專利名稱：高可用性虛擬交換機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡技術(shù)。更具體地說，本發(fā)明涉及維持網(wǎng)絡設備的高可用性。
背景技術(shù)：
在大多數(shù)企業(yè)網(wǎng)絡中應用了分級網(wǎng)絡設計，并且在各級具有冗余的網(wǎng)絡設備。圖1示出了一種典型的網(wǎng)絡設計。核心層105可以連接到數(shù)據(jù)中心110和/或因特網(wǎng)115。核心層105一般包括2個交換機，出于冗余目的，這2個交換機中的每個都與分布層120中的每個設備連接。(在這里術(shù)語“交換機”將用來表示實際的交換機、路由器或任何類似的網(wǎng)絡設備)。類似地，在布線室/接入層125中的每個設備通常連接到分布層120中的兩個設備。
在分布層和核心層中的交換機對通常充當對等設備。一般來說，網(wǎng)絡流量的負載在該對等交換機之間均衡。如果該對等交換機之一發(fā)生故障，則所有流量都被重定向到另一個交換機。
在針對高可用性配置的交換機內(nèi)，存在“活動”監(jiān)督者和“備用”監(jiān)督者?；顒颖O(jiān)督者負責在網(wǎng)絡上路由網(wǎng)絡流量，并且維護適當?shù)穆酚蛇x擇表、端口索引表等?；顒颖O(jiān)督者的運行配置文件一般在活動監(jiān)督者工作期間被修改。備用監(jiān)督者在活動監(jiān)督者發(fā)生故障時可用。
僅僅連接活動和備用監(jiān)督者并不足以允許備用監(jiān)督者在活動監(jiān)督者故障時接管該活動監(jiān)督者的功能。監(jiān)督者必須被配置為允許優(yōu)選在不導致過多(如果有的話)網(wǎng)絡中斷的情況下發(fā)生“切換”。在例如2002年5月24日提交的美國專利申請No.10/156,563(這里通過引用將該申請包含進來以用于一切目的)中描述了用于實現(xiàn)這種“高可用性”的一些方法和設備的示例。
一般而言，備用監(jiān)督者可以配置為“冷”、“暖”或“熱”備用狀態(tài)。盡管這些術(shù)語未精確地定義，但是象征性的溫度增加指示出備用監(jiān)督者的相對較高的準備就緒狀態(tài)。換言之，在暖狀態(tài)中工作的備用監(jiān)督者將能夠比在冷狀態(tài)中工作的備用監(jiān)督者更快地接管活動監(jiān)督者的功能。在暖狀態(tài)中工作的備用監(jiān)督者例如可以使其配置狀態(tài)連續(xù)同步，以匹配活動監(jiān)督者的運行配置。在熱狀態(tài)中工作的備用監(jiān)督者例如也可以使其路由選擇表、端口索引等連續(xù)同步，以匹配活動監(jiān)督者的路由選擇表、端口索引等。
近來，本發(fā)明的受讓人已開發(fā)了方法和系統(tǒng)來形成這樣的網(wǎng)絡，這些網(wǎng)絡保持了傳統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲的健壯品質(zhì)，但是管理起來更簡單。然而，這些新穎的配置引入了維持高可用性的前述方法不適用的配置。最好實現(xiàn)改進的機制，以用于在這種網(wǎng)絡中維持高可用性。

發(fā)明內(nèi)容
方法和設備被提供來實現(xiàn)高可用性。某些實現(xiàn)提供了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的虛擬交換機的高可用性。每個虛擬交換機充當單個邏輯單元，同時包含至少兩個物理機箱(chassis)，在這里稱作主機箱和從機箱。在某些優(yōu)選實施例中，主機箱中的活動監(jiān)督者被配置為虛擬交換機的活動監(jiān)督者，并且從機箱中的活動監(jiān)督者被配置為該虛擬交換機的備用監(jiān)督者。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了一種提供網(wǎng)絡高可用性的方法。該方法包括將虛擬網(wǎng)絡設備的第一機箱中的第一監(jiān)督者配置為活動監(jiān)督者，并且將該虛擬網(wǎng)絡設備的第二機箱中的第二監(jiān)督者配置為該活動監(jiān)督者的備用監(jiān)督者?；顒颖O(jiān)督者和備用監(jiān)督者優(yōu)選地被配置為執(zhí)行虛擬網(wǎng)絡設備的流量負載平衡。第二監(jiān)督者優(yōu)選地被保持在熱備用狀態(tài)中。
