MCLAG邻居之间同步ARP信息的方法、系统、终端及存储介质

摘要

本发明提供一种MCLAG邻居之间同步ARP信息的方法、系统、终端及存储介质，包括：监控交换机内核的新地址解析协议表项和地址解析协议报文，并从地址解析协议报文中提取地址解析协议表项信息；将新地址解析协议表项和地址解析协议表项信息均同步至目标节点的邻居节点，所述目标节点和邻居节点属于同一跨设备链路聚合组。本发明可以有效防止跨设备链路聚合组节点或交换机的ARP信息的老化，当链路切换发生时，能够做到极少甚至不丢包，给用户带来更好的使用体验。

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，具体涉及一种MCLAG邻居之间同步ARP信息的方法、系统、终端及存储介质。

背景技术

基于IEEE802.3ad标准的LACP(Link Aggregation Control Protocol，链路汇聚控制协议)是一种实现链路动态汇聚的协议。LACP协议通过LACPDU(链路汇聚控制协议数据单元)与对端交互信息。启用某端口的LACP协议后，该端口将通过发送LACPDU向对端通告自己的系统优先级、系统MAC地址、端口优先级、端口号和操作Key。对端接收到这些信息后，将这些信息与其它端口所保存的信息比较以选择能够汇聚的端口，从而双方可以对端口加入或退出某个动态汇聚组达成一致。链路聚合技术的使用，使得逻辑链路的带宽增加了大约(n-1)倍，这里，n为聚合的路数。另外，聚合后，可靠性大大提高，因为，n条链路中只要有一条可以正常工作，则这个链路就可以工作。除此之外，链路聚合可以实现负载均衡。因为，通过链路聚合连接在一起的两个交换机(或其他网络设备)，通过内部控制，也可以合理地将数据分配在被聚合连接的设备上，实现负载分担。例如，设备A、B之间运行LACP，将三个端口进行聚合。三条链路既可以运行在active、standby模式，也可以运行在load balance模式。当其中某条链路出现故障，数据转发不受影响。LACP实现了链路备份，但不能跨设备进行聚合，没有解决设备的单点故障问题。设备A、B任意一台设备出现故障，数据转发仍然会受到影响。

MCLAG(Multi Chassis Link Aggregation Group，跨设备链路聚合组)是一种实现跨设备链路聚合的机制，将两台物理设备虚拟成单台逻辑设备，提供了设备级别的冗余。在一台设备出故障时，流量会迅速切换到另外一台设备，可以实现零丢包或者尽量少的丢包。例如，设备CE1与设备PE1、PE2跨设备进行聚合。在CE1看来，PE1、PE2是同一台设备。当PE1或者PE2出现设备故障时，CE1可以将流量迅速切换到另外一台设备，从而使数据转发不受影响。一般情况下，要求设备reboot时丢包时间越短越好。在目前SONIC的MCLAG实现中，对设备进行reboot操作时在down设备期间会有200毫秒左右的丢包，存在比较大的优化空间。

为了实现当PE1或者PE2出现设备故障时，CE1可以将流量迅速切换到另外一台设备、数据丢包尽量少的目的，需要在两台设备之间提前将转发相关的表项进行同步，例如MAC地址表、ARP表等。这样当一台设备发生故障时，由于另外一台已经提前将所需要的表项准备好了，流量转发基本不受影响。而现有的ARP表常存在同步不及时、ARP表老化的问题，严重影响MCLAG冗余性能。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种MCLAG邻居之间同步ARP信息的方法、系统、终端及存储介质，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种MCLAG邻居之间同步ARP信息的方法，包括：

监控交换机内核的新地址解析协议表项和地址解析协议报文，并从地址解析协议报文中提取地址解析协议表项信息；

将新地址解析协议表项和地址解析协议表项信息均同步至目标节点的邻居节点，所述目标节点和邻居节点属于同一跨设备链路聚合组。

进一步的，监控交换机内核的新地址解析协议表项和地址解析协议报文，并从地址解析协议报文中提取地址解析协议表项信息，包括：

通过交换机的通信保护机制监控交换机内核所学习到的地址解析协议表项，如果所述地址解析协议表项为新的地址解析协议表项则将新的地址解析协议表项同步至邻居节点；

从交换机接收的地址解析协议报文中提取提取地址解析协议表项信息，并在将所述地址解析协议报文发送至目标节点的同时将地址解析协议表项信息同步发送至邻居节点。

进一步的，从交换机接收的地址解析协议报文中提取提取地址解析协议表项信息，并在将所述地址解析协议报文发送至目标节点的同时将地址解析协议表项信息同步发送至邻居节点，包括：

