一种基于配置迁移的跨层网络故障恢复系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于配置迁移的跨层网络故障恢复系统及方法，该方法包括：上层交换网络控制器将设备故障信息发送至超级控制器；超级控制器进行故障设备定位，并在上层交换网络中选择备用上层交换网络设备；超级控制器生成第三转发表，下发至上层交换网络控制器与下层交换网络控制器；上层交换网络控制器依据第三转发表生成需要更新的第一转发表并下发至对应的故障设备的邻居设备和备用上层交换网络设备中；下层交换网络控制器依据第三转发表计算下层交换网络传输通道，并更新这些传输通道上的下层交换网络设备的第二转发表。本发明专利技术利用下层交换网络的可重构性，实现了上层交换网络故障设备的快速替代及业务恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种基于配置迁移的跨层网络故障恢复系统及方法
本专利技术涉及通信
，特别是为双层交换网络提供快速的故障恢复方法和系统。
技术介绍
近年来，无人驾驶、VR(VirtualReality，虚拟现实)、卫星定位等新技术的蓬勃发展，为整个IT(InformationTechnology，信息科技和产业)行业带来了巨大变革。为保障这些服务的服务质量，前传/回程网络中需要低延迟和高可靠性的通信方案。SDN(SoftwareDefinedNetwork，软件定义网络)将传统网络体系分为了控制平面和数据平面，前者决策数据转发，后者只负责底层数据的转发，采用集中式的控制方式、灵活的编程接口实现基于流表的转发机制，无须依赖底层网络设备，屏蔽了来自底层网络设备的差异，实现对网络设备的灵活高效管控，其灵活开放、可编程、数控分离、集中控制等特点，使得一些新型的网络应用得以迅速部署，其价值已经得到业界的普遍认可。NFV(NetworkFunctionsVirtualization,网络功能虚拟化)通过虚拟化技术，将网络节点功能，分割成几个功能区块，分别以软件进行实现、管理，使得网络功能不再局限于硬件架构。NFV可以提供原本只能通过硬件实现的网络功能，例如路由、防火墙、跨层通信等等，减少网络对硬件设备的依赖，增加网络的开放性，将管理层面与底层网络分离，实现网络的按需动态调整管控，得到了业界的广泛认可。多层网络(如IP+光网络)为用户提供了大容量、高速传输的服务。在多层网络中，下层网络的故障将触发快速保护和恢复发表。但是，上层网络的故障通常需要协议状态同步和服务重新路由，这将非常耗时。协议状态同步在恢复过程中占用了很多时间。更重要的是，恢复一个失败的节点可能会导致数千个服务的重新路由。以前关于上层网络恢复的研究通常集中在服务管理层的服务恢复/重路由，但是这些研究的重点主要是重新恢复路由服务而不是恢复网络。此外，这些方法在假设物理网络资源不变后，通过利用网络中现有的其余资源来执行服务恢复。但是，经过网络技术的发展，尤其是软件定义网络技术的发展，目前的下层网络是可变的。因此，调整下层网络可以实现网络重配置，避免协议状态同步和业务重路由。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于配置迁移的跨层网络故障恢复的系统及方法，以降低跨层网络故障的恢复时间。具体技术方案如下：为实现上述专利技术目的，本专利技术实施例的第一方面公开了一种基于配置迁移的跨层网络故障恢复的系统，包括：至少一个上层交换网络控制器，至少一个下层交换网络控制器，至少一个超级控制器以及至少两个上层交换网络设备、一个下层交换网络设备。上层交换网络控制器负责管理上层交换网络，下层交换网络控制器负责管理下层交换网络，超级控制器负责对上层交换网络控制器和下层交换网络控制器进行统一协同管理。上层交换网络负责对业务流的解析、管理和短距离传输，下层交换网络控制器负责上层交换网络节点之间的业务传输。所述至少一个上层交换网络控制器，用于在网络故障发生时，接收并处理上层交换网络设备发送的故障信息或发现上层交换网络设备存在故障而生成故障信息，发送至所述超级控制器；接收所述超级控制器发送的第三转发表，为故障上层交换网络设备的邻居设备和备用上层交换网络设备生成需要更新的第一转发表项，并将更新的第一转发表下发至对应的故障上层交换网络设备的邻居设备和备用上层交换网络设备中；所述第一转发表用于描述上层交换网络设备对上层业务的交换行为；所述第三转发表描述了故障设备的邻居设备和备用上层交换网络设备，同下层交换网络设备之间的连接关系和业务交换行为，使备用上层交换网络设备具有与故障上层交换网络设备相同业务交换配置，能够承载原故障上层交换网络设备所有职能；所述至少一个超级控制器，用于在上层交换