一種以太網(wǎng)路由器/交換機(jī)丟包故障自動診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及以太網(wǎng)路由器/交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)丟包故障的自動采集、分析及統(tǒng)計(jì)的方法，屬于以太網(wǎng)路由器/交換機(jī)領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]以太網(wǎng)交換機(jī)和路由器是個很復(fù)雜的系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中承擔(dān)底層傳輸數(shù)據(jù)的功能。在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸中，報(bào)文丟包故障是客觀存在的現(xiàn)象。有些報(bào)文丟包是傳輸?shù)恼，F(xiàn)象，這類報(bào)文對上層業(yè)務(wù)不構(gòu)成影響；有些報(bào)文的傳輸丟棄對于上層業(yè)務(wù)來說是有較大影響的，故障表現(xiàn)為業(yè)務(wù)的性能瓶頸、毛刺、時延長、甚至業(yè)務(wù)間中斷等。當(dāng)上層業(yè)務(wù)出現(xiàn)問題時，常常要求路由交換模塊維護(hù)人員協(xié)同排查問題。尤其是當(dāng)運(yùn)營商的業(yè)務(wù)出現(xiàn)故障時，如何快速準(zhǔn)確的定位故障原因成為一個急迫的現(xiàn)實(shí)問題。
[0004]對于以太網(wǎng)路由器/交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)類故障定位來說，傳統(tǒng)排查問題的方法是人工排查，先從理論上分析系統(tǒng)組網(wǎng)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的途徑，然后針對性搜集各相關(guān)模塊的軟硬件信息包括統(tǒng)計(jì)信息、寄存器信息、軟件狀態(tài)機(jī)等，接著人工分析可能出問題的環(huán)節(jié)，再逐步縮小范圍分析驗(yàn)證。由于投入使用的系統(tǒng)復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)眾多，這個排查定位問題的過程往往費(fèi)時費(fèi)力，效率極其低下。
[0005]為了減少故障維護(hù)的工作量，釋放人力，提高故障定位效率，本發(fā)明提出了一種基于芯片硬件架構(gòu)軟件仿真，軟件獲取報(bào)文描述符，仿真報(bào)文在硬件芯片的處理流程。在仿真報(bào)文處理流程時，不考慮芯片如何硬件實(shí)現(xiàn)，僅根據(jù)黑盒原理實(shí)現(xiàn)芯片轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)果，即根據(jù)芯片轉(zhuǎn)發(fā)原理，在指定的處理環(huán)節(jié)，根據(jù)當(dāng)前的硬件寄存器信息設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)的硬件條件，在該條件下以太網(wǎng)報(bào)文應(yīng)該做轉(zhuǎn)發(fā)還是丟棄處理或送下一環(huán)節(jié)處理，對應(yīng)的報(bào)文描述符軟件打上相應(yīng)的處理結(jié)果，相關(guān)計(jì)數(shù)器做累加操作，送下一環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真。上述過程反復(fù)進(jìn)行迭代，直到報(bào)文最終仿真結(jié)果出來。
