CN101355519A - 一种实现业务流负载分担的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现业务流负载分担的方法和装置。方法包括：将两个以上的业务处理实体配置成为采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址提供服务的一个逻辑处理实体；根据链路聚合技术，将各业务处理实体的各上一级设备的向业务处理实体转发业务流的端口聚合在一起，形成聚合端口组；对于通过所述聚合端口组访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流，根据链路聚合技术中的选路机制基于流分发到各业务处理实体。本发明的技术方案能够提高效率，有效节约投资。

Description

一种实现业务流负载分担的方法和装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤指一种实现业务流负载分担的方法和装置。

背景技术

随着网络应用的规模不断扩大，在很多热点应用场合，单个业务处理设备已经难以满足处理大业务量的需求。为了解决这个问题，业界采用专用的负载分担设备将业务分担到多台业务处理设备上，以实现对处理能力的扩容以及提高业务处理的可靠性。

图1是现有技术中采用专用的负载分担设备实现业务负载分担的示意图。如图1所示，业务流量首先到达专用负载分担设备101，然后由专用负载分担设备101根据一定的算法将不同业务的流量分担到不同的业务处理设备101上。

但是，这专用负载分担设备本身具有一定的局限性：由于专用负载分担设备的处理逻辑负载，但业务量大时，该设备本身就成为处理性能的瓶颈，同时也增大了业务处理的时延，而且价格昂贵。

本申请的发明人经过严密的分析想到了利用现有的链路聚合技术和虚拟路由冗余协议(VRRP，Virtual Router Redundancy Protocol)来解决上述问题。

为此，在这里简单介绍现有的链路聚合技术和VRRP技术。

1、链路聚合

链路聚合是将多个物理以太网端口聚合在一起形成一个逻辑上的聚合组，使用链路聚合服务的上层实体把同一聚合组内的多条物理链路视为一条逻辑链路。链路聚合主要用来实现物理链路带宽的扩容和二层链路备份功能。由于将一个聚合组中的多条物理链路视为一条逻辑链路，必然要求聚合技术具有一套选路机制来实现将到逻辑链路的流量分担到这些物理链路上去。现有链路聚合技术中的选路机制可以基于流的哈希(hash)算法来实现将不同的流分担到不同的物理链路上，并且保证同一条流始终经过同一个物理链路。

2、VRRP

VRRP协议将局域网内的多台路由器划分在一组，形成一个VRRP组，它在功能上相当于一台虚拟路由器，因此VRRP组也被称为虚拟路由器。

图2是现有技术中的一个虚拟路由器的组网示意图。如图2所示，虚拟路由器由路由器A、路由器B和路由器C组成。虚拟路由器有自己的虚拟IP地址和虚拟MAC地址，其实现的功能与实际的物理路由器完全一样。局域网的主机将虚拟路由器的IP地址设为网关地址，通过虚拟路由器与外网通信。

虚拟路由器是工作在实际的物理路由器层次之上的，组成虚拟路由器的多个物理路由器包括一个主路由器和多个备份路由器。同一时刻，在一个虚拟路由器(VRRP组)中只有主路由器提供正常的转发功能，其他的备份路由器不承担转发功能。主路由器正常工作时，局域网内的主机通过主路由器与外界通信；当主路由器出现故障时，备份路由器中一台设备将成为新的主路由器，接替转发报文的工作。这些都由VRRP协议的竞选机制所决定。

下面介绍VRRP协议的竞选机制：

VRRP协议规定一个VRRP组的设备以两种状态稳定存在，一种为“主(Master)”状态，另一种为“备份(Backup)”状态。

具有“主”状态的设备承担虚拟路由器的任务，转发地址为虚拟路由器IP地址的所有报文，因此处于“主”状态的VRRP路由器必须实现：回复目标为虚拟路由器IP地址的ARP请求；转发数据链路层目的MAC地址为虚拟路MAC地址的报文。

