CN102780632B - 一种负载分担方法和流量转发设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种负载分担方法和流量转发设备，涉及通信领域，能够在不改变流量哈希模型的情况下改善负载分担不均的情况。其方法为：采用第一算法执行第n次负载分担计算；其中n为大于或等于1的自然数；在执行第n次负载分担计算后，判断出接口的负载状态，其中，所述出接口的负载状态可以为轻载状态、重载状态或正常状态；若有处于重载状态的出接口，对通过该重载状态的出接口转发的流量，采用第二算法执行第n+1次负载分担计算，其中，第一算法和第二算法不相同；其中，在执行第n+1次负载分担计算时，在转发设备的出接口列表中增加新的表项，所述新的表项对应处于轻载状态的出接口。本发明实施例用于进行负载分担。

Description

一种负载分担方法和流量转发设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种负载分担方法和流量转发设备。

背景技术

负载分担(LoadBalance)又称负载均衡(LoadBalancing)，能够在不改变现有网络结构情况下，扩展网络的带宽、增加网络的吞吐量、加强数据处理能力、提高网络的可用性。

现有的负载分担分通常采用逐流负载分担，这样可以保证报文的接收顺序，保证业务功能正常。

现有逐流负载分担的方案一般使用固定哈希(HASH)算法进行一次负载分担计算。例如，假设有7条流量(M1～M7)的报文待转发，M1～M7的流参数依次为：101、103、105、106、108、110、111；M1～M7的流量大小依次为：50M，300M，50M，50M，50M，200M，50M。其中，流参数是流量的特征值，可以是根据IP五元组(源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号以及协议号)，或者根据IP二元组(源IP地址、目的IP地址)，采用某种算法计算得到的。

转发设备有5个出接口(A～E)，出接口列表如下表1所示，出接口A～E对应的HASH值依次为：0，1，2，3，4。

表1

出接口	HASH值
		A	0
B	1
		C	2
D	3
		E	4

在这个例子中，由于出接口列表中有5个表项，故模取5，将M1～M7的流参数依次除以5，所得余数即为流量的HASH值，故M1～M7的HSAH值依次为：1、3、0、1、3、0、1。以HASH值为索引在出接口列表中进行查找，可以确定转发M1～M7的出接口依次为：B、D、A、B、D、A、B，如表2所示：

表2

从上表可以看出，进行一次负载分担计算之后，出接口A上的流量为M3和M6的流量之和，为250M；出接口B上的流量为M1、M4和M7的流量之和，为150M；出接口C上的流量为0；出接口D上的流量为M2和M5的流量之和，为350M；出接口E上的流量为0。

由此可见，经过了一次负载分担计算之后，出接口C和E上是没有流量的，各出接口的负载仍然是不均的。

因此，转发设备在下一次转发流量M1～M7的报文时，可以做出调整。例如，虽然转发设备的出接口数量是固定的，但是可以调整转发设备出接口列表的表项个数。这里可以理解为，将出接口C和E模拟成新的出接口表项，添加到出接口列表中。调整后的出接口列表如下表3所示：

表3

出接口	HASH值
		A	0

B	1
		C	2
D	3
		E	4
C	5
		E	6

表3中，由于新增了两个表项，因此，当HASH值为2和5时，均能命中出接口C，当HASH值为4和6时，均能命中出接口E。因此，出接口C和E被命中的几率得到了提升。

调整后，出接口列表中有7个表项，故模取7。仍然采用调整之前的算法计算流参数，以流参数除以模值，取余数，得到调整后的负载分担结果，如表4所示。

表4

由表4可以看出，调整出接口列表后，进行一次负载分担计算后，出接口A的流量为M3的流量，为50M；出接口B的流量为M4的流量，为50M；出接口C的流量为M2与M6流量之和，为500M；出接口D流量为M1与M5流量之和，为100M；出接口E的流量为M7的流量，为50M。

