[发明专利]一种标准ATCA设备的高可用性方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言涉及一种标准ATCA设备的高可用性方法和技术。

背景技术

由于高级电信计算平台(Advanced Telecom Computing Architecture，即 ATCA)的构架较为复杂，涉及到冗余备份，尤其是多个ATCA机框级联时，并且在 当前环境中ATCA内部多用以太网为通信接口的情况下，由于以太网不能产生环路， 所以框内通信、框间通信如何避免环路，另外交换板快速切换和节点板网口如何快速 切换等问题就凸显出来。

当前的ATCA应用中，多使用STP技术解决上述问题，STP在Internet中广泛使 用，是一种比较成熟的技术，但是Internet环境中，交换节点连接复杂多变，偶发事 件很多，但是ATCA设备一般用在相对比较稳定的电信级设备上，连接虽然复杂，但 是变化很少，并且要求切换快速，如果使用STP技术，在极端情况下，需要12秒才 能完成切换，是不能满足要求的

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种标准ATCA设备的高可用性方法，能 够达到防止以太网产生环路，并且切换时间由秒级降低为毫秒级。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

1.框内交换板和节点板的方案

框内共有两个交换板，分别和节点板的两个网口连接，如图1所示。

初始化默认情况下，节点板两个网口的生成树状态设置为block状态，只能接受组 播，交换板经过主备竞争后，主用交换板利用以太网组播方式向节点板发送心跳报文， 节点板接收心跳后回复心跳，并打开接收到心跳的端口，可以接收单播和广播。

如此节点板和交换板之间的通信通道建立。

当交换板发生切换时(交换板发生切换的原因很多，复位，死机等都会引起切换)， 切换成备用的交换板不再发送心跳，切换为主用的交换板开始发送心跳，节点板只要 始终保持打开收到心跳的端口即可。

另外，虽然心跳报文是组播报文，但是它实际上还是一种以太报文，所以，我们 可以在报文的有效载荷(payload)中加入统计信息或者其他需要交换的信息等私有协 议，通过交换板和节点板之间或交换板和交换板之间的心跳，获得整个系统的信息， 包括统计信息或者其他信息，作为一种处理问题的机制。

2.框间交换板级联的方案

以最具代表性的两框级联为例，如图2所示。上面两个交换板假定为一架一框交 换板，我们称为上级交换板，下面两个交换板称为下级交换板假定为一架二框交换板 我们称为下级交换板，连接关系为双星。

在初始化状态中，下级交换板将端口均设置为block状态，上级交换板竞争产生 主备，主用交换板同时通过两个下行端口PA1和PA2向下级交换板的上行端口利用以 太网组播方式发送心跳报文，下级交换板在接收到心跳报文以后，置接收到心跳报文 的端口的生成树状态为forward状态，回复心跳，以此保证和上级主用交换板连接的 端口的生成树状态为forward状态，和备用交换板连接的端口的生成树状态为block状 态，以此建立一个没有环路的拓扑。所述的下行端口是指上级交换板用于和下级交换 板连接的端口，同理，上行端口是指下级交换板用于和上级交换板连接的端口。

当上级交换板发生切换时，切换为主用的交换板继续上述原则，下级交换板只要 保证打开收到心跳的端口即可。

当下级交换板发生故障时，上级主用交换板有两种方式获知此信息，一种是和下 级主用交换板的link中断(和备用板link中断仅仅需要标识一下即可)，这种方式相 应速度快，上级主用交换板判断link中断后，检查和下级备用交换板连接的端口是否 正常，如果正常，向下级备用交换板发送切换指令，下级备用交换板接收到切换指令 后，进行升主操作，切换为主用，以此达到通信链路恢复。另一种是上下级主用交换 板之间的link信号正常，但由于种种原因通信中断，此时仅需要在上级主用交换板上 实现一个心跳超时计数器，一旦在规定间隔时间没有收到心跳报文，立刻重复link中 断时的操作，向下级备用交换板发送切换指令即可。

当需要大规模级联时，只需要将两框级联进行叠加即可，切换流程如上所述。