第一機箱可以包括第三監(jiān)督者，該第三監(jiān)督者被配置為優(yōu)選地由第一監(jiān)督者保持在至少暖狀態(tài)中的第一“偽備用監(jiān)督者”。在優(yōu)選的實現(xiàn)之一中，偽備用被保持在數(shù)據(jù)平面熱狀態(tài)中和控制平面暖狀態(tài)中。該方法可以包括響應于第一監(jiān)督者的故障執(zhí)行有狀態(tài)切換。在有狀態(tài)切換期間，第二監(jiān)督者可以被配置為新的活動監(jiān)督者，并且第三監(jiān)督者可以被配置為新的備用監(jiān)督者。第一機箱和第二機箱在有狀態(tài)切換期間優(yōu)選地繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)流量?；蛘?，第三監(jiān)督者可以響應于第二監(jiān)督者的故障而被配置為新的備用監(jiān)督者。
該方法還可以包括將第二機箱的第四監(jiān)督者配置為第二偽備用監(jiān)督者，該第二偽備用監(jiān)督者優(yōu)選地被保持在至少暖狀態(tài)中。第四監(jiān)督者可以響應于第二監(jiān)督者的故障而被配置為新的備用監(jiān)督者。
如果并且當?shù)谝槐O(jiān)督者在其發(fā)生故障后被重啟動時，該方法可以包括將第一監(jiān)督者配置為新的偽備用監(jiān)督者。新的偽備用監(jiān)督者由第三監(jiān)督者保持在至少暖狀態(tài)中。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，提供了針對高可用性配置的虛擬網(wǎng)絡設備。該虛擬網(wǎng)絡設備包括第一機箱，其包括配置為活動監(jiān)督者的第一監(jiān)督者；以及第二機箱，其包括配置為備用監(jiān)督者的第二監(jiān)督者。第二監(jiān)督者優(yōu)選地響應于第一監(jiān)督者的故障而被配置為充當新的活動監(jiān)督者。第一監(jiān)督者和第二監(jiān)督者優(yōu)選地被配置為執(zhí)行虛擬網(wǎng)絡設備的流量負載平衡。
第一機箱可以包括配置為第一偽備用監(jiān)督者的第三監(jiān)督者，該第三監(jiān)督者優(yōu)選地例如由第一監(jiān)督者保持在至少暖狀態(tài)中。第三監(jiān)督者可以響應于第一監(jiān)督者的故障而被配置為充當新的備用監(jiān)督者。
第二機箱還可以包括配置為第二偽備用監(jiān)督者的第四監(jiān)督者，該第四監(jiān)督者優(yōu)選地例如由第二監(jiān)督者保持在至少暖狀態(tài)中。第四監(jiān)督者可以響應于第二監(jiān)督者的故障而被配置為充當新的備用監(jiān)督者。
本發(fā)明的其他實現(xiàn)提供了一種包含在機器可讀介質(zhì)中的計算機程序。該計算機程序用于控制虛擬網(wǎng)絡設備來執(zhí)行下述步驟的指令將該虛擬網(wǎng)絡設備的第一機箱中的第一監(jiān)督者配置為活動監(jiān)督者，并且將該虛擬網(wǎng)絡設備的第二機箱中的第二監(jiān)督者配置為備用監(jiān)督者。該計算機程序可以包括用于將第二監(jiān)督者保持在熱備用狀態(tài)中的指令。該計算機程序優(yōu)選地包括用于使活動監(jiān)督者和備用監(jiān)督者執(zhí)行虛擬網(wǎng)絡設備的流量負載平衡的指令。
該計算機程序可以包括用于將第一機箱中的第三監(jiān)督者配置為優(yōu)選地例如由第一監(jiān)督者保持在至少暖狀態(tài)中的第一偽備用監(jiān)督者的指令。該計算機程序可以包括用于響應于第二監(jiān)督者的故障將第三監(jiān)督者配置為新的備用監(jiān)督者的指令。
該計算機程序優(yōu)選地包括下述指令，所述指令用于響應于第一監(jiān)督者的故障或手動復位，通過控制虛擬網(wǎng)絡設備執(zhí)行下述步驟來執(zhí)行有狀態(tài)切換將第二監(jiān)督者配置為新的活動監(jiān)督者，并且將第三監(jiān)督者配置為新的備用監(jiān)督者。該計算機程序優(yōu)選地包括用于使第一機箱和第二機箱在有狀態(tài)切換期間繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)流量的指令。
該計算機程序可以包括用于使虛擬網(wǎng)絡設備在第一監(jiān)督者準備好返回在線狀態(tài)時執(zhí)行下述步驟的指令重啟動第一監(jiān)督者，并且將第一監(jiān)督者配置為優(yōu)選地例如由第三監(jiān)督者保持在至少暖狀態(tài)中的新的偽備用監(jiān)督者。
該計算機程序可以包括用于將第二機箱的第四監(jiān)督者配置為優(yōu)選地被保持在至少暖狀態(tài)中的第二偽備用監(jiān)督者的指令。該計算機程序可以包括用于響應于第二監(jiān)督者的故障將第四監(jiān)督者配置為新的備用監(jiān)督者的指令。


圖1是圖示了傳統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲的網(wǎng)絡圖。
圖2A和圖2B提供了形成虛擬交換機的簡化圖示。
圖3圖示了用于在虛擬交換機中實現(xiàn)本發(fā)明的最小限度硬件配置。
