CN101789960B - 邻居会话负载处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种邻居会话负载处理方法及装置，该方法包括：BGP系统中的预定节点每隔第一预定时间采集各个节点和各个邻居会话的状态信息，并将采集的状态信息存储在预先设置的负载历史信息库中；BGP系统中的预定节点每隔第二预定时间根据预先设置的判断条件判断BGP系统的负载是否均衡；在判断为否的情况下，预定节点根据当前负载分配方案以及负载历史信息库中的状态信息确定新的负载分配方案。通过上述处理，在不影响因特网全局路由稳定性的前提下，实现了邻居会话从高负载节点向低负载节点的动态迁移，能够保证系统邻居会话负载的均衡分配。

Description

邻居会话负载处理方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及计算机网络技术领域，尤其涉及一种邻居会话负载处理方法及装置。

背景技术

在相关技术中，边界网关协议(border gateway protocol；以下简称：BGP)作为区域间路由标准，是因特网(Internet)的关键支撑部分。随着越来越多的应用特性加入BGP，使得BGP的实现复杂性大大增加。同时，随着网络规模的扩大，BGP模块需要存储、计算海量的路由可达信息，使得对BGP模块控制平面的计算能力和存储能力的需求超出了单处理器的能力范围，严重影响了BGP在Internet上的可用性。

为了提高对BGP的处理性能，建立一个更健壮、更高效、拥有更多处理资源的域间路由系统，基于集群路由器体系结构，提出了分布式的BGP系统以及分布并行的实现方法。在分布式的BGP系统中，将BGP的协议报文处理功能和路由计算功能分布到集群路由器中多个节点上进行，其中，上述节点可以为机柜或路由节点，并通过分布并行的方法来加速BGP路由计算的过程，提高BGP的处理性能和协议健壮性。

具体地，BGP通过在相邻的域间路由器之间交换路由可达信息来完成自治系统间的路由选径过程，邻接关系是出于交换路由信息和抽象网络拓扑的目的而在相邻路由器之间形成的逻辑关系，该邻接关系通常基于传输控制协议(Transmission Control Protocol；以下简称：TCP)进行传输，传输该邻接关系的过程称为BGP的邻居会话。骨干网络中的BGP在运行过程中通常会建立几十个甚至数百个邻居会话，每个邻居会话都需要处理通过本邻居会话接收和发送的路由信息，与BGP路由计算过程紧密相关。因此，在分布式的BGP系统中，通常是将邻居会话分布到集群路由器的多个节点上，通过邻居会话间的并行来加速BGP协议的计算过程。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

分布式的BGP系统能否真正具备容错能力、BGP的分布计算效率以及其能否在真实Internet环境中得到实际应用取决于合理的邻居会话分配方法和是否具备动态迁移能力，而现有技术中的邻居会话的分配方法过于简单，不考虑各个邻居会话实际承载的路由信息数量，造成分布式BGP节点间负载严重不均衡。此外，现有技术中的邻居会话分配方法通常是静态的，按照简单的平均分配方法进行分配后，邻居会话固定在特定的分布式的BGP系统的节点(机柜或路由节点)上，不能在机柜和节点故障或高负载时进行动态的迁移调整；并且，邻居会话在分布式的BGP系统的节点间进行迁移时，需要断开与对端路由器的连接，容易引发Internet范围的路由震荡。

发明内容

本发明实施例提供一种邻居会话负载处理方法及装置，用以解决现有技术中邻居会话的分配方法过于简单而造成的分布式的BGP系统中的节点间邻居会话负载严重不均衡的缺陷，实现邻居会话负载的均衡分配。

本发明实施例提供一种邻居会话负载处理方法，包括：

BGP系统中的预定节点每隔第一预定时间采集各个节点和各个邻居会话的状态信息，并将采集的状态信息存储在预先设置的负载历史信息库中；

预定节点每隔第二预定时间根据预先设置的判断条件判断BGP系统的负载是否均衡；

在判断为否的情况下，预定节点根据当前负载分配方案以及负载历史信息库中的状态信息确定新的负载分配方案。

本发明实施例提供一种邻居会话负载处理装置，包括邻居会话负载分配模块，该邻居会话负载分配模块包括：

定时器，用于每隔第一预定时间触发负载信息采集模块，每隔第二预定时间触发负载状态计算模块；

负载信息采集模块，用于在定时器触发时，采集各个节点和各个邻居会话的状态信息；

负载历史信息库，用于存储负载信息采集模块采集的状态信息；

负载状态计算模块，用于在定时器触发时，根据预先设置的判断条件计算BGP系统的负载是否均衡；

负载分配模块，用于在负载状态计算模块确定BGP系统的负载不均衡的情况下，根据当前负载分配方案以及负载历史信息库中的状态信息确定新的负载分配方案。

本发明实施例的邻居会话负载处理方法及装置，通过根据当前负载分配方案以及相关的状态信息确定新的负载分配方案，克服了现有技术中邻居会话的分配方法过于简单而造成的分布式的BGP系统中的节点间邻居会话负载严重不均衡的缺陷，在不影响因特网全局路由稳定性的前提下，实现了邻居会话从高负载节点向低负载节点的动态迁移，保证系统邻居会话负载的均衡分配。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的邻居会话动态分配与迁移功能的结构示意图；

