虚拟路由冗余协议主路由器失效的判断方法及一种路由器

摘要

本发明公开了一种虚拟路由冗余协议主路由器失效的判断方法及一种路由器，可以缩短对主路由器失效的判定时间，进而缩短切换时间，减少业务流量的丢失。所述方法包括：为各路由器配置切换判断参数，所述切换判断参数包括统计参数N和报文阈值M，N和M均为自然数，N≥M，M≤3；各备份路由器根据统计参数按照下式计算各自的统计周期T：T＝N*通告时间周期+斜率时间；各备份路由器在各自的统计周期内统计没有收到VRRP通告报文的次数，当统计周期内未收到VRRP通告报文的次数累计达到报文阈值M时，发起主备竞选。

说明书

技术领域

本发明涉及数据通讯领域，具体涉及虚拟路由冗余协议VRRP(VirtualRouter Redundancy Protoco1)主路由器失效的判断方法及一种路由器。

背景技术

在基于TCP/IP协议的网络中，为了保证不直接物理连接的设备之间的通信，必须指定路由。目前常用的指定路由的方法有两种：一种是通过路由协议(比如：内部路由协议RIP和OSPF)动态学习；另一种是静态配置。在每一个终端都运行动态路由协议是不现实的，大多客户端操作系统平台都不支持动态路由协议，即使支持也受到管理开销、收敛度、安全性等许多问题的限制。因此普遍采用对终端IP设备静态路由配置，一般是给终端设备指定一个或者多个默认网关(Default Gateway)。静态路由的方法简化了网络管理的复杂度和减轻了终端设备的通信开销，但是它仍然有一个缺点：如果作为默认网关的路由器损坏，所有使用该网关为下一跳主机的通信必然要中断。即便配置了多个默认网关，如不重新启动终端设备，也不能切换到新的网关。采用虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP)可以很好的避免静态指定网关的缺陷。

在VRRP协议中，有两组重要的概念：VRRP路由器和虚拟路由器，主控路由器和备份路由器。VRRP路由器是指运行VRRP的路由器，是物理实体，虚拟路由器是指VRRP协议创建的，是逻辑概念。一组VRRP路由器协同工作，共同构成一台虚拟路由器。该虚拟路由器对外表现为一个具有唯一固定IP地址和MAC地址的逻辑路由器。处于同一个VRRP组中的路由器具有两种互斥的角色：主控路由器和备份路由器，一个VRRP组中有且只有一台处于主控角色的路由器，可以有一个或者多个处于备份角色的路由器。VRRP协议使用选择策略从路由器组中选出一台作为主控，负责处理ARP(Addree Require Protocol，地址请求协议)和转发IP数据包，组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。当由于某种原因主控路由器发生故障时，备份路由器能在几秒钟的时延后升级为主路由器。由于此切换不用改变IP地址和MAC地址，故对终端使用者系统是透明的。

下面对VRRP协议的基本概念与工作机制做一下简要介绍：

基本概念：

VRRP组

VRRP组是指配置了相同VRID(Virtual Router ID)，并具有相同虚拟地址，工作在一个广播域内的一组路由器，一般一个VRRP组由两个或者两个以上的路由器组成，并且在一个VRRP组中只有一台设备的VRPP处于主用状态，其他设备都是处于备用状态。

VRRP状态：

DISABLE(关闭)状态：某一VRRP组没有配置主虚拟IP地址，初始配置处于该状态；

INITIAL(初始)状态：某一VRRP组配置了主虚拟IP地址，但其接口停止工作(Down)或没有接口IP地址。

MASTER(主)状态：主用VRRP路由器，处于该状态的路由器具有VRRP虚拟IP地址和虚拟MAC，响应目的为虚拟IP和MAC的请求，并且定时发送VRRP协议报文给其他VRRP设备。

BACKUP(备份)状态：备份VRRP路由器，该状态下的路由器接收VRRP报文，如果在一定时间内没有收到主设备的通告报文，该状态可以变成MASTER状态。

VRRP PRIORITY(优先级)，每一个VRRP路由器都具有自己的优先级(1-255)，并通过该优先级进行主备竞选，优先级高的为主用设备。协议规定VRRP组默认优先级为100。

