[发明专利]路由器集群中板间互联的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制面互联的技术，尤其涉及一种路由器集群中板间互联的装置及方法。

背景技术

随着互联网技术的高速发展，新业务不断涌现，特别是以点对点(P2P)和网络电视(IPTV)为代表的视频业务的崛起，极大地刺激了带宽的需求，互联网从最初的聊天、电子邮件、Web浏览等需求，发展到今天的P2P下载，视频聊天、播客等。无论是从应用模式，还是网络流量，都发生了翻天覆地的变化。因此网络核心设备面临越来越严峻的挑战，尤其是对骨干网核心路由器的容量和扩展性提出了极高的要求。例如在IP网络的电信化过程中对高端核心路由器在容量、安全可靠性、多业务承载能力等方面提出了极高的要求，骨干网核心路由器必须具有良好的扩展性和升级能力，以适应互联网多变、飞速发展的趋势。

路由器集群技术是目前解决路由器容量瓶颈的最有效方式，是路由器发展史上一个极大的飞跃和改变，它打破了传统的路由器扩展模式，同时保留了网络结构的清晰度，便于运营管理，方便维护而不增加维护成本。路由器集群又称路由器矩阵或多机框互联，即为：通过采用并行交换技术，将两台或两台以上普通核心路由器通过某种方式连接，共同组成一个多级多平面的交换矩阵系统，使其能够协同工作，并且对外只表现为一台逻辑路由器，从而突破单机箱在交换容量、功耗、散热等方面的限制，平滑扩展为更大容量的路由交换系统。高性能核心路由器代表着互联网的发展方向，也最能体现出设备厂商的技术水平。回顾核心路由器的发展历程，分析目前主流路由产品的功能特征，可以看出目前核心路由器的技术发展趋势主要有以下几个方面：

1、容量越来越高，端口类型增多：主要表现为槽位数的提高和线卡高密度化。首先端口能力从2.5G提升到10G，再从10G提升到40G。另外，接口类型也逐步增多。

2、提高安全可靠性：在网络发展初期，由于流量较小，网络攻击也没有现在这么频繁，路由器设备的安全问题主要体现在其自身的安全可靠性上，如网络设备的电气特性等。随着网络的不断发展和多业务需求的增加，系统越来越庞大，一个小模块故障就影响到整个系统，网络安全保障对路由器的安全可靠性提出了更高的要求，包括对网络攻击的防范和感知。

3、系统架构逐步完善：从第一代单总线单CPU发展到第二代单总线主从CPU、之后经历了第三代单总线对称式多CPU和第四代多总线多CPU，到目前的第五代共享内存式和第六代交叉开关体系。而在交换结构方面，高端路由器主要采用共享内存结构，T比特大容量路由器多数采用多级交换结构，以实现未来扩展到大容量无阻塞交换。

4、提升服务质量(QoS)：运营级的IP网络必须能够承载多种业务，同时保证端到端的QoS。对于无连接的IP网络来说，实现服务质量保障一直是个棘手的问题。近年来，IP网络的服务质量保障问题已经得到运营商的极大重视，设备厂商也为此提出了不同的解决方案。目前，保障服务质量的技术手段主要有如下几种：对流量进行整形、重排；解决头阻塞问题；实现交换结构的无阻塞交换等。

综上所述，在路由器集群中，可靠性在技术发展趋势中尤为重要，其中控制面的可靠性尤其备受关注，控制平面链路为系统中控制消息提供通道。目前，路由器集群中框间控制面消息的交互，普遍通过中心交换机框中来实现，相当于一个消息中转站，每个线卡机框的控制面链路都连接到中心机框上。当某条链路或以太网交换单元出现故障可能影响到一个框或多框的用户业务。

在路由器集群中实现控制面互联的装置，现有技术中的第一种实现方案如图1所示。该装置采用主备的方式，即为：每个框内的两个以太交换板是主备的方式，只有主板交换，备板的互联端口都处于关闭状态，在某一个时刻主控板只能通过框内的一个以太交换板进行收发报文，中心以太交换板也只与框内的一个以太交换板的链路畅通。这种实现方案的缺点为：存在多处的单点故障，如当两个中心交换框之间的链路出现故障，会导致两个中心交换框之间、线卡框和中心交换框之间通信断链，乃至整个路由器集群崩溃。当框内的两个以太交换板的主备信号线存在问题时，而主备倒换就不能完成，最终使整个框的单板与其它框的通信链路断开。总的来说就是可靠性、稳定性很低。