华为海思芯片的热备与切换机制主要基于 HSB(Hot-Standby Backup)主备服务,并结合 VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)等协议来实现,其技术原理如下:
- 主备通道建立与维护:通过配置主备服务本端和对端的 IP 地址和端口号,建立主备机制报文发送的 TCP 通道。该通道为其他业务提供报文的收发以及链路状态变化通知服务。同时,通过发送主备服务报文和重传等机制来防止 TCP 长时间中断但协议栈未检测到连接中断的情况。若在规定时间内未收到对端发送的主备服务报文,设备会收到异常通知,并准备重建主备备份通道,以确保主备设备间通信稳定。
- 主备状态协商:HSB 备份组通常与一个 VRRP 实例绑定,借助 VRRP 协议协商出主备设备。VRRP 协议可将几台设备联合组成一台虚拟设备,为主备设备分配优先级,优先级高的为主设备,低的为备设备。当主设备出现故障时,VRRP 协议会重新协商,使备设备升级为主设备,实现业务的无缝切换。
- 数据同步:主用设备通过 HSB 主备服务将关键数据,如会话表项、用户信息、AP 信息、STA 信息和 CAPWAP 链路信息等,同步给备用设备。同步方式包括批量备份和实时备份。批量备份用于在初始阶段或新备设备加入时,快速使备设备获取主设备的大量数据;实时备份则确保主用设备在运行过程中产生的新数据或变化数据能及时传输到备设备,保证主备设备数据一致。
- 故障检测与快速切换:结合 BFD(Bidirectional Forwarding Detection)技术或 ETH OAM(Ethernet Operations, Administration and Maintenance)技术,实现对链路故障的快速感知。BFD 可在毫秒级时间内探测到链路故障,当链路出现故障时,VRRP 协议根据 BFD 或 ETH OAM 的状态判断,快速将业务切换到备用设备上,减少业务中断时间,满足电信级高可靠性要求。
- 业务控制与路由切换:主备设备之间通过 TCP 传输协议备份用户信息,保证业务一致。在主备设备发生切换后,设备通过对地址池路由或用户路由的实时控制,确保下行流量能够正确到达用户,实现业务的平滑过渡,使整个切换过程对用户完全透明。