处于“备份”状态的设备作为VRRP组中的备份设备存在，因此处于“备份”状态的VRRP路由器必须实现：不能回复对于虚拟路由器中虚拟IP的ARP请求；任何数据链路层目的MAC地址为虚拟路由器MAC地址的报文将被丢弃。

由于同一时刻一个VRRP组中只能有一台设备作为主设备存在，因此处于“主”状态的主设备会周期性地向外发布通告(Advertisement)报文来宣告自己的存在；通告报文以组播的形式在网络中转发；处于“备份”状态的各备份设备如果在一定的时间内没有收到主设备发送的通告报文，则切换到“主”状态，并发布携带自身优先级信息的通告报文，并在收到来所携带的优先级信息比自身高的通告报文时，再切换回“备份”状态。

发明内容

本发明提供了一种实现业务流负载分担的方法，该方法能够提高效率，有效节约投资。

本发明还提供了一种实现业务流负载分担的装置，该装置能够提高效率，有效节约投资。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种实现业务流负载分担的方法，该方法包括：

将两个以上的业务处理实体配置成为采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址提供服务的一个逻辑处理实体；

根据链路聚合技术，将各业务处理实体的各上一级设备的向业务处理实体转发业务流的端口聚合在一起，形成聚合端口组；

对于通过所述聚合端口组访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流，根据链路聚合技术中的选路机制基于流分发到各业务处理实体。

本发明该公开了一种实现业务流负载分担的装置，该装置包括：配置模块和链路聚合模块，其中，

配置模块，用于将两个以上的业务处理实体配置成为采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC提供服务的一个逻辑处理实体；

链路聚合模块，用于根据链路聚合技术，将各业务处理实体的各上一级设备的向业务处理实体转发业务流的端口聚合在一起，形成聚合端口组；对于通过所述聚合端口组访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流，根据链路聚合技术中的选路机制基于流分发到各业务处理实体。

由上述技术方案可见，本发明这种将两个以上的业务处理实体配置成为采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址提供服务的一个逻辑处理实体；根据链路聚合技术，将各业务处理实体的各上一级设备的向业务处理实体转发业务流的端口聚合在一起，形成聚合端口组；对于通过所述聚合端口组访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流，根据链路聚合技术中的选路机制基于流分发到各业务处理实体的技术方案，在实现业务流的负载分担时，不需要添加专用的负载分担设备，有效地节约投资，并且在一定程度上缓解了专用负载分担设备成为性能瓶颈的问题。

附图说明

图1是现有技术中采用专用的负载分担设备实现业务负载分担的示意图；

图2是现有技术中的一个虚拟路由器的组网示意图；

图3是本发明实施例利用VRRP技术和链路聚合技术实现负载分担的方案的示意图；

图4是本发明实施例在机框式设备上的多个业务处理模块之间实现负载分担的示意图。

具体实施方式

要在多个业务处理设备之间实现业务流的负载分担，要实现两个功能：将访问逻辑设备的业务流量分发到多个物理业务处理设备上；网络中存在的多个物理业务处理设备要作为统一的逻辑设备对外提供服务。针对上述两个功能进行技术分解，就是要实现如下的功能：

◆多个物理业务处理设备对外要表现为相同的虚拟IP地址和虚拟MAC地址；

◆各物理业务处理设备都能够正常处理访问该虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流量；

◆访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流量能够基于流分发到各个独立的物理业务处理设备上；

◆同一个业务流的报文要保证被固定分发到同一个物理业务处理设备上处理。

在本发明的一个实施例中利用VRRP技术和链路聚合技术相结合来实现上述功能。以下参照附图并举实施例，对本发明的详细技术方案进行说明：

1、利用VRRP协议实现多个业务处理设备作为同一个逻辑业务处理设备对外提供服务

在本发明实施例中利用VRRP技术，将多个业务处理设备配置成为一个VRRP组，从而实现各业务处理设备采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址来供外界访问。

但是，由于VRRP协议自身机制的限制，一个VRRP组中的各业务处理设备中只有一个设备作为主设备正常对外提供服务；另外，如果假设VRRP组中的多个业务处理设备都能正常对外提供服务，则在网络中同时存在IP和MAC地址相同的多个业务处理设备会使得网络总出现地址冲突的混乱。为了解决上述问题，本发明实施例中引进来了链路聚合技术。

