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分布式网络设备的软件在线升级系统设计

作　者: 张敏狄
导　师: 郭裕顺
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 业务不中断升级 高可用性 网络通信设备 热补丁 兼容检测 进程间通信
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 53次
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内容摘要


随着企业在统一IP网络上部署应用的增多和网络信息全球化趋势的推动下,网络永续性对企业的成功变得越来越重要,“始终运行”的网络服务系统已经不能再通过“非高峰期中断”的方法来完成间隙的规划、维护和软件升级工作了,任何类型的网络节点中断都是无法容忍的。同时,随着网络业务量的增多,新兴业务的出现,对软件版本维护和升级提出了很多新的需求,比如软件应用缺陷维护、利用软件升级来增加新的特性和功能、适应硬件系统的改变和更新等等。另外,软件衰老速度逐步加快,网络设备的软件版本更新换代开始显得越来越频繁。这让企业、网络供应商以及运营商都发现计划内的网络升级和维护已经是导致业务中断的重要原因之一,所以必须消除计划内升级和维护所带来的影响来提高网络设备的可用性。本文以冗余路由器为例,描述了一种能在分布式网络设备上实现业务不中断软件版本在线升级的过程,它利用不间断转发技术、主备倒换的热备份技术、热补丁技术、进程间通信和主控硬件冗余等现有成熟技术在用户流量保证不中断转发的同时真正意义上实现了软件在线升级和版本替换。在升级过程中涉及到升级有效性检查、版本兼容性协商,回滚定时器设计等内容,系统可以通过快速回退的特性消除升级风险和隐患。本文设计的在线升级系统有效地解决和减少了由于软件版本升级和维护带来的业务中断现象,消除了与软件版本升级相关的深夜维护,它以更快的速度实施新特性、硬件和修复功能,并且进一步提高了分布式网络设备的可用性。它的出现,对于解决目前网络设备软件版本升级存在的问题起到一定的研究价值。论文还研究了影响网络设备系统可用性的各种因素,并分析了相应的解决策略。最后,利用一款分布式网络设备和Smartbits工具对升级系统的功能、性能进行了全面测试。测试结果表明:该升级系统能很好的适用于大型分布式网络通信设备的软件版本在线升级需求。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪 论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 软件在线维护的研究和应用现状  9-10
  1.3 网络设备ISSU 升级系统的概述  10-12
  1.4 本文内容  12-14
第2章 基于 ISSU 的高可用性技术  14-29
  2.1 网络设备高可用性的概述  14-16
    2.1.1 网络可用性的度量  14-15
    2.1.2 提高网络可用性  15-16
  2.2 主控冗余技术  16-20
    2.2.1 控制平面与转发平面分离  17-18
    2.2.2 主控冗余技术的缺陷  18-19
    2.2.3 路由收敛技术  19-20
  2.3 不间断转发技术  20-23
    2.3.1 主备倒换热备份技术  20-21
    2.3.2 不间断转发技术  21-23
  2.4 热补丁技术  23-29
    2.4.1 热补丁概述  23-24
    2.4.2 热补丁文件的生成  24-25
    2.4.3 热补丁加工过程  25-27
    2.4.4 热补丁在线维护的处理  27-29
第3章 ISSU 升级系统的设计  29-50
  3.1 总体设计  29-32
    3.1.1 软件开发环境  29-30
    3.1.2 ISSU 系统与系统其它模块的联系  30-31
    3.1.3 ISSU 系统内部模块的划分  31-32
  3.2 ISSU 系统状态机模块设计  32-34
    3.2.1 状态和事件说明  32-33
    3.2.2 状态机的实现  33-34
  3.3 ISSU 通信模块设计  34-38
    3.3.1 IPC 通信模块概述  34-35
    3.3.2 IPC 报文的发送与接收  35-36
    3.3.3 ISSU 报文通信  36-38
  3.4 启动加载模块设计  38-43
    3.4.1 网络设备软件启动简介  38-39
    3.4.2 升级有效性检查子模块  39-40
    3.4.3 兼容性检查子模块  40-43
  3.5 主备倒换模块设计  43-47
    3.5.1 主备倒换  43-45
    3.5.2 接口板重启升级模式  45
    3.5.3 接口板升级的改进  45-47
  3.6 异常回退模块设计  47-49
    3.6.1 回退方式  47
    3.6.2 回退处理模块设计  47-49
  3.7 本章小结  49-50
第4章 ISSU 升级系统的测试  50-55
  4.1 测试环境的构建  50-51
    4.1.1 硬件测试环境  50-51
    4.1.2 软件测试环境  51
  4.2 系统测试  51-54
    4.2.1 功能测试  51-52
    4.2.2 性能测试  52-54
  4.3 结论  54-55
第5章 结束语  55-57
  5.1 工作总结  55
  5.2 未来的展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-61
附录  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程 > 软件开发
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