一种多级树型网络下的节点故障修复方法

摘要

本发明提供一种多级树型网络下的节点故障修复方法。本方法结合当前网络状态，在非根节点故障时，其子节点通过对故障节点的上级节点进行请求，获取重新分配的临时节点，从实现对网络的快速修复。同时在故障节点得到修复重新上线后，可自动建立与原有子节点的连接，重新恢复故障前的网络连接状态。该方法省去了用户手动配置失效节点所属子节点的上级节点的过程，节约了时间和系统开销，提高了设备的利用率，增强了网络的鲁棒性。

说明书

(一)技术领域

本发明提供一种多级树型网络下的节点故障修复方法。

(二)背景技术

树型网络节点的分布零散，维护时需花费大量人力。网络节点出现问题时，很多急需网络的应用无法正常开展，对依托于网络的业务造成较大影响。所以快速有效地提高网络节点修复效率，降低通信故障引起的业务损失和系统开销是必不可少的。本发明提供一种多级树型网络下的节点故障修复方法，可以在网络节点出现故障时对网络进行动态修复，同时在故障节点修复重新上线后，快速恢复为网络故障前状态。

(三)发明内容

本发明的目的是在树型网络中检测到节点出现故障时，从故障节点所波及的下级节点开始对网络进行动态修复，保证故障节点的子节点及其下级节点能够快速接入网络，恢复与上级节点通信，在故障节点修复重新上线后，快速恢复为网络故障前状态。

为了达到上述目的，本发明采用这样的方案实现：

在连通的树型网络中，如果一串节点n₁，n₂，…，n_k有如下关系：节点n_i是n_i+1的父节点(1≤i<k)，就把n₁，n₂，…，n_k称为一条由n₁至n_k的路径。节点1到节点4间的路径示意如图1所示。

树型网络中除了根节点和叶子节点外，每个节点N都有三个本地存储表，分别为下级子节点通信列表、上级节点列表以及故障节点列表。下级子节点通信表存储的是与其通信的下一级子节点IP地址和最新通信时间；上级节点列表存储的则是从根节点至父节点N-1的路径上的所有节点。故障节点列表中存储的是故障报文中的故障节点以及为故障节点选择的临时节点。根节点只存储子节点通信列表和故障节点列表，叶子节点则只有上级节点列表。

非根节点每隔时间t会向父节点发送无故障报文，父节点向子节点回复确认报文。父节点每隔时间t会自动检查子节点通信表中的节点最新通信时间与当前时刻的时间差，若超过时间t则认为该节点已出现故障。

若节点N判断出父节点N-1出现故障，则更新上级列表，标记故障节点。通过父节点表找到节点N-2的节点信息，并向其发送节点N-1故障报文，节点N-2收到后更新其故障节点列表。若节点N通过判断出节点N-2也出现故障，则再通过父节点表找到节点N-3的节点信息，以此类推，直到找到无故障的上级节点。若根节点也出现故障则停止当前的恢复过程。

本发明的故障修复机制，具体包括以下步骤：

当节点出现故障时网络的恢复步骤为：

(1)初始化父节点列表、子节点列表，初始化M＝N-2；

(2)节点N每隔时间t向父节点N-1发送无故障报文；

(3)节点N-1回复无故障报文并更新节点N的最新通信时间；

(4)节点N判断上级节点N-1是否故障，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(1)；

(5)节点N从上级节点列表中查找节点M的IP地址，并向其发送故障节点信息和网络修复请求；

(6)节点N判断M是否故障，是则执行步骤(7)，否则执行步骤(8)

(7)判断M是否为1，是则执行步骤(16)，否则令M＝M-1，更新上级节点列表，执行步骤(5)；

(8)节点M接收节点N发来的故障报文，查找并判断子节点列表中节点N-1是否存在临时节点IP，是则执行步骤(9)，否则执行步骤(10)；

(9)节点M将子节点列表中对应于节点N-1的临时节点IP发送给节点N，执行步骤(12)；

(10)节点M将节点N-1加入故障列表；

(11)节点M从子节点列表中选择一个可用节点作为临时节点，并将其IP保存至故障列表中与N-1节点对应，同时将其IP发送给节点N；

(12)节点N接收到临时父节点IP，向临时父节点发送连接请求；

(13)临时父节点回复确认报文，与节点N建立连接； 

(14)节点N更新父节点列表，每隔时间t向临时父节点发送无故障报文；

(15)临时父节点回复无故障报文并更新节点N的最新通信时间；

(16)结束此次网络修复过程。

当节点重新加入网络后的网络恢复步骤为：

(1)节点N-1重新加入网络，向其父节点N-2发送无故障报文，向其子节点发送建立连接报文。

(2)节点N-2收到节点N-1的无故障报文，将故障列表中对应N-1的临时节点信息删除，更新子节点列表中节点N-1的最新通信时间；

(3)节点N收到节点N-1的建立连接报文，向其临时父节点发送中断连接报文；

(4)节点N的临时父节点删除子节点中有关节点N的信息；

(5)节点N建立与节点N-1的连接并更新其上级节点列表；

(6)节点N每隔五分钟向节点N-1发送无故障报文；

(7)节点N-1回复确认报文，并更新子节点列表中对应IP地址的最新通信时间；

(8)结束此次恢复过程。

本发明所阐述的多级树型网络节点故障修复方法，是结合当前网络状态，在节点故障时，其子节点通过对故障节点的上级节点进行请求，获取重新分配的临时节点，从实现对网络的快速修复。同时在故障节点得到修复重新上线后，可自动建立与原有子节点的连接，重新恢复故障前的网络连接状态。该方法省去了用户手动配置失效节点所属子节点的上级节点的过程，节约了时间和人力成本，提高了设备的利用率，增加了网络的鲁棒性。