图2是本发明实施例的邻居会话负载处理装置的结构示意图；

图3是本发明实施例的功能实现和部署运行的示意图；

图4是本发明实施例的邻居会话负载处理方法的流程图；

图5是本发明实施例的邻居会话负载分配的流程图；

图6是本发明实施例的邻居会话动态迁移的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。

如上所述，本发明实施例针对现有技术中BGP的邻居会话无法在分布式的BGP系统的节点间进行动态迁移问题、以及现有邻居会话负载分配方法简单导致负载分配严重不均衡的问题，提供了一种分布式的BGP系统中邻居会话负载均衡分配与迁移方法。通过在分布式的BGP系统中增加邻居会话负载分配模块和邻居会话动态迁移模块来完成。图1是本发明实施例的邻居会话动态分配与迁移功能的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的邻居会话动态分配与迁移方法需要与邻居会话集合、以及集群路由节点集合进行交互，完成邻居会话在节点间的分配以及邻居会话在节点间的迁移操作。其中，负载历史信息库中保存有邻居会话历史运行信息和节点的负载信息，即节点和邻居会话的状态信息，在分布式的BGP系统出现负载不均衡时，邻居会话负载分配模块会根据负载历史信息库中记录的节点和邻居会话的历史运行信息，将邻居会话集合按照负载均衡的方式分配到各个节点上，将新的分配方案通告给邻居会话动态迁移模块，由邻居会话动态迁移模块执行必要的邻居会话动态迁移工作，最终达到新的负载均衡状态。

下面结合附图，对本发明实施例的技术方案进行详细的说明。

根据本发明的实施例，提供了一种邻居会话负载处理装置，用于分布式的BGP系统，图2是本发明实施例的邻居会话负载处理装置的结构示意图，如图2所示，根据本发明实施例的邻居会话负载处理装置包括：邻居会话负载分配模块20以及邻居会话动态迁移模块22。下面，对本发明实施例的邻居会话负载处理装置进行详细说明。

具体地，邻居会话负载分配模块20主要用于实现整个分布式的BGP系统的负载均衡调度管理，定时搜集各个邻居会话运行过程中的各种状态信息，在负载不均衡状态超出预先设置的阈值时，执行负载均衡分配算法，在各机柜和路由节点间重新进行邻居会话分配，最后根据新的分配方案确定需要迁移的邻居会话，以使邻居会话动态迁移模块22进行邻居会话的动态迁移操作。邻居会话负载分配模块20具体的包括：定时器200、负载信息采集模块201、负载历史信息库202、负载状态计算模块203、负载分配模块204。

其中，定时器200用于每隔第一预定时间触发负载信息采集模块201进行操作，每隔第二预定时间触发负载状态计算模块203进行操作；也就是说，在定时器超时时，会触发邻居会话负载分配功能的执行。在第一预定时间到时时，在定时器200的触发下，负载信息采集模块201采集各个节点和各个邻居会话的状态信息；并将收集到的状态信息记录到负载历史信息库202中，负载历史信息库202用于存储负载信息采集模块201采集的状态信息；在本发明实施例中，状态信息包括以下至少之一：邻居会话保持开销、邻居会话迁移后通讯开销、邻居会话运行过程中的最大路由数、邻居会话运行过程中的平均路由数、邻居会话运行过程中的路由更新速率、邻居会话运行过程中的中央处理器占用率、邻居会话最大前缀数、邻居会话最大路由更新率、节点最大负载信息、节点平均负载信息、节点能力信息。

需要说明的是，优选地，负载信息采集模块201和负载历史信息库202仅在一个预定节点上设置，负载信息采集模块201通过内部通讯机制能够实时访问其它节点和其它节点本地邻居会话的各种负载状态信息。

在第二预定时间到时时，在定时器200的触发下，负载状态计算模块203根据预先设置的判断条件计算BGP系统的负载是否均衡。也就是说，负载状态计算模块203需要根据当前邻居会话的运行状态等信息，定时计算各个节点的负载状态并进行比较，当整个分布式的BGP系统出现负载不均衡时，启动负载分配模块204，重新进行邻居会话的负载均衡分配。

在负载状态计算模块203确定BGP系统的负载不均衡的情况下，负载分配模块204根据当前负载分配方案以及负载历史信息库202中的状态信息确定新的负载分配方案。也就是说，负载分配模块204执行邻居会话的负载均衡分配算法，在考虑前一次分配方案和当前负载状态的基础上，计算出新的负载分配方案并通告给邻居会话动态迁移模块22。