圖4圖示了用于在虛擬交換機中實現(xiàn)本發(fā)明的更健壯的硬件配置。
圖5是概括了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
圖6A、圖6B、圖6C和圖6D是概括了根據(jù)本發(fā)明的替換方法的流程圖。
圖7圖示了可配置來實現(xiàn)本發(fā)明的某些方面的網(wǎng)絡設備的簡化版本。
具體實施例方式
在下面的描述中闡述了許多具體細節(jié)，以便全面理解本發(fā)明。但是，沒有這些具體細節(jié)中的某些或全部也可以實施本發(fā)明，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是很明顯的。在另外一些例子里，沒有對公知過程步驟進行詳細的描述，以免不必要地模糊了本發(fā)明。
盡管本發(fā)明具有廣泛的應用，但是一些優(yōu)選實施例集中于在已由Cisco System，Inc.開發(fā)出的新型“虛擬交換機”場景中提供高可用性。在美國專利申請No.10/666,887(律師案卷no.CISCP350)中描述了虛擬交換機的細節(jié)，這里通過引用將該申請包含進來以用于一切目的。該虛擬交換機申請于本申請同日提交。
虛擬交換機概述每個虛擬交換機充當單個邏輯單元，同時包含至少兩個機箱。(如上所述，術(shù)語“交換機”在這里適用于交換機、路由器和類似的網(wǎng)絡設備)。每個虛擬交換機包括主機箱和至少一個從機箱。主機箱被配置為控制從機箱。
在虛擬交換機內(nèi)，僅有一個主監(jiān)督者，在這里被稱作“虛擬交換機活動”或VS活動監(jiān)督者。主監(jiān)督者向用戶提供單個管理點。包含主監(jiān)督者的機箱被稱作主機箱。形成該虛擬交換機的另一個機箱被稱作從機箱。從機箱中的活動監(jiān)督者將充當主監(jiān)督者的下屬。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，從機箱中的活動監(jiān)督者將在主監(jiān)督者發(fā)生故障時充當備用。如此配置的監(jiān)督者在這里被稱作“虛擬交換機備用”或VS備用監(jiān)督者。
每個機箱具有至少一個充當該機箱的活動監(jiān)督者的監(jiān)督者，其在這里被稱作“機箱活動”監(jiān)督者。機箱可以具有額外的監(jiān)督者，在這里被稱作“機箱備用”監(jiān)督者。本發(fā)明不排除在機箱中具有額外的監(jiān)督者的情況。
如果在機箱中僅有1個監(jiān)督者，則除了虛擬交換機將繼續(xù)以外整個機箱在發(fā)生故障時將喪失功能，就好像發(fā)生故障的機箱上的那些端口經(jīng)歷了在線插入和移除(“OIR”)事件一樣。兩個機箱上存在的所有接口在用戶看來就象1個大交換機一樣。端口尋址是單個全局空間，其中虛擬交換機內(nèi)的每個第2層(“L2”)接口具有唯一的端口索引。
用于虛擬交換機的軟件鏡像應當在主監(jiān)督者上被配置，并且被下載到所有其他監(jiān)督者。這確保整個虛擬交換機將總是運行相同的軟件鏡像版本。
虛擬交換機的示例性實施例圖2A是圖示了根據(jù)本發(fā)明某些實施例的虛擬交換機200的高層物理視圖的網(wǎng)絡圖。在本實施例中，虛擬交換機200包括經(jīng)由虛擬交換機鏈路215通信的分布層交換機205和210。在某些優(yōu)選實施例中，虛擬交換機鏈路215是根據(jù)專有虛擬交換機鏈路協(xié)議運行的以太通道(Etherchannel)端口束。接入層設備220、225和230物理連接到分布層交換機205和210中的每一個。
圖2B圖示了虛擬交換機200的邏輯視圖。接入層設備220、225和230盡管物理連接到分布層交換機205和210中的每一個，但卻如同單個網(wǎng)絡設備一樣與虛擬交換機200交互。虛擬交換機200外的所有設備都將其看作單個網(wǎng)絡設備。在第3層處，虛擬交換機200充當?shù)浇尤雽?25和核心層105的單個路由器。類似地，在第2層處，虛擬交換機200充當?shù)浇尤雽?25和核心層105的單個交換機。分布層交換機205和210的兩個配置點可以作為單個配置點來對待。
盡管在前述示例中虛擬交換機200被形成在分布層處，但是虛擬交換機200也可以形成在網(wǎng)絡的其他部分中，例如形成在核心層處。此外，根據(jù)某些實施例，形成在分布層處的虛擬交換機200也包括接入層125中的設備。根據(jù)某些這種實施例，與虛擬交換機200通信的接入層設備不執(zhí)行獨立的轉(zhuǎn)發(fā)判決(關(guān)于訪問控制列表(“ACL”)、服務質(zhì)量(“QoS”)等)。在這種實施例中，接入層設備充當?shù)椒植紝又械脑O備的遠程啞線路卡(在這里某些時候被稱作“衛(wèi)星”)。因此，虛擬交換機200可以包括分布層中的設備和接入層中的設備。虛擬交換機200的這種實施例為接入層和分布層二者創(chuàng)建單個管理點。
