转发芯片ECMP快速切换实现方法、装置及设备与流程

本发明涉及芯片领域，尤其涉及一种转发芯片ecmp快速切换实现方法、装置及设备。

背景技术：

1、当存在到达同一个目标的多条路径时，应用ecmp(equal cost multiple pathrouting，等价多路径路由)可实现网络的带宽增加、负载均衡、路径间的互相保护等功能。当设备支持ecmp时，发往目的设备的二层或者三层流量就可以通过不同的路径承载，实现网络链路的负载均衡；并在成员链路出现故障时，实现网络的快速切换。

2、如图1所示，承载在ecmp组上的流量，在这些等价链路上平均分配，不会考虑链路带宽的差异。ecmp算法被多种路由协议支持，例如：ospf、isis、eigrp、bgp等。在数据中心的网络架构中，其承载的业务也广泛使用ecmp作为负载均衡算法。

3、ecmp作为一种负载均衡策略，因其部署简单的优点，在实际数据中心网络中获得了广泛应用。ecmp一个重要的假设是——网络拓扑平衡、规则和无故障，这些假设在实践中都是无效的，将会导致性能大幅下降。ecmp在非对称网络使用效果不好，会浪费大带宽路径的带宽资源。针对上述问题，在数据中心网络中引入了wcmp技术。

4、wcmp(weight-cost multi-path routing，加权多路径路由)，可以根据不断变化的网络拓扑平衡流量，能够非常灵活地按照比例在链路上承载网络业务。ecmp是wcmp的特例，每条转发路径均按照1:1的比例传输业务。到达同一目的地有多条带宽不同的等价路径，wcmp可将流量根据带宽按比例分担到各条路径上。

5、如图2所示，采用wcmp技术以后，所有路径可根据带宽比例分担流量，以进一步提高路径带宽利用率。wcmp所需的状态，已作为标准路由协议的一部分进行了支持。在wcmp实现中，无需对硬件进行任何修改，即可在支持ecmp的交换芯片中实现wcmp。

6、当等价多路径中的一条链路故障时，负载分担默认对所有流量重新hash计算选路。ecmp负载分担一致性功能，实现了仅针对故障链路上的流量做hash计算，对正常链路上的流量转发路径不产生影响。保证了在发生链路故障时，正常链路上的业务会话保持正常。

7、如图3所示，12个数据包分四条链路转发时，abcd四条链路初始分配的流量包如左侧所示，各个链路均分流量。当d链路故障发生后，ecmp的一致性功能启用后，d链路流量均分到其余三条链路上，原来abc链路承载的流量保持稳定。

8、转发芯片的常规实现中，等价多路径技术采用专门的ecmp组实现。在某条路径发生故障后，需尽快将业务恢复。一种传统的ecmp切换方案为，检测到故障链路后，将故障的链路从ecmp组中删除，业务重新分担到其他链路中。但该方案无法实现快速的故障切换，且该方案将会破坏负载分担的一致性，原来正常工作的流量将重新哈希到其他链路中。另外一种传统的ecmp切换方案为，检测到链路故障后，在控制协议层面，选择一个正常的链路承载该故障链路的业务。但该方案需要由网络系统的控制协议层面触发故障恢复，切换性能无法得到有效保证。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种转发芯片ecmp快速切换实现方法、装置及设备，以改善上述问题。

2、本发明实施例提供了一种转发芯片ecmp快速切换实现方法，其包括：

3、接收待转发的报文，并根据所述报文的hash_key计算得到hash_value后，通过ecmp组对应的path_selection模块的运算，得到该报文选择的转发路径selected_path；

4、基于所述selected_path，从ecmp member数组找到对应的path_x，并获取与所述path_x对应的nexthop表项；其中，所述nexthop表项包括nexthop链路、state位以及next指针；所述state位用于标识该nexthop表项对应的链路状态，所述next指针用于指向另外一个nexthop表项；

5、当根据所述state位判断nexthop表项对应的nexthop链路状态为异常时，根据所述next指针指向的nexthop表项进行报文转发。

6、优选地，当所述state位时，nexthop表项对应的链路状态为异常。

7、优选地，所述next指针指向ecmp组内成员的nexthop表项。

8、优选地，所述next指针指向ecmp组外的nexthop表项。

9、优选地，所述ecmp组中的所有成员nexthop表项通过所述next指针链接起来，并形成一个互相保护的环。

10、优选地，所述ecmp组中的所有成员形成多个成员集合，每个成员集合nexthop表项通过所述next指针链接起来，从而形成多个互相保护的环。

11、优选地，成员集合的组成根据成员的带宽大小范围决定。

12、本发明实施例还提供了一种转发芯片ecmp快速切换实现装置，其包括：

13、转发路径确定单元，用于接收待转发的报文，并根据所述报文的hash_key计算得到hash_value后，通过ecmp组对应的path_selection模块的运算，得到该报文选择的转发路径selected_path；

14、nexthop表项获取单元，用于基于所述selected_path，从ecmp member数组找到对应的path_x，并获取与所述path_x对应的nexthop表项；其中，所述nexthop表项包括nexthop链路、state位以及next指针；所述state位用于标识该nexthop表项对应的链路状态，所述next指针用于指向另外一个nexthop表项；

15、nexthop表项切换单元，用于当根据所述state位判断nexthop表项对应的nexthop链路状态为异常时，根据所述next指针指向的nexthop表项进行报文转发。

16、本发明实施例还提供了一种转发芯片ecmp快速切换实现设备，其包括存储器以及处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如上述的转发芯片ecmp快速切换实现方法。

17、本实施例通过在nexthop表项设置state位以及next指针，当根据所述state位判断nexthop表项对应的nexthop链路状态为异常时，根据所述next指针指向的nexthop表项进行报文转发。本实施例给出一种多路径组可靠保护方案，在单路径故障和多路径故障场景，可支持一致性的快速保护切换，本发明同时适用于ecmp和wcmp技术，可有效提高数据中心网络的可靠性。

1.一种转发芯片ecmp快速切换实现方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的转发芯片ecmp快速切换实现方法，其特征在于，当所述state位时，nexthop表项对应的链路状态为异常。

3.根据权利要求1所述的转发芯片ecmp快速切换实现方法，其特征在于，所述next指针指向ecmp组内成员的nexthop表项。

4.根据权利要求1所述的转发芯片ecmp快速切换实现方法，其特征在于，所述next指针指向ecmp组外的nexthop表项。

5.根据权利要求4所述的转发芯片ecmp快速切换实现方法，其特征在于，所述ecmp组中的所有成员nexthop表项通过所述next指针链接起来，并形成一个互相保护的环。

6.根据权利要求4所述的转发芯片ecmp快速切换实现方法，其特征在于，所述ecmp组中的所有成员形成多个成员集合，每个成员集合nexthop表项通过所述next指针链接起来，从而形成多个互相保护的环。

7.根据权利要求4所述的转发芯片ecmp快速切换实现方法，其特征在于，成员集合的组成根据成员的带宽大小范围决定。

8.一种转发芯片ecmp快速切换实现装置，其特征在于，包括：

9.一种转发芯片ecmp快速切换实现设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如权利要求1至7任意一项所述的转发芯片ecmp快速切换实现方法。