需要说明的是，在本发明实施例中，邻居会话负载分配模块20仅设置在一个预定节点上即可。优选地，在高可靠配置下，其它节点也可以设置邻居会话负载分配模块20，该邻居会话负载分配模块20工作在备份状态下，只有检测到预定节点故障时才进入工作状态，执行上述处理过程。

通过上述处理，实现了邻居会话负载的均衡分配。

下面，对邻居会话动态迁移模块22进行详细说明，邻居会话动态迁移模块22需要设置在BGP系统中的每个节点上，邻居会话动态迁移模块22将邻居会话负载分配模块20中负载分配模块204确定的新的负载分配方案通告给其它节点，各个节点的邻居会话动态迁移模块22在接收到新的负载分配方案时，与原有的负载分配方案进行比对，停止需要从本节点上移出的邻居会话的会话连接，将这些邻居会话上学习的路由信息标记为过期路由；对需要迁移到本节点的邻居会话，建立TCP会话链接，并与对端的邻接路由器间启动无缝重启(Graceful Restart；以下简称：GR)处理过程。

具体地，邻居会话动态迁移模块22包括：方案发分与同步模块220、分配方案接收模块221、方案对比迁移模块222、邻居会话GR启动管理模块223、本地邻居会话运行管理模块224。

其中，方案发分与同步模块220在本节点运行邻居会话负载分配功能时，将新的负载分配方案同步到BGP系统的其他节点上，完成整个集群路由器邻居会话的负载分配方案的同步。如果该节点上没有运行邻居会话负载分配功能，则分配方案接收模块221需要接收BGP系统的其他节点发送的新的负载分配方案；

随后，方案对比迁移模块222将新的负载分配方案与当前负载分配方案进行对比，确定需要从本节点迁出的邻居会话以及需要迁移到本节点的邻居会话，并关闭需要从本节点迁出的邻居会话的会话连接，将该邻居会话的路由信息标记为过期路由；最后将需要迁移到本节点的邻居会话集合通告给邻居会话GR启动管理模块223。邻居会话GR启动管理模块223用于对需要迁移到本节点的邻居会话执行基于GR的迁移处理过程；并在邻居会话迁移启动处理过程结束后，将该邻居会话转交给本地邻居会话运行管理模块224。本地邻居会话运行管理模块224用于在迁移处理过程完毕后，对本节点的当前邻居会话进行维护与管理；即，本地邻居会话运行管理模块224负责本地邻居会话的日常运行维护和管理工作。

从上述处理可以看出，通过在分布式的BGP系统中增加邻居会话负载分配模块20以及邻居会话动态迁移模块22，能够完成BGP的邻居会话的负载均衡分配、运行状态监控、以及动态迁移的处理。

图3是本发明实施例的功能实现和部署运行的示意图。优选地，本发明实施例在已有的分布式BGP节点软件中增加邻居会话负载分配模块以及邻居会话动态迁移模块。邻居会话负载分配模块实现邻居会话的负载均衡分配功能。在实际部署中，邻居会话负载分配模块只在一个节点的分布式BGP节点软件上运行，或以主备方式在多个节点运行，但只有一个节点处于工作状态。

分布式BGP节点软件上包括路由信息库、路由策略库、路由计算模块、分布式BGP软件内部通讯模块、邻居会话负载分配模块以及邻居会话动态迁移模块。各个节点之间设置有高速内部通讯网络，其它节点可以通过邻居会话动态迁移模块对新的分配方案进行响应和处理。邻居会话动态迁移模块通过高速内部通讯网络进行分配方案的分发与同步，并通过新分配方案与原有分配方案的比对，确定需要迁移的邻居会话集合，最后对本地迁入的邻居会话进行GR处理。

下面，分别对邻居会话负载处理装置的邻居会话负载分配模块20和邻居会话动态迁移模块22中各个模块所执行的处理进行详细说明。

一、邻居会话负载分配模块20

1、采集邻居会话和节点的状态信息构造负载历史信息库：

在本发明实施例中，负载信息采集模块201需要按照固定的间隔采集节点和邻居会话的各种状态信息，并记录在负载历史信息库202中，以使负载状态计算模块203的负载状态判断操作和负载分配模块204的负载均衡分配操作能够基于负载历史信息库202中的信息来计算各个节点的负载状态，并在负载不均衡时重新启动分配过程。

在本发明实施例中，负载历史信息库中保存的常量信息包括：

(1)节点能力信息C_i：C_i是根据节点的CPU主频、存储空间大小、内部总线主频等信息进行权衡后，由管理员指定的一个正整数度量值，度量值增大表示节点的能力增强，其中，i表示第i个节点；