ADVERTISE_TIME(通告时间)，VRRP通告时间，处于主用状态的VRRP组需要在一个通告时间周期内发送一个通告报文，VRRP协议规定默认通告时间为1秒。

MASTER_DOWN_TIME(主服务器失效时间)，处于备用状态的VRRP组，如果在MASTER_DOWN_TIME内没有收到优先级比自己高的报文，需要把主机切换到主用状态。MASTER_DOWN_TIME的计算公式如下：

SKEW_TIME＝(255-PRIORITY)/255；

MASTER_DOWN_TIME＝3*ADVERTISE_TIME+SKEW_TIME；

其中SKEW_TIME为协议规定的斜率时间。

VRRP Track策略，VRRP跟踪链路状态(接口UP/DOWN，路由，BFD等)，根据链路状态采取一定的动作策略。

VRRP组之间通过协议报文在一个广播域内传播，并通过优先级的高低进行主备竞选，达到备份冗余的目的。两台VRRP路由器下面需要一个连通的二层网络，处于主用状态下的VRRP路由器通过配置VRRP的接口，向其他VRRP路由器传递协议报文。VRRP路由器收到其它路由器的VRRP协议报文，通过优先级比较，改变自己所处的状态竞选出主备网关，组内优先级最高的担任主用网关，其它的作为备用网关。

VRRP的主备通信之间主要依靠主用路由器的组播通告报文，备用路由器靠通告报文来监视主用路由器的状态，并保持备用状态。VRRP协议规定主用设备的每个VRRP组在每个通告周期需发一个通告报文，备用设备在连续三个通告周期内没有接收到通告报文，就会把自己变成主设备，并产生主备竞选。在设备组竞选中胜出的路由器发送VRRP组通告报文。由于一般每个通告周期为1秒，这样连续三个通告周期为三秒的时间。

虽然在VRRP协议可以在几秒钟的时延后由备份路由器升级为主路由器，但是在高带宽和多业务的应用场景下，可能会造成业务流量的丢失，从而影响用户的业务体验。具体地说，由于备份路由器要在3个通告周期后才发起主备竞选通告，缺省每个通告周期为1秒，那么3个通告周期为3秒。假如传输速率为100Mbps(兆位/秒)，那么将有300Mbits的数据因为路由失败而丢失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种虚拟路由冗余协议主路由器失效的判断方法及一种路由器，可以缩短对主路由器失效的判定时间，进而缩短切换时间，减少业务流量的丢失。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种虚拟路由冗余协议VRRP中主路由器失效的判断方法，包括：

为各路由器配置切换判断参数，所述切换判断参数包括统计参数N和报文阈值M，N和M均为自然数，N≥M，M≤3；

各备份路由器根据统计参数按照下式计算各自的统计周期T：

T＝N*通告时间周期+斜率时间；

各备份路由器在各自的统计周期内统计没有收到VRRP通告报文的次数，当统计周期内未收到VRRP通告报文的次数累计达到报文阈值M时，发起主备竞选。

进一步地，主路由器接收到备份路由器发送的主备竞选的报文，调整自己的优先级，参与主备竞选。

进一步地，所述斜率时间等于＝(255-PRIORITY)/255；其中，PRIORITY为备份路由器的优先级。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种路由器，包括接收单元、计算单元、统计判断单元和竞选单元：

所述接收单元，用于接收VRRP通告报文以及配置的切换判断参数，所述切换判断参数包括统计参数N和报文阈值M，N和M均为自然数，N≥M，M≤3；

所述计算单元，用于根据统计参数按照下式计算统计周期T：T＝N*通告时间周期+斜率时间；

所述统计判断单元，用于统计每个统计周期内没有收到VRRP通告报文的次数M’，在判断M’等于报文阈值M时，向竞选单元发送信号；

所述竞选单元，用于在接收到统计判断单元发送的信号后发起主备竞选。

进一步地，所述斜率时间等于＝(255-PRIORITY)/255；其中，PRIORITY为备份路由器的优先级。

进一步地，所述统计判断单元，在判断M’不等于报文阈值M时，继续进行统计，在一个统计周期到达后，重新进行统计。

进一步地，所述发起主备竞选是指向主路由器发送主备竞选的报文。

本发明在以太网络和IP通信网络中，使用动态时长阈值来针对VRRP中主路由器失效的判断方法。可以有效缩短备份路由器判定主路由器是否失效的时间。

采用本发明所述方法，可以在主路由器不稳定的情况下，提前准备主备竞选和主备切换，同时防止不必要的主备竞选。并且可以根据网络性能配置VRRP的竞争策略，灵活地配置备份服务器发起主备竞争的时机。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为备份路由器发起主备竞选的流程图；