邻居节点根据地址解析协议表项信息内容判断本地是否已经存在相同的地址解析协议表项：

若是，则抛弃所述地址解析协议表项信息；

若否，则根据所述地址解析协议表项信息将相应的地址解析协议表项保存至本地并向交换机返回地址解析协议表项报文的应答信息。

进一步的，将新地址解析协议表项和地址解析协议表项信息均同步至目标节点的邻居节点，所述目标节点和邻居节点属于同一跨设备链路聚合组，包括：

设定信息同步周期为30min，每隔30min执行一次数据同步。

第二方面，本发明提供一种MCLAG邻居之间同步ARP信息的系统，包括：

信息监控单元，用于监控交换机内核的新地址解析协议表项和地址解析协议报文，并从地址解析协议报文中提取地址解析协议表项信息；

信息同步单元，用于将新地址解析协议表项和地址解析协议表项信息均同步至目标节点的邻居节点，所述目标节点和邻居节点属于同一跨设备链路聚合组。

进一步的，所述信息监控单元用于：

通过交换机的通信保护机制监控交换机内核所学习到的地址解析协议表项，如果所述地址解析协议表项为新的地址解析协议表项则将新的地址解析协议表项同步至邻居节点；

从交换机接收的地址解析协议报文中提取提取地址解析协议表项信息，并在将所述地址解析协议报文发送至目标节点的同时将地址解析协议表项信息同步发送至邻居节点。

进一步的，从交换机接收的地址解析协议报文中提取提取地址解析协议表项信息，并在将所述地址解析协议报文发送至目标节点的同时将地址解析协议表项信息同步发送至邻居节点，包括：

邻居节点根据地址解析协议表项信息内容判断本地是否已经存在相同的地址解析协议表项：

若是，则抛弃所述地址解析协议表项信息；

若否，则根据所述地址解析协议表项信息将相应的地址解析协议表项保存至本地并向交换机返回地址解析协议表项报文的应答信息。

进一步的，所述信息同步单元用于：

设定信息同步周期为30min，每隔30min执行一次数据同步。

第三方面，提供一种终端，包括：

处理器、存储器，其中，

该存储器用于存储计算机程序，

该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。

第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的MCLAG邻居之间同步ARP信息的方法、系统、终端及存储介质，通过监控交换机内核的新地址解析协议表项和地址解析协议报文，并从地址解析协议报文中提取地址解析协议表项信息，然后将新地址解析协议表项和地址解析协议表项信息均同步至同一跨设备链路聚合组的目标节点的邻居节点。本发明可以有效防止跨设备链路聚合组节点或交换机的ARP信息的老化，当链路切换发生时，能够做到极少甚至不丢包，给用户带来更好的使用体验。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

图2是本发明一个实施例的方法的MCLAG架构示意图。

图3是本发明一个实施例的系统的示意性框图。

图4为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面对本发明中出现的关键术语进行解释。

交换机(Switch)意为“开关”是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。交换是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。交换机根据工作位置的不同，可以分为广域网交换机和局域网交换机。广域的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它应用在数据链路层。交换机有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。实际上，交换机有时被称为多端口网桥。网络交换机，是一个扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，网络交换机市场呈稳步上升态势。它具有性价比高、高度灵活、相对简单和易于实现等特点。以太网技术已成为当今最重要的一种局域网组网技术，网络交换机也就成为了最普及的交换机。Switch是交换机的英文名称，这个产品是由原集线器的升级换代而来，在外观上看和集线器没有很大区别。由于通信两端需要传输信息，而通过设备或者人工来把要传输的信息送到符合要求标准的对应的路由器上的方式，这个技术就是交换机技术。从广义上来分析，在通信系统里对于信息交换功能实现的设备，就是交换机。地址解析协议，即ARP(AddressResolution Protocol)，是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的，局域网络上的主机可以自主发送ARP应答消息，其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存；由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文，使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机，这就构成了一个ARP欺骗。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。相关协议有RARP、代理ARP。NDP用于在IPv6中代替地址解析协议。工作过程：主机A的IP地址为192.168.1.1，MAC地址为0A-11-22-33-44-01；主机B的IP地址为192.168.1.2，MAC地址为0A-11-22-33-44-02；当主机A要与主机B通信时，地址解析协议可以将主机B的IP地址(192.168.1.2)解析成主机B的MAC地址，以下为工作流程：第1步：根据主机A上的路由表内容，IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。第2步：如果主机A在ARP缓存中没有找到映射，它将询问192.168.1.2的硬件地址，从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配，它将丢弃ARP请求。第3步：主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，则将主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。第4步：主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。第5步：当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时，会用主机B的IP和MAC地址映射更新ARP缓存。本机缓存是有生存期的，生存期结束后，将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定，主机A就能向主机B发送IP通信了。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为一种MCLAG邻居之间同步ARP信息的系统。