圖3圖示了最小限度硬件部署情景。在情景300中，主機箱305具有單個監(jiān)督者卡315和多個線路卡325。類似地，從機箱310具有單個監(jiān)督者卡320和多個線路卡330。鏈路335形成在監(jiān)督者315的端口333和監(jiān)督者320的端口340之間。情景300的主要優(yōu)點是最小的成本和最少的配置時間。缺點包括缺乏冗余，因此任何組件故障都可能導致運轉(zhuǎn)中斷。因此，與其他可能的部署情景相比，情景300不健壯。
然而，本發(fā)明的某些方面還是可以實現(xiàn)在情景300中。在這里，監(jiān)督者卡315將作為VS活動監(jiān)督者，監(jiān)督者卡320將作為VS備用監(jiān)督者。VS活動監(jiān)督者和VS備用監(jiān)督者二者都參與網(wǎng)絡流量的路由選擇，這在未決申請no.10/666,306(律師案卷no.CISCP350)中作了詳細描述。VS活動監(jiān)督者經(jīng)由鏈路335使VS備用監(jiān)督者保持同步。一旦監(jiān)督者卡315發(fā)生故障，監(jiān)督者卡320就將作為新的VS活動監(jiān)督者。在優(yōu)選實施例中，當監(jiān)督者卡315恢復在線時，監(jiān)督者卡315將作為新的VS備用監(jiān)督者。
圖4圖示了更健壯的部署情景400。主機箱405包括包括主監(jiān)督者415、備用監(jiān)督者417和線路卡425。從機箱410包括從監(jiān)督者420、備用從監(jiān)督者422和線路卡430。
在該情景中，兩個機箱都包含2個監(jiān)督者，并且在監(jiān)督者之間存在4條物理鏈路，在線路卡之間存在2條物理鏈路，它們都被捆綁以形成機箱間虛擬交換機鏈路鏈路435連接端口440和445；鏈路450連接端口455和460；鏈路465連接端口470和475；鏈路480連接端口485和490。鏈路492連接主機箱405的線路卡426和從機箱410的線路卡431。鏈路495連接主機箱405的線路卡427和從機箱410的線路卡432。
部署情景400具有比部署情景300更多冗余的優(yōu)點。在兩個機箱上具有的監(jiān)督者冗余與4個監(jiān)督者中的每個之間的物理鏈路產(chǎn)生了更加健壯的物理鏈路情景部署情景400允許虛擬交換機即使在3個故障的情景中也能繼續(xù)工作。部署情景400的缺點包括較高的成本。
如上所述，監(jiān)督者415是VS主監(jiān)督者，從監(jiān)督者420是VS備用監(jiān)督者。主機箱備用監(jiān)督者417和從機箱備用監(jiān)督者422優(yōu)選地被配置為VS“偽備用”監(jiān)督者。根據(jù)本發(fā)明的不同實現(xiàn)，這些VS偽備用監(jiān)督者被不同程度地保持同步。
根據(jù)某些優(yōu)選實現(xiàn)，VS偽備用監(jiān)督者被保持在“數(shù)據(jù)平面熱”備用狀態(tài)中，其中VS偽備用監(jiān)督者的適當?shù)穆酚蛇x擇表、端口索引表等與VS主監(jiān)督者的那些保持同步。在一個這種實現(xiàn)中，一旦主監(jiān)督者415發(fā)生故障，就執(zhí)行有狀態(tài)切換，其中從監(jiān)督者420變?yōu)樾碌腣S活動監(jiān)督者，并且主機箱備用監(jiān)督者417變?yōu)樾碌腣S備用監(jiān)督者。如果主機箱備用監(jiān)督者417已被保持在數(shù)據(jù)平面熱備用狀態(tài)中，則該有狀態(tài)切換可以在切換期間不丟失流量的情況下完成。
然而，在替換實施例中，VS偽備用監(jiān)督者被保持在“數(shù)據(jù)平面暖”狀態(tài)中，其中當例如從監(jiān)督者420變?yōu)樾碌腣S活動監(jiān)督者并且主機箱備用監(jiān)督者417變?yōu)樾碌腣S備用監(jiān)督者時，在切換期間可能有一些流量丟失。盡管在某些實現(xiàn)中VS偽備用監(jiān)督者也可以被保持在“數(shù)據(jù)平面冷”狀態(tài)中，但是由于在VS活動監(jiān)督者發(fā)生故障后隨之發(fā)生的網(wǎng)絡中斷，所以這種實現(xiàn)不是優(yōu)選的。類似地，VS偽備用監(jiān)督者的控制平面可以被保持在任何狀態(tài)中，但是優(yōu)選地被保持在至少“控制平面暖”狀態(tài)中，其中VS偽備用監(jiān)督者與機箱專用狀態(tài)信息保持同步。
優(yōu)選地，VS偽備用監(jiān)督者是本地同步的。換言之，VS偽備用監(jiān)督者417優(yōu)選地由主監(jiān)督者415保持同步，并且VS偽備用監(jiān)督者422優(yōu)選地由從監(jiān)督者420保持同步。
