CN101753455A

CN101753455A - 转发方法及装置

Info

Publication number: CN101753455A
Application number: CN200910262613A
Authority: CN
Inventors: 刘晓东
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: CN101753455B

Abstract

本发明公开了一种转发方法及装置，该方法包括：确定获取到的多径路由中的每个下一跳的权值在所有下一跳的权值中所占的比例；根据每个下一跳的权值所占的比例确定指针总数和为每个下一跳分配的指针的数量；根据每个下一跳所对应指针进行转发。通过本发明简化了硬件ASIC转发芯片的设计复杂度。

Description

转发方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种转发方法及装置。

背景技术

目前，在多链路的广域网中，如何有效地利用链路，部署流量策略，实现多路径路由选择，一直是网络建设所需要考虑的问题。

在多条不同链路到达同一目的地址的网络环境中，如果使用传统的路由技术，发往该目的地址的数据包只能利用其中的一条链路，其它链路处于备份状态或无效状态，并且在动态路由环境下相互的切换需要一定时间。

考虑到传统路由技术中存在的问题，为了有效利用链路、部署流量策略，出现了多种路由技术，等价多路径路由(Equal-CostMulti-path Routing，简称为ECMP)就是这其中的一种。等值多路径路由协议可以在该网络环境下同时使用多条链路，不仅增加了传输带宽，并且可以无时延无丢包地备份失效链路的数据传输。

ECMP最大的特点是实现了等值情况下，多路径负载均衡和链路备份的目的。但是，在实际的网络中各路径的带宽、时延和可靠性等不一样，把各条路径的开销(Cost)认为是相同的，不能很好地利用带宽，尤其在路径间差异较大时，效果并不理想。例如，路由器两个出口，两路径，一个带宽是100M，一个是10M，如果部署是ECMP，那么网络总带宽只能达到20M的利用率。

为了解决这个问题，加权多路径路由(Weight-Cost Multi-pathRouting，简称为WCMP)技术出现了。加权多路径路由，能够非常灵活地按照比例在链路上传递流量，例如，如果有四条链路，通过WCMP技术可以按照需要把流量以1∶2∶3∶4的比例分担到这四条链路上，从而实现较为灵活的流量分担策略。ECMP技术是WCMP技术的特例，即按照1∶1的比例进行负载分担。

目前，WCMP技术在网络处理设备上的实现方法是：通过对转发报文中的源IP地址和目标IP地址做HASH运算，得到一个m位HASH值，然后把0到2^m-1内的HASH值进行划分，根据下一跳的不同权值，映射到HASH划分中的不同部分，从而实现流量的按比例转发。该方法在专利Patent NO.US6721800B1(Apr 13，2004)中进行了详细的描述。

但是，在以线速转发见长的交换机设备中，通常是通过专用集成芯片来完成数据转发的，在转发芯片中实现动态可变的HASH算法难以实现。因此，通常的专用集成芯片只能实现等价多路径的数据转发，也就是根据数据报文的IP地址进行HASH计算，然后根据HASH值的不同，把流量均匀地分担到多条链路上，无法实现对HASH进行动态划分并进行映射，如果要实现把0到2^m-1内的HASH值进行划分以及映射则需要制造专门的芯片，实现比较复杂，代价较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转发方案，以至少解决上述问题之一。

根据本发明的一个方面，提供了一种转发方法，该方法包括：确定获取到的多径路由中的每个下一跳的权值在所有下一跳的权值中所占的比例；根据每个下一跳的权值所占的比例确定指针总数和为每个下一跳分配的指针的数量；根据每个下一跳所对应指针进行转发。

优选地，确定每个下一跳的权值在所有下一跳的权值中所占的比例包括：根据所有下一跳的权值判断多径路由是加权多径路由或等价多径路由；多径路由为加权多径路由的情况下，确定每个下一跳的权值在所有下一跳的权值中所占的比例。

优选地，根据每个下一跳所对应指针生成用于进行转发包括：根据指针总数申请指针块；确定每个指针所对应的下一跳地址索引值；根据指针块首地址、每个指针所对应的下一跳地址索引值、指针总数和下一跳的目的地址生成转发表，并根据转发表进行转发。

