CN106878386A - 一种负载均衡方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种负载均衡方法及装置，控制模块在第一业务板上的用户向第二业务板迁移时，可以根据第二业务板对应的第二用户组，针对当前的接入用户计算出属于第二用户组的接入用户，之后将第一用户组中属于第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，并控制接入板刷新所述第二用户组表项对应的接入用户，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上处理，因此达到自动调整负载效果，并且实现了用户无感知，无丢包。

Description

一种负载均衡方法及装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种负载均衡方法及装置。

背景技术

NAT(Network Address Translation，网络地址转换)是将IP数据报文头中的IP地址转换为另一个IP地址的过程。当内部网络访问外部网络的报文经过NAT设备时，NAT设备会用一个合法的公网地址替换原报文中的源IP地址，与外网进行通信。

CGN(Carrier Grade NAT，运营商级NAT)是部署在运营商网络中，实现大量用户地址的转换。因此，CGN对容量、性能、可靠性等的要求都远远高于传统NAT。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种负载均衡方法及装置来解决现有技术中负载均衡无法动态调整的问题。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

本申请提供一种负载均衡方法，所述方法应用于负载分担组网中的控制模块，所述负载分担组网中还包括接入板和一块以上业务板，所述方法包括：

当第一业务板上的用户需要迁移至第二业务板时，获取所述第二业务板对应的第二用户组；针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户；

将第一业务板对应的第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，控制所述第二业务板将第二用户组表项下发至硬件；

当所述第二用户组表项下发完成时，控制接入板刷新接入用户对应的用户组，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上。

基于相同的构思，本申请还提供了一种负载均衡装置，所述装置应用于负载分担组网中的控制模块，所述负载分担组网中还包括接入板和一块以上业务板，所述装置包括：

用户计算单元，用于当第一业务板上的用户需要迁移至第二业务板时，获取所述第二业务板对应的第二用户组；针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户；

表项同步单元，用于将第一业务板对应的第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，控制所述第二业务板将第二用户组表项下发至硬件；

表项刷新单元，用于当所述第二用户组表项下发完成时，控制接入板刷新接入用户对应的用户组，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上。

由此可见，本申请的控制模块在第一业务板上的用户向第二业务板迁移时，可以根据第二业务板对应的第二用户组，针对当前的接入用户计算出属于第二用户组的接入用户，之后将第一用户组中属于第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，并控制接入板刷新所述第二用户组表项对应的接入用户，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上处理，因此达到自动调整负载效果，并且实现了用户无感知，无丢包。

附图说明

图1是本申请一种示例性实施方式中的CGN板部署示意图；

图2是本申请一种示例性实施方式中的一种负载均衡方法的处理流程图；

图3a本申请一种示例性实施方式中的新增CGN板的部署示意图；

图3b本申请一种示例性实施方式中的一种负载均衡交互流程图；

图4a本申请一种示例性实施方式中的负载均衡装置所在的硬件结构图；

图4b本申请一种示例性实施方式中的一种负载均衡装置的逻辑结构图。

具体实施方式

请参见图1，本申请实施例中的一种CGN板部署示意图，其中包括连接公网的业务板，即CGN板，以及连接私网的接入板，即BRAS接入板，其中业务板和接入板在图1中的部署位置只是逻辑位置，实际应用中业务板和接入板可以部署在同一块单板上，也可以分别部署在不同单板上，图1中的交换网为业务板和接入板内部形成的交换网络，其用于实现业务板、接入板之间的信息交互。私网到公网之间通过部署CGN板进行地址转换。由于一个domain下只能配置一个授权用户组，因此当有大量用户在该授权用户组下上线进行业务处理时，不同用户的流量只能通过当前业务板进行处理，会对当前板造成很大的负担。所以当前运营商通常需要部署多块CGN板来实现负载均衡，接入板用于指导流量发送到不同的CGN板，以避免接入用户集中在某块CGN板上建立大量会话，出现某块CGN板超负荷而其他CGN板仍有大量资源剩余的情况。

当前CGN板负载均衡，通常是由domain配置多个用户组方式，用户上线后可以根据不同组中用户的数量，加入到用户数最少的用户组中，该用户的流量就可以分配到对应的CGN实例中进行处理，从而实现多个CGN实例负载分担。

实现负载分担后，当用户数量越来越多以致扩容时，可以基于原负载的基础上插入新的CGN板，但是插入新CGN板后需要用户全部下线才能重新部署，或者使新用户持续都发往新CGN板上直到负载均衡。这样都不能达到好的负载均衡效果。