图2为主路由器收到主备竞选的消息后参与主备竞选的流程图；

图3为实现本发明方法的路由器示意图。

具体实施方式

本发明的发明构思是：为各路由器配置切换判断参数，包括统计参数N和报文阈值M，N和M均为自然数，N≥M，M≤3；各备份路由器根据统计参数按照下式计算各自的统计周期T：T＝N*通告时间周期+斜率时间；各备份路由器在各自的统计周期内统计没有收到VRRP通告报文的次数，当统计周期内未收到VRRP通告报文的次数累计达到报文阈值M时，发起主备竞选。

通告统计周期的参数N和启动主备竞选的阈值M，可以通过对主备路由器的配置来确定，也可以通过对VRRP报文的字段的扩展进行传递。

当主路由器收到主备竞选的消息后，参与主备竞选。在竞选中胜出的路由器发送VRRP组通告报文，成为主路由器。

以一个备份路由器发起主备竞选的流程为例进行说明，其他备份路由器的流程相同，如图1所示，包括以下步骤：

步骤110，根据统计参数计算统计周期；

统计周期T：T＝N*通告时间周期+斜率时间；

其中，通告时间周期通常为协议规定的固定值；斜率时间SKEW_TIME＝(255-PRIORITY)/255；其中PRIORITY为该备份路由器的优先级；

步骤120，计数器清零；

步骤130，开始计时；

可以设置两个计时器，一个计时器用于计时通告时间周期，另一个用于计时统计周期；

可由网管在消息中携带开始时间，各备份路由器根据消息中记录的开始时间进行计时，或者在竞选结束后进入此流程后便开始计时。

步骤140，经过一个通告时间周期，备份路由器判断在该周期内是否收到通告报文，如果收到，则返回本步骤，等待下一个通告时间周期到达，否则执行下一步；

步骤150，计数值M’加1；

步骤160，判断是否到达统计周期，如果是，执行下一步，否则返回步骤140；

步骤170，判断计数值M’是否等于M，如果是，执行下一步，否则返回步骤120；

步骤180，发起VRRP主备竞选。

主路由器接收到主备竞选的消息后的流程如图2所示，包括：

步骤210，主路由器接收到VRRP的主备竞选的报文；

步骤220，按现有协议调整自己的优先级；

步骤230，参与主备竞选。

通过上述示例，可依通过在统计周期内没有收到VRRP通告报文的次数M’，并且在判断M’等于阈值M时启动VRRP竞选机制。当备份路由器在N个通告期里面出现了M次没有通告失败，则启动竞争通告。这样可以在主路由器最后一次通告失败后1个通告周期内就启动了竞争。避免了VRRP的RFC2338和RFC3678两个版本中要经历3个通告周期才启动竞选通告带来的弊病：周期过长，带来的业务中断时间过长。当主路由器正常发送VRRP通告报文，而由于某些原因，备份路由器没有收到VRRP通告报文时，可以通过调整切换判断参数M和N的值，来调整备份路由器发起主备竞争的时机，从而避免不必要的主备竞选。而通过配置统计周期的次数和启动主备竞选的阈值，可以根据网络环境进行配置。

一种实现上述方法的路由器，如图3所示，包括接收单元、计算单元、统计判断单元和竞选单元，其中：

接收单元，用于接收VRRP通告报文以及配置的切换判断参数，所述切换判断参数包括统计参数N和报文阈值M，N和M均为自然数，N≥M，M≤3；

计算单元，用于根据统计参数按照下式计算统计周期T：T＝N*通告时间周期+斜率时间；

统计判断单元，用于统计每个统计周期内没有收到VRRP通告报文的次数M’，在判断M’等于报文阈值M时，向竞选单元发送信号；

统计判断单元在判断M’不等于报文阈值M时，继续进行统计，在一个统计周期到达后，重新进行统计。

竞选单元，用于在接收到统计判断单元发送的信号后发起主备竞选。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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保护范围之内。