一种链路切换方法和系统.pdf

本发明公开了一种链路切换方法和系统，用于解决现有技术中存在的刀片主机在当前使用的链路发生故障时不会主动切换从而导致数据传输中断的问题。该方案中，刀片主机中存在主IB Switch模块和备用IB Switch模块，且任意一个IB Switch模块与所述刀片主机所在的IB子网中的每个IB Switch之间均存在链路。当所述刀片主机根据预先确定出的自身所在IB子网的网络拓扑结构，判断出当前使用的第一链路发生故障时，确定第二链路；其中，所述第一链路与所述第二链路均与所述刀片主机中的主IB Switch模块连接；从所述第一链路切换到所述第二链路，使所述刀片主机能够使用所述第二链路传输数据。

1.  一种链路切换方法，其特征在于，刀片主机中存在主互联结构交换机IB Switch模块和备用IB Switch模块，且任意一个IB Switch模块与所述刀片主机所在的IB子网中的每个IB Switch之间均存在链路，所述方法包括：
当所述刀片主机根据预先确定出的自身所在IB子网的网络拓扑结构，判断出当前使用的第一链路发生故障时，确定第二链路；其中，所述第一链路与所述第二链路均与所述刀片主机中的主IB Switch模块连接；
从所述第一链路切换到所述第二链路，使所述刀片主机能够使用所述第二链路传输数据。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述刀片主机确定出连接所述第一链路的主IB Switch模块出现故障时，确定与所述刀片主机中的备用IB Switch模块连接的链路；
从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IB Switch模块连接的链路传输数据。

3.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，与所述备用IB Switch模块连接的链路有至少两条；则
从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IB Switch模块连接的链路传输数据，具体包括：
确定与备用IB Switch模块连接的每条链路的权值；
从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的权值最大的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IB Switch模块连接的权值最大的链路传输数据。

4.  如权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述网络拓扑结构按照如下方式确定：
所述IB子网中的子网管理器SM通过向所述IB子网发送子网探测包对所述IB子网中的节点进行探测，并根据探测结果生成所述IB子网的网络拓扑结 构。

5.  如权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述IB子网中的每个IB Switch级联，并且针对所述刀片主机中的每个IB Switch模块：
当前IB Switch模块与所述刀片主机所在的子网中的每个IB Switch之间存在的链路被绑定成一个虚拟链路。

6.  一种链路切换系统，其特征在于，应用于互联结构IB子网中，所述系统包括：
至少两个互联结构交换机IB Switch和至少一个刀片主机，所述刀片主机中存在主IB Switch模块和备用IB Switch模块，且任意一个IB Switch模块与每个IB Switch之间均存在链路，其中：
所述刀片主机，用于当根据预先确定出的所述IB子网的网络拓扑结构，判断出当前使用的第一链路发生故障时，确定第二链路；从所述第一链路切换到所述第二链路，使所述刀片主机能够使用所述第二链路传输数据；其中，所述第一链路与所述第二链路均与所述刀片主机中的主IB Switch模块连接。

7.  如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述刀片主机还用于：
当确定出连接所述第一链路的主IB Switch模块出现故障时，确定与所述刀片主机中的备用IB Switch模块连接的链路；从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IBSwitch模块连接的链路传输数据。

8.  如权利要求7所述的系统，其特征在于，与所述备用IB Switch模块连接的链路有至少两条；则
所述刀片主机，具体用于：
确定与备用IB Switch模块连接的每条链路的权值；从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的权值最大的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IB Switch模块连接的权值最大的链路传输数据。

9.  如权利要求6～8任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
子网管理器SM，用于通过向所述IB子网发送子网探测包对所述IB子网中的节点进行探测，并根据探测结果生成所述IB子网的网络拓扑结构。

10.  如权利要求6～8任一所述的系统，其特征在于，所述IB子网中的每个IB Switch级联，并且针对所述刀片主机中的每个IB Switch模块：
当前IB Switch模块与所述刀片主机所在的子网中的每个IB Switch之间存在的链路被绑定成一个虚拟链路。