如图1所示，该方法包括：

步骤110，监控交换机内核的新地址解析协议表项和地址解析协议报文，并从地址解析协议报文中提取地址解析协议表项信息；

步骤120，将新地址解析协议表项和地址解析协议表项信息均同步至目标节点的邻居节点，所述目标节点和邻居节点属于同一跨设备链路聚合组。

为了便于对本发明的理解，下面以本发明MCLAG邻居之间同步ARP信息的方法的原理，结合实施例中对ARP信息进行同步的过程，对本发明提供的MCLAG邻居之间同步ARP信息的方法做进一步的描述。

具体的，请参考图2，所述MCLAG邻居之间同步ARP信息的方法包括：

S1、监控交换机内核的新地址解析协议表项和地址解析协议报文，并从地址解析协议报文中提取地址解析协议表项信息。

设备CE1与设备PE1、PE2跨设备进行聚合。在CE1看来，PE1、PE2是同一台设备。当PE1或者PE2出现设备故障时，CE1可以将流量迅速切换到另外一台设备，从而使数据转发不受影响。为了实现当PE 1或者PE2出现设备故障时，CE1可以将流量迅速切换到另外一台设备、数据丢包尽量少的目的，需要在两台设备之间提前将转发相关的表项进行同步，例如MAC地址表、ARP表等。这样当一台设备发生故障时，由于另外一台已经提前将所需要的表项准备好了，流量转发基本不受影响。

交换机通过netlink机制可以监控内核所学习到的ARP表项。当内核学习到一个新的ARP表项，会通过netlink通知MCLAG模块。MCLAG收到以后，可以通过TCP连接同步给邻居。交换机收到从邻居同步过来的ARP信息，可以以动态表项或者静态表项的方式下发自身的linux内核。当以动态表项方式下发内核时，存在一个表项老化的问题。在内核中，ARP表项如果默认超过30分钟没有hit，则会老化。在老化前，内核会发送ARP request，然后等待相应的ARP reply。在交换机中，流量转发是硬件负责的，流量不会上送CPU，ARP表项基本不会hit上，结果是内核中的ARP表项会每隔30分钟老化一次。当以静态表项下发内核时，也存在一个何时老化的问题。静态ARP表项在内核中不会老化，即使是ARP对应的终端已经离开了，其ARP也不会老化。显然这也不是理想的结果。综合考虑，交换机收到从邻居同步过来的ARP信息，以动态表项的方式下发自身的linux内核。在ARP表项老化前，内核会发送ARPrequest，然后等待相应的ARP reply。一般情况下，如果ARP对应的终端还是活跃的，则交换机会收到相应的ARP reply，从而更新自身保存的ARP表项。

然而在MCLAG环境中，当PE发送出ARP request，即使ARP对应的终端还是活跃的，PE也可能不能收到相应的ARP reply。例如，当PE1请求CE1的ARP时，由于CE1认为PE1、PE2是同一台交换机，CE1可能会将ARP reply发送给PE2，从而导致PE1收不到对应的ARP reply。如果此时PE2内核有该ARP表项，则MCLAG也不会收到学习新ARP表项的通知，因此也不会通知PE1，结果是PE1上的ARP表项被老化。

基于此，需要从两个维度进行ARP信息同化。一个方面是监控交换机内核的新地址解析协议表项，即当交换机将ARP信息转发至目标节点后，若目标节点中没有相同的地址解析协议表项，则保存该ARP信息，并向交换机返回一个信号，交换机内核对该ARP信息进行学习得到新地址解析协议表项。即通过交换机的通信保护机制监控交换机内核所学习到的地址解析协议表项，如果所述地址解析协议表项为新的地址解析协议表项则将新的地址解析协议表项同步至邻居节点。

