[发明专利]用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表的方法和装置

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2009年5月13日的美国临时专利申请No.61/178,020的优先权，通过引用将其完整结合在此。

背景技术

数据通信网络可以包括各种计算机、服务器、节点、路由器、交换机、集线器和代理服务器，以及被连接为并且被配置为彼此传递数据的其它设备。此处这些设备被称为“网络元件”，并且可以在网络上提供各种网络资源。通过在网络上通过通信链路在网络元件之间传递协议数据单元(诸如，分组、信元、帧或段)，通过数据通信网络传递数据。特定协议的数据单元可被多个网络元件处理，并且当它在网络上在它的源和它的目的地之间传播时跨越多个通信链路。诸如计算机、电话、蜂窝电话、个人数字助理和其它类型的消费电子设备的主机连接到通信网络，并且通过通信网络传输/接收数据，并且因此，是由通信网络提供的通信服务的用户。

网络元件通常被实现为具有控制网络元件的操作的控制平面以及处理流过网络的通信量的数据平面。数据平面通常具有线卡集合，所述线卡具有连接到网络上的链路的端口。数据被在特定端口处接收、被在数据平面内交换，并且被在一个或多个其它端口处输出到网络的其它链路上。为了能够迅速地处理数据，通常以硬件实现数据平面，从而使用硬件查找等执行关于如何处理数据的所有决策。

端口可能出于许多原因而失效，包括线卡故障、连接到端口的链路的故障(例如，线路中断)、远端线卡故障等。术语多链路中继线路(trunk)(MLT)、链路聚合组(LAG)和逻辑端口是同义词，并且这些术语被互换地使用。类似地，网络元件内的内部转发数据路径可能失效，这可能导致一个端口或一组端口表现出失效，或者沿着到端口的外部对等端点的逻辑/虚拟连接可能存在某些其它故障。存在端口可能失效的多种原因。

在端口失效的情况下，去往该端口的通信量应当被转向为从替换端口流出，以便能够通过网络恢复连接。为了最小化对该网络元件所处理的通信量的影响，例如，为了最小化停机时间(down time)和分组丢失，通信量重新路由越快发生越好。优选地，能够使得通信量在10毫秒(ms)内失效恢复到替换端口是有利的。优选地，在LAG或MLT的情况下，通信量应当散布在其余端口上，而不是从失效端口全部移到特定的指定替换端口，以便防止指定的替换端口的通信量过载。

发明内容

诸如上面解释的那些常规机制具有各种缺点。一个这种缺点是常规网络元件从故障中恢复所花费的时间的数量。恢复花费的时间的数量越长，性能延迟(包括更多的丢弃分组)以及其它端口克服失效端口的加载越长。当前的解决方案不提供有效地检测端口故障并且分发端口状态，以便使得能够在分组/信元/帧转发过程中进行快速重新路由的全面的方法。这些解决方案通常过多地使用管理和/或控制平面软件以便处理一个故障子集。其方法导致较长的网络停用时间和较多的分组丢失。

本发明的实施例显著地克服了这些缺点，并且提供了这样的机制和技术，所述机制和技术提供了用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表的方法和装置。这对最小化网络停用时间和分组丢失是至关重要的，并且提供网络设备内在这种故障发生时的无缝故障恢复。本发明允许在节点集群内非常快速和有效地检测和分发端口状态。这种机制使得快速路径能够在出现这些故障时执行无缝的快速重新路由，而不需要来自管理和/或控制平面软件的动态辅助。

在一个用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表的方法的特定实施例中，该方法包括周期地确定与第一转发数据单元(FDU)相关联的第一端口集合的状态，第一FDU是实现网络元件的转发平面内的转发功能的多个FDU中的一个FDU。该方法还包括使用确定的状态更新与第一FDU相关联的端口状态数据库的第一端口状态表。附加地，该方法包括将确定的状态传输到所述网络元件上的每个其它的FDU，以便使得每个其它FDU能够在位于每个其它FDU的端口状态数据库内存储第一端口集合的状态。

其它实施例包括其上具有计算机可读代码的计算机可读介质，所述计算机可读代码用于在网络元件的转发平面内保持端口状态表。所述计算机可读介质包括用于周期地确定与第一转发数据单元(FDU)相关联的第一端口集合的状态的指令，第一FDU是实现网络元件的转发平面内的转发功能的多个FDU中的一个FDU。所述计算机可读介质还包括用于使用确定的状态更新与第一FDU相关联的端口状态数据库的第一端口状态表的指令。附加地，所述计算机可读介质包括用于将确定的状态传输到所述网络元件上的每个其它的FDU，以便使得每个其它FDU能够在位于每个其它FDU的端口状态数据库内存储第一端口集合的状态的指令。