2、利用链路聚合技术阻断VRRP协议的竞选机制并解决相同IP和MAC地址给网络造成地址冲突的问题

要让一个VRRP组中的所有业务处理设备都对外提供服务，则必须要让该VRRP组中的所有业务处理设备均作为主设备存在。依据VRRP协议的竞选机制只要让各备份设备收不到主设备发送的通告报文就可以使得各备份设备都将状态进行切换成为主设备。因此，在本发明实施例中利用链路聚合技术来切断各业务处理设备之间的二层报文转发路径来达到上述效果。

在本发明实施例中根据链路聚合技术，将各业务处理设备的各上一级设备的向业务处理设备转发业务流的各端口聚合在一起，形成聚合端口组。由于聚合链路作为一条逻辑链路存在，因此该逻辑链路下的各物理链路之间相互不转发报文，即聚合端口组中的某个端口收到的报文不会从聚合端口中的其他端口转发出去，从而切断了各业务处理设备之间的转发路径。另外，由于聚合链路对外体现为一条逻辑链路存在，因此这条逻辑链路下具有多个相同的IP和MAC地址的设备并不会造成网络中的地址冲突。

图3是本发明实施例利用VRRP技术和链路聚合技术实现负载分担的方案的示意图。在图3中，业务处理设备302的实际IP地址为IP1，实际MAC地址为MAC 1；业务处理设备303的实际IP地址为IP2，实际MAC地址为MAC2；业务处理设备304的实际IP地址为IP3，实际MAC地址为MAC3。根据本发明的方案，首先在业务处理设备302、业务处理设备303和业务处理设备304上运行VRRP协议，使得这三个业务处理设备成为一个VRRP组，进而使得这三个业务处理设备采用相同的虚拟IP地址IP0和相同的虚拟MAC地址MAC0被访问。然后，根据链路聚合技术，将各业务处理设备的上一级设备的向业务处理设备转发业务流的各端口聚合在一起，形成聚合端口组。在图3中，向三个业务处理设备转发业务流的上一级端口是属于接入设备301的三个端口，用黑色椭圆点表示，并分别标记为端口1、端口2和端口3。

在图3中，由于端口1、2和3属于同一个聚合端口组，因此，当从端口1接收到业务处理设备302的通告报文时，该通告报文并不会从端口2和3转发到其他两个业务处理设备303和304上。这样，VRRP组中的三个业务处理设备都作为主设备存在。

现有的链路聚合技术已经提供了基于流的选路机制，该机制对访问虚拟IP和MAC地址的业务流在三个业务处理设备之间进行分发，并且同一条流的报文被固定分发到同一个业务处理设备上。例如，当接入设备301上收到目的IP地址为IP0、目的MAC地址为MAC0的业务流1的报文时，根据现有的路由机制会发现其在接入设备301上的出端口是一个聚合端口组，且该聚合端口组包括端口1、2和3，则根据现有的链路聚合技术中的选路机制从端口1、2和3中选择一个作为该业务流1的报文的出端口，这里假设选择的是端口1，则之后接入设备301接收到业务流1的报文时，都会从端口1转发出去(即业务流1的报文都被转发到业务处理设备302)。当接入设备301上收到目的IP地址为IP0、目的MAC地址为MAC0的业务流2的报文时，同样根据链路聚合技术中的选路机制从端口1、2和3中选择一个作为该业务流2的报文的出端口，这里假设选择的是端口2，则之后接入设备301接收到业务流2的报文时，都会从端口2转发出去(即业务流2的报文都被转发到业务处理设备303)。当接入设备301上收到目的IP地址为IP0、目的MAC地址为MAC0的业务流3的报文时，同样根据链路聚合技术中的选路机制从端口1、2和3中选择一个作为该业务流3的报文的出端口，这里假设选择的是端口3，则之后接入设备301接收到业务流3的报文时，都会从端口3转发出去(即业务流3的报文都被转发到业务处理设备304)。这样就在业务处理设备302、303和304之间实现了对业务流1、2和3的负载分担。