为了解决现有技术存在的问题，本申请提供一种负载均衡方法及装置，控制模块在第一业务板上的用户向第二业务板迁移时，可以根据第二业务板对应的第二用户组，针对当前的接入用户计算出属于第二用户组的接入用户，之后将第一用户组中属于第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，并控制接入板刷新所述第二用户组表项对应的接入用户，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上处理，因此达到自动调整负载效果，并且实现了用户无感知，无丢包。

请参考图2，是本申请一种示例性实施方式中的一种负载均衡方法的处理流程图，所述方法应用于负载分担组网中的控制模块，该负载分担组网中还包括接入板和一块以上业务板，所述业务板可以为CGN板，其中每块业务板分别配置了对应的用户组，其中该控制模块可以是该负载分担组网中的主控板，也可以是各个业务板中的控制层面，该控制模块可以通过控制通道与各个业务板和接入板进行通信，例如接收业务板和接入板上送的通知，或者向业务板和接入板下发控制指令等，在本实施例中该方法包括：

步骤201、当第一业务板上的用户需要迁移至第二业务板时，获取所述第二业务板对应的第二用户组；针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户；

在本实施例中，当第一业务板上的用户需要迁移至已有的第二业务板，或是第二业务板新插入时，该第一业务板上的用户则需要迁移至第二业务板，则当第一业务板上的用户需要迁移至第二业务板时，控制模块可以获取所述第二业务板对应的第二用户组，该第二用户组可以是预先为该第二业务板配置的，也可以是在发现第一业务板上的用户需要迁移至第二业务板后，为第二业务板配置的；然后针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户。需要说明的是，所述第一业务板、第二业务板仅用于区分不同的业务板，第一业务板和第二业务板的名称可以互换。

在其中一种实施例中，控制模块可以首先将第二用户组添加到第一业务板对应的第一用户组所在的负载分担组中，然后针对当前的接入用户进行负载分担计算，例如，控制模块将当前接入用户按照预设规则进行HASH计算，得到所述第二用户组对应的接入用户。所述预设规则可以包括根据用户身份标识按照分配比例进行计算，其中所谓的分配比例是指不同业务板分担流量的比例，例如原有的业务板1和业务板2的分配比例是1:2，插入业务板3后，分配比例假设调整为1:2:3，则需要根据调整后的分配比例进行负载分担；所谓的用户身份标识具有唯一性，具体可以包括硬件标识，例如MAC地址，也可以包括软件标识，例如会话ID，上述用户身份标识可以单独使用，也可以组合使用，本申请不做限定。

因此本申请可以通过为第二业务板配置用户组的方法在第二业务板插入时对当前接入用户重新进行动态负载均衡调整。其中，当前接入用户是指插入第二业务板时已接入的用户。

步骤202、将第一业务板对应的第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，控制所述第二业务板将第二用户组表项下发至硬件；

由于重新计算后，第一用户组中的部分接入用户会被分担到第二用户组中处理，而当前第二用户组中还没有这些接入用户的用户表项，所谓的用户表项就是指导业务板对接入用户进行NAT转换。因此在本实施例中，可以将第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，从而得到第二用户组表项，具体来讲，控制模块可以在第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户设置标记，如标记为修改，然后将第一用户组中标记为修改的接入用户对应的用户表项同步到第二业务板中，从而使第二业务板获取接入用户对应的第二用户表项。之后控制模块控制所述第二业务板将所述第二用户组表项下发至该第二业务板的硬件中，用于指导该硬件进行业务处理，该第二业务板在将第二用户组表项下发到硬件后，可以向控制模块反馈完成通知。

步骤203、当所述第二用户组表项下发完成时，控制接入板刷新接入用户对应的用户组，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上。

当控制模块收到该第二业务板反馈的完成通知时，可以确定第二用户表项下发完成，由于接入板中的接入用户对应的用户组(也就是接入板中记录的对接入用户对应的用户组标识)还未根据重新计算的用户组结果进行刷新，从而控制模块可以进一步控制接入板刷新接入用户对应的用户组，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上。

作为一个实施例，在接入板刷新接入用户对应的用户组时，能够实现将属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上。具体来讲，接入板可以通过引流规则将属于用户组的接入用户引流到所述用户组对应的业务板上处理。举例来讲，若原来有300个接入用户分别通过业务板1、业务板2进行处理，其中接入板可以根据引流规则将第1-150号接入用户的用户流量引流到业务板1上处理，将第151-300号接入用户的用户流量引流到业务板2上处理；当新增一个业务板3时，假设根据重新负载分担之后，得到的分组结果是：第1-100号接入用户由业务板1处理；第201-300号接入用户由业务板2处理；而第101-151-200号接入用户则由业务板3处理，该负载分担结果仅为示例性说明，具体负载分担结果由实际情况而定；由于之前接入板记录的用户组中没有业务板3对应的用户组3，因此在确定业务板3已经同步了第101-151-200号接入用户的用户表项后，接入板可以刷新接入用户对应的用户组，从而将第101-151-200号接入用户的用户流量引流到业务板3上处理。因此本申请可以通过先同步表项后更新引流的方式，保证在负载均衡调整过程中不丢包，且用户无感知。