可见，对出接口列表的表项进行调整之后，虽然在一定程度上缓解了负载分担不均的情况，但是仍有个别出接口的负载是过重的，例如，出接口C的负载情况就是严重超载的。

由此可见，现有技术中固定哈希算法的一次负载分担计算方法，由于算法固定，难以彻底解决负载分担不均的问题。

发明内容

本发明提供一种负载分担方法和流量转发设备，能够在不改变流量哈希模型的情况下解决负载分担不均的问题。

第一方面，本发明提供一种负载分担方法，包括：

采用第一算法执行第n次负载分担计算；其中n为大于或等于1的自然数；

在执行第n次负载分担计算后，判断出接口的负载状态，其中，所述出接口的负载状态可以为轻载状态、重载状态或正常状态；

若有处于重载状态的出接口，对通过该重载状态的出接口转发的流量，采用第二算法执行第n+1次负载分担计算，其中，第一算法和第二算法不相同；其中，在执行第n+1次负载分担计算时，在转发设备的出接口列表中增加新的表项，所述新的表项对应处于轻载状态的出接口。

在第一种可能的实现方式中，结合第一方面，所述判断出各个出接口的负载状态包括：

设定第一门限和第二门限；其中，第一门限大于第二门限；

当出接口的流量大于第一门限时，确定该出接口的负载状态为重载状态；或

当出接口的流量小于第二门限时，确定该出接口的负载状态为轻载状态；或

当出接口的流量大于等于第二门限小于等于第一门限时，确定该出接口的负载状态为正常状态。

在第二种可能的实现方式下，结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，所述判断出各个出接口的负载状态还包括：

将所述重载状态的出接口用重载标记标识，将所述轻载状态的出接口用轻载标记标识，将所述处于正常状态的出接口，用正常标记标识。

在第三种可能的实现方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式或第一方面的第二种可能的实现方式，若有处于重载状态的出接口，对通过该重载状态的出接口转发的流量，采用第二算法执行第n+1次负载分担计算包括：

判定处于重载状态的出接口为使能再次负载分担，处于轻载状态或者正常状态的出接口为不使能再次负载分担；

将被判定为不使能再次负载分担的出接口上的流量正常转发；

将被判定为使能再次负载分担的出接口上的流量执行第n+1次负载分担计算。

第二方面，提供一种流量转发设备，包括：

第一负载分担单元，用于采用第一算法执行第n次负载分担计算；其中n为大于或等于1的自然数；

状态判断单元，用于在所述第一负载分担单元执行第n次负载分担计算后，判断出接口的负载状态，其中，所述出接口的负载状态可以为轻载状态、重载状态或正常状态；

第二负载分担单元，若状态所述判断单元确定有出接口处于重载状态，用于对通过该重载状态的出接口转发的流量，采用第二算法执行第n+1次负载分担计算，其中，第一算法和第二算法不相同；其中，在执行第n+1次负载分担计算时，在转发设备的出接口列表中增加新的表项，所述新的表项对应处于轻载状态的出接口。

在第一种可能的实现方式中，结合第二方面，所述状态判断单元包括：

门限设定子单元，用于设定第一门限和第二门限；其中，第一门限大于第二门限；

判断子单元，用于当出接口的流量大于第一门限时，确定该出接口的负载状态为重载状态；

所述判断子单元还用于当出接口的流量小于第二门限时，确定该出接口的负载状态为轻载状态；

所述判断子单元还用于当出接口的流量大于等于第二门限小于等于第一门限时，确定该出接口的负载状态为正常状态。

在第二种可能的实现方式中，结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，所述流量转发设备还包括：

标记子单元，用于将所述重载状态的出接口用重载标记标识，将所述轻载状态的出接口用轻载标记标识，将所述处于正常状态的出接口，用正常标记标识。

本发明的实施例提供一种负载分担方法和流量转发设备，通过一次负载分担计算之后判断各个接口的负载状态，并对通过重载状态的出接口转发的流量再次进行负载分担计算，且两次负载分担计算所采用的算法不同，能够有效的解决负载分担不均的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种负载分担方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种负载分担方法的流程示意图一；

图3为本发明另一实施例提供的一种负载分担方法的流程示意图二；

图4为本发明又一实施例提供的一种流量转发设备的结构示意图一；

图5为本发明又一实施例提供的一种流量转发设备的结构示意图二；

图6为本发明又一实施例提供的一种流量转发设备的结构示意图三；

图7为本发明又一实施例提供的一种路由器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供一种负载分担方法，如图1所示，包括：

