摘要：高端路由器设备一般选用主备倒换来延伸体系的牢靠运转时刻，而主备数据同步是完结主备倒换的关键技能。针对传统主备同步技能牢靠性低，同步速率低的问题，提出了一种新的主备数据同步处理计划。新的主备同步计划运用了牢靠的主备数据同步通道;提出给同步数据分类，并选用适宜的办法同步。经试验验证，该技能计划运用在高端路由器上，进步了主备同步速率与牢靠性，然后进步了体系功用，一起模块化的规划，具有很好的通用性，完结简略，实用性高。
高端路由器作为Internet骨干网的中心设备，其方位决议了它有必要具有很高的安稳性与牢靠性。经过选用1+1的主控板冗余热备份机制，是常用的进步设备牢靠性与安稳性的重要处理计划之一。主控板冗余机制，是指两块软硬件相同的主控板一起作业，一块为主用主控板，一块为备用主控板。一般状况下，主用主控板处于正常作业状况，备用主控板处于备用状况，在必定的触发条件下，备用板顶替主用板一切作业，完结主备倒换功用，然后确保设备的牢靠运转。
而使倒换前后整个体系的事务状况不发生改动的条件是由主备问的数据同步和链路切换来确保的。本文重视的要点为软件层面，依据主备倒换热备份的数据同步处理计划。经过结合高端路由器主备操控板卡之间需求同步数据的不同特色，选用适宜的办法对这些数据进行同步;一起选用私有的以太网二层通讯协议，树立一条独立的主备数据同步通道。该计划进步了主备数据同步速率，确保数据同步的安稳牢靠，选用模块化规划，完结简略，实用性高。
1 高端路由器主备同步的整体软件模型
1.1 主备同步办法的软件完结计划
高端路由器一般选用分布式架构，操控平面和转发平面严厉分隔，功用彻底独立。主控板担任操控平面，即整个设备的操控与办理，包含用户的各种装备信息以及运转各种协议，转发板担任转发平面，即单纯的数据转发事务，它依据主控板告诉音讯保护自己的转发表项，一起依据转发表项转发数据。主备同步完结后，主备操控板卡上的操控信息相同，此刻进行主备倒换，转发表项并不会删去后重新学习，然后能确保事务的无间断转发，完结主备操控板卡的无缝倒换。
因而，主备同步在主备倒换功用中具有非常重要的位置，其完结有两种办法：涣散式同步办法和集中式同步办法。涣散式同步是由上层运用依据本身的状况，选用不同的数据同步机制，在各自的本模块内部完结主备同步。相关于涣散式同步，适用于简略运用体系，不便于统一办理调度，资源糟蹋的缺陷，本文选用集中式同步办法。集中式同步办法，如图1，是由操作体系为上层运用供给统一标准的同步接口，上层运用进程需求同步时，只需调用主备同步模块供给的API函数，经过专有的主备数据同步通道传输数据，而不用关怀数据同步的详细完结。这样把主备倒换过程中的主备数据同步作为一个主备同步模块，从主备倒换功用中独立出来，便于对运用进程的同步目标进行统一办理与调度，模块化的规划也更具有通用性、可移植性、自适应性。
1. 2 主备数据同步通道
以往旧计划中的主备数据同步都是在倒换过程中并发进行的，数据的传输运用UDP一次处理，这种办法数据易丢掉且会添加主备倒换时刻。为处理以上问题，进步传输的牢靠性和同步速率，主备同步模块供给一条选用音讯承认办法的牢靠链路层同步通道，并针对同步数据的不同特色，在链路层通道中选用不同的同步办法。
上层运用需求同步数据时，调用主备同步模块供给的接口后，数据经过私有协议进行封装，依据意图板卡和发送板卡设置相应的意图MAC地址和源MAC地址，选用音讯承认办法，牢靠的传输到意图板卡。主用板给备用板发送同步数据后，启用守时器等候备用板数据接纳的承认音讯，特守时刻没有收到承认音讯后，主用板向备用板重传数据。备用板收到主用板传输的数据后，调用上层运用承受同步数据的接口，然后履行相关指令，履行成功后给主用板发送一个承认音讯。当主用板收到备用板的承认音讯后，对相关资源进行调整和开释，然后开端发下一个同步数据包。