一种链路切换方法和系统
技术领域
本发明涉及信息与业务支撑技术领域，尤其涉及一种链路切换方法和系统。
背景技术
互联结构（InfiniBand，简称IB）网络是一种开放标准的高宽带、高速网络互连技术，这种技术不是用于一般网络连接的，它的主要设计目的是针对服务器端的连接问题。因此，InfiniBand技术主要是应用于服务器与服务器，服务器和存储设备（比如存储区域网络（Storage Area Network，SAN）和直接存储附件）以及服务器和网络之间（比如局域网（Local Area Network，LAN），广域网（Wide Area Network，WAN）和国际互联网（internetwork，简称internet））的通信。
如图1所示，为现有的IB网络拓扑结构图。其中，主机中的两个网卡分别连接到两个不同的交换机上（即主机与每个交换机之间仅存在一条链路），而且两个交换机之间级联。在主机侧做网卡绑定，绑定模式为主-备方式（Active-Standby方式），当active链路发生故障时，standby链路接管发生故障的active链路，同时由standby模式变为active模式，以保障数据在传输过程中不会因为某一链路发生故障而传输中断。参考图1，当9000对应的链路或是网卡出现故障时，数据传输便切换到9002对应的链路和网卡上。
上述这种网络拓扑结构对传统的使用外设互联标准（Peripheral Component Interconnect，PCI）的主机来说，一旦当前使用的链路发生故障，就会通过IP协议的上联检测机制来通知主机网络发生故障，因此当主交换机发生故障时，数据传输可以切换到备用交换机上，当主网卡或是主网卡对应的链路发生故障 时，数据传输可以切换到备用网卡和相应的链路上。
但是，对于使用刀片架构（在标准高度的机架式机箱内插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度）的主机（简称为刀片主机）来说，如果将刀片主机应用到上述传统的网络拓扑结构，一旦当前使用的链路出现故障，IP协议的上联检测机制也会通知刀片主机网络发生故障，但是由于刀片主机内部的硬件架构已不同于传统的主机架构，其刀片上集成了主机信道适配器（Host Channel Adapter，HCA）卡，HCA卡与刀片主机内部的IB Switch（互联结构交换机）模块连接，而IB Switch模块没有上联检测机制的功能，因此无论当前使用的链路是否发生故障，刀片上HCA卡与IB Switch模块的连接端口始终都是连接（up）的状态，因此刀片主机无法获知网络故障情况。在这种情况下，刀片主机会始终向主IB Switch模块对应的链路发送数据，无法实现网络服务从主IB Switch模块切换到备用IB Switch模块，从而造成数据传输的中断。
发明内容
本发明实施例提供一种链路切换方法和系统，用以解决现有技术存在的刀片主机在当前使用的链路发生故障时不会主动切换从而导致数据传输中断的问题。
本发明实施例采用以下技术方案：
一种链路切换方法，刀片主机中存在主互联结构交换机IB Switch模块和备用IB Switch模块，且任意一个IB Switch模块与所述刀片主机所在的IB子网中的每个IB Switch之间均存在链路，所述方法包括：
当所述刀片主机根据预先确定出的自身所在IB子网的网络拓扑结构，判断出当前使用的第一链路发生故障时，确定第二链路；其中，所述第一链路与所述第二链路均与所述刀片主机中的主IB Switch模块连接；
从所述第一链路切换到所述第二链路，使所述刀片主机能够使用所述第二链路传输数据。
其中，所述方法还包括：
当所述刀片主机确定出连接所述第一链路的主IB Switch模块出现故障时，确定与所述刀片主机中的备用IB Switch模块连接的链路；
从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IB Switch模块连接的链路传输数据。
其中，与所述备用IB Switch模块连接的链路有至少两条；则
从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IB Switch模块连接的链路传输数据，具体包括：
确定与备用IB Switch模块连接的每条链路的权值；
从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的权值最大的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IB Switch模块连接的权值最大的链路传输数据。
其中，所述网络拓扑结构按照如下方式确定：
所述IB子网中的子网管理器SM通过向所述IB子网发送子网探测包对所述IB子网中的节点进行探测，并根据探测结果生成所述IB子网的网络拓扑结构。
其中，所述IB子网中的每个IB Switch级联，并且针对所述刀片主机中的每个IB Switch模块：
当前IB Switch模块与所述刀片主机所在的子网中的每个IB Switch之间存在的链路被绑定成一个虚拟链路。
一种链路切换系统，应用于互联结构IB子网中，所述系统包括：