根据本发明的另一方面，提供了一种转发装置，该装置包括：计算模块，用于根据多径路由中每个下一跳的权值在所有下一跳的权值中所占的比例确定指针总数和为每个下一跳分配的指针的数量；转发模块，用于根据每个下一跳所对应指针进行转发。

优选地，上述装置还包括：管理模块，用于根据所有下一跳的权值判断多径路由是加权多径路由或等价多径路由，并在多径路由为加权多径路由的情况下，将多径路由中的每个下一跳的权值发送给计算模块。

优选地，管理模块还用于根据指针总数申请指针块，确定每个指针所对应的下一跳地址索引值；上述装置还包括：转发表生成模块用于根据指针块首地址、每个指针所对应的下一跳地址索引值、指针总数和下一跳的目的地址生成转发表；转发模块，用于根据转发表进行转发。

优选地，上述装置还包括：指针库模块，用于对管理模块申请的指针块进行管理，其中，管理至少包括以下之一：分配、回收、整理。

优选地，上述装置还包括：路由同步模块，用于获取路由，并判断获取到的路由是否为多径路由。

通过本发明，采用根据每个下一跳的权重为每个下一跳分配指针，并根据为每个下一跳分配的指针进行转发，解决了相关技术中通过将HASH值进行划分并映射的方法来实现WCMP而导致的硬件ASIC转发芯片设计复杂、代价较高的问题，简化了硬件ASIC转发芯片的设计复杂度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的转发方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的转发装置的结构框图；

图3是根据本发明实施例的WCMP转发表的示意图；

图4是根据本发明实施例的图3中的WCMP中的指针分配方案的示意图；

图5是根据本发明实施例的优选实例的转发方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的优选实例的转发装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明的实施例提供了一种转发方法，图1是根据本发明实施例的转发方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S102，获取多径路由中的所有下一跳的权值；

步骤S104，确定每个下一跳的权值在所有下一跳的权值中所占的比例；

步骤S106，根据每个下一跳的权值所占的比例确定指针总数和为每个下一跳分配的指针的数量；

步骤S108，根据每个下一跳所对应指针进行转发。

对应于上述的步骤S102至步骤S108，在本实施例中还提供了一种转发装置，图2是根据本发明实施例的转发装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：

WCMP组计算模块22(简称为计算模块)，用于根据多径路由中每个下一跳的权值在所有下一跳的权值中所占的比例确定指针总数和为每个下一跳分配的指针的数量；

转发模块24，用于根据每个下一跳所对应指针进行转发。

下面通过一个具体的例子对上述步骤S102至步骤S108进行说明。

首先通过路由协议进行路径学习，根据学习到的下一跳及其权值进行WCMP组(即多径路由的所有的下一跳称为WCMP组)计算。在WCMP组计算中，由各下一跳的权值计算出所有下一跳需要承担相应数据转发的比例，比重决定该下一跳在WCMP组中能分配到的指针数，比重大的下一跳分到的WCMP指针相应增加。

图3是根据本发明实施例的WCMP转发表的示意图，如图3所示，到达目的网络166.*.*.*的可用下一跳有四个，分别为1.1.1.1，2.1.1.1，3.1.1.1，4.1.1.1。通过计算权值得到这四个下一跳地址的比重分别为10％，20％，30％，40％。从而，在WCMP组中可以按照1∶2∶3∶4的比例进行指针分配。下一跳1.1.1.1分配到一个下一跳指针0；下一跳2.1.1.1分配到两个下一跳指针1、2；下一跳3.1.1.1分配到3个下一跳指针3、4、5；下一跳4.1.1.1分配到4个下一跳指针6、7、8、9。

这样，ASIC芯片在数据转发时，可以按照传统的算法把流量均匀地分配到WCMP组中去，也就是10个指针指向的下一跳地址。但是，由于下一跳2.1.1.1在WCMP组中出现两次，因此就需要承担比1.1.1.1多一倍的流量，从而实现了流量在不同下一跳上的比例分配。如果各下一跳的权值相同，则通过WCMP组计算得到的比重是相同的，WCMP组下一跳指针的分配也相同，从而实现等比例流量转发。因此，ECMP是加权多路径转发的一个特例。

