，用于环网处于保护切换时重新学习使用，其中，保护组中有三个信息：保护组状态信息W/P Flag，工作通道出端口和保护通道出端口；

用于判断环网是否发生故障，进行保护切换的单元；

用于保护组1中的W/P Flag更改为保护状态，报文选择保护通道并同时从保护端口和工作端口传输的单元；

以及用于判断保护切换前后MAC转发表中端口是否发生改变；若端口发生改变，则芯片上报MAC重新学习，软件上层会根据进来的端口判断使用保护组3或者保护组4，并更新使用中保护组的工作端口和保护端口的信息，使用中保护组的W/P Flag更改为工作状态，使地址转发表工作在工作通道的单元。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

若端口未发生改变，则

软件上层定时轮询并删除保护组1和保护组2中W/P Flag为P状态的MAC转发表的信息，其中，P状态为保护状态。

说明书

以太网环网保护中快速切换的芯片实现方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及以太网技术领域，尤其涉及一种以太网环网保护中快速切换的芯片实现方法及系统。

背景技术

[0002] 目前在以太网保护环境下，以太网环网在发生保护切换时是通过删除转发表重新学习把保护端口再增加到转发表，在ITU-T G.8032和RFC中明确提到在发生保护切换时需要删除转发表。

[0003] 电信级交换机需要达到50ms级的保护切换，其中50ms包含故障测试时间、保护切换信令时间和删除转发表项时间。在以太网交换机系统中，转发表在软件上层和芯片硬件中都会保存，故删除转发表的时间=软表的删除时间+硬件的删除时间，软表的删除时间依赖于CPU的的运算时间及软表中保存转发表的算法，硬表中删除时间依赖于转发表的存储介质和方法。

[0004] 在进行以太网交换机系统设计中，由于删除转发表的时间受限于软表和硬表的删除时间，不同容量的转发表删除时间是不同的，随着转发表的容量增大，其删除转发表的时间也会变大，所以无论是系统厂商和芯片厂商都需要提高快速删除转发表的方法和实现机制。此外由于删除转发表需要重新学习，所以在保护切换过程，报文在整个环上和用户网络中做广播，给网络带来很大的负载。

[0005] 有鉴于此，有必要提供一种以太网环网保护中快速切换的芯片实现方法及系统以解决上述问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种以太网环网保护中快速切换的芯片实现方法及系统。

[0007] 本发明的一种以太网环网保护中快速切换的芯片实现方法，所述方法包括以下步骤：

[0008] S1、报文在环网中进行传输，每个环网节点建立有保护组1和保护组2，用于环网工作于稳定状态使用；所述每个环网节点还建立有保护组3和保护组4，用于环网处于保护切换时重新学习使用，其中，保护组中有三个信息：保护组状态信息W/P Flag，工作通道出端口和保护通道出端口；

[0009] S2、判断环网是否发生故障，进行保护切换，若是，执行步骤S3；

[0010] S3、保护组1中的W/P Flag更改为保护状态，报文选择保护通道并同时从保护端口和工作端口传输；判断保护切换前后MAC转发表中端口是否发生改变；若端口发生改变，则芯片上报MAC重新学习，软件上层会根据进来的端口判断使用保护组3或者保护组4，并更新使用中保护组的工作端口和保护端口的信息，使用中保护组的W/P Flag更改为工作状态，即W状态，使地址转发表工作在工作通道。

[0011] 作为本发明的进一步改进，所述步骤S3还包括：

[0012] 若端口未发生改变，则软件上层定时轮询并删除保护组1和保护组2中W/P Flag为P状态的MAC转发表的信息，其中，P状态为保护状态。

[0013] 相应地，一种以太网环网保护中快速切换的芯片实现系统，所述系统包括：

[0014] 用于报文在环网中进行传输的单元，每个环网节点建立有保护组1和保护组2，用于环网工作于稳定状态使用；所述每个环网节点还建立有保护组3和保护组4，用于环网处于保护切换时重新学习使用，其中，保护组中有三个信息：保护组状态信息W/P Flag，工作通道出端口和保护通道出端口；