[0006]芯片軟件仿真方法是以路由器/交換機(jī)的硬件芯片轉(zhuǎn)發(fā)架構(gòu)為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)時采集的芯片寄存器信息仿真報(bào)文在硬件芯片中的轉(zhuǎn)發(fā)處理流程，并將仿真的結(jié)果計(jì)入統(tǒng)計(jì)信息。由于硬件寄存器的信息是實(shí)時的，獲取的報(bào)文描述符也是實(shí)時的，硬件芯片轉(zhuǎn)發(fā)流程是固定的，用軟件將報(bào)文描述符代入芯片轉(zhuǎn)發(fā)寄存器和轉(zhuǎn)發(fā)流程仿真，與芯片自己硬件轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文效果等同，得出的報(bào)文仿真結(jié)果是真實(shí)可靠的。相關(guān)處理環(huán)節(jié)的統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)可以幫助系統(tǒng)維護(hù)人員快速直接判斷當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況，當(dāng)系統(tǒng)有丟包故障時，相關(guān)計(jì)數(shù)信息可以直接指出丟包的寄存器和丟包原因。
[0007]傳統(tǒng)故障定位需要判斷影響業(yè)務(wù)的報(bào)文種類，人工采集寄存信息，結(jié)合芯片轉(zhuǎn)發(fā)的硬件架構(gòu)，人工判斷丟包原因。當(dāng)判斷條件不清晰時，常常需要制作打點(diǎn)版本輔助定位問題，工作量大且效率低下。相比傳統(tǒng)定位方法，本發(fā)明軟件仿真不僅定位準(zhǔn)確，而且方便快捷。因?yàn)檐浖幚碇芷诤芸?，可以反?fù)迭代，除用于常規(guī)數(shù)據(jù)采集分析外，當(dāng)出現(xiàn)故障時，定向分析某類報(bào)文丟包原因時，也可以通過設(shè)置過濾條件，快速收斂定位范圍。特別是對于復(fù)現(xiàn)概率小而影響惡劣的故障，本發(fā)明不需要重新編寫打點(diǎn)定位版本，減少定位版本制作時間；同時軟件可長時間持續(xù)工作，不需人工介入值守，大大降低人力投入并提高故障定位效率。
[0008]本發(fā)明外在表現(xiàn)為故障定位時，一鍵采集并分析出故障丟包原因，自動故障定位效率很高。
[0009]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題:本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是利用軟件實(shí)時獲取報(bào)文描述符并用軟件仿真該報(bào)文在芯片中的處理流程，將處理結(jié)果計(jì)入統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，用軟件處理的方式替代人工分析報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)出現(xiàn)丟包故障的原因，可以顯著降低維護(hù)人員的工作量并提高故障定位效率。
[0011]技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種動態(tài)采集轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的描述符、實(shí)時采集芯片轉(zhuǎn)發(fā)寄存器信息，軟件根據(jù)芯片轉(zhuǎn)發(fā)流程仿真報(bào)文在芯片的處理過程做轉(zhuǎn)發(fā)決定，并根據(jù)處理結(jié)果計(jì)入統(tǒng)計(jì)信息，包括以下步驟:
1、提取報(bào)文的描述符
軟件提供設(shè)置報(bào)文采樣頻率接口，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的采樣頻率對各轉(zhuǎn)發(fā)端口的報(bào)文進(jìn)行采樣。采樣頻率的設(shè)置原則是采樣的速率不能對CPU的性能造成沖擊，同時不能影響CPU正常業(yè)務(wù)的處理。CPU根據(jù)報(bào)文上送的CPU CODE識別哪些報(bào)文是采樣上來的報(bào)文，哪些報(bào)文是正常送給CPU處理的報(bào)文。其中采樣報(bào)文送到專用緩存區(qū)緩存，不能走CPU處理正常業(yè)務(wù)報(bào)文的通道，防止采樣報(bào)文干擾業(yè)務(wù)層和協(xié)議層的處理。