2 主备数据同步
主备同步模块作业的本质是在适宜的机遇，针对详细的装备信息的特色，选用适宜的同步办法对这些装备数据进行同步。因而主备同步模块首要需求完结三部分的作业，即同步机遇的获取、同步目标的区分、同步办法的完结。如图2所示，为主备同步模块结构。
2. 1 同步机遇的获取
为了在适宜的机遇进行主备数据同步，即获取同步机遇，需求对主备板卡的状况进行办理，主备板卡的状况由私有操控协议HA的状况机保护，如图3所示。
HA协议首要完结了以下3个方面的功用：1)主、备操控板卡的互相发现和会话衔接的树立;2)主、备操控板卡的网管装备同步机遇的获取;3)供给硬件和软件结合的毛病检测
机制。
HA协议经过心跳机制供给主备板卡的软件毛病检测，一起承受硬件中止信息的上报，然后完结硬件和软件结合的毛病检测机制。心跳信息也用于主控板和备用板之间的握手，保护它们的状况变迁。体系初始化的时分，HA协议创立并发动心跳和毛病检测守时器，为上层运用模块供给注册用的函数钩子，当主备板卡的状况发生变迁时，告诉相关模块进行人物改动，数据同步等相应的操作。
因而，主备板卡之间除了需求传输需求同步的数据外，还需求传输HA协议的心跳信息。主备板卡之间一般需求留有别的的衔接通道用于心跳机制的通讯，把操控传输和数据同步传输别离开来，避免因数据传输通道的毛病导致主备板卡状况的反常，然后导致整个设备的毛病。
2.2 高端路由器主备同步数据分类
高端路由器主备倒换功用中主控板需求同步的信息有体系大局装备信息、体系的状况信息、软件各模块的装备信息、CPU状况信息、软件路由表项等。每种装备信息都有自己的特色，比如对实时性要求的凹凸、信息量的巨细、信息更新的频率、对体系的重要程度等。对不同的装备信息采纳与其相适应的备份机制同步办法，可以进步主备数据同步功率。
依据信息来历的不同，可以把需求同步的装备信息分为静态装备信息和动态装备信息。
静态装备信息依据其信息量的巨细和实时性的要求又可以分为两种：主用板和备用板都处在安稳态的时分，用户手动装备的指令行信息，即需求实时同步的信息;以及主用板处在安稳态的时分，备用板上电，此刻需求同步到备用板上的装备信息，即主控板的一切装备信息，网管把主用板上的一切装备信息保存到主用板的 CFCard或Flash，然后HA协议告诉网管同步该装备信息。
动态装备信息是指体系运转协议而发生的动态信息，协议运转发生的街坊状况，相关协议表项等都是动态装备信息。动态装备信息依据是否需求被周期性同步可以分为周期性同步装备信息和非周期同步装备信息，有些协议表项需求守时周期性的改写，即周期性同步装备信息，有的协议表项不需求周期性改写或许周期很大，即为非周期性同步装备信息。
静态装备信息一般相对安稳，用户易操控，动态装备信息一般具有相对不安稳，量较大，用户无法操控等特色。
2.3 同步办法的完结
针对静态装备信息和动态装备信息的不同特色，经过相同的数据同步通道，选用不同的同步办法来进步同步的功率。
2.3.1 静态装备信息同步
静态装备信息中，主用板与备用板都处在安稳作业态时，用户手动装备的指令行信息实时性要求高，信息量小，以增量的办法实时同步到备用板，经过指令行解析，履行与主用板上相同的操作。主备用板卡履行相同的指令行解析，备用板收到主用板同步过来的指令行装备，调用和主用板相同的上层运用接口，但运用进程可以经过带着不同的标志位，同步数据通道依据标志位来判别是否需求给对端同步数据，避免备用板收到主用板同步的指令行装备后，又给主用板同步装备。
