CN101425973B

CN101425973B - 一种ip组播在等价多路径上的选路方法

Info

Publication number: CN101425973B
Application number: CN2008102177439A
Authority: CN
Inventors: 沈洋
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2028-11-25
Also published as: CN101425973A

Abstract

一种IP组播在等价多路径上的选路方法，在每条等价多路径上定义四元组组播源地址、组播组地址及其队列长度，和汇聚点地址、组播组地址及其队列长度；查找所有等价路经上的所述四元组结构，优先选取所述地址队列中已记录所述IP组播的路由的路径，结束；否则选取唯一的队列最小的路径，转入最后一步；或者选取队列长度最小的路径集中出接口IP地址最小的路经；最后一步，将上述参与选路的所述IP组播路由的<组播源地址，组播组地址>记录到选定路径的所述<S，G>队列中，并将队列长度加1，结束。本发明在等价多路径上对相应的组地址分别均匀分配，实现组播转发的负载均衡，即使一条等价多路径失效，也不会引发全局组播流量震荡。

Description

一种IP组播在等价多路径上的选路方法

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及在单播路由等价多路径下的一种IP组播在等价多路径上的选路方法。

背景技术

IP组播技术提供了一种网络层面上点到多点的数据转发方式，在网络数据传送应用领域中，组播具有高效的带宽利用率及一次向多个接收站点传递相同内容的能力，降低了网络和服务器的负载。目前，IP组播已经发展成为一种基本具备与单播对等操作的网络通信技术。

IP组播根据组播分布树分发，只有当组播数据包在与组播源(共享树是组播汇聚点)连接的上行接口上接收后，路由器才转发，否则数据报文被丢弃；也就是说，组播分发是基于单播反向路径的点到多点的树型结构。

如图1所示就是集中在ECMP一条反向路径上的组播流的示意图，若单播是等价多路径，现有技术中组播可以随机选择其中任何一条路径，一般是所有组播转发集中在同一条路径上，目前尚没有一种硬件无关的且在标准协议范围内的实现机制能够实现组播在此场景下的选路方式以达到负载均衡。

如图2所示是分散在ECMP多条反向路径上的组播流的示意图，是现有技术中实现组播等价多路径负载均衡的方法。该技术中定义一个二元组，针对有源树定义为<组播源地址，组播组地址>或针对共享树定义为<汇聚点地址，组播组地址>，根据此二元组通过某种算法(一般为hash算法)获得唯一的一条路径，在等价多路径中以此条路径作为组播的反向路径，同时组播路由向上游发送的加入/减枝消息等相关协议信息都经过此路径。这样，基于上述二元组的选路机制，不同的组播路由在等价多路径上选择的入接口以及上游路由器对应的组播路由得到的出接口可以满足组播反向路径检查机制以及组播转发在等价多路径上的负载均衡要求。

上述实现组播等价多路径负载均衡的方法存在两个缺陷：一是如果下游用户加入的组播组地址、源地址(或汇聚点地址)分布不均匀时，无法满足组播转发在等价多路径上的负载均衡要求；二是当某条单播等价路径失效时，所有组播路由都要重新选路，引起全局流量震荡。

发明内容

为了解决上述两个缺陷，本发明定义了一种IP组播在等价多路径上的选路方法，不论下游用户加入的组播组、源地址(或汇聚点地址)分布情况如何，都能满足组播转发在等价多路径上的负载均衡要求，当单播等价多路径变化时，能有效避免组播流量转发震荡。

本发明公开的一种IP组播在等价多路径上的选路方法，包括如下步骤：

第一步，在每条等价多路径上定义四元组(<S，G>队列，Count0fSG，<RP，G>队列，Count0fRPG)，其中<S，G>表示<组播源地址，组播组地址>，Counnt0fSG表示<S，G>队列长度，<RP，G>表示<汇聚点地址，组播组地址>，Count0fRPG表示<RP，G>队列长度；