至少两个互联结构交换机IB Switch和至少一个刀片主机，所述刀片主机中存在主IB Switch模块和备用IB Switch模块，且任意一个IB Switch模块与每个IB Switch之间均存在链路，其中：
所述刀片主机，用于当根据预先确定出的所述IB子网的网络拓扑结构，判断出当前使用的第一链路发生故障时，确定第二链路；从所述第一链路切换 到所述第二链路，使所述刀片主机能够使用所述第二链路传输数据；其中，所述第一链路与所述第二链路均与所述刀片主机中的主IB Switch模块连接。
其中，所述刀片主机还用于：
当确定出连接所述第一链路的主IB Switch模块出现故障时，确定与所述刀片主机中的备用IB Switch模块连接的链路；从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IBSwitch模块连接的链路传输数据。
其中，与所述备用IB Switch模块连接的链路有至少两条；则
所述刀片主机，具体用于：
确定与备用IB Switch模块连接的每条链路的权值；从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的权值最大的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IB Switch模块连接的权值最大的链路传输数据。
其中，所述系统还包括：
子网管理器SM，用于通过向所述IB子网发送子网探测包对所述IB子网中的节点进行探测，并根据探测结果生成所述IB子网的网络拓扑结构。
其中，所述IB子网中的每个IB Switch级联，并且针对所述刀片主机中的每个IB Switch模块：
当前IB Switch模块与所述刀片主机所在的子网中的每个IB Switch之间存在的链路被绑定成一个虚拟链路。
本发明实施例的有益效果如下：
本发明实施例中，当刀片主机当前使用的与主IB Switch模块连接的第一链路发生故障时，能够在不切换主备IB Switch模块的基础上，切换至与主IBSwitch模块连接的第二链路来传输数据，这种在IB子网中增加冗余链路的方式解决了现有技术中存在的刀片主机在当前使用的链路发生故障时不会主动切换从而导致数据传输中断的问题。
附图说明
图1为现有的IB网络拓扑结构图；
图2为本发明实施例提供的一种链路切换方法的实现流程图；
图3为本发明实施例提供的链路切换方法在实际应用中的实现示意图；
图4为本发明实施例提供的一种链路切换系统的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的刀片主机在当前使用的链路发生故障时不会主动切换从而导致数据传输中断的问题，本发明实施例提供了一种链路切换方法和系统。该技术方案中，当刀片主机当前使用的与主IB Switch模块连接的第一链路发生故障时，能够在不切换主备IB Switch模块的基础上，切换至与主IB Switch模块连接的第二链路来传输数据，这种在IB子网中增加冗余链路的方式解决了现有技术中存在的刀片主机在当前使用的链路发生故障时不会主动切换从而导致数据传输中断的问题。
以下结合说明书附图对本发明的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施例的特征可以互相结合。
本发明实施例提供了一种链路切换方法，如图2所示，为该方法的实现流程图，其中，刀片主机中存在主IB Switch模块和备用IB Switch模块，且任意一个IB Switch模块与该刀片主机所在的IB子网中的每个IB Switch之间均存在链路，该方法具体包括下述步骤：
步骤21，当该刀片主机根据预先确定出的自身所在IB子网的网络拓扑结构，判断出当前使用的第一链路发生故障时，确定第二链路；第一链路与第二链路均与该刀片主机中的主IB Switch模块连接；
本发明实施例中，刀片主机所在的IB子网的网络拓扑结构可以按照如下方式确定：
该IB子网中的主子网管理器SM通过向IB子网发送子网探测包对该IB子网中的节点进行探测，并根据探测结果生成该IB子网的网络拓扑结构。
其中，SM是IB网络中常见的功能之一，实现对IB子网的集中管理。SM发送的子网探测包中最常用的一种是定向路由包，定向路由包里面有初始路径字段（init_path），指示包进行的路径，有跳数字段（hop_count），指示包经过的跳数，有返回路径字段（return_path），记录应答包进行的路径，依靠上述信息，子网探测包就可以完成所有的拓扑查找和初始化工作。init_path和return_path记录的实际上是端口号，指示当前节点应该把包从哪个端口发送出去。
子网管理器的探测流程主要如下：SM首先向其驻留的本地节点发送一个Get(Nodeinfo)的子网管理探测包SMP，得到响应后，SM判断是否探测过这个节点，如果没有探测过这个节点，则将它加入拓扑数据库，如果已经探测过这个节点，SM通过Get（Portinfo）SMPs获取该节点的端口状态信息，如果是CA端口，则将它加入端口列表，如果是交换机的管理端口，则配置这个端口，进行参数设置，然后将发现的端口加入到端口对象的表项中。接着通过获得的端口状态信息，SM判断该端口的另一端是否连接其它设备，如果连接其它设备则继续发送Get（nodeinfo)的SMP进行探测，如果没有则判断探测是否结束，没有结束的话，继续探测，若结束就结束探测流程。