在主監(jiān)督者415發(fā)生故障并且從監(jiān)督者420已變?yōu)樾碌腣S活動監(jiān)督者后，有時從監(jiān)督者420也將發(fā)生故障。根據(jù)本發(fā)明的某些實現(xiàn)，監(jiān)督者417隨后變?yōu)樾碌腣S活動監(jiān)督者，并且監(jiān)督者422變?yōu)樾碌腣S備用監(jiān)督者。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面配置的虛擬交換機是有益的，這是由于在切換時將幾乎沒有或者沒有流量中斷。這之所以成真部分是由于在切換時虛擬交換機備用不需要重新同步其硬件。由于虛擬交換機備用已在轉(zhuǎn)發(fā)流量，所以對于虛擬交換機備用在切換時正確接管具有較高的信任級別。在現(xiàn)有技術(shù)的單機箱體系結(jié)構(gòu)中，備用監(jiān)督者不會在切換之前參與轉(zhuǎn)發(fā)。
有時從監(jiān)督者420將是首先發(fā)生故障的監(jiān)督者。如果是這樣的話，則監(jiān)督者422優(yōu)選地變?yōu)樾碌腣S備用監(jiān)督者，并且還變?yōu)閺臋C箱的活動監(jiān)督者。如果從監(jiān)督者420再次啟動，則當再次啟動時，從監(jiān)督者420將優(yōu)選地變?yōu)閺臋C箱備用監(jiān)督者和VS偽備用監(jiān)督者。
如果監(jiān)督者417是首先發(fā)生故障的監(jiān)督者，則如果監(jiān)督者415也發(fā)生故障，那么監(jiān)督者422將變?yōu)樾碌腣S備用監(jiān)督者。由于新的VS活動監(jiān)督者(監(jiān)督者420)和新的VS備用監(jiān)督者(監(jiān)督者422)將都會被置于同一個機箱中，所以這不是優(yōu)選的情景。然而，由于在前面的主機箱中的兩個監(jiān)督者都發(fā)生故障，所以這種情景利用僅存的監(jiān)督者來實現(xiàn)高可用性配置。
圖5概括了本發(fā)明的一種方法。圖5參考具有上述多種配置之一的虛擬交換機，其中在主機箱中存在VS活動監(jiān)督者，并且在從機箱中存在VS備用監(jiān)督者。
在步驟505中，構(gòu)成虛擬交換機的機箱協(xié)商來確定哪個機箱將作為主機箱。在確定出主機箱后，主機箱中的活動監(jiān)督者變?yōu)閂S活動監(jiān)督者(步驟510)，并且從機箱中的活動監(jiān)督者變?yōu)閂S備用監(jiān)督者(步驟515)。如果在虛擬交換機中存在多于兩個監(jiān)督者，則主機箱中的備用監(jiān)督者變?yōu)閂S偽備用監(jiān)督者(步驟520)。盡管步驟510到520是順序示出的，但是它們優(yōu)選地被并行執(zhí)行。
在步驟525中，VS活動監(jiān)督者同步VS備用監(jiān)督者和主機箱中的備用監(jiān)督者(如果存在的話)。類似地，VS備用監(jiān)督者同步從機箱中的備用監(jiān)督者(如果存在的話)。盡管步驟525到530是順序示出的，但是它們優(yōu)選地被并行執(zhí)行。
圖6A圖示了根據(jù)本發(fā)明一個方面VS活動監(jiān)督者發(fā)生故障(步驟605)的情形。先前的VS備用監(jiān)督者變?yōu)樾碌腣S活動監(jiān)督者(步驟610)。如果像在優(yōu)選實現(xiàn)中那樣，先前的VS備用監(jiān)督者在從機箱中，則先前的從機箱變?yōu)樾碌闹鳈C箱。先前的主機箱備用監(jiān)督者變?yōu)樾碌膹幕顒颖O(jiān)督者(步驟615)。新的VS活動監(jiān)督者同步新的從活動監(jiān)督者(步驟620)。如上所述，步驟610到步驟620優(yōu)選地大約同時發(fā)生。
如果先前的主活動監(jiān)督者重啟動，則它將作為新的從備用監(jiān)督者在線(步驟625)，并且將優(yōu)選地被活動從監(jiān)督者本地同步(步驟630)。
圖6B概括了根據(jù)本發(fā)明一種實現(xiàn)VS備用(從活動)監(jiān)督者發(fā)生故障(步驟635)的情景。先前的從機箱備用監(jiān)督者變?yōu)樾碌膹幕顒颖O(jiān)督者和VS備用監(jiān)督者(步驟640)。VS活動監(jiān)督者同步新的VS備用監(jiān)督者(步驟645)。如果先前的從活動監(jiān)督者重啟動，則它將成為新的從備用監(jiān)督者和VS偽備用監(jiān)督者(步驟650)，并且將優(yōu)選地被從活動監(jiān)督者本地同步(步驟655)。
圖6C是圖示了根據(jù)本發(fā)明的一種實現(xiàn)當主備用/VS偽備用監(jiān)督者發(fā)生故障(步驟660)時所采取的步驟的流程圖。主備用監(jiān)督者的本地同步停止(步驟665)。如果該監(jiān)督者重啟動，則它將再次變成主備用/VS偽備用監(jiān)督者(步驟670)。主備用監(jiān)督者的本地同步繼續(xù)(步驟675)。