S100、流量转发设备采用第一算法执行第n次负载分担计算；其中n为大于或等于1的自然数；

S101、在执行第n次负载分担计算后，判断出接口的负载状态，其中，所述出接口的负载状态可以为轻载状态、重载状态或正常状态。

示例性的，可以根据第一次负载分担计算后，通过各个出接口转发的流量大小来判断出接口的负载状态。例如，可以设置一个第一门限作为流量的上限，设置一个第二门限作为流量的下限，若通过某个出接口转发的流量大于第一门限，则判定该出接口的负载状态为重载状态；若通过该出接口转发的流量小于第二门限，则判定该出接口的负载状态为轻载状态，若通过该出接口转发的流量大于等于第二门限又小于等于第一门限，则判定将该出接口的负载状态为正常状态。

S102、若有处于重载状态的出接口，对通过该重载状态的出接口转发的流量，流量转发设备采用第二算法执行第n+1次负载分担计算，其中，第一算法和第二算法是不相同的；其中，在执行第n+1次负载分担计算时，在转发设备的出接口列表中增加新的表项，所述新的表项对应处于轻载状态的出接口。

在本发明的实施例中，在执行完每一次的负载分担计算后，对各个出接口中的负载状态进行判断，若仍有处于重载状态的出接口，则继续对处于重载状态的出接口上的流量进行负载分担计算，直至不存在处于重载状态的出接口为止。

本发明的实施例提供一种负载分担方法，通过一次负载分担计算之后判断各个接口的负载状态，并对通过重载状态的出接口转发的流量再次进行负载分担计算，且两次负载分担计算所采用的算法不同，能够有效的解决负载分担不均的问题。

本发明的另一实施例提供另一种负载分担方法，如图2所示，包括：

S201、流量转发设备采用第一HASH算法进行第一次负载分担计算。

可选的，上述第一HASH算法可以是循环冗余码校验(CyclicRedundancyCheck，CRC)算法。转发设备采用CRC算法，根据流量报文的IP五元组，计算得到流参数，用流参数除以模值，取余数，即为流量的HASH值。

而后根据各条流量的HASH值，在转发设备的出接口列表中查找对应的出接口，这样就完成了第一次负载分担计算。

S202、流量转发设备判断出接口的负载状态，所述出接口的负载状态可以为轻载状态、重载状态或正常状态。

例如，当第一出接口的流量大于第一门限值时，认为第一出接口处于重载状态。当第二出接口的流量小于第二门限值时，认为第二出接口处于轻载状态。当第三接口的流量大于等于第二门限小于等于第一门限时，认为该第三出接口处于正常状态。其中，第一门限大于所述第二门限。

需要指出的是，上述第一出接口、第二出接口和第三出接口均为代指，可以为任意一个出接口。

可选的，可以对处于重载状态的出接口打上重载标记，还可以对处于轻载状态的出接口打上轻载标记，对于处于正常状态的接口打上正常标记。其中，在一种实现方式下，上述的重载标记、轻载标记以及正常标记可以由流量转发设备的控制平面下发给流量转发设备的转发平面，以便转发平面能够知道各个出接口的负载状态，这样就可以使流量转发设备实时监控各个出接口的负载状态，并且实时维护更新出接口列表。

S203、流量转发设备根据出接口的负载状态判定出接口是否使能再次负载分担。

可选的，处于重载状态的出接口需要使能(Enable)再次负载分担，处于轻载状态或者正常状态的出接口不使能再次负载分担。

而后，当出接口被判定为不使能再次负载分担时执行S204，当出接口被判定为使能再次负载分担时执行S205。

S204、按照第一次负载分担计算的结果，转发流量。

S205、执行第二次负载分担计算，其中，第二次负载分担计算所采用的第二HASH算法与上一次负载分担计算所采用的第一HASH算法不同。

在执行第二次负载分担计算之前，流量转发设备可以根据上一次负载分担计算的出接口状态更新出接口表项，例如，在出接口中增加新的表项，该新的表项对应处于轻载状态的出接口，以便在进行第二次负载分担计算时，由轻载状态的出接口分担重载状态的出接口上流量。