网络控制器确定故障上层交换网络设备后，接收所述上层交换网络控制器所发送的故障信息，在第一转发表中，查找上层交换网络中故障设备，确定故障上层交换网络设备及故障端口；通过拓扑连接表与上层交换网络设备属性，在上层交换网络中选择合适的备用上层交换网络设备，根据与此备用上层交换网络设备连接、适用于传输故障上层交换网络设备中业务的下层交换网络设备传输通道信息、故障上层交换网络设备的邻居设备信息、备用上层交换网络设备信息，确定备用上层交换网络设备与故障上层交换网络设备所有邻居设备的连接关系、备用上层交换网络设备和故障上层交换网络设备所有邻居设备同下层交换网络设备的连接关系生成所述第三转发表，下发至上层交换网络控制器与下层交换网络控制器；所述至少一个下层交换网络控制器，用于接收所述超级控制器发送的的第三转发表，从第三转发表获得第二转发表项，依据第三转发表反映的故障上层交换网络设备的邻居设备到备用上层交换网络设备之间的连接关系，计算实现上述连接关系的下层交换网络传输通道，并更新这些传输通道上的下层交换网络设备的第二转发表；可选地，上层交换网络控制器还包含：上层交换网络拓扑收集模块，存在于控制单元的上层交换网络控制器中，用于收集上层数据交换网络内所有上层交换网络设备信息，包括上层交换网络设备属性、上层交换网络拓扑、上层交换网络设备的端口工作状态和连接的链路状态。同时，上层交换网络拓扑收集模块还需要收集各上层交换网络设备的端口信息及地址信息、各个端口的流量统计信息、各个上层交换网络设备的第一转发表匹配次数以及链路的流量、时延、QoS(QualityofService，服务质量)等信息，并且上层交换网络拓扑收集模块定期将收集到的信息发送给计算模块。可选地，所述地址解析模块，存在于控制单元的上层交换网络控制器中，用于在新业务第一次进入上层交换网络设备时解析此业务的转发控制信息，发送配置生成与更新模块。可选地，所述故障信息模块，存在于控制单元的上层交换网络控制器中，用于接收并处理上层交换网络设备发送的故障信息，或发现上层交换网络设备存在故障而生成故障信息，发送至故障定位模块进行故障定位；可选地，所述配置生成与更新模块，存在于控制单元的上层交换网络控制器中，用于生成上层交换网络设备配置信息和更新配置。当新业务到达上层交换网络设备时，接收计算模块发送的路径信息，生成第一转发表，发送至故障定位模块备份，下发至该路径上所有的上层交换网络设备；当故障发生后，接收超级控制器发送的第三转发表，为故障上层交换网络设备的邻居设备和备用上层交换网络设备生成需要更新的第一转发表项，并将更新的第一转发表项下发至对应的故障上层交换网络设备的邻居设备和备用上层交换网络设备中；可选地，下层交换网络控制器还包含：所述下层交换网络拓扑收集模块，存在于控制单元的下层交换网络控制器中，用于收集下层数据交换网络内所有下层交换网络设备的拓扑、下层交换网络设备的端口工作状态和连接的链路状态，同时，下层交换网络拓扑收集模块还需要收集各下层交换网络设备的端口信息及地址信息、各个端口的流量统计、各个下层交换网络设备的第二转发表匹配次数以及链路的流量、时延、QoS(QualityofService，服务质量)等信息，并且下层交本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于配置迁移的跨层网络故障恢复系统，包括：至少一个上层交换网络控制器，至少一个下层交换网络控制器，至少一个超级控制器以及至少两个上层交换网络设备，至少一个下层交换网络设备，其中，/n所述上层交换网络控制器，将上层交换网络设备故障信息发送至所述超级控制器；接收超级控制器生成并发出的用于故障恢复的第三转发表；/n所述超级控制器，接收上层交换网络控制器所发送的故障信息，根据故障信息与拓扑连接表进行故障定位；至少根据故障定位结果、拓扑连接表和上层交换网络设备属性，在上层交换网络中选择合适的备用上层交换网络设备；确定“故障设备的邻居设备”到超级控制器选择的备用上层交换网络设备之间的上层交换网络连接关系，以及备用上层交换网络设备、故障设备所有邻居设备与下层交换网络设备的连接关系，并据此生成第三转发表，发送至上层交换网络控制器与下层交换网络控制器；其中，“故障设备的邻居设备”是指在原有上层交换网络视图中与故障设备直接相连的上层交换网络设备；/n所述下层交换网络控制器，接收超级控制器发送的第三转发表，并依据第三转发表更新下层交换网络设备的第二转发表。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于配置迁移的跨层网络故障恢复系统，包括：至少一个上层交换网络控制器，至少一个下层交换网络控制器，至少一个超级控制器以及至少两个上层交换网络设备，至少一个下层交换网络设备，其中，