[0012]軟件定時在各轉(zhuǎn)發(fā)端口上采樣報(bào)文，將采樣的報(bào)文送給CPU進(jìn)行描述符提取。CPU收到采樣報(bào)文后，首先按源mac、目的mac、VLAN、協(xié)議號、CRC校驗(yàn)和提取描述符信息。然后根據(jù)協(xié)議類型進(jìn)一步按該協(xié)議規(guī)定使用的字段信息提取相關(guān)數(shù)據(jù)，例如:報(bào)文協(xié)議號是0x0800，表示報(bào)文是IP類型，要提取源IP、目的IP、TTL、包頭校驗(yàn)和、根據(jù)ip的子協(xié)議號更進(jìn)一步提取對應(yīng)的TCP、UDP等字段信息；例如報(bào)文協(xié)議類型是0x8847-0x8848，表示是MPLS類型，提取標(biāo)簽信息等等。將提取的各字段信息分類寫入報(bào)文的描述符中。提取的原則是把報(bào)文涉及到的以太網(wǎng)報(bào)文的各協(xié)議字段全部提取出來，除計(jì)算報(bào)文校驗(yàn)和外，對報(bào)文攜帶的數(shù)據(jù)內(nèi)容可不關(guān)心。
[0013]此外，軟件還需提供報(bào)文采樣過濾接口，設(shè)置后CPU只采樣指定類型的報(bào)文，針對某類類型報(bào)文丟包故障診斷時非常有效。
[0014]2、CPU提取交換機(jī)/路由器硬件寄存器信息
CPU定時獲取整個芯片的各轉(zhuǎn)發(fā)寄存器信息，由于交換機(jī)/路由器使用的硬件芯片往往比較復(fù)雜，寄存器種類繁多，表項(xiàng)很大，如果全部提取用于軟件仿真，雖然準(zhǔn)確度很高，但會對系統(tǒng)內(nèi)存和采樣寄存器的CPU開銷造成較大壓力。出于系統(tǒng)的性能、內(nèi)存和仿真的準(zhǔn)確度綜合考慮，一般只采樣各轉(zhuǎn)發(fā)流程的用到的關(guān)鍵寄存器即可。
[0015]采集的寄存器信息包括但不僅限于VLAN、MPLS/MinM/TRILL、L2、L3、ACL、TRUNK、INGRESS MIRROR、MMU、L3 TUNNEL、VLAN/STP、EGRESS MIRROR、PORT 等相關(guān)寄存器信息。
[0016]3、軟件仿真報(bào)文在硬件芯片的轉(zhuǎn)發(fā)流程
I)把報(bào)文的描述符代入硬件芯片的轉(zhuǎn)發(fā)流程； 2)根據(jù)報(bào)文的描述符的具體數(shù)據(jù)仿真報(bào)文經(jīng)過路由器/交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)芯片的處理環(huán)節(jié)；
3)在仿真報(bào)文經(jīng)過的路由器/交換機(jī)芯片處理環(huán)節(jié)時，根據(jù)前面獲取的硬件寄存器信息，判斷報(bào)文在當(dāng)前硬件狀態(tài)下的處理結(jié)果，并將結(jié)果統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)；
4)根據(jù)3)的處理結(jié)果，將報(bào)文送到下一環(huán)節(jié)進(jìn)行處理；
5)反復(fù)迭代2)、3)、4)直至報(bào)文被轉(zhuǎn)發(fā)出去或丟棄處理；
4、將報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)處理信息計(jì)入統(tǒng)計(jì)表中
1)根據(jù)報(bào)文的類型、長度、協(xié)議類型、進(jìn)入的端口號、轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)的寄存器類型等分別設(shè)立轉(zhuǎn)發(fā)和丟棄兩種計(jì)數(shù)器；
2)提供設(shè)置統(tǒng)計(jì)的時長單位，和統(tǒng)計(jì)的類型的接口，方便維護(hù)人員閱讀統(tǒng)計(jì)結(jié)果；
3)提供日志記錄功能，將相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息寫入日志，供歷史分析使用；
4)提供在線查詢統(tǒng)計(jì)信息接口，在線查詢當(dāng)前的轉(zhuǎn)發(fā)統(tǒng)計(jì)信息。
[0017]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn): a)可以通過設(shè)置過濾條件，快速收斂定位范圍。
[0018]b)不需要重新編寫打點(diǎn)定位版本，減少定位版本制作時間；
c)軟件可長時間持續(xù)工作，不需人工介入，大大降低人力投入并提高故障定位效率
【附圖說明】
[0019]圖1是基于芯片仿真自動診斷以太網(wǎng)路由器/交換機(jī)丟包故障的軟件框架圖。
[0020]
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)