一般的，SM可以存在于任何一个CA、交换机或路由器的任何一个端口，而且为了防止单点失效，在IB子网中可以存在多个SM，一个主SM和多个备份SM，备份SM检测到主SM死亡时，会选择一个备份SM称为主SM，接管子网管理权。
步骤22，从第一链路切换到第二链路，使该刀片主机能够使用第二链路传输数据。
由于第一链路和第二链路均与刀片主机中的主IB Switch模块连接，因此实际上并没有切换IB Switch模块。而第一链路和第二链路还可以预先通过双 链路绑定技术绑定成一个虚拟链路，也就是说，无论使用第一链路传输数据还是传输第二链路传输数据，都是通过绑定的该虚拟链路传输数据。
本发明实施例中，当刀片主机当前使用的与主IB Switch模块连接的第一链路发生故障时，能够在不切换主备IB Switch模块的基础上，切换至与主IBSwitch模块连接的第二链路来传输数据，这种在IB子网中增加冗余链路的方式解决了现有技术中存在的刀片主机在当前使用的链路发生故障时不会主动切换从而导致数据传输中断的问题。
如图3所示，为上述链路切换方法在实际应用中的实现示意图。其中，刀片主机1存在两个IB Switch模块，一个为主IB Switch模块，一个为备用IB Switch模块，与现有技术相比，在IB Switch1和刀片主机1的备用IB Switch模块之间增加了一条链路9001，在IB Switch2和刀片主机1的主IB Switch模块之间增加一条链路9003，而IB Switch1和IB Switch2之间级联。
参考图3，在IB子网初始化时由SM进行全IB子网的节点检测，生成网络拓扑结构，并且在刀片主机1内部，通过双链路绑定技术，将链路9000和9003绑定成一个虚拟链路，链路9001和9002绑定成另外一个虚拟链路。
当IB Switch1和刀片主机1的主IB Switch模块之间的链路9000出现故障时，由于IB Switch模块没有上联检测机制，因此主IB Switch模块和备用IB Switch模块不会进行切换，而SM会重新按照网络探测流程进行节点检测，并根据预先设定的路由算法重新生成新的网络拓扑结构。从而确定出连接主IB Switch模块的链路9003，并切换至链路9003使数据能够从刀片主机1的备用IB Switch模块传输至IB Switch2中。
因此，在这种IB子网中，当当前使用的链路中断时，刀片主机的网络服务不会中断，从而达到保证数据的安全稳定传输的目的。
进一步的，在这种IB网络架构下，当刀片主机判断出链接链路9000和9003的主IB Switch模块出现故障时，就会切换到与备用IB Switch模块连接的链路上，比如将数据从链路9000切换到链路9002，从而保证数据传输不中断。
由于与备用IB Switch模块连接的链路有两条，因此可以首先确定出与备用IB Switch模块连接的每条链路的权值，进而切换到与备用IB Switch模块连接的权值最大的链路来传输数据。
相应的。本发明实施例还提供了一种链路切换系统，如图4所示，为该系统的结构示意图，该系统应用于互联结构IB子网中，包括：
至少两个互联结构交换机IB Switch41和至少一个刀片主机42，所述刀片主机42中存在主IB Switch模块和备用IB Switch模块，且任意一个IB Switch模块与每个IB Switch41之间均存在链路，其中：
所述刀片主机42，用于当根据预先确定出的所述IB子网的网络拓扑结构，判断出当前使用的第一链路发生故障时，确定第二链路；从所述第一链路切换到所述第二链路，使所述刀片主机能够使用所述第二链路传输数据；其中，所述第一链路与所述第二链路均与所述刀片主机中的主IB Switch模块连接。
其中，所述刀片主机42还用于：
当确定出连接所述第一链路的主IB Switch模块出现故障时，确定与所述刀片主机中的备用IB Switch模块连接的链路；从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IB Switch模块连接的链路传输数据。
其中，当与所述备用IB Switch模块连接的链路有至少两条时，所述刀片主机42，具体用于：
确定与备用IB Switch模块连接的每条链路的权值；从所述第一链路切换到与所述备用IB Switch模块连接的权值最大的链路，使所述刀片主机能够使用与所述备用IB Switch模块连接的权值最大的链路传输数据。
进一步的，所述系统还可以包括：
子网管理器SM，用于通过向所述IB子网发送子网探测包对所述IB子网中的节点进行探测，并根据探测结果生成所述IB子网的网络拓扑结构。
其中，所述IB子网中的每个IB Switch41级联，并且针对所述刀片主机42 中的每个IB Switch模块：
当前IB Switch模块与所述刀片主机42所在的子网中的每个IB Switch41之间存在的链路被绑定成一个虚拟链路。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。