本方法的创新性在于：

1.结合当前网络状态动态修复网络。根据节点故障实时进行网络修复，快速形成新的稳定网络，减少人为参与配置，增加了网络的鲁棒性，节约时间和系统开销。

2.故障节点修复后自动恢复故障前状态。根据修复后的故障节点实时上线，通知各子节点加入原故障父节点，自动恢复到故障前的网络连接状态，节约了配置故障节点和子节点的时间。

(四)附图说明

图1为树型网络链路示意图。

图2为本发明中当节点出现故障时网络的恢复步骤的具体流程图。

图3为本发明的故障恢复示例图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

本发明所述方法的特征在于：

树型网络中除了根节点和叶子节点外，每个节点N都有三个本地存储表，分别为下级子节点通信列表、上级节点列表以及故障节点列表。下级子节点通信表存储的是与其通信的下一级子节点IP地址和最新通信时间；上级节点列表存储的则是从根节点至父节点N-1的路径上的所有节点。故障节点列表中存储的是故障报文中的故障节点以及为故障节点选择的临时节点。根节点只存储子节点通信列表和故障节点列表，叶子节点则只有上级节点列表。

非根节点每隔时间t会向父节点发送无故障报文，父节点向子节点回复确认报文。父节点每隔时间t会自动检查子节点通信表中的节点最新通信时间与当前时刻的时间差，若超过时间t则认为该节点已出现故障。

若节点N判断出父节点N-1出现故障，则更新上级列表，标记故障节点。通过父节点表找到节点N-2的节点信息，并向其发送节点N-1故障报文，节点N-2收到后更新其故障节点列表。若节点N通过判断出节点N-2也出现故障，则再通过父节点表找到节点N-3的节点信息，以此类推，直到找到无故障的上级节点。若根节点也出现故障则停止当前的恢复过程。

本发明的故障修复机制，具体包括以下步骤：

当节点出现故障时网络的恢复步骤为：

(1)初始化父节点列表、子节点列表，初始化M＝N-2；

(2)节点N每隔时间t向父节点N-1发送无故障报文；

(3)节点N-1回复无故障报文并更新节点N的最新通信时间；

(4)节点N判断上级节点N-1是否故障，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(1)；

(5)节点N从上级节点列表中查找节点M的IP地址，并向其发送故障节点信息和网络修复请求；

(6)节点N判断M是否故障，是则执行步骤(7)，否则执行步骤(8)

(7)判断M是否为1，是则执行步骤(16)，否则令M＝M-1，更新上级节点列表，执行步骤(5)；

(8)节点M接收节点N发来的故障报文，查找并判断子节点列表中节点N-1是否存在临时节点IP，是则执行步骤(9)，否则执行步骤(10)；

(9)节点M将子节点列表中对应于节点N-1的临时节点IP发送给节点N，执行步骤(12)；

(10)节点M将节点N-1加入故障列表；

(11)节点M从子节点列表中选择一个可用节点作为临时节点，并将其IP保存至故障列表中与N-1节点对应，同时将其IP发送给节点N；

(12)节点N接收到临时父节点IP，向临时父节点发送连接请求；

(13)临时父节点回复确认报文，与节点N建立连接； 

(14)节点N更新父节点列表，每隔时间t向临时父节点发送无故障报文；

(15)临时父节点回复无故障报文并更新节点N的最新通信时间；

(16)结束此次网络修复过程。

当节点重新加入网络后的网络恢复步骤为：

(1)节点N-1重新加入网络，向其父节点N-2发送无故障报文，向其子节点发送建立连接报文。

(2)节点N-2收到节点N-1的无故障报文，将故障列表中对应N-1的临时节点信息删除，更新子节点列表中节点N-1的最新通信时间；

(3)节点N收到节点N-1的建立连接报文，向其临时父节点发送中断连接报文；

(4)节点N的临时父节点删除子节点中有关节点N的信息；

(5)节点N建立与节点N-1的连接并更新其上级节点列表；

(6)节点N每隔五分钟向节点N-1发送无故障报文；

(7)节点N-1回复确认报文，并更新子节点列表中对应IP地址的最新通信时间；

(8)结束此次恢复过程。

具体实施模式是这样的：

在节点出现故障时，其下级节点通过与该节点的上级节点进行通信，获取暂时顶替该故障节点的临时节点信息并与之建立连接。在该节点完成修复重新上线后，根据子节点列表主动与列表中的节点建立连接，达到快速恢复网络故障前状态的目的。