一种网络动态搜索及路由配置方法与流程

1.本技术属于软件无线电通信技术领域，尤其涉及一种网络动态搜索及路由配置方法。


背景技术：

2.配置rapidio交换机路由是进行rapidio网络通信的第一步，而对于任意一个未知拓扑结构的rapidio网络，如何快速准确的探测网络内拓扑结构，并构建节点间的路由信息则是一个重要的问题。根据以往的项目经验，我们存在静态配置和动态配置两种思路。
3.其中，静态配置是指通过事先获取相关rapidio网络拓扑图的方式，人为地依据拓扑图规定出各节点间的通信路径，并结合交换机的配置规则配置成路由表。该方法通用性强，但随着网络拓扑复杂度上升，其工作量则会成倍增加。
4.动态配置则是指，无需事先得知网络拓扑结构，而是由某一配置终端依据算法规则，自动完成对rapidio网络的探测及配置工作，从而避免了繁琐的路由配置工作。以往与rapidio相关的项目中，采用的“深度优先”算法就是一种典型的动态配置思路。其算法原理简述如下：
5.第一步，配置终端节点通过维护包遍历与之直接相连的交换机的各个端口，一旦探测到某端口有交换机相连时，优先进入该端口所连交换机，并遍历它的各个端口，若又发现新的交换机，则继续进入下一级交换机探测，直到某个交换机内各端口均未连接新的交换机时，则会返回上一级交换机继续探测，如此重复，直至返回第一级交换机并全部探测完成为止。
6.以图1的rapidio网络拓扑为例，依据“深度优先”算法原理，可以得到如图2所示的探测结果，图中的探测深度即为配置终端发出的维护包访问深度(每经过一个交换机，深度加1)。由此可以看出，维护包依次探测交换机sw1、sw2、sw4、sw5、sw6、sw3，最终完成整个网络拓扑的探测。
7.但由图2可以直观地发现交换机sw1和交换机sw3之间实际是直接相连的，但由于该算法的原理限值，从交换机sw1发出的数据必须依次通过交换机sw2、sw4、sw5、sw6才能到达交换机sw3，这样显然增加数据通信的时间消耗。