第二步，查找所有等价路经上的所述四元组结构，有源树优先选取所述<S，G>队列中已记录所述IP组播的路由的路径，结束；同样共享树优先选取所述<RP，G>队列中已记录所述IP组播的路由的路径，结束；如果不存在已记录所述IP组播的路由的路径，进入下一步；

第三步，有源树选取唯一的Count0fSG最小的路径，转入第五步；同样共享树选取唯一的Count0fRPG最小的路径，转入第五步；如果不存在唯一的队列长度最小的路径，进入下一步；

第四步，有源树选取Count0fSG最小的路径集中出接口IP地址最小的路经，同样共享树选取Count0fRPG最小的路径集中出接口IP地址最小的路经；

第五步，将上述参与选路的所述IP组播路由的<组播源地址，组播组地址>记录到选定路径的所述<S，G>队列中，并将Count0fSG加1，结束；或者将上述参与选路的组播路由的<汇聚点地址，组播组地址>记录到选定路径的所述<RP，G>队列中，并将Count0fRPG加1，结束。

本发明公开的一种IP组播在等价多路径上的选路方法，还包括如下从属技术特征：

组播路由向上游发送的加入/减枝消息等相关协议信息都使用选定的路径作为所述IP组播的反向路径。

已被选取的等价单播路径失效时，组播路由重新选取一条路径。

所述选取的等价路径删除时，从所述(S，G)队列中删除对应的<组播源地址，组播组地址>，并将Count0fSG减1。

所述选取的等价路径删除时，从所述(RP，G)队列中删除对应的<汇聚点地址，组播组地址>，并将Count0fRPG减1。

本发明公开的一种IP组播在等价多路径上的选路方法，在等价多路径上对(S，G)和(*，G)分别均匀分配，实现组播转发的负载均衡，而不是简单的组播路由分布均衡；并且在等价多路径上组播转发时，不依赖下游用户加入的组播组、源地址(或汇聚点地址)分布情况，都能实现组播转发负载均衡；而且某条等价多路径失效时，不会引发全局组播流量震荡。

附图说明

图1是集中在ECMP一条反向路径上的组播流的示意图。

图2是分散在ECMP多条反向路径上的组播流的示意图。

图3本发明中组播在等价多路径上的选路算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图3所示是本发明中组播在等价多路径上的选路算法流程图，如果组播选路出现等价多路径的情况，在每条等价多路径上定义四元组(<S，G>队列，Count0fSG，<RP，G>队列，Count0fRPG)，其中<S，G>表示<组播源地址，组播组地址>，Count0fSG表示<S，G>队列长度，<RP，G>表示<汇聚点地址，组播组地址>，Count0fRPG表示<RP，G>队列长度。

本发明定义的组播在等价多路径上反向选路算法分为针对有源树的选路算法和针对共享树的选路算法两种，分别描述如下：

I.对于有源树：

a 查找上述所有等价路经上的四元组结构，如某条路径的<S，G>队列中已记录该组播路由，选取条路径，结束；

b 否则，如果存在唯一的Count0fSG最小的路径，选取该路经，进入d；

c 否则，找到Count0fSG最小的路径集中出接口IP地址最小的路经，选取该路经，进入d；

d 将上述参与选路的组播路由的<组播源地址，组播组地址>记录到选定路径的<S，G>队列中，并将Count0fSG加1，结束。

II.对于共享树：

e 查找上述所有等价路经上的四元组结构，如某条路径的<RP，G>队列中已记录该组播路由，选取该路径，结束；

f 否则，如果存在唯一的Count0fRPG最小的路径，选取该路经，进入h；

g 否则，找到Count0fRPG最小的路径集中出接口IP地址最小的路经，选取该路经，进入h；

h 将上述参与选路的组播路由的<汇聚点地址，组播组地址>记录到选定路径的<RP，G>队列中，并将Count0fRPG加1，结束。

在等价多路径中以上述选定路径作为组播的反向路径，同时组播路由向上游发送的加入/减枝消息等相关协议信息都经过此路径。这样，基于组播路由条目数的平均分配机制，使得组播路由在等价多路径上选择的入接口以及上游路由器对应的组播路由得到的出接口可以满足组播反向路径检查机制以及组播转发在等价多路径上的负载均衡要求，并且满足负载均衡的要求也不依赖于下游用户加入的组播组、源地址(或汇聚点地址)分布情况。