(2)邻居会话保持开销K_j：K_j是由管理员指定的一个正整数常量，表示邻居会话在空闲运行中对节点的资源消耗，其中，j表示第j个邻居会话；

(3)邻居会话迁移后通讯开销F_j(i)：F_j(i)是由管理员指定的一个正整数常量，表示邻居会话在迁移到没有出口网络接口的其它节点时，路由更新报文需要通过连接出口网络接口的节点转发到邻居会话所在节点带来的内部通讯开销；其中，F_j(0)表示邻居会话迁移后恒定的正整数通讯开销，F_j(i)(i＞0)则表示在节点i上的邻居会话迁移后通讯开销，如果邻居会话所在的节点i可以通过本地网络接口连接到对端BGP路由器，则F_j(i)＝0，否则F_j(i)＝F_j(0)。

负载历史信息库202中需要定时采集并与负载历史信息库202中的历史数据进行比较，将最大值进行保存的信息包括：

(1)邻居会话最大前缀数P_j：如果邻居会话配置了接收前缀数量限制，则使用P_j作为最大路由前缀数量mp_j，否则使用当前邻居会话在运行过程中接收的最大路由前缀数量mp_j，按照公式 $P_j=\frac{{\mathrm{mp}}_j}{\mathrm{MAXP}}\×A$ 将最大路由前缀数量映射到[0，A]的整数空间内，其中MAXP是管理员预定义的最大路由前缀数量上限值，A为正整数；

(2)邻居会话最大路由更新速率S_j：对每个邻居会话测量本次会话建立后路由更新的最大速率ms_j，按照公式 $S_j=\frac{{\mathrm{ms}}_j}{\mathrm{MAXS}}\×B$ 将最大路由前缀数量映射到[0，B]的整数空间内，其中MAXS是管理员预定义的最大路由更新速率的上限值，B为正整数。

2、分布式的BGP系统负载不均衡状态的判定：

邻居会话负载分配模块20需要定期地执行负载不均衡判定过程，对当前分布式BGP系统的运行状态进行评价。负载不均衡状态的判断条件主要有五种，分别对应于系统故障、硬件变更、软件配置改变和各个节点路由更新处理情况的变化等。在本发明实施例中，判断条件包括以下至少之一：

(1)分布式的BGP系统中出现节点数量的变更；例如，新增节点加入到BGP系统、或者已有节点故障退出BGP系统；

(2)负载历史信息库202中保存的节点的状态信息，即常量信息被管理员修改；例如，节点能力常量发生变化；

(3)分布式的BGP系统中出现未分配到节点上的邻居会话；例如，管理员增加了新的邻居配置信息；

(4)BGP系统中的节点的实际处理能力降低，即，节点长时间处于高负载状态，在本节点出现邻居会话超时断开现象，需要按照一定的比例因子降低节点的能力常量；

(5)分布式的BGP系统中有节点的负载超出了系统预定义的阈值。

3、基于邻居会话的负载均衡分配：

在本发明的实施例中，基于邻居会话的负载均衡分配方法需要实现两个目标：1、保证分配到各个节点的邻居会话集合的总负载之间尽量接近均衡，并在系统预定义的负载阈值范围内；2、与前一次分配方案相比较，需要迁移的邻居会话总体开销最小。

本发明实施例采用一种近似的方法在有限时间内实现负载阈值范围内的负载均衡分配方法，假设节点集合为N，邻居会话集合为M，负载阈值为T，当前负载分配方案描述为D＝{D₁，D₂，...，D_N}，新的负载分配方案描述为O＝{O₁，O₂，...，O_N}，根据可用的节点集合N，邻居会话集合M，系统预设的负载阈值T，当前负载分配方案D＝{D₁，D₂，...，D_N}获取新的负载分配方案O＝{O₁，O₂，...，O_N}，具体的包括如下处理：

(1)对集合M中的每个元素m_j，根据公式1计算新的邻居会话权重保存在m_j中，用W(m_j)表示，其中，j代表第j个邻居会话，j为自然数，j∈〔1，M〕：

W(m_j)＝K(m_j)+P(m_j)+S(m_j)+F(m_j)(0)                公式1；

其中，K(m_j)为元素m_j的邻居会话保持开销，P(m_j)为元素m_j的邻居会话最大前缀数，S(m_j)为元素m_j的邻居会话最大路由更新速率，F(m_j)(0)为元素m_j的邻居会话迁移后的正整数通讯开销；

(2)令： $\mathrm{\α}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{C}_i}{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N}W\left(m_j\right)},$ 集合O＝集合D；

(3)对集合O中每个元素O_i，根据公式2计算权重W(O_i)，其中，i表示为第i个节点，i为自然数，i∈〔1，N〕；

W(O_i)＝α×∑W(m_j，i)                            公式2；

其中， $\mathrm{\α}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{C}_i}{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{N}W\left(m_j\right)},$ m_j∈O_i，W(m_j)＝K(m_j)+P(m_j)+S(m_j)+F(m_j)(i)，C_i为第i个节点的能力信息，F(m_j)(i)表示第i个节点上的邻居会话迁移后的通讯开销；