圖6D是圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一種實現(xiàn)當從備用/VS偽備用監(jiān)督者發(fā)生故障(步驟680)時采取的步驟的流程圖。從備用監(jiān)督者的本地同步停止(步驟685)。如果監(jiān)督者重啟動，則它將再次變成從備用/VS偽備用監(jiān)督者(步驟690)。然后從備用監(jiān)督者的本地同步繼續(xù)(步驟695)。
圖7圖示了可以配置為實現(xiàn)本發(fā)明的某些方法的網(wǎng)絡設備的示例。網(wǎng)絡設備760包括主中央處理單元(CPU)762、接口768和總線767(例如，PCI總線)。一般而言，接口768包括適于與適當媒體通信的端口769。在某些實施例中，接口768中的一個或多個包括至少一個獨立的處理器774，并且在某些實例中包括易失性RAM。獨立處理器774例如可以是ASIC或任何其他適當?shù)奶幚砥?。根?jù)某些這種實施例，這些獨立處理器744執(zhí)行這里描述的邏輯的至少某些功能。在某些實施例中，接口768中的一個或多個控制諸如媒體控制和管理之類的通信密集任務。通過為通信密集任務提供單獨的處理器，接口768允許主微處理器762高效地執(zhí)行其他功能，例如，路由選擇計算、網(wǎng)絡診斷、安全性功能等。
接口768一般是作為接口卡(有時稱作“線路卡”)提供的。一般而言，接口768控制通過網(wǎng)絡發(fā)送和接收數(shù)據(jù)分組，并且有時支持與網(wǎng)絡設備760一起使用的其他外設?？梢蕴峁┑慕涌诎‵C接口、以太網(wǎng)接口、幀中繼接口、線纜接口、DSL接口、令牌環(huán)接口等。另外，也可以提供各種甚高速接口，例如快速以太網(wǎng)接口、吉比特以太網(wǎng)接口、ATM接口、HSSI接口、POS接口、FDDI接口、ASI接口、DHEI接口等等。
當在適當?shù)能浖蚬碳刂葡聞幼鲿r，在本發(fā)明的某些實現(xiàn)中，CPU762可以負責實現(xiàn)與期望的網(wǎng)絡設備的功能相關(guān)聯(lián)的特定功能。根據(jù)某些實施例，CPU 762在軟件的控制下實現(xiàn)所有這些功能，所述軟件包括操作系統(tǒng)(例如，由Cisco Systems，Inc開發(fā)的專有操作系統(tǒng)Cisco IOS，等等)和任何適當?shù)膽密浖?br> CPU 762可以包括一個或多個處理器763，例如，來自Motorola微處理器家族或MIPS微處理器家族的微處理器。在替換實施例中，處理器763是專門設計的用于控制網(wǎng)絡設備760的操作的硬件。在特定實施例中，存儲器761(例如，非易失性RAM和/或ROM)還形成CPU 762的一部分。然而，存儲器可以以多種方式被耦合到系統(tǒng)。存儲器塊761可以用于各種目的，例如，緩存和/或存儲數(shù)據(jù)、對指令編程等。
不管網(wǎng)絡設備的配置如何，其都可以采用被配置為存儲數(shù)據(jù)、用于通用網(wǎng)絡操作的程序指令和/或與這里所述技術(shù)的功能相關(guān)的其他信息的一個或多個存儲器或存儲器模塊(例如，存儲器塊765)。這些程序指令可以控制例如操作系統(tǒng)和/或一個或多個應用的操作。
由于這種信息和程序指令可以被用來實現(xiàn)這里所述的系統(tǒng)/方法，所以本發(fā)明涉及包括用于執(zhí)行這里所述的各種操作的程序指令、狀態(tài)信息等的機器可讀介質(zhì)。機器可讀介質(zhì)的示例包括但不限于磁介質(zhì)，例如硬盤、軟盤和磁帶；光介質(zhì)，例如CD-ROM盤；磁光介質(zhì)；以及專門配置為存儲和執(zhí)行程序指令的硬件設備，例如，只讀存儲器設備(ROM)和隨機訪問存儲器(RAM)。本發(fā)明也可以實現(xiàn)在通過適當?shù)慕橘|(zhì)傳輸?shù)妮d波中，例如無線電波、光線路、電線路等。程序指令的示例包括機器代碼(例如由編譯器生成的)和包含可由計算機使用解釋器執(zhí)行的更高級代碼的文件。
盡管圖7所示的系統(tǒng)圖示了本發(fā)明的一個特定網(wǎng)絡設備，但決不是可以在其上實現(xiàn)本發(fā)明的唯一網(wǎng)絡設備體系結(jié)構(gòu)。例如，也常常使用具有處理通信和路由選擇計算等的單個處理器的體系結(jié)構(gòu)。此外，其他類型的接口和介質(zhì)也可以與網(wǎng)絡設備一起使用。接口/線路卡之間的通信路徑可以是基于總線的(如圖7所示)或者是基于交換結(jié)構(gòu)的(例如，交叉開關(guān))。
其他實施例一般而言，本發(fā)明的技術(shù)可以實現(xiàn)在軟件和/或硬件上。例如，它們可以被實現(xiàn)在操作系統(tǒng)內(nèi)核中、實現(xiàn)在單獨的用戶進程中、實現(xiàn)在捆綁到網(wǎng)絡應用的庫包中、實現(xiàn)在專門構(gòu)造的機器上或者實現(xiàn)在網(wǎng)絡接口卡上。在本發(fā)明的特定實施例中，本發(fā)明的技術(shù)被實現(xiàn)在軟件中，例如，實現(xiàn)在操作系統(tǒng)中或運行在操作系統(tǒng)上的應用中。