由此可见，本申请的控制模块在第一业务板上的用户向第二业务板迁移时，可以根据第二业务板对应的第二用户组，针对当前的接入用户计算出属于第二用户组的接入用户，之后将第一用户组中属于第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，并控制接入板刷新所述第二用户组表项对应的接入用户，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上处理，因此达到自动调整负载效果，并且实现了用户无感知，无丢包。

在本申请其中一个实施例中，当接入板更新完成后，由于属于第二用户组的接入用户对应的用户组表项已同步到第二业务板中，并且接入板也会将这些接入用户引流到第二业务板中处理，因此控制模块可以控制第一业务板将属于所述第二用户组的接入用户对应的用户组表项删除，从而使第一业务板删除掉与自身业务无关的用户表项，进一步节省了存储空间。

在本申请其中一个实施例中，控制模块还可以在接入板上设置同步开始状态和同步完成状态；并且在针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户之前，标记为同步开始状态；在控制接入板刷新接入用户对应的用户组后，标记为同步结束状态。具体来讲，所述同步开始状态和同步完成状态可以使用1、0标记。

当接收用户上线请求时，控制模块先判断当前状态，若处于同步开始状态，控制所述接入板不响应接入用户的上线请求，当到达同步结束状态时，处理用户上线请求；进一步的当接收用户下线请求时，控制模块还是先判断当前状态，若处于所同步开始状态，控制所述接入板在收到接入用户的下线请求时先缓存，当到达同步结束状态时，允许所请求的接入用户下线。因此可以保证同步过程中，接入用户数量不变，从而不会影响负载分担的计算结果。

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面对本申请的方案作进一步地详细说明。

基于图1的组网，假设30000用户上线后通过负载均衡计算为用户分配用户组1和用户组2，其中用户组1和用户组2分别引流到业务板CGN1、CGN2实现负载分担；由于CGN1和CGN2此时已处于压力临界点，因此在组网中增加CGN3，添加后的组网结构如图3a所示；添加CGN3后，需要进行负载均衡调整，具体负载均衡的交互流程如图3b所示，其中包括步骤：

步骤301、控制模块检测到新接入的CGN3时，获取预先为CGN3配置的用户组3，转步骤302；

步骤302、将用户组3加入到用户组1和用户组2原有的负载分担组中对当前接入用户进行HASH计算，得到属于用户组3的接入用户，转步骤303；

在本实施例中，假设负载分担结果为第1-15000号用户属于用户组1；第15001-30000号用户属于用户组2；经过重新计算后，新的分组为:第5001-15000号用户属于用户组1；第15001-25000号用户属于用户组2；第1-5000以及第25001-30000号用户属于用户组3；

步骤303、将用户组1和用户组2中属于用户组3的接入用户标记为修改，转步骤304；

步骤304、将标记为修改的接入用户对应的用户表项同步到CGN3，转步骤305；

步骤305、将同步的用户表项记录到CGN3的用户组表项中，并将用户组表项下发到硬件并通知控制模块，转步骤306；

步骤306、控制模块控制接入板刷新接入用户对应的用户组，转步骤307；

在本实施例中，接入板根据新的分组，刷新接入用户对应的用户组，使即第5001-15000号用户属于用户组1；第15001-25000号用户属于用户组2；第1-5000以及第25001-30000号用户属于用户组3，以使第1-5000以及第25001号用户引流到CGN3处理。

步骤307、CGN1和CGN2删除用户组1和用户组2中标记为修改的接入用户，并结束。

因此本申请可以实现负载均衡的动态调整，并且不影响用户业务的处理，提高系统适应性。

基于相同的构思，本申请还提供一种负载均衡装置，该装置可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，本申请的负载均衡装置作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在装置的CPU将存储器中对应的计算机程序指令读取后运行而成。

请参考图4a，是本申请一种示例性实施方式中的一种负载均衡装置400，所述负载分担组网中还包括接入板和一块以上业务板，该装置基本运行环境包括CPU，存储器以及其他硬件，从逻辑层面上来看，该装置400的逻辑结构如图4b所示，其中包括：