如图3所示，10是转发表格式，包括目的网络前缀部分、WCMP首指针部分和WCMP组计数部分。目的网络前缀为数据包所要转发到的目的网络；WCMP首指针指向WCMP组中的第一个指针，WCMP组计数为该组包含的指针总数，通过这两个字段，路由转发表可以索引到某个具体的WCMP组，并且获取所有的WCMP指针地址。在20所示的WCMP组结构中，每一个指针都对应一个或者多个下一跳索引，数量流量是均匀分布在每一个指针上的，而指针对应索引数的不同决定了该索引值引向自己的下一跳地址需要转发流量的不同。

图4是根据本发明实施例的图3中的WCMP中的指针分配方案的示意图，如图4所示，WCMP组中的指针分成z部分，而每一部分都指向一个具体的下一跳。由于指针划分是按加权完成的，从而该部分指针所指向的下一跳上分配到的流量也是加权的。

下面结合图5对本实施例的一个优选实例进行详细说明。

图5是本发明实施例的优选实例的转发方法的流程图，该流程包括如下步骤：

步骤S501，通过路由协议进行路由信息的学习，在学习一条新的路由之后，建立路由表，并将该路由信息交路由同步模块下发硬件转发表。

步骤S502，判断该路由是否多路径路由，如果不是多路径路由，则执行步骤S503，如果是多路径路由，则执行步骤S404。

步骤S503，将该路由直接下发转发表(即，生成单下一跳转发表)，不进行WCMP的处理。

步骤S504，获取该路由的各一跳中的权值信息。

步骤S505，根据权值(或权重，权重是指权值所占的比例)判断是否ECMP路由，判断多路径路由是ECMP还是WCMP路由，其中，ECMP和WCMP路由的区别在于所有下一跳中的权值是否相同。只有权值全部相同时，才认为是ECMP路由，此时执行步骤S508；如果下一跳中的权值并非全部相等，则该路由为WCMP路由，则执行步骤S506。

步骤S506，对于WCMP路由，首先计算出创建该WCMP组所需要的WCMP指针总数和指针的划分方案；然后，根据WCMP指针总数申请指针块，从而确认该WCMP组的首指针；再根据指针划分方案确认每一指针所对应的下一跳地址索引值。

步骤S507，在WCMP首指针、指针总数和下一跳分配方案之后，WCMP组已经创建。根据上述信息填写硬件WCMP表(其实质为ECMP组，因为硬件HASH是均匀分布，但现在该组的功能为WCMP)；并在路由转发表条目中填写该WCMP组的首指针地址和指针总数，生成WCMP的转发表。

步骤S508，在确认ECMP路由的情况下，根据该路由的下一跳数，生成ECMP组(其实质上为WCMP组的特例，每指针对应且只对应一个下一跳，指针总数为下一跳总数)，并且下发硬件转发表，在转发表中填写ECMP组首指针地址和指针总数。

通过上述步骤S501至步骤S508，可以将较为复杂的按权重值分配流量到不同的下一跳处理通过软件系统来完成，只在ASIC芯片实现较为简单的HASH值均匀分配，从而降低了硬件设计复杂度。

下面结合图6对转发装置的优选实例进行说明。

图6是根据本发明实施例的优选实例的转发装置的结构框图，如图6所示，该装置包括：路由同步模块601、WCMP组管理模块602、WCMP组计算模块603、WCMP指针库模块604(简称为指针库模块)、硬件WCMP转发表模块605(简称为转发表生成模块)，转发模块606，下面对此进行详细的说明。

路由同步模块601，该模块通过各种路由协议学习到路由表和下一跳的权重值，并判断是否多路径路由，如果不是多路径路由直接下发转发表，如果是多路径路由，则将上述信息交WCMP组管理模块602处理。

WCMP组管理模块602，通过该模块来完成WCMP组的建立，包括调用WCMP组计算模块603获取WCMP组计数和各下一跳的指针分配计数；向WCMP指针块模块604申请ECMP指针块，在WCMP组发生变化时重新申请指针块，在WCMP组删除时，通知WCMP指针块模块604释放该指针块。具体地，WCMP组管理模块接收来自路由同步模块传来的下一跳信息及其权值，如果是多路径路由，则交WCMP组计算模块603处理；并根据计算出来的WCMP组所需要的指针总数进行指针块的分配(因为WCMP组中的所有指针应该是连续的，这样在转发表的条目中只需要给出WCMP组的首指针，就可以索引到相应的WCMP组)，已经分配的WCMP指针块被记录到WCMP指针库中，同时根据计算所得的比例进行指针划分，将每一部分指针索引到相应的下一跳，交硬件WCMP转发表模块605下发硬件转发表。