所述上层交换网络控制器，将上层交换网络设备故障信息发送至所述超级控制器；接收超级控制器生成并发出的用于故障恢复的第三转发表；
所述超级控制器，接收上层交换网络控制器所发送的故障信息，根据故障信息与拓扑连接表进行故障定位；至少根据故障定位结果、拓扑连接表和上层交换网络设备属性，在上层交换网络中选择合适的备用上层交换网络设备；确定“故障设备的邻居设备”到超级控制器选择的备用上层交换网络设备之间的上层交换网络连接关系，以及备用上层交换网络设备、故障设备所有邻居设备与下层交换网络设备的连接关系，并据此生成第三转发表，发送至上层交换网络控制器与下层交换网络控制器；其中，“故障设备的邻居设备”是指在原有上层交换网络视图中与故障设备直接相连的上层交换网络设备；
所述下层交换网络控制器，接收超级控制器发送的第三转发表，并依据第三转发表更新下层交换网络设备的第二转发表。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上层交换网络控制器，在网络故障发生时，通过接收上层交换网络设备发送的故障信息、主动发现上层交换网络设备存在故障的一种或多种方式，生成上层交换网络设备故障信息，将上层交换网络设备故障信息发送至超级控制器；接收超级控制器发送的第三转发表，为故障设备的邻居设备和备用上层交换网络设备生成需要更新的第一转发表项，并将更新的第一转发表下发至对应的故障设备的邻居设备和备用上层交换网络设备中。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上层交换网络控制器还包括：
故障信息模块，用于接收并处理上层交换网络设备发送的故障信息，发送至故障定位模块进行故障定位；
配置生成与更新模块，用于生成上层交换网络设备配置信息和更新配置；网络正常运行时，如有新业务进入网络，则接收计算模块发送的路径信息，生成第一转发表，发送至故障定位模块备份，并更新该路径上所有上层交换网络设备的第一转发表；当故障发生后，接收超级控制器发送的第三转发表，为故障设备的邻居设备和备用上层交换网络设备生成需要更新的第一转发表项，并将更新的第一转发表项下发至对应的故障设备的邻居设备和备用上层交换网络设备中。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下层交换网络控制器，接收超级控制器发送的第三转发表，依据第三转发表反映的“故障设备的邻居设备”到备用上层交换网络设备之间的连接关系，计算实现上述连接关系的下层交换网络传输通道，并更新这些传输通道上的下层交换网络设备的第二转发表。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下层交换网络控制器还包括：传输通道调整模块，用于接收超级控制器计算模块发送的信息，生成或更新第二转发表，下发至下层交换网络设备。


6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述超级控制器，在网络故障发生时，接收上层交换网络控制器发送的故障信息，还确定上层交换网络故障设备的故障端口；通过故障定位结果、拓扑连接表、故障设备信息以及上层交换网络设备属性，在上层交换网络中选择合适的备用上层交换网络设备；进一步地，至少依据故障设备所有邻居设备的第一转发表，生成第三转发表。


7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述备用上层交换网络设备，能够通过下层交换网络与故障设备的邻居设备连通且能传输受故障影响的业务，以保证备用上层交换网络设备具有代替故障的上层交换网络设备工作的能力。


8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拓扑连接表,包含上层交换网络设备间、下层交换设备间、上层交换网络设备与下层交换网络设备间的连接关系；
所述第一转发表，描述上层交换网络设备对上层业务的交换行为，包括业务经过的设备端口信息；
所述第二转发表，描述下层交换网络设备对下层业务的交换行为，包括业务经过的设备端口信息；
所述第三转发表,描述故障设备的邻居设备、备用上层交换网络设备同下层交换网络设备之间的连接关系和业务交换行为，以及备用上层交换网络设...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾仁涛，连盟，刘林，栾敬钊，王保力，纪越峰，
申请(专利权)人：北京邮电大学，国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11