技术实现要素：

8.针对上述技术问题，本技术提出了一种网络动态搜索及路由配置方法，应用于终端，所述方法包括：
9.查询第一级交换机的端口，记录与所述第一级交换机连接的第二级交换机；
10.查询第二级交换机的端口，记录与所述第二级交换机连接的第三级交换机，得到网络拓扑图；
11.基于所述网络拓扑图对设备间的路由进行配置；其中，所述设备与交换机连接。
12.优选地，所述查询第一级交换机的端口，记录与所述第一级交换机连接的第二级
交换机，包括：
13.通过第一维护包查询第一级交换机的端口的状态寄存器，记录与所述第一级交换机连接的第二级交换机；其中，所述第一维护包的访问跳数为0。
14.优选地，所述查询第二级交换机的端口，记录与所述第二级交换机连接的第三级交换机，包括：
15.通过第二维护包查询所述第二级交换机的端口的状态寄存器，记录与所述第二级交换机连接的第三级交换机；其中，所述第二维护包的访问跳数在所述第一维护包的访问跳数的基础上加1。
16.优选地，所述第一级交换机与所述第二级交换机不同，所述第二级交换机与所述第三级交换机不同，所述第三级交换机与所述第一级交换机不同。
17.优选地，所述设备包括第一设备和目标设备。
18.优选地，所述基于所述网络拓扑图对设备间的路由进行配置，包括：
19.确定所述第一设备所在的交换机，查询所述第一设备所在的交换机；
20.若查询到目标设备，对所述第一设备和所述目标设备间的路由进行配置。
21.优选地，若未查询到目标设备，继续查询所述第一设备所在的交换机的下一级交换机；
22.若查询到目标设备，回溯出查询到目标设备的路径经过的交换机，对所述第一设备和所述目标设备间的路由进行配置。
23.优选地，所述第一级交换机与所述终端连接。
24.本技术具有以下技术效果：
25.本技术解决的技术问题是提供一种rapidio动态路由算法实现自动配置网络内各节点间的最短路径；所谓最短路径，即节点与节点间通信经过的交换机个数最少，或称为跳数(hop)最少。
附图说明
26.图1是本技术实施例提供的一种rapidio网络拓扑图示例；
27.图2是本技术实施例提供的一种深度优先算法下的探测顺序图；
28.图3是本技术实施例提供的一种最短路径算法流程图；
29.图4是本技术实施例提供的一种最短路径算法下的探测顺序图；
30.图5是本技术实施例提供的一种rapidio网络拓扑结构的实例示意图。
具体实施方式
31.请参阅图1-5，本技术提出了一种基于树状查找原理的动态路由配置方法——最短路径法。该算法可以实现对任意未知拓扑结构的rapidio网络进行自动搜索，并自动配置出网络内各节点间的最短通信路径的功能。最短路径算法整体分拓扑探测和路由配置两步。
32.拓扑探测的基本思路是将一个完整的rapidio网络看作一个从控制终端节点向外任意生长的树杈，交换机就是这些树杈的分岔点，而交换机之间的走线就是树枝，顺着这些“树杈”生长的方向，并行向外查找，便可不重不漏地完成整个网络拓扑的探测。该算法的实
现流程如图3所示。
33.其中，拓扑探测的具体实现如下：
34.第一步，配置终端通过维护包率先访问与其直接相连的交换机(第一级交换机)，遍历该交换机的各个端口状态寄存器，记录与之相连的新的交换机(第二级交换机)，此时维护包访问深度为0(即hop＝0)；
35.第二步，维护包深度加一(hop＝hop 1)，依次遍历上一步记录下来的新交换机(第二级交换机)的各个端口，继续记录前序步骤中未曾出现的新交换机(下一级交换机)；
36.第三步，重复第二步直至未查询到新的交换机，即判定整个网络探测完毕。
37.在一种可行的实现方式中，仍以图1所示拓扑结构为例，依照“最短路径”算法原理所得的探测结果如图4所示：配置终端到交换机sw1的访问深度为1(即经过一个交换机)，配置终端到交换机sw2和sw3的访问深度均为2(即经过两个交换机)，配置终端到交换机sw4、sw5、sw6的访问深度均为3(即经过三个交换机)。
38.由此可见，配置终端此时到各交换机的路径均是经过最少交换机的路径。
39.在本技术实施例中，最后依据探测所得的网络拓扑关系，构建网络内任意节点间的最短路径，即完成路由配置部分。
40.基本原理如下：由于每个节点都是直接挂载到某个交换机上的，所以配置任意节点间的最短路径，实际就是先确定两设备所在的交换机，再以其中某一交换机为起始点，依次查询它的下一级交换机，直至找到目标设备所挂载的交换机，并回溯出该条路径所经过的全部交换机即可得到设备间的最短路径，依据该路径最终完成相应路由表配置即可。
41.需要说明的是，为确定本文所述“最短路径”算法的可实现性，并明确该算法的优势，我以某型项目正在使用的rapidio网络为测试目标(实际网络拓扑图见图5)，分别基于“深度优先”和“最短路径”逻辑构建两套算法，最终得出如下结论：利用这两种算法均能实现对该rapidio网络拓扑地准确探测和任意节点间的路由配置，但对比两算法自动构建的两固定样本设备(即图5中五角星和不规则图形)间的路径却有明显差异。
42.对比两张图中圈出部分可以看出：两种算法都能准确地探测出交换机sw6的2号端口处有一个设备节点，但对于“深度优先”算法，它判定出来从配置终端节点到达该设备节点的跳数为6(图中该算法源码的设计者对hop的计数从1开始计算，故得出hop＝6)，即从配置终端节点出来的数据必须依次经过交换机sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6才到达目标设备节点；而对于“最短路径”算法，它判定出这两节点间的跳数仅为2(该算法的跳数计数从0开始)，即从配置终端节点发出的数据只需经过交换机sw1、sw2和sw6即可抵达目标设备节点。两种结果对比可知，“最短路径”算法的路由配置功能更优，符合设计预期。
43.前文已述，最短路径算法包括拓扑探测和路由配置两部分，以图5为例首先讲述拓扑探测的具体实施方案。假定图5中红色五角星代表配置终端节点，蓝色不规则图形代表某设备节点，则具体步骤如下：
44.1)为交换机sw1分配交换机标识id1，并记录hop＝0，通过维护包遍历sw1的各端口，发现有直接相连的交换机sw2，予以记录；
45.2)为交换机sw2分配交换机标识id2，并记录hop＝1，通过维护包遍历sw1的各端口，发现有直接相连的交换机sw3、sw4、sw5、sw6和sw1，其中sw1前述步骤已出现，故舍去，仅记录sw3、sw4、sw5、sw6；
46.3)为前一步所得交换机sw3、sw4、sw5、sw6分别分配交换机标识id3、id4、id5、id6，并记录hop＝2，通过维护包依次遍历这四个交换机的各端口得
47.a)与sw3相连的交换机有sw2、sw6、sw4，均已记录；
48.b)与sw4相连的交换机有sw2、sw3、sw5，均已记录；
49.c)与sw5相连的交换机有sw2、sw4、sw6，均已记录；
50.d)与sw6相连的交换机有sw2、sw3、sw5，均已记录；
51.至此，未出现新的交换机，即判定整个网络拓扑探测完毕。最终配置终端到图中设备节点的访问跳数仅为2，即配置终端发送出的数据包，依次经过sw1、sw2、sw6即可到的该设备节点。
52.若采用深度优先算法，此处配置终端发送的数据包必须一次经过sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6(算法在查找顺序上优先进入端口号小的交换机，具体原理参照技术背景中的介绍，此处不作赘述)最终到达目标设备节点，故访问跳数为5。
53.下面讲述路由配置部分，继续以图5为例，根据前述探测所得的拓扑结构，可以直接确定每个目标交换机所连的交换机有哪些，将这些直接相连的交换机称为目标交换机的一级直连交换机，如表1所示。
54.表1
55.56.这便是每个交换机与相邻交换机的路径选择关系(例如：从交换机sw1的12号端口出去可到达交换机sw2)，可称为一阶路由关系；
57.再依次查找目标交换机直连交换机的相邻交换机，并去掉与前述步骤重复出现的交换机，便可得到二阶路由关系。
58.如表2所示(例如：从交换机sw1的12号端口可以到达交换机sw3、sw4、sw5、sw6)
……
59.表2
[0060][0061]
依此类推，直到某个交换机无法继续找到下一阶路由关系时，便可断定该交换机到网络内全部交换机的路由关系均已确定。对照拓扑图可以确认，依照此规则所确立的各交换机之间的路径确实为最短路径(经过的交换机最少)，故称为最短路径法。而在深度优先算法的路由配置过程中，它依然基于其探测的网络深度依次配置每个交换机的路由，最终导致各节点间的数据通信均可能“绕路”。
[0062]
需要说明的是，在此rapidio最短路径算法的设计中，将树状查找思路应用于网络拓扑探测的思想以及将树状查找思路应用于配置节点间最短路径的思想。