需要说明的是，如果对应于O_i的节点i故障，则将O_i从集合中删除；

(4)对集合O中每个元素O_i按照权重W(O_i)进行从大到小的排序；

(5)对集合O中的每个元素O_i，从i＝1开始，执行第一循环操作，直到满足 $\frac{W\left(O_i\right)}{C_i}<T$ 后结束所述第一循环操作，其中，所述第一循环操作包括：令m_j为集合O_i的最后一个元素，使O_i＝O_i-{m_j}；

(6)获取未分配的邻居会话集合E＝M-O，并对集合E中的元素m_k按照权重从大到小进行排序，其中k∈〔1，K〕，k属于正整数，K为当前未分配的邻居会话数量；

(7)令集合L＝{C_i-W(O_i)}，并对集合L中的元素l_i按照预定顺序进行排序，优选地，上述预定顺序可以为从大到小的顺序；

(8)对集合E中每个元素m_k执行如下第二循环操作：对集合L的所有元素l_i按照所述预定顺序判断是否满足公式3或公式4，在获取了满足所述公式3或公式4的元素l_i后，令O_i＝O_i+{m_k}，E＝E-{m_k}，l_i＝l_i-W(m_k，l_i)。

l_i≥α×W(m_k，i)I  m_k∈P_i                      公式3；

$l_i\&GreaterEqual;\mathrm{\&alpha;}\&times;W(m_k,i)I,\&ForAll;j\&NotEqual;i,$ j∈N，l_j≥α×W(m_k，j)→W(m_k，i)≤W(m_k，j)         公式4；

通过上述处理，实现了邻居会话负载的均衡分配。

二、邻居会话动态迁移模块22

1、分配方案分发与同步：

在本发明的实施例中，邻居会话动态迁移模块22需要设置于每个节点上。对执行邻居会话负载分配功能的节点，方案发分与同步模块220需要进行如下处理：

(1)方案发分与同步模块220接收邻居会话负载分配模块20的负载分配模块204计算出的新邻居会话分配方案；

(2)方案发分与同步模块220通过集群路由器内部通讯机制，例如，可靠单播、或者可靠组播通讯机制，将新的邻居会话分配方案发布给其它节点；

(3)方案发分与同步模块220等待其它节点确认方案同步成功；

(4)方案发分与同步模块220将新的邻居会话分配方案提交方案对比迁移模块222进行处理。

对不执行邻居会话负载分配功能的节点，分配方案接收模块221需要进行如下处理：

(1)启动后，分配方案接收模块221等待接收新的邻居会话分配方案的同步消息；

(2)分配方案接收模块221接收到新的邻居会话分配方案后，对分配方案进行应答，确认同步成功；

(3)分配方案接收模块221将新的邻居会话分配方案提交方案对比迁移模块222进行处理。

通过上述处理，完成了分配方案的分发与同步。

2、负载方案对比与迁移启动：

方案对比迁移模块222运行在每个节点上，保存当前邻居会话分配方案，在接收到新的邻居会话分配方案后，进行如下处理：

(1)从新的负载分配方案O＝{O₁，O₂，...，O_N}中获取所述本节点新分配的邻居会话集合O_i；

(2)从所述当前负载分配方案D＝{D₁，D₂，...，D_N}中获取所述本节点当前分配的邻居会话集合D_i；

(3)获取所述需要从本节点迁出的邻居会话的集合OUT＝D_i-(D_i∩O_i)；

(4)将集合OUT中每个邻居会话接收的全部路由信息标记为过期路由后，执行邻居会话的关闭操作；

(5)获取所述需要迁移到本节点的邻居会话的集合IN＝O_i-(D_i∩O_i)；

(6)将集合IN发送到邻居会话GR启动管理模块223。

3、邻居会话GR启动管理：

邻居会话GR启动管理模块223接收需要执行GR启动过程的邻居会话集合IN，对集合IN中每个邻居会话执行基于GR的迁移启动处理过程，在邻居会话迁移启动处理过程结束后，再将该邻居会话转交给本地邻居会话运行管理模块。邻居会话的GR迁移启动处理方法包括如下处理：

(1)向邻居会话状态机发送开始(START)事件，等待邻居会话连接建立；

(2)邻居会话连接建立，如果邻居节点(peer)的正常运行时间(uptime)不等于0，并且与当前时刻的间隔小于1/2的重启(restart)定时器上设置的时间，则在Open消息中发送无缝重启(Graceful Restart)GR标志；否则，不发送GR标志，并将邻居会话转交给本地邻居会话运行管理模块224作为普通邻居进行处理；

(3)接收到对方的Open消息，对方支持GR，并且没有设置GR标志，则启动定时器，断开本地路由选择过程，等待对方发送路由更新；否则，将邻居会话转交本地邻居会话运行管理模块224作为普通邻居处理；