链路聚合技术中的选路机制一般是基于流的哈希算法，而哈希算法中考虑的因素较少，因此在本发明的实施例中可以利用硬件来实现，以有效减少负载分担算法给业务流造成的时延。

另外，由于各业务处理设备的上一级端口被聚合成为聚合端口组，因此在实际当中会导致ARP报文不能到达各业务处理设备，从而导致各业务处理设备学习不到同网段的其他设备(如网关设备)的ARP报文。为此，在本发明实施例中，采用静态配置的方式，在各业务处理设备中配置与各业务处理设备处于同网段的其他设备的ARP表项，从而使得各业务处理设备能够根据静态配置的ARP表项与同网段的其他设备通信。

当然，在本发明的其他实施例中，向图3所示的三个业务处理设备转发业务流的上一级端口也可以属于不同接入设备的三个端口，这并不影响本发明技术方案的实现。例如，向业务处理设备302转发业务流的上一级端口(端口1)属于接入设备301，而向业务处理设备303和304转发业务流的两个上一级端口(端口2和3)属于其他的接入设备，则接入设备301和端口2、3所属的接入设备构成一个堆叠，这些是现有技术。

在本发明的另一个实施例中，也可以不采用VRRP技术，而是通过静态配置的方式将多个(两个以上)业务处理设备配置成为具有相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址，然后根据链路聚合技术，将各业务处理设备的各上一级设备的向业务处理设备转发业务流的端口聚合在一起，形成聚合端口组。这样也能够对于通过所述聚合端口组访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流，根据链路聚合技术中的选路机制基于流分发到各业务处理设备。

本发明上述的技术方案不仅适用于在多个独立的业务处理设备之间实现业务流的负载分担，还可以应用于在机框式设备上的多个业务处理模块之间实现业务流的负载分担的情况。

图4是本发明实施例在机框式设备上的多个业务处理模块之间实现负载分担的示意图。在图4中，示意性地画出了三个业务处理模块，业务处理模块又称为前插板。在三个业务处理模块上运行VRRP协议，使得所述三个业务处理模块成为一个VRRP组，进而使得所述三个业务处理模块采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC被访问；然后根据链路聚合技术，将各业务处理模块的上一级模块(即后插板)的向业务处理模块转发业务流的各端口聚合在一起，形成聚合端口组，从而使得VRRP组中的任一业务处理模块发送的通告报文都不会被VRRP组中的其他业务处理模块所接收，进而使得各业务处理模块都成为VRRP组中的主设备；对于通过所述端口聚合组访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流，根据链路聚合技术中的选路机制将业务流分发到各业务处理模块，且同一个业务流的报文被发送到同一个业务处理模块。当然，在图4中，也可以采用静态配置的方式，将三个业务处理，模块配置成为具有相同的IP地址和相同的MAC地址。

接下来给出本发明中的一种实现业务流负载分担的装置的组成结构框图。

本发明实施例中一种实现业务流负载分担的装置包括：配置模块和链路聚合模块，其中：

配置模块，用于将两个以上的业务处理实体配置成为采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC提供服务的一个逻辑处理实体；

链路聚合模块，用于根据链路聚合技术，将各业务处理实体的各上一级设备的向业务处理实体转发业务流端口聚合在一起，形成聚合端口组；对于通过所述聚合端口组访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流，根据链路聚合技术中的选路机制基于流分发到各业务处理实体。

所述配置模块，用于在所述两个以上的业务处理实体上运行VRRP协议，使得所述两个以上的业务处理实体成为一个VRRP组，进而使得所述两个以上的业务处理实体采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址提供服务；其中，所述链路聚合模块形成聚合端口组使得VRRP组中的任一业务处理实体发送的通告报文都不能被VRRP组中的其他业务处理实体接收，进而使得各业务处理实体都成为VRRP组中的主设备；

或者，所述配置模块，用于通过静态配置的方式将所述将两个以上的业务处理实体配置成为具有相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址。