[0015] 用于判断环网是否发生故障，进行保护切换的单元；

[0016] 用于保护组1中的W/P Flag更改为保护状态，报文选择保护通道并同时从保护端口和工作端口传输的单元；

[0017] 以及用于判断保护切换前后MAC转发表中端口是否发生改变；若端口发生改变，则芯片上报MAC重新学习，软件上层会根据进来的端口判断使用保护组3或者保护组4，并更新使用中保护组的工作端口和保护端口的信息，使用中保护组的W/P Flag更改为工作状态，使地址转发表工作在工作通道的单元。

[0018] 作为本发明的进一步改进，所述系统还用于：

[0019] 若端口未发生改变，则

[0020] 软件上层定时轮询并删除保护组1和保护组2中W/P Flag为P状态的MAC转发表的信息，其中，P状态为保护状态。

[0021] 本发明的有益效果是：本发明实现的环网保护切换时不需要等待发生切换的节点上等待删除所有MAC转发表信息后，报文才能做正常的转发，而是当节点接收到保护切换信息时，关联的保护组会立即修改关联APS组中的W/P Flag标志，使之处于P状态，此时会把数据流切换到保护通道上，大大加快了环网保护切换的速度。

附图说明

[0022] 图1为本发明一实施方式中以太网环网保护中快速切换的芯片实现方法的流程图。

[0023] 图2为本发明一实施方式中环网保护切换前稳定状态示意图。

[0024] 图3为本发明一实施方式中环网保护切换时状态示意图。

[0025] 图4为本发明一实施方式中环网保护切换后稳定状态示意图。

具体实施方式

[0026] 以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

[0027] 参图1所示为本发明一实施方式中以太网环网保护中快速切换的芯片实现方法的流程图，该方法包括以下步骤：

[0028] S1、报文在环网中进行传输，每个环网节点建立有保护组1(APS Group 1)和保护组2(APS Group 2)，用于环网工作于稳定状态使用，APS Group 1和APS Group 2分别对应于环网中的两个链路。另外，每个环网节点建立有保护组3(APS Group 3)和保护组4(APS Group 4)，用于环网处于保护切换时重新学习使用，APS Group 3和APS Group 4分别对应于环网中的两个链路。

[0029] 保护组中有三个信息：保护组状态信息W/P Flag，工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port。图2所示为本发明一实施方式中环网保护切换前稳定状态示意图，在环网稳定状态下，APS Group 1和APS Group 2处于工作状态，而APS Group 3和APS Group 4处于空闲状态，优选地，报文使用APS Group 1，最后从工作通道进行传输；

[0030] S2、判断环网是否发生故障，进行保护切换，若是，执行步骤S3。

[0031] MAC转发表包括APS_En、APS Group ID、NexthopPtr和PktSrcPort等信息，其中，APS_En表示保护切换是否使能，NexthopPtr为报文从端口出去对报文进行编辑下一跳编辑表索引，APS Group ID为保护组编号，在本实施方式中包括APS Group ID1、APS Group ID2、APS Group ID3和APS Group ID4。判断环网是否发生故障，从而通过APS_En的值决定是否进行保护切换；

[0032] S3、保护组1中的W/P Flag更改为保护状态，报文选择保护通道并同时从保护端口和工作端口传输。参图3、图4所示，在环网的稳定状态下，报文从工作端口Working Port出去，在环网发生保护切换时每一个保护节点由于不知道出端口是在工作端口Working Port还是保护端口Protection Port，所以在本实施方式中，在工作通道Protection Path中包含工作端口Working Port和保护端口Protection Port，在发生保护切换时，保护组1中的W/P Flag 更改为P状态，即保护状态，报文选择Protection Path并同时从工作端口Working Port和保护端口Protection Port出去。

[0033] 由于故障导致环网状态改变，环网中某些数据报文的路径相应也进行改变，切换前后MAC转发表中端口也可能发生改变，对应环网中MAC可能需要重新进行MAC地址学习，此时分两种情况：

[0034] 若切换前后如果MAC转发表中端口发生改变，则芯片上报MAC重新学习，软件上层会根据进来的端口判断使用保护组3或者保护组4，并更新设置保护组中Working Port 和Protection Port的信息，并把保护组W/P Flag的状态置为W状态，即工作状态，意味着新学习的FDB工作在Working Path状态；

[0035] 若环网切换前后如果MAC转发表中端口未发生改变，此时报文不会重新学习，为了防止这种情况，软件上层需要定时轮询并删除保护组1和保护组2中W/P Flag 为P状态的MAC转发表的信息，以便学习新的MAC转发表，删除的目的是为了防止报文一直在做广播，对用户网络中数据产生冲击。