用户计算单元401，用于当第一业务板上的用户需要迁移至第二业务板时，获取所述第二业务板对应的第二用户组；针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户；

表项同步单元402，用于将第一业务板对应的第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，控制所述第二业务板将第二用户组表项下发至硬件；

表项刷新单元403，用于当所述第二用户组表项下发完成时，控制接入板刷新接入用户对应的用户组，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上。

在其中一个实施例中，所述用户计算单元401，具体用于将所述第二用户组添加到第一用户组对应的负载分担组中，对当前的接入用户按照预设规则进行HASH计算，得到所述第二用户组对应的接入用户。

在其中一个实施例中，所述表项同步单元402，具体用于将第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户设置标记；将第一用户组中设置标记的接入用户对应的用户表项同步到第二业务板中。

在其中一个实施例中，所述装置还包括，同步控制单元404，用于在接入板上设置同步开始状态和同步完成状态；在针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户之前，标记为同步开始状态；在控制接入板刷新接入用户对应的用户组后，标记为同步结束状态；在处于所述同步开始状态时，控制所述接入板不响应接入用户的上线请求。

在其中一个实施例中，所述同步控制单元404，还用于在处于所述同步开始状态，控制所述接入板在收到接入用户的下线请求时先缓存；当到达所述同步结束状态时，允许所述接入用户下线。

由此可见，本申请的控制模块在第一业务板上的用户向第二业务板迁移时，可以根据第二业务板对应的第二用户组，针对当前的接入用户计算出属于第二用户组的接入用户，之后将第一用户组中属于第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，并控制接入板刷新所述第二用户组表项对应的接入用户，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上处理，因此达到自动调整负载效果，并且实现了用户无感知，无丢包。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种负载均衡方法，其特征在于，所述方法应用于负载分担组网中的控制模块，所述负载分担组网中还包括接入板和一块以上业务板，所述方法包括：

当第一业务板上的用户需要迁移至第二业务板时，获取所述第二业务板对应的第二用户组；针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户；

将第一业务板对应的第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，控制所述第二业务板将第二用户组表项下发至硬件；

当所述第二用户组表项下发完成时，控制接入板刷新接入用户对应的用户组，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户，具体包括：

将所述第二用户组添加到第一用户组对应的负载分担组中，对当前的接入用户按照预设规则进行HASH计算，得到所述第二用户组对应的接入用户。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将第一业务板对应的第一用户组中属于第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，具体包括：

将第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户设置标记；

将第一用户组中设置标记的接入用户对应的用户表项同步到第二业务板。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在接入板上设置同步开始状态和同步完成状态；

在针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户之前，标记为同步开始状态；

在控制接入板刷新接入用户对应的用户组后，标记为同步结束状态；

在处于所述同步开始状态时，控制所述接入板不响应接入用户的上线请求。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在处于所述同步开始状态时，控制所述接入板在收到接入用户的下线请求时先缓存；当到达所述同步结束状态时，允许所述接入用户下线。

6.一种负载均衡装置，其特征在于，所述装置应用于负载分担组网中的控制模块，所述负载分担组网中还包括接入板和一块以上业务板，所述装置包括：

用户计算单元，用于当第一业务板上的用户需要迁移至第二业务板时，获取所述第二业务板对应的第二用户组；针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户；

表项同步单元，用于将第一业务板对应的第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户对应的用户表项同步到所述第二业务板，得到第二用户组表项，控制所述第二业务板将第二用户组表项下发至硬件；

表项刷新单元，用于当所述第二用户组表项下发完成时，控制接入板刷新接入用户对应的用户组，以使属于第二用户组的接入用户的流量引流到第二业务板上。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述用户计算单元，具体用于将所述第二用户组添加到第一用户组对应的负载分担组中，对当前的接入用户按照预设规则进行HASH计算，得到所述第二用户组对应的接入用户。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述表项同步单元，具体用于将第一用户组中属于所述第二用户组的接入用户设置标记；将第一用户组中设置标记的接入用户对应的用户表项同步到第二业务板中。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

同步控制单元，用于在接入板上设置同步开始状态和同步完成状态；在针对当前的接入用户计算出属于所述第二用户组的接入用户之前，标记为同步开始状态；在控制接入板刷新接入用户对应的用户组后，标记为同步结束状态；在处于所述同步开始状态时，控制所述接入板不响应接入用户的上线请求。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述同步控制单元，还用于在处于所述同步开始状态，控制所述接入板在收到接入用户的下线请求时先缓存；当到达所述同步结束状态时，允许所述接入用户下线。