示例性的，第二次负载分担计算所采用的第二HASH算法可以是奇偶HASH算法。转发设备采用奇偶HASH算法，根据通过重载状态的出接口转发的流量报文的IP五元组，计算得到流参数，用流参数除以模值，取余数，即为流量的HASH值。

示例性的，如图3所示，假设一共有N条流量，在采用第一HASH算法进行第一次负载分担计算后，根据各个出接口的流量判断出：出接口A和B处于重载状态，出接口C和D处于轻载状态。此时，需要对通过接口A和B转发的流量进行第二次负载分担计算，此次负载分担计算采用第二HASH算法，且该第二HASH与第一HASH算法不同。在进行第二次负载分担计算时，可以在转发设备的出接口列表中增加对应于出接口C和D的表项，这样，在第二次负载分担计算时，可以提升出接口C和D的流量分担比例。

进一步的，第二次负载分担计算后，可以再次判断各个出接口的负载状态，若在执行第二次负载分担计算后，各个出接口中还存在处于重载状态的出接口，则可以再次采用本发明实施例的方法进行负载分担计算，直至在各个出接口中不存在处于重载状态的出接口。

本发明的实施例提供一种负载分担方法，通过一次负载分担计算之后判断各个接口的负载状态，并对通过重载状态的出接口转发的流量再次进行负载分担计算，且两次负载分担计算所采用的算法不同，能够有效的解决负载分担不均的问题。

本发明的又一实施例提供一种流量转发设备01，如图4所示，包括：

第一负载分担单元011，用于采用第一算法执行第n次负载分担计算；其中n为大于或等于1的自然数；

状态判断单元012，用于在执行第n次负载分担计算后，判断出接口的负载状态，其中，所述出接口的负载状态可以为轻载状态、重载状态或正常状态；

第二负载分担单元013，若状态判断单元012确定有出接口处于重载状态，用于对通过该重载状态的出接口转发的流量，采用第二算法执行第n+1次负载分担计算，其中，第一算法和第二算法是不相同的；其中，在执行第n+1次负载分担计算时，在转发设备的出接口列表中增加新的表项，所述新的表项对应处于轻载状态的出接口。

可选的，如图5所示，状态判断单元012可以包括：

门限设定子单元0121，用于设定第一门限和第二门限；其中，第一门限大于第二门限；

判断子单元0122，用于确定流量大于第一门限的出接口为处于重载状态的出接口；流量小于第二门限的出接口为处于轻载状态的出接口；流量大于等于第二门限小于等于第一门限的出接口为处于正常状态的出接口；

例如，可以预设第一门限为出接口流量的上限，第二门限为出接口流量的下限。

可选的，如图6所示，所述流量转发设备01还可以包括：

标记单元014，用于根据出接口的负载状态对出接口进行标记，所述标记包括重载标记标识，轻载标记标识，或正常标记标识。

上述流量转发设备01可以是路由器。

本发明的实施例提供一种流量转发设备，通过一次负载分担计算之后判断各个接口的负载状态，并对通过重载状态的出接口转发的流量再次进行负载分担计算，且两次负载分担计算所采用的算法不同，能够有效的解决负载分担不均的问题。

本发明又一实施例还提供一种路由器02，包括接收机021、发射机022、存储器023，如图7所示，还包括：

处理器024，用于采用第一算法执行第n次负载分担计算；其中n为大于或等于1的自然数；

处理器024还用于在执行第n次负载分担计算后，判断出接口的负载状态，其中，所述出接口的负载状态可以为轻载状态、重载状态或正常状态。

处理器024若确定有出接口处于重载状态，还用于对通过该重载状态的出接口转发的流量，采用第二算法执行第n+1次负载分担计算，其中，第一算法和第二算法是不相同的；其中，在执行第n+1次负载分担计算时，在转发设备的出接口列表中增加新的表项，所述新的表项对应处于轻载状态的出接口。