(4)在GR启动超时定时器超时前，接收对方的路由更新报文，对每个接收到的路由更新报文，执行以下处理：首先，对路由更新报文执行本地邻居的输入策略处理过程；随后，在本地路由表中查找并定位到对应于该路由前缀地址的路由表叶节点，如果未查找到，则创建一个新的叶节点；如果叶节点中已经存在来自于本邻居会话的“过期路由”，则用新的路由进行替换，清除“过期路由”标记；否则，将新的路由加入到叶节点中；如果新加入的路由优于同一个叶节点中的其它路由，则将新路由通告给集群路由器的其它节点；

(5)在接收到End-of-RIB标志，或者GR超时定时器超时时，启动路由清理过程，将路由表中来源于本邻居会话的过期路由删除；

(6)启动正常的本地路由选择过程，向其它的邻接路由器发送路由通告。

通过上述处理，完成了对邻居会话的动态迁移，避免了路由震荡。

4、本地邻居会话运行管理：

本地邻居会话运行管理模块224负责本地邻居会话的日常运行维护和管理工作，响应并执行用户对邻居会话的各种配置命令。

需要说明的是，本发明实施例的上述技术方案并不局限于任何具体的硬件平台和操作系统，本发明可以方便地应用到各种类型的分布式的BGP系统中实现。

通过上述处理，解决了现有技术中邻居会话的分配方法过于简单而造成的分布式的BGP系统中的节点间邻居会话负载严重不均衡的缺陷、以及邻居会话固定在特定的分布式的BGP系统的节点上，不能在机柜和节点故障或高负载时进行动态的迁移调整的缺陷；实现了邻居会话负载的均衡分配与动态迁移。

根据本发明的实施例，提供了一种邻居会话负载处理方法，用于分布式的边界网关协议BGP系统，图4是本发明实施例的邻居会话负载处理方法的流程图，如图4所示，根据本发明实施例的邻居会话负载处理方法包括：

步骤401，BGP系统中的预定节点每隔第一预定时间采集各个节点和各个邻居会话的状态信息，并将采集的状态信息存储在预先设置的负载历史信息库中；在本发明实施例中，状态信息包括以下至少之一：邻居会话保持开销、邻居会话迁移后通讯开销、邻居会话运行过程中的最大路由数、邻居会话运行过程中的平均路由数、邻居会话运行过程中的路由更新速率、邻居会话运行过程中的中央处理器占用率、邻居会话最大前缀数、邻居会话最大路由更新率、节点最大负载信息、节点平均负载信息、节点能力信息。上述状态信息的物理意义可以参照装置实施例的相关内容进行理解，在此不再赘述。

步骤402，BGP系统中的预定节点每隔第二预定时间根据预先设置的判断条件判断BGP系统的负载是否均衡；在本发明实施例中，判断条件包括以下至少之一：

(1)分布式的BGP系统中出现节点数量的变更；例如，新增节点加入到BGP系统、或者已有节点故障退出BGP系统；

(2)负载历史信息库202中保存的节点的状态信息，即常量信息被管理员修改；例如，节点能力常量发生变化；

(3)分布式的BGP系统中出现未分配到节点上的邻居会话；例如，管理员增加了新的邻居配置信息；

(4)BGP系统中的节点的实际处理能力降低，即，节点长时间处于高负载状态，在本节点出现邻居会话超时断开现象，需要按照一定的比例因子降低节点的能力常量；

(5)分布式的BGP系统中有节点的负载超出了系统预定义的阈值。

步骤403，在判断为否的情况下，预定节点根据当前负载分配方案以及负载历史信息库中的状态信息确定新的负载分配方案。也就是说，预定节点需要根据当前邻居会话的运行状态等信息，定时计算各个节点的负载状态并进行比较，当确定整个分布式的BGP系统出现负载不均衡时，重新进行邻居会话的负载均衡分配，在考虑前一次分配方案和当前负载状态的基础上，计算出新的负载分配方案。

在本发明的实施例中，基于邻居会话的负载均衡分配方法需要实现两个目标：1、保证分配到各个节点的邻居会话集合的总负载之间尽量接近均衡，并在系统预定义的负载阈值范围内；2、与前一次分配方案相比较，需要迁移的邻居会话总体开销最小。

本发明实施例采用一种近似的方法在有限时间内实现负载阈值范围内的负载均衡分配方法，假设节点集合为N，邻居会话集合为M，负载阈值为T，当前负载分配方案描述为D＝{D₁，D₂，...，D_N}，新的负载分配方案描述为O＝{O₁，O₂，...，O_N}，根据可用的节点集合N，邻居会话集合M，系统预设的负载阈值T，当前负载分配方案D＝{D₁，D₂，...，D_N}获取新的负载分配方案O＝{O₁，O₂，...，O_N}，具体的包括如下处理：

(1)对集合M中的每个元素m_j，根据公式5计算新的邻居会话权重保存在m_j中，用W(m_j)表示，其中，j代表第j个邻居会话，j为自然数，j∈〔1，M〕：

W(m_j)＝K(m_j)+P(m_j)+S(m_j)+F(m_j)(0)          公式5；

其中，K(m_j)为元素m_j的邻居会话保持开销，P(m_j)为元素m_j的邻居会话最大前缀数，S(m_j)为元素m_j的邻居会话最大路由更新速率，F(m_j)(0)为元素m_j的邻居会话迁移后的正整数通讯开销；

