[发明专利]一种三层报文转发方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种三层报文转发方法及装置。

背景技术

交换设备在网络中承担着大量网络报文的转发任务，为了提高交换设备的报文转发效率，通常将报文转发和路由表维护分开进行，报文转发由交换设备的转发模块完成，路由表维护由交换设备的CPU(Central ProcessingUnit，中央处理单元)进行，这样在交换设备内形成了控制组件(CPU)和转发组件(转发模块)分离的构架形式。由于CPU仅完成相对实时性要求不高的报文转发表的处理操作，对其性能要求也大大下降，从而可以降低成本。通常，报文转发是独立进行的，以三层ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)数据为例，当交换设备的转发模块已知报文相对应的ARP表项时，该报文由转发模块直接处理转发，当转发模块中不存在该ARP表项时，例如由于ARP表项老化或交换设备重新启动等原因，转发模块无法确定该报文转发的目的地址，此时需要交换设备向服务器发送ARP请求报文以获得该ARP表项。为此，转发模块将该种报文送往CPU，CPU分析后向服务器发送ARP请求报文，等待服务器发送的ARP回应报文到达后刷新转发模块中的ARP表项，这样，转发模块就可依据新的ARP表项进行报文转发。

由于交换设备中CPU的交换性能远低于转发模块，当去向CPU的三层未匹配报文(在转发模块中该报文对应的ARP表项不存在，无法根据ARP表项及报文目的地址确定该报文的目的MAC地址和出端口)的数量较大时，CPU无法及时从服务器获取新ARP表项，CPU的报文入口将会被这些报文阻塞，CPU入口会按照队列丢弃报文，和三层未匹配报文处在同样CPU队列的报文会被丢掉一部分，导致对应业务无法正常进行。

当CPU收到来自转发模块的ARP请求报文后，先向转发模块中写入指导该报文转发的假ARP表项(这个ARP表项设置转发到转发模块“黑洞”，即将该报文的目的MAC地址或出端口设置为不存在，当转发模块根据报文目的地址在该假ARP表项中找不到对应目的MAC地址或出端口时，直接丢弃该报文)，再向服务器发送ARP请求报文，根据交换设备的CPU处理能力不同，该假ARP表项在转发模块中保持一定时间(该时间为CPU获取新ARP表项的时间)，保证同样目的地址的三层报文进入转发模块后，按照该假ARP表项直接丢弃，不再进行转发，这样在CPU等待收取ARP回应报文时，去往该ARP目的地址的报文不再拥塞CPU，也不影响网上其他业务。

现有技术中，一种报文转发场景如图1所示，PC(个人计算机)通过交换设备访问服务器，报文在交换设备做三层转发。当PC访问服务器，但是交换设备还没有学习到服务器的ARP表项时，PC通过交换设备进行报文转发的过程包括以下步骤：

步骤101，PC向交换设备发送报文，该报文在交换设备的转发模块上为三层未匹配报文，交换设备开始ARP学习过程，即交换设备中转发模块向CPU发送ARP请求报文，CPU向转发模块下发假ARP表项；

步骤102，交换设备的CPU向服务器发送ARP请求报文，以获得该三层未匹配报文的目的地址对应的ARP表项；

步骤103，交换设备的CPU收到服务器发送的ARP回应报文，该回应报文中携带该三层未匹配报文的目的地址对应的ARP表项；

步骤104，交换设备的CPU根据ARP回应报文中携带的新ARP表项更新转发模块中的ARP表项的目的MAC地址和出端口，使PC再次发送的该报文可以通过交换设备的转发模块直接转发到服务器。

该种报文转发场景中，交换设备更新ARP表项为真正目的MAC地址和出端口之前，三层报文都会匹配转发模块的假ARP表项，按照“黑洞”丢弃报文。当CPU处理能力比较差、网络环境比较差时，由于交换设备比较长的时间收不到服务器的ARP回应报文以更新转发模块中的ARP表项，会有很多报文丢弃。

另一种报文转发场景如图2所示，PC通过交换设备访问外部网络服务器有两条链路(链路A和链路B)，由于通过链路A和链路B去往服务器的路径长短不同，这两条链路不等价，所以形成的转发表项指向其中一条链路(链路A，称为主路径)，另外一条链路作为备份(链路B，称为备份路径)。PC 通过交换设备进行报文转发的过程包括以下步骤：

步骤201，当两条链路都可达时，去往服务器地址的路由指向主路径。