上述的一种实现业务流负载分担的装置还进一步包括：第二配置模块，用于在所述各业务处理实体上配置与所述各业务处理实体处于同网段的设备的地址解析协议ARP表项，从而使得各业务处理实体根据所述配置的ARP表项与同网段的设备通信。

上述的两个以上的业务处理实体是两个以上的业务处理设备，或者是机框式设备中的两个以上的业务处理模块。

综上所述，本发明这种将两个以上的业务处理实体配置成为采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址提供服务的一个逻辑处理实体；根据链路聚合技术，将各业务处理实体的各上一级设备的向业务处理实体转发业务流的端口聚合在一起，形成聚合端口组；对于通过所述聚合端口组访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流，根据链路聚合技术中的选路机制基于流分发到各业务处理实体的技术方案，在实现业务流的负载分担时，不需要添加专用的负载分担设备，有效地节约投资，并且在一定程度上缓解了专用负载分担设备成为性能瓶颈的问题

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种实现业务流负载分担的方法，其特征在于，该方法包括：

将两个以上的业务处理实体配置成为采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址提供服务的一个逻辑处理实体；

根据链路聚合技术，将各业务处理实体的各上一级设备的向业务处理实体转发业务流的端口聚合在一起，形成聚合端口组；

对于通过所述聚合端口组访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流，根据链路聚合技术中的选路机制基于流分发到各业务处理实体。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将两个以上的业务处理实体配置成为采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址提供服务的一个逻辑处理实体包括：

在所述两个以上的业务处理实体上运行虚拟路由冗余协议VRRP，使得所述两个以上的业务处理实体成为一个VRRP组，进而使得所述两个以上的业务处理实体采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址提供服务；其中，所述聚合端口组使得VRRP组中的任一业务处理实体发送的通告报文都不能被VRRP组中的其他业务处理实体接收，进而使得各业务处理实体都成为VRRP组中的主设备；

或者，通过静态配置的方式将所述将两个以上的业务处理实体配置成为具有相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在所述各业务处理实体上配置与所述各业务处理实体处于同网段的设备的地址解析协议ARP表项，从而使得各业务处理实体根据所述配置的ARP表项与同网段的设备通信。

4、如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，

所述两个以上的业务处理实体是两个以上的业务处理设备；

或者，所述两个以上的业务处理实体是机框式设备中的两个以上的业务处理模块。

5、一种实现业务流负载分担的装置，其特征在于，该装置包括：配置模块和链路聚合模块，其中，

配置模块，用于将两个以上的业务处理实体配置成为采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC提供服务的一个逻辑处理实体；

链路聚合模块，用于根据链路聚合技术，将各业务处理实体的各上一级设备的向业务处理实体转发业务流的端口聚合在一起，形成聚合端口组；对于通过所述聚合端口组访问所述虚拟IP地址和虚拟MAC地址的业务流，根据链路聚合技术中的选路机制基于流分发到各业务处理实体。

6、如权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述配置模块，用于在所述两个以上的业务处理实体上运行VRRP协议，使得所述两个以上的业务处理实体成为一个VRRP组，进而使得所述两个以上的业务处理实体采用相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址提供服务；其中，所述链路聚合模块形成聚合端口组使得VRRP组中的任一业务处理实体发送的通告报文都不能被VRRP组中的其他业务处理实体接收，进而使得各业务处理实体都成为VRRP组中的主设备；

或者，所述配置模块，用于通过静态配置的方式将所述将两个以上的业务处理实体配置成为具有相同的虚拟IP地址和相同的虚拟MAC地址。

7、如权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：第二配置模块，用于在所述各业务处理实体上配置与所述各业务处理实体处于同网段的设备的地址解析协议ARP表项，从而使得各业务处理实体根据所述配置的ARP表项与同网段的设备通信。

8、如权利要求5、6或7所述的装置，其特征在于，所述两个以上的业务处理实体是两个以上的业务处理设备，或者是机框式设备中的两个以上的业务处理模块。

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