(2)令： $\mathrm{\&alpha;}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^N{C}_i}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^{N}W\left(m_j\right)},$ 集合O＝集合D；

(3)对集合O中每个元素O_i，根据公式6计算权重W(O_i)，其中，i表示为第i个节点，i为自然数，i∈〔1，N〕；

W(O_i)＝α×∑W(m_j，i)                        公式6；

其中， $\mathrm{\&alpha;}=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^N{C}_i}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^{N}W\left(m_j\right)},$ m_j∈O_i，W(m_j，i)＝K(m_j)+P(m_j)+S(m_j)+F(m_j)(i)，C_i为第i个节点的能力信息，F(m_j)(i)表示第i个节点上的邻居会话迁移后的通讯开销；

需要说明的是，如果对应于O_i的节点i故障，则将O_i从集合中删除；

(4)对集合O中每个元素O_i按照权重W(O_i)进行从大到小的排序；

(5)对集合O中的每个元素O_i，从i＝1开始，执行第一循环操作，直到满足 $\frac{W\left(O_i\right)}{C_i}<T$ 后结束所述第一循环操作，其中，所述第一循环操作包括：令m_j为集合O_i的最后一个元素，使O_i＝O_i-{m_j}；

(6)获取未分配的邻居会话集合E＝M-O，并对集合E中的元素m_k按照权重从大到小进行排序，其中k∈〔1，K〕，k属于正整数，K为当前未分配的邻居会话数量；

(7)令集合L＝{C_i-W(O_i)}，并对集合L中的元素l_i按照预定顺序进行排序；预定顺序为从大到小的顺序；

(8)对集合E中每个元素m_k执行如下第二循环操作：对集合L的所有元素l_i按照所述预定顺序判断是否满足公式7或公式8，在获取了满足所述公式7或公式8的元素l_i后，令O_i＝O_i+{m_k}，E＝E-{m_k}，l_i＝l_i-W(m_k，l_i)。

l_i≥α×W(m_k，i)I  m_k∈P_i                公式7；

$l_i\&GreaterEqual;\mathrm{\&alpha;}\&times;W(m_k,i)I,\&ForAll;j\&NotEqual;i,$ j∈N，l_j≥α×W(m_k，j)→W(m_k，i)≤W(m_k，j)     公式8；

通过上述处理，能够实现邻居会话的均衡分配。

下面，对本发明实施例的邻居会话负载分配流程进行举例说明。图5是本发明实施例的邻居会话负载分配的流程图，如图5所示，包括如下处理，

步骤1，按照固定时间间隔采集邻居会话和路由节点的各种状态信息，对采集的最大负载信息与负载历史信息库中记录的最大值进行比较并以最大值更新负载历史信息库；对采集的平均负载信息按照公式AVE_n＝(NEW+AVE_n-1×(n-1))/n更新负载历史信息库，其中n为正整数，表示采集的总次数；NEW表示当前采集的负载信息采样值。

步骤2，定期地执行负载是否不均衡的判定，对当前分布式的BGP系统的运行状态进行评价；其中，负载不均衡状态的判断条件主要有五种，分别对应于系统故障、硬件变更、软件配置改变和各个节点路由更新处理情况的变化等。

步骤3，从负载过重节点中移出权重轻的邻居会话，使其满足系统预定义的负载阈值，再将未分配的邻居会话重新分配到负载轻的路由节点上。

通过上述处理，能够将邻居会话负载进行均衡地分配。

下面，对动态迁移的处理过程进行说明。为了能够根据新的负载分配方案对邻居会话进行动态迁移，还需要执行以下处理：

在本节点运行邻居会话负载分配功能时，预定节点将新的负载分配方案同步到BGP系统的其他节点上；如果该节点上没有运行邻居会话负载分配功能，则需要接受其他节点发送的新的负载分配方案。在负载分配方案同步后，BGP系统中的各个节点将新的负载分配方案与当前负载分配方案进行对比，确定需要从本节点迁出的邻居会话以及需要迁移到本节点的邻居会话；随后，关闭需要从本节点迁出的邻居会话的会话连接，并将该邻居会话的路由信息标记为过期路由；对需要迁移到本节点的邻居会话执行基于无缝启动GR的迁移处理过程；在迁移处理过程完毕后，对本节点的当前邻居会话进行维护与管理。

下面对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。图6是本发明实施例的邻居会话动态迁移的流程图，如图6所示，包括如下处理：

步骤1，负责进行负载均衡分配的路由节点在计算出新的负载分配方案时，将新方案同步给其它路由节点，使得所有路由节点能够获得相同的新的负载分配方案；

步骤2，在同步了新的负载分配方案后，根据保存的当前负载分配方案，使用新的负载分配方案与当前负载分配方案进行比对，确定需要移出本节点的邻居会话集合和需要移入本节点的邻居会话集合；