而主用板处于安稳作业态后，备用板再上电，这时主用板的一切装备信息都要同步到备用板，这种初始化同步装备信息的信息量一般较大。一般软件模块把装备信息以字符串格局写入后缀名为“.cfg”装备文件，然后把装备文件经过FTP同步到备用板，备用板收到后依照装备文件里的装备逐个履行装备，然后确保主备板数据共同。这种传统的办法装备康复选用单任务，各个模块按必定的次序，顺次经过指令解析、指令匹配和指令下发等流程，装备康复功率低下，一起在装备康复时各模块存在较强的耦合性，各模块有必要按必定的次序进行康复作业，不然或许呈现装备履行失利。把装备文件选用二进制格局保存，并按模块和特性进行安排保存，而且装备康复选用直接赋值的办法，简化了装备信息的解析和下发，去除了各模块间的耦合，并运用多进程技能可以完结多模块并行的数据康复，极大的进步了同步功率。
2.3.2 动态装备信息同步
动态装备信息，是由体系运转协议而发生的与协议有关的信息，这些数据信息关系到倒换后协议状况是否正确，关系到主备板卡能否完结无缝倒换，依据其是否需求周期性同步而分类。ARP，ND，TCP等这些协议表项数据，会守时周期性改写软件表项，需求周期性同步到备用板卡;而运转路由协议而发生的软件路由表项，街坊信息等，当路由协议的状况发生改动会导致这些表项改动，很长周期后协议自己改写表项也会导致表项改换，因而对错周期的动态同步装备信息，选用严厉音讯承认办法同步数据。
关于那些短时刻内改动频频，需求守时改写表项的协议，为了确保主备板卡的协议状况共同，一般是把协议进程的音讯守时或许实时的同步转发给备用板进程。关于这种周期性同步音讯没有必要进行严厉承认，由于动态数据在短时刻内会再改动，当同步周期很短的时分，会给主用板的处理器和主备板之间的通讯形成很大压力。协议模块可以经过带着标志位，在数据同步通道依据其标志位来进行不同的处理。
3 试验与验证
在相同的硬件环境下，选用新旧两个不同的计划制造的软件版别进行试验比照。计划一，运用UDP传输主备同步数据的传核算划;计划二，改善后完结主备数据同步的新计划。
1)试验环境
高端路由器设备，设备上有一块主用操控卡、一块备用操控卡、一块事务线卡，思博伦TestCenter外表。按图4拓扑图树立环境。
2)试验办法
TestCenter外表的两个端口别离与事务线卡上的两个端口相连，外表与设备相连的端口运转路由协议(RIP、OSPF、ISIS、BGP等)，外表与设备树立街坊，外表口布告路由(IPV4路由50 W，IPV6路由25 W)，两个外表口对打流。记载同步不同类型不同容量路由的时刻，得出其均匀值;短周期不断同步很多数据到备用板，核算失利次数，核算丢包率，得出牢靠性。
3)试验定论
屡次主备倒换后，可以看到主备操控卡人物改换，没有数据包丢掉，主备操控卡完结了无缝倒换。图5所示，为用指令行rsp switch进行主备倒换的成果图，可以看到9号槽和10号槽主控人物的改换。核算屡次数据，得出计划一和计划二各个阶段数据同步的均匀时刻，并核算出两个计划主备同步的牢靠性，如表1所示。
由此可以得出，改善后的主各同步计划，可以运用在高端路由器设备中，完结了主备操控卡的无缝倒换，而且相对传统旧的同步计划，进步了数据同步的牢靠性与速率。
4 结束语
主备数据同步技能是完结通讯设备主备倒换的关键技能之一，本文首要对这一技能进行了研讨与改善。经过改善主备数据传输通道，区分同步目标，选用适宜的同步办法，然后完结高效牢靠的主备同步。该技能计划现已经过测验，在高端路由器设备上可以有用牢靠的运转，而且完结简略，实用性高。