WCMP组计算模块603，该模块完成每一个下一跳所需要的指针数以及该WCMP组所需要的指针总数，并将计算结果返回给WCMP组管理模块602。具体地，该模块根据不同下一跳的权值计算出每一个下一跳需要承担数据转发流量的百分比，从而确定WCMP组所需要的WCMP指针总数以及每一个下一跳所需要的针数，并将计算结果返回给WCMP组管理模块602。

WCMP指针库模块604，该模块完成指针块的分配，记录、回收等功能，响应ECMP组管理模块的指针申请，并在数据库中进行记录，在收到WCMP组管理的指针块释放指令时，回收已分配的指针块。具体地，WCMP指针库模块604负责记录所有已经分配在使用的指针块，并对指针块进行管理，包括分配、回收和整理，并将分配成功的WCMP组指针的首地址返回给WCMP组管理模块。

转发表生成模块605，该模块根据WCMP组管理模块602下发的网络前缀、WCMP组首指针、WCMP组计数、各下一跳以及下一跳的比例划分信息后，利用网络前缀、WCMP组首指针和WCMP组计数填写硬件转发表；同时根据WCMP组首指针、WCMP组计数和各下一跳划分信息填写硬件WCMP表。

转发模块606，该模块用于根据WCMP转发表生成模块605生成的转发表进行转发。

综上所述，通过上述实施例，对路由协议学习到的多路径，根据它们权值的不同进行计算，得到分担到该链路上的流量所占比例，再根据各自链路的流量比重来确定芯片转发表中WCMP组中该下一跳的个数，这样虽然转发表分担到WCMP组中每一个下一跳的流量是等量的，但由于WCMP组内的下一跳根据权值比例进行多次复用，从而实现了每个下一跳实际转发流量的按比例分配。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种转发方法，其特征在于，包括：

确定获取到的多径路由中的每个下一跳的权值在所有下一跳的权值中所占的比例；

根据所述每个下一跳的权值所占的比例确定指针总数和为所述每个下一跳分配的指针的数量；

根据所述每个下一跳所对应指针进行转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述每个下一跳的权值在所述所有下一跳的权值中所占的比例包括：

根据所述所有下一跳的权值判断所述多径路由是加权多径路由或等价多径路由；

所述多径路由为加权多径路由的情况下，确定所述每个下一跳的权值在所述所有下一跳的权值中所占的比例。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述每个下一跳所对应指针生成用于进行转发包括：

根据所述指针总数申请指针块；

确定所述每个指针所对应的下一跳地址索引值；

根据所述指针块首地址、所述每个指针所对应的下一跳地址索引值、所述指针总数和所述下一跳的目的地址生成转发表，并根据所述转发表进行转发。

4.一种转发装置，其特征在于，包括：

计算模块，用于根据多径路由中每个下一跳的权值在所有下一跳的权值中所占的比例确定指针总数和为所述每个下一跳分配的指针的数量；

转发模块，用于根据所述每个下一跳所对应指针进行转发。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

所述管理模块，用于根据所述所有下一跳的权值判断所述多径路由是加权多径路由或等价多径路由，并在所述多径路由为加权多径路由的情况下，将所述多径路由中的所述每个下一跳的权值发送给所述计算模块。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述管理模块还用于根据所述指针总数申请指针块，确定所述每个指针所对应的下一跳地址索引值；

所述装置还包括：转发表生成模块用于根据所述指针块首地址、所述每个指针所对应的下一跳地址索引值、所述指针总数和所述下一跳的目的地址生成转发表；

所述转发模块，用于根据所述转发表进行转发。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

指针库模块，用于对所述管理模块申请的指针块进行管理，其中，所述管理至少包括以下之一：分配、回收、整理。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

路由同步模块，用于获取路由，并判断获取到的路由是否为多径路由。