同时，针对目标节点错选的情况，监控交换机内核的地址解析协议报文，并从中提取地址解析协议表项信息。具体的，从交换机接收的地址解析协议报文中提取提取地址解析协议表项信息，并在将所述地址解析协议报文发送至目标节点的同时将地址解析协议表项信息同步发送至邻居节点。

S2、将新地址解析协议表项和地址解析协议表项信息均同步至目标节点的邻居节点，所述目标节点和邻居节点属于同一跨设备链路聚合组。

将步骤S1中的新地址解析协议表项和地址解析协议表项信息均同步至目标节点的邻居节点。邻居节点根据地址解析协议表项信息内容判断本地是否已经存在相同的地址解析协议表项：若是，则抛弃所述地址解析协议表项信息；若否，则根据所述地址解析协议表项信息将相应的地址解析协议表项保存至本地并向交换机返回地址解析协议表项报文的应答信息。

交换机除了通过netlink监控Linux内核学习到的ARP表项外，同时监控交换机收到的ARP报文，从报文中提取ARP表项信息，也同步给邻居。例如，当PE1请求CE1的ARP时，由于CE1认为PE1、PE2是同一台交换机，CE1如果将ARP reply发送给PE2，则PE2在收到ARPreply时，MCLAG模块会处理该ARP reply，将该ARP表项同步给PE1，从而更新PE1的ARP表项。

通过以上机制，可以确保PE1、PE2保存的ARP表项都不会被老化。

为了防止PE1、PE2之间ARP同步信息过于频繁，导致CPU忙碌、带宽占用高，可以记录ARP表项同步给邻居的时间。在30分钟以内，只向邻居同步一次相关的ARP表项，这样可以在尽量减少网络通讯量及CPU占用的情况下保证ARP表项不会老化。

如图3所示，该系统300包括：

信息监控单元310，用于监控交换机内核的新地址解析协议表项和地址解析协议报文，并从地址解析协议报文中提取地址解析协议表项信息；

信息同步单元320，用于将新地址解析协议表项和地址解析协议表项信息均同步至目标节点的邻居节点，所述目标节点和邻居节点属于同一跨设备链路聚合组。

可选地，作为本发明一个实施例，所述信息监控单元用于：

通过交换机的通信保护机制监控交换机内核所学习到的地址解析协议表项，如果所述地址解析协议表项为新的地址解析协议表项则将新的地址解析协议表项同步至邻居节点；

从交换机接收的地址解析协议报文中提取提取地址解析协议表项信息，并在将所述地址解析协议报文发送至目标节点的同时将地址解析协议表项信息同步发送至邻居节点。

可选地，作为本发明一个实施例，从交换机接收的地址解析协议报文中提取提取地址解析协议表项信息，并在将所述地址解析协议报文发送至目标节点的同时将地址解析协议表项信息同步发送至邻居节点，包括：

邻居节点根据地址解析协议表项信息内容判断本地是否已经存在相同的地址解析协议表项：

若是，则抛弃所述地址解析协议表项信息；

若否，则根据所述地址解析协议表项信息将相应的地址解析协议表项保存至本地并向交换机返回地址解析协议表项报文的应答信息。

可选地，作为本发明一个实施例，所述信息同步单元用于：

设定信息同步周期为30min，每隔30min执行一次数据同步。

图4为本发明实施例提供的一种终端400的结构示意图，该终端400可以用于执行本发明实施例提供的MCLAG邻居之间同步ARP信息的方法。

其中，该终端400可以包括：处理器410、存储器420及通信单元430。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

其中，该存储器420可以用于存储处理器410的执行指令，存储器420可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器420中的执行指令由处理器410执行时，使得终端400能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。

处理器410为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器420内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC)组成，例如可以由单颗封装的IC所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器410可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。在本发明实施方式中，CPU可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。

通信单元430，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。

本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

因此，本发明通过监控交换机内核的新地址解析协议表项和地址解析协议报文，并从地址解析协议报文中提取地址解析协议表项信息，然后将新地址解析协议表项和地址解析协议表项信息均同步至同一跨设备链路聚合组的目标节点的邻居节点。本发明可以有效防止跨设备链路聚合组节点或交换机的ARP信息的老化，当链路切换发生时，能够做到极少甚至不丢包，给用户带来更好的使用体验，本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术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，本发明实施例中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，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。