[0036] 在环网的故障恢复状态后，由于之前的FDB被新学习，所以保护组使用是保护组3和保护组4，此时保护组1和保护组2处于空闲状态。当链路又发生故障并恢复时，工作组又切换到保护组1和保护组2。所以使用四个保护组就可以实现环网故障的快速恢复。

[0037] 相应地，本发明一实施方式中以太网环网保护中快速切换的芯片实现系统包括：

[0038] 用于报文在环网中进行传输的单元。每个环网节点建立有保护组1(APS Group 1)和保护组2(APS Group 2)，用于环网工作于稳定状态使用，APS Group 1和APS Group 2分别对应于环网中的两个链路。另外，每个环网节点建立有保护组3(APS Group 3)和保护组4(APS Group 4)，用于环网处于保护切换时重新学习使用，APS Group 3和APS Group 4分别对应于环网中的两个链路；

[0039] 保护组中有三个信息：保护组状态信息W/P Flag，工作通道出端口Working Port和保护通道出端口Protection Port。在环网稳定状态下，APS Group 1和APS Group 2处于工作状态，而APS Group 3和APS Group 4处于空闲状态，优选地，报文使用APS Group1，最后从工作通道进行传输；

[0040] 用于判断环网是否发生故障，进行保护切换的单元。

[0041] MAC转发表包括APS_En、APS Group ID、NexthopPtr和PktSrcPort等信息，其中，APS_En表示保护切换是否使能，NexthopPtr为报文从端口出去对报文进行编辑下一跳编辑表索引，APS Group ID为保护组编号，在本实施方式中包括APS Group ID1、APS Group ID2、APS Group ID3和APS Group ID4。判断环网是否发生故障，从而通过APS_En的值决定是否进行保护切换；

[0042] 用于保护组1中的W/P Flag更改为保护状态，报文选择保护通道并同时从保护端口和工作端口传输的单元。在环网的稳定状态下，报文从工作端口Working Port出去，在环网发生保护切换时每一个保护节点由于不知道出端口是在工作端口Working Port还是保护端口Protection Port，所以在本实施方式中，在工作通道Protection Path中包含工作端口Working Port和保护端口Protection Port，在发生保护切换时，保护组1中的W/P Flag 更改为P状态，即保护状态，报文选择Protection Path并同时从工作端口Working Port和保护端口Protection Port出去。

[0043] 由于故障导致环网状态改变，环网中某些数据报文的路径相应也进行改变，切换前后MAC转发表中端口也可能发生改变，对应环网中MAC可能需要重新进行MAC地址学习，此时分两种情况：

[0044] 若切换前后如果MAC转发表中端口发生改变，则芯片上报MAC重新学习，软件上层会根据进来的端口判断使用保护组3或者保护组4，并更新设置保护组中Working Port 和Protection Port的信息，并把保护组W/P Flag的状态置为W状态，即工作状态，意味着新学习的FDB工作在Working Path状态；

[0045] 若环网切换前后如果MAC转发表中端口未发生改变，此时报文不会重新学习，为了防止这种情况，软件上层需要定时轮询并删除保护组1和保护组2中W/P Flag 为P状态的MAC转发表的信息，以便学习新的MAC转发表，删除的目的是为了防止报文一直在做广播，对用户网络中数据产生冲击。

[0046] 本发明实现的环网保护切换方案对比其他环网保护方案就以下技术优势：

[0047] 1、环网发生故障时，仅仅需要修改保护组中的W/P Flag一个状态位就能使业务恢复正常，而不需要等待删除所有FDB;

[0048] 2、环网倒换期间，环网中的同一VLAN数据业务仅仅在环网中节点进行广播，而不会对同一VLAN中的用户端口进行广播，大大减少对用户网络中数据产生冲击。

[0049] 综上所述，本发明实现的环网保护切换时不需要等待发生切换的节点上等待删除所有MAC转发表信息后，报文才能做正常的转发，而是当节点接收到保护切换信息（R-APS消息）时，关联的保护组会立即修改关联APS组中的W/P Flag标志，使之处于P状态(工作状态)，此时会把数据流切换到保护通道上，大大加快了环网保护切换的速度。

[0050] 为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

[0051] 通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。

[0052] 以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0053] 本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

[0054] 本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

[0055] 应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

[0056] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。