步骤3，根据需要执行GR启动过程的邻居会话集合，对集合中每个邻居会话执行基于GR的迁移启动处理过程；

步骤4，在邻居会话迁移启动处理过程结束后，对本地邻居会话进行维护和管理，响应并执行用户对邻居会话的各种配置命令。

从上述处理可以看出，通过本发明的技术方案，能够完成BGP的邻居会话的负载均衡分配、运行状态监控、以及动态迁移的处理。

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实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或任意其它形式的存储介质中。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种邻居会话负载处理方法，用于分布式的边界网关协议BGP系统，其特征在于，所述方法包括：

所述BGP系统中的预定节点每隔第一预定时间采集各个节点和各个邻居会话的状态信息，并将采集的所述状态信息存储在预先设置的负载历史信息库中；

所述BGP系统中的所述预定节点每隔第二预定时间根据预先设置的判断条件判断所述BGP系统的负载是否均衡；

在判断为否的情况下，所述预定节点根据当前负载分配方案以及所述负载历史信息库中的所述状态信息确定新的负载分配方案；

其中，所述预定节点根据当前负载分配方案以及所述负载历史信息库中的所述状态信息确定新的负载分配方案包括：

假设节点集合为N，邻居会话集合为M，负载阈值为T，所述当前负载分配方案描述为D={D₁,D₂,…,D_N}，所述新的负载分配方案描述为O={O₁,O₂,…,O_N}，其中，集合D中的每个元素D_i表示第i个节点当前分配的邻居会话集合，集合O中的每个元素O_i表示第i个节点新分配的邻居会话集合;

对集合M中的每个元素m_j，根据公式（1）计算新的邻居会话权重W(m_j)，其中，j代表第j个邻居会话，j为自然数，1≤j≤M；

W(m_j)=K(m_j)+P(m_j)+S(m_j)+F(m_j)(0)  （1）；

其中，K(m_j)为元素m_j的邻居会话保持开销，P(m_j)为元素m_j的邻居会话最大前缀数，S(m_j)为元素m_j的邻居会话最大路由更新速率，F(m_j)(0)为元素m_j的邻居会话迁移后的正整数通讯开销；

对于集合O中的每个元素O_i，根据公式（2）计算权重W(O_i)，其中，i表示为第i个节点，i为自然数，1≤i≤N；

W(O_i)=α×∑W(m_j，i)  （2）；

其中，

m_j∈O_i，W(m_j)=K(m_j)+P(m_j)+S(m_j)+F(m_j)(i)，C_i为第i个节点的能力信息，F(m_j)(i)表示第i个节点上的邻居会话迁移后的通讯开销；

对集合O中的每个元素O_i按照所述权重W(O_i)进行排序；

对集合O中的每个元素O_i，从i=1开始，执行第一循环操作，直到满足

后结束所述第一循环操作，其中，所述第一循环操作包括：令m_j为集合O_i的最后一个元素，使O_i=O_i-{m_j}；

获取未分配的邻居会话集合E=M-O，并对集合E中的元素m_k进行排序，其中1≤k≤K，k属于正整数，K为未分配的邻居会话的数量；

令集合L={C_i-W(O_i)}，并对集合L中的元素l_i按照预定顺序进行排序；

对集合E中每个元素m_k执行如下第二循环操作：对集合L的所有元素l_i按照所述预定顺序判断是否满足公式（3）或公式（4），在获取了满足所述公式（3）或公式（4）的元素l_i后，令O_i=O_i+{m_k}，E=E-{m_k}，l_i=l_i-W(m_k,l_i)；

l_i≥α×W(m_k,i)∩m_k∈P_i  （3）；

$l_i\&GreaterEqual;\mathrm{\&alpha;}\&times;W(m_k,i)\&cap;\&ForAll;j\&NotEqual;i,j\&Element;N,l_j\&GreaterEqual;\mathrm{\&alpha;}\&times;W(m_k,j)\&RightArrow;W(m_k,i)\&le;W(m_k,j)---\left(4\right)$

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定节点根据当前负载分配方案以及所述负载历史信息库中的所述状态信息确定新的负载分配方案之后，所述方法还包括：

所述预定节点将所述新的负载分配方案同步到所述BGP系统的其他节点上。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述预定节点将所述新的负载分配方案同步到所述BGP系统的其他节点上之后，所述方法还包括：

所述BGP系统中的各个节点将所述新的负载分配方案与所述当前负载分配方案进行对比，确定需要从本节点迁出的邻居会话以及需要迁移到本节点的邻居会话；

关闭所述需要从本节点迁出的邻居会话的会话连接，并将该邻居会话的路由信息标记为过期路由；

对所述需要迁移到本节点的邻居会话执行基于无缝启动GR的迁移处理过程；

在所迁移处理过程完毕后，对本节点的当