进一步的，处理器024在判断出接口的负载状态时可以具体用于：

设定第一门限和第二门限；其中，第一门限大于第二门限；

确定流量大于第一门限的出接口为处于重载状态的出接口；流量小于第二门限的出接口为处于轻载状态的出接口；流量大于等于第二门限小于等于第一门限的出接口为处于正常状态的出接口；

其中，可以预设第一门限为出接口流量的上限，第二门限为出接口流量的下限。

可选的，处理器024在判断出各个出接口的负载状态后还可以用于根据出接口的负载状态对出接口进行标记，所述标记包括重载标记标识，轻载标记标识，或正常标记标识。

本发明的实施例提供一种路由器，通过一次负载分担计算之后判断各个接口的负载状态，并对通过重载状态的出接口转发的流量再次进行负载分担计算，且两次负载分担计算所采用的算法不同，能够有效的解决负载分担不均的问题。

在本发明各个实施例中的流量转发设备的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。且上述的各单元既可以采用硬件形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种负载分担方法，其特征在于，包括：

采用第一算法执行第n次负载分担计算；其中n为大于或等于1的自然数；

在执行第n次负载分担计算后，判断出接口的负载状态，其中，所述出接口的负载状态为轻载状态、重载状态或正常状态；

若有处于重载状态的出接口，对通过该重载状态的出接口转发的流量，采用第二算法执行第n+1次负载分担计算，直至不存在处于重载状态的出接口为止；其中，所述第一算法和所述第二算法不相同；其中，在执行第n+1次负载分担计算时，在转发设备的出接口列表中增加新的表项，所述新的表项对应处于轻载状态的出接口。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断出接口的负载状态包括：

设定第一门限和第二门限；其中，第一门限大于第二门限；

当出接口的流量大于第一门限时，确定该出接口的负载状态为重载状态；或

当出接口的流量小于第二门限时，确定该出接口的负载状态为轻载状态；或

当出接口的流量大于等于第二门限小于等于第一门限时，确定该出接口的负载状态为正常状态。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述重载状态的出接口用重载标记标识，将所述轻载状态的出接口用轻载标记标识，将所述处于正常状态的出接口，用正常标记标识。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若有处于重载状态的出接口，对通过该重载状态的出接口转发的流量，采用第二算法执行第n+1次负载分担计算包括：

判定处于重载状态的出接口为使能再次负载分担，处于轻载状态或者正常状态的出接口为不使能再次负载分担；

将被判定为不使能再次负载分担的出接口上的流量正常转发；

将被判定为使能再次负载分担的出接口上的流量执行第n+1次负载分担计算。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第一算法包括循环冗余码校验算法，所述第二算法包括奇偶哈希算法。

6.一种流量转发设备，其特征在于，包括：

第一负载分担单元，用于采用第一算法执行第n次负载分担计算；其中n为大于或等于1的自然数；

状态判断单元，用于在所述第一负载分担单元执行第n次负载分担计算后，判断出接口的负载状态，其中，所述出接口的负载状态为轻载状态、重载状态或正常状态；

第二负载分担单元，若状态所述判断单元确定有出接口处于重载状态，用于对通过该重载状态的出接口转发的流量，采用第二算法执行第n+1次负载分担计算，直至不存在处于重载状态的出接口为止；其中，所述第一算法和所述第二算法不相同；其中，在执行第n+1次负载分担计算时，在转发设备的出接口列表中增加新的表项，所述新的表项对应处于轻载状态的出接口。

7.根据权利要求6所述的流量转发设备，其特征在于，所述状态判断单元包括：

门限设定子单元，用于设定第一门限和第二门限；其中，第一门限大于第二门限；

判断子单元，用于当出接口的流量大于第一门限时，确定该出接口的负载状态为重载状态；

所述判断子单元还用于当出接口的流量小于第二门限时，确定该出接口的负载状态为轻载状态；

所述判断子单元还用于当出接口的流量大于等于第二门限小于等于第一门限时，确定该出接口的负载状态为正常状态。

8.根据权利要求6或7所述的流量转发设备，其特征在于，所述流量转发设备还包括：

标记单元，用于将所述重载状态的出接口用重载标记标识，将所述轻载状态的出接口用轻载标记标识，将所述处于正常状态的出接口，用正常标记标识。