[发明专利]一种切换方法和路由器

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信领域，具体而言，涉及一种在VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议)组网环境中VRRP主备路由器的切换方法和VRRP备份组中的路由器。

背景技术

随着因特网(Internet)的日益普及，人们对网络的依赖性也越来越强，网络的可靠性已成为当今局域网中的关键因素。为此，IETF制定了VRRP。该协议应用于三层交换机和路由器上，为依赖缺省网关进行外网访问的终端系统提供了更快、更有效的冗余容错能力，增强了局域网网关的可靠性。

VRRP的工作原理为：两个或多个路由器聚集在一起，组成一个虚拟路由器(或称为VRRP备份组)，并对外提供一致的虚拟IP(Internet Protocol，互联网协议)和虚拟MAC(Media Access Control，媒体接入控制)地址。局域网内的主机通过将该虚拟IP指定为默认的下一跳来实现对外部网络的访问。任何时刻，备份组内只有一个路由器负责在内外之间转发数据，称为主用路由器或Master，其他的路由器作为备用路由器或Backup路由器。主用路由器通过周期性地发送保活报文来宣称自己的存在，备用路由通过接收保活报文来检测主用路由器的状态。如果在连续几个周期(秒级周期)内未收到保活报文，备用路由器就认为主用路由器已经失效，并发起主用路由器竞选。最优(包括：优先级最高或优先级相同但主IP地址最大)的备用路由器将会成为新的主用路由器，并接替原主用路由器的报文转发工作，从而保证局域网与外部网络通信的畅通。

秒级的保活报文发送周期，导致VRRP故障路由器的检测和切换时间也是秒级的，远远不能满足语音等实时业务的毫秒级要求。为此，一般通过在VRRP主备路由器之间加快保活报文发送的频率或采用建立故障快速检测会话(比如BFD(Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测)会话)等技术，以加快故障的检测和设备的切换速度，满足实时业务的需要。但是，这些技术在满足实时业务需要的同时也带来一些新的问题。

其中，采用建立BFD会话的方法的原理是：通过在VRRP主备路由器之间建立BFD会话来检测主用路由器的状态，达到故障快速检测和设备快速切换的目的。在VRRP中，当主用路由器发生故障后，主用路由器会从一台设备迁移到另一台。对于存在多台路由器的VRRP备份组来说，为了能够始终使用BFD会话检测主用路由器的状态，备份组内任意两台路由器之间都需要建立一条BFD会话。这样，就需要在包含多台路由器的VRRP备份组内建立全网状BFD会话，不但会消耗大量带宽，还会增加设备(尤其是主用路由器)负担。

更为重要的是，当VRRP备份组包括两台以上的路由器时，单纯通过BFD会话检测主用路由器的状态，并不能保证主用路由器失效后，一定具有亚秒级的设备切换能力。

例如，如图1所示，局域网设备(H1、H2、H3、H4)之间通过二层交换机连接在一起，其中路由器A、路由器B和路由器C组成虚拟路由器，路由器A为主用路由器，为了快速检测主用路由器的状态，路由器B和路由器C都与路由器A建立了BFD会话。

某个时刻路由器A发生了故障，数十毫秒后，路由器B和路由器C几乎同时发现了该故障，便通过发送保活报文的方式展开主用路由器的竞选。假设路由器B先将保活报文发送到网络上，交换机的MAC表被更新，即到达虚拟路由器虚拟MAC的出端口更改为端口B。在路由器C已将自己的保活报文放入了发送端口的缓冲队列后，VRRP模块才收到路由器B的保活报文(比如，进程调度或系统负载重等原因)。随后，路由器C的保活报文被发送到网络上，交换机的MAC表被再次更新，端口C成了虚拟MAC的出端口。

因为路由器B的优先级更高，所以被选为新的主用路由器，但是发往虚拟路由器的报文却被交换机发送到了路由器C(不承担报文转发工作)，从而造成内外网访问的中断。该问题只有在路由器B的发送下一个保活后才能解决，这至少需要1秒以上的时间，难以满足实时业务的需要。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种切换方法和路由器，解决了现有技术中主用路由器故障时的快速切换问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种切换方法，包括：预备(Alternate)路由器通过与主用路由器之间建立的快速检测会话来检测主用路由器是否失效，其中，Alternate路由器是从备用路由器中选举的；在检测到主用路由器失效后，Alternate路由器从Alternate状态转换到主用状态并切换为新主用路由器。