路由器主备倒换系统设计与实现

发布时间：2017-09-30 09:19

  本文关键词：路由器主备倒换系统设计与实现

  更多相关文章： 热备份 主备倒换 主控板 板间通信 路由器

【摘要】：在互联网日新月异的发展下,使得许多行业把主要业务转移到网络上开展。数据通信行业作为网络应用最早的行业自然离不开互联网,媒体、广告行业的核心业务对网络依赖程度极高,很多服务行业更是利用网络的便利性发展网上业务,网络还使得零售业发生了前所未有的变革。互联网的大潮下,各行各业都在积极将业务搬到网上,不然就面临的就是倒闭。随着网络带宽指数级的增长趋势,网络上广泛部署了大量事关行业生死的业务,一旦基础网络发生故障,即使是很短时间的,造成的损失也是不容小觑的。本文所设计的系统,正是用作在基础网络瘫痪时,可以快速的恢复正常工作、减少系统瘫痪持续的时间。论文研究了路由器的主备倒换系统发展状况,根据不同的应用场合主备倒换系统的实现有所不同,随着周边技术的发展,也为主备倒换系统的实现提供了多种方案。无论是那种方案其根本思想就是提供冗余设计,本课题采用1+1冗余备份机制,结合HA高可用协议提高路由器的主备倒换系统的可靠性,从而减少故障持续时间。整体系统的开发环境使用C语言,开发工具使用source insight,编译工具使用MIPS CPU架构交叉编译工具链,运行环境为64位路由器系统。本文主要的研究内容分为三大模块,板间通信模块、数据同步模块和主备倒换模块。板间通信模块主要实现了两个通道,数据通道和控制通道,数据通道位于应用层之下、链路层之上,为用户提供可靠的消息传输机制,用户可以使用单播、组播的方式与其他用户通信;控制通道实现一个简单的心跳检测协议,随时监控各个单板的状态,用于快速检测故障板卡并使其恢复工作。数据同步模块主要实现主用板与备用板之间的数据同步,经过热备份主备倒换流程的四个阶段的同步,备用板和主用板数据基本保持一致,当主用板故障备用板随时可以接替主用板继续工作,并且业务不会中断。主备倒换模块,主要实现能够快速有效的监测到主备倒换中断,完成主备板状态切换。测试部分模拟了实际业务中路由器的工作环境作为测试环境,通过对系统进行功能和非功能测试。实验结果表明本系统满足预期的功能点要求和性能要求,在主备倒换过程中能够保证不丢包,有效的处理网络流量,减少故障持续时间。
【关键词】：热备份 主备倒换 主控板 板间通信 路由器
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.05
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10
• 1.2 与本课题有关的国内外研究状况10-13
• 1.2.1 主备倒换系统应用现状11
• 1.2.2 主备倒换系统研究现状11-13
• 1.3 本论文研究的主要内容13
• 1.4 本文组织结构13-15
• 第2章 主备倒换系统需求分析15-25
• 2.1 主备倒换系统业务流程分析15-17
• 2.2 系统需求分析17-21
• 2.2.1 功能需求17-19
• 2.2.2 系统用例图19
• 2.2.3 非功能需求19-21
• 2.3 关键技术21-24
• 2.3.1 HA概述21
• 2.3.2 HA业务进程的组织结构21-22
• 2.3.3HA业务的生命周期22-23
• 2.3.4HA的三种通道23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 主备倒换系统设计25-43
• 3.1 主备倒换系统的总体设计25-28
• 3.1.1 系统架构设计25-27
• 3.1.2 系统功能设计27-28
• 3.2 板间通信模块设计28-35
• 3.2.1 LIPC数据通道28-35
• 3.2.2 MBUS心跳检测35
• 3.3 数据同步模块设计35-38
• 3.3.1 平滑阶段设计36-37
• 3.3.2 初始化阶段设计37
• 3.3.3 批量备份阶段设计37-38
• 3.3.4 实时备份阶段设计38
• 3.4 主备倒换模块设计38-42
• 3.4.1 主备倒换硬件设计38-40
• 3.4.2 双主控主备状态的确定流程40
• 3.4.3 主备倒换API设计40-41
• 3.4.4 主备倒换具体过程41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 主备倒换系统实现43-62
• 4.1 板间通信模块实现43-49
• 4.1.1 数据通道LIPC的实现43-48
• 4.1.2 控制通道MBUS的实现48-49
• 4.2 数据同步模块实现49-57
• 4.2.1 平滑阶段实现49-50
• 4.2.2 批备阶段实现50-55
• 4.2.3 实备阶段实现55-57
• 4.3 主备倒换模块实现57-61
• 4.3.1 主控板主备倒换流程57-61
• 4.3.2 转发板主备倒换流程61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 主备倒换系统测试62-71
• 5.1 测试方案62-63
• 5.1.1 测试目标62
• 5.1.2 测试范围62
• 5.1.3 测试环境62-63
• 5.2 功能性测试63-67
• 5.2.1 数据同步模块测试63-66
• 5.2.2 主备倒换模块测试66-67
• 5.3 非功能性测试67-70
• 5.3.1 易用性测试67
• 5.3.2 可靠性测试67-69
• 5.3.3 性能测试69-70
• 5.4 测试结论70
• 5.5 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 个人简历77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 李洁;黄婷熙;潘涛涛;;高可靠性通信设备主备倒换软件实现方法[J];电视技术;2013年11期

2 张玉峰;孙知信;;基于热备份的主备倒换在高端路由器中的应用[J];计算机技术与发展;2010年03期

3 李一兵;王爽;叶方;;软件实现主备倒换的设计[J];微计算机信息;2011年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王海龙;基于实时以太网的心跳协议[D];大连理工大学;2009年

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本文编号：947364