本發(fā)明的技術(shù)的軟件或軟件/硬件混合實現(xiàn)可以被實現(xiàn)在由存儲在存儲器中的計算機程序有選擇地激活或重新配置的通用可編程機器上。這種可編程機器可以是設計為處理網(wǎng)絡流量的網(wǎng)絡設備，例如，在上面參考圖7描述的網(wǎng)絡設備。在替換實施例中，本發(fā)明的技術(shù)可以實現(xiàn)在通用網(wǎng)絡主機上，例如，實現(xiàn)在個人計算機或工作站上。此外，本發(fā)明可以至少部分實現(xiàn)在網(wǎng)絡設備或通用計算設備的板卡(例如，接口卡)上。
盡管這里示出并描述了本發(fā)明的說明性實施例和應用，但是保持在本發(fā)明的概念、范圍和精神內(nèi)的各種變體和應用都是可能的，并且在研讀本申請后本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將清楚這些變體。
例如，根據(jù)本發(fā)明的某些實現(xiàn)，主機箱和從機箱被配置為在通常情況下以不超過它們處理網(wǎng)絡流量的容量的一半的方式工作。在這種實施例中，即使整個機箱發(fā)生故障，在這種故障之后也仍以相同的速率繼續(xù)處理網(wǎng)絡流量。
因此，本發(fā)明應被考慮為說明性的，而非限制性的。并且本發(fā)明不是要限于這里給出的細節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求書的范圍和等同物內(nèi)進行修改。
權(quán)利要求
1.一種提供網(wǎng)絡高可用性的方法，該方法包括將虛擬網(wǎng)絡設備的第一機箱中的第一監(jiān)督者配置為活動監(jiān)督者；以及將所述虛擬網(wǎng)絡設備的第二機箱中的第二監(jiān)督者配置為所述虛擬網(wǎng)絡設備的備用監(jiān)督者。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述活動監(jiān)督者和所述備用監(jiān)督者還被配置為執(zhí)行所述虛擬網(wǎng)絡設備的流量負載平衡。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述第一機箱中的第三監(jiān)督者配置為被保持在至少暖狀態(tài)中的第一偽備用監(jiān)督者。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述第二監(jiān)督者保持在熱備用狀態(tài)中。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，響應于所述第一監(jiān)督者的故障，有狀態(tài)切換被執(zhí)行，并且所述方法還包括將所述第二監(jiān)督者配置為新的活動監(jiān)督者；以及將所述第三監(jiān)督者配置為新的備用監(jiān)督者。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括響應于所述第二監(jiān)督者的故障將所述第三監(jiān)督者配置為新的備用監(jiān)督者。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括將所述第二機箱的第四監(jiān)督者配置為被保持在至少暖狀態(tài)中的第二偽備用監(jiān)督者。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一機箱和所述第二機箱在所述有狀態(tài)切換期間繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)流量。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括重啟動所述第一監(jiān)督者；以及將所述第一監(jiān)督者配置為被保持在至少暖狀態(tài)中的新的偽備用監(jiān)督者。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括響應于所述第二監(jiān)督者的故障將所述第四監(jiān)督者配置為新的備用監(jiān)督者。
11.一種針對高可用性配置的虛擬網(wǎng)絡設備，該虛擬網(wǎng)絡設備包括第一機箱，其包括配置為活動監(jiān)督者的第一監(jiān)督者；以及第二機箱，其包括配置為備用監(jiān)督者的第二監(jiān)督者。
12.如權(quán)利要求11所述的虛擬網(wǎng)絡設備，其中，所述第一監(jiān)督者和所述第二監(jiān)督者還被配置為執(zhí)行所述虛擬網(wǎng)絡設備的流量負載平衡。