当某条等价单播路径失效时，对于已选取该路径的组播路由按照上述方法重新选取单播反向路径。而对于已选取未失效等价单播路径的组播路由，无需重新选路，不会引发全局流量震荡。

本发明采用的技术方案重点在于：

a组播路由表基于组播路由条目数的平均分配机制在多条等价路径中唯一选择一条反向路径；

b组播路由器必须从a选择的路径向上游路由器发送对应组播路由的加入/减枝消息；

c某条等价单播路径失效时，已选取该路径的组播路由按照a重新选取其它有效的等价单播反向路径；

d 选取某条等价路径作为反向路径的组播路由(组播源地址，组播组地址)(对于共享树是(汇聚点地址，组播组地址))删除时，从该等价路径对应的(S，G)队列(对于共享树是(RP，G)队列)中删除该(S，G)(对于共享树是(RP，G))，并将Count0fSG(对于共享树是Count0fRPG)减1。

本发明这种针对单播等价多路径的组播选路方法，已经通过仿真验证，测试结果显示：

1.在每条路径的流量速率相同的情况下，组播在等价多路径内转发数据流统计基本均匀，与组播转发负载均衡期望值基本一致，并且不依赖于下游用户加入的组播组、源地址(或汇聚点地址)分布情况。

2.某条单播等价路径失效后，其它路径上的组播流量不会震荡。

Claims

1.一种IP组播在等价多路径上的选路方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，在每条等价多路径上定义四元组(<S，G>队列，CountOfSG，<RP，G>队列，CountOfRPG)，其中<S，G>表示<组播源地址，组播组地址>，CountOfSG表示<S，G>队列长度，<RP，G>表示<汇聚点地址，组播组地址>，CountOfRPG表示<RP，G>队列长度；

第二步，查找所有等价路径上的所述四元组结构，有源树优先选取所述<S，G>队列中已记录所述IP组播的路由的路径，结束；同样共享树优先选取所述<RP，G>队列中已记录所述IP组播的路由的路径，结束；如果不存在已记录所述IP组播的路由的路径，进入下一步；

第三步，有源树选取唯一的CountOfSG最小的路径，转入第五步；同样共享树选取唯一的CountOfRPG最小的路径，转入第五步；如果不存在唯一的队列长度最小的路径，进入下一步；

第四步，有源树选取CountOfSG最小的路径集中出接口IP地址最小的路径，同样共享树选取CountOfRPG最小的路径集中出接口IP地址最小的路径；

第五步，对于有源树，将上述参与选路的所述IP组播路由的<组播源地址，组播组地址>记录到选定路径的所述<S，G>队列中，并将CountOfSG加1，结束；对于共享树，将上述参与选路的IP组播路由的<汇聚点地址，组播组地址>记录到选定路径的所述<RP，G>队列中，并将CountOfRPG加1，结束。

2.根据权利要求1所述的IP组播在等价多路径上的选路方法，其特征在于，组播路由向上游发送的加入/减枝消息相关协议信息都使用选定的路径作为所述IP组播的反向路径。

3.根据权利要求2所述的IP组播在等价多路径上的选路方法，其特征在于，已被选取的等价路径失效时，组播路由重新选取一条路径。

4.根据权利要求3所述的IP组播在等价多路径上的选路方法，其特征在于，所述选取的等价路径删除时，从所述<S，G>队列中删除对应的<组播源地址，组播组地址>，并将CountOfSG减1。

5.根据权利要求3所述的IP组播在等价多路径上的选路方法，其特征在于，所述选取的等价路径删除时，从所述<RP，G>队列中删除对应的<汇聚点地址，组播组地址>，并将CountOfRPG减1。