13.如權(quán)利要求11所述的虛擬網(wǎng)絡設備，其中，所述第一機箱還包括配置為第一偽備用監(jiān)督者的第三監(jiān)督者，所述第三監(jiān)督者由所述第一監(jiān)督者保持在至少暖狀態(tài)中。
14.如權(quán)利要求11所述的虛擬網(wǎng)絡設備，其中，所述第二機箱還包括配置為第二偽備用監(jiān)督者的第四監(jiān)督者，所述第四監(jiān)督者由所述第二監(jiān)督者保持在至少暖狀態(tài)中。
15.如權(quán)利要求13所述的虛擬網(wǎng)絡設備，其中，響應于所述第一監(jiān)督者的故障，所述第二監(jiān)督者還被配置為充當新的活動監(jiān)督者。
16.如權(quán)利要求13所述的虛擬網(wǎng)絡設備，其中，響應于所述第一監(jiān)督者的故障，所述第三監(jiān)督者還被配置為充當新的備用監(jiān)督者。
17.如權(quán)利要求14所述的虛擬網(wǎng)絡設備，其中，響應于所述第二監(jiān)督者的故障，所述第四監(jiān)督者還被配置為充當新的備用監(jiān)督者。
18.一種包含在機器可讀介質(zhì)中的計算機程序，所述計算機程序包括用于控制虛擬網(wǎng)絡設備來執(zhí)行下述步驟的指令將所述虛擬網(wǎng)絡設備的第一機箱中的第一監(jiān)督者配置為活動監(jiān)督者；以及將所述虛擬網(wǎng)絡設備的第二機箱中的第二監(jiān)督者配置為所述活動監(jiān)督者的備用監(jiān)督者。
19.如權(quán)利要求18所述的計算機程序，還包括用于使所述活動監(jiān)督者和所述備用監(jiān)督者執(zhí)行所述虛擬網(wǎng)絡設備的流量負載平衡的指令。
20.如權(quán)利要求18所述的計算機程序，還包括下述指令，所述指令用于將所述第一機箱中的第三監(jiān)督者配置為由所述第一監(jiān)督者保持在至少暖狀態(tài)中的第一偽備用監(jiān)督者。
21.如權(quán)利要求18所述的計算機程序，還包括用于將所述第二監(jiān)督者保持在熱備用狀態(tài)中的指令。
22.如權(quán)利要求20所述的計算機程序，還包括下述指令，所述指令用于響應于所述第一監(jiān)督者的故障，通過控制所述虛擬網(wǎng)絡設備執(zhí)行下述步驟來執(zhí)行有狀態(tài)切換將所述第二監(jiān)督者配置為新的活動監(jiān)督者；以及將所述第三監(jiān)督者配置為新的備用監(jiān)督者。
23.如權(quán)利要求20所述的計算機程序，還包括用于響應于所述第二監(jiān)督者的故障將所述第三監(jiān)督者配置為新的備用監(jiān)督者的指令。
24.如權(quán)利要求20所述的計算機程序，還包括用于將所述第二機箱的第四監(jiān)督者配置為被保持在至少暖狀態(tài)中的第二偽備用監(jiān)督者的指令。
25.如權(quán)利要求22所述的計算機程序，還包括用于使所述第一機箱和所述第二機箱在有狀態(tài)切換期間繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)流量的指令。
26.如權(quán)利要求22所述的計算機程序，還包括用于使所述虛擬網(wǎng)絡設備執(zhí)行下述步驟的指令重啟動所述第一監(jiān)督者；以及將所述第一監(jiān)督者配置為由所述第三監(jiān)督者保持在至少暖狀態(tài)中的新的偽備用監(jiān)督者。
27.如權(quán)利要求24所述的計算機程序，還包括用于響應于所述第二監(jiān)督者的故障將所述第四監(jiān)督者配置為新的備用監(jiān)督者的指令。
28.一種用于提供網(wǎng)絡高可用性的裝置，該裝置包括用于將虛擬網(wǎng)絡設備的第一機箱中的第一監(jiān)督者配置為活動監(jiān)督者的裝置；以及用于將所述虛擬網(wǎng)絡設備的第二機箱中的第二監(jiān)督者配置為所述活動監(jiān)督者的備用監(jiān)督者的裝置。
全文摘要
方法和設備被提供來實現(xiàn)高可用性。某些實現(xiàn)提供了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的虛擬交換機的高可用性。每個虛擬交換機充當單個邏輯單元，同時包含至少兩個物理機箱，在這里被稱作主機箱和從機箱。在某些優(yōu)選實施例中，主機箱中的活動監(jiān)督者被配置為該虛擬交換機的活動監(jiān)督者，并且從機箱中的活動監(jiān)督者被配置為該虛擬交換機的備用監(jiān)督者。
文檔編號H04L12/56GK1826771SQ200480020910
公開日2006年8月30日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者赫曼特·赫巴爾, 斯塔拉姆·東圖, 馬德哈里·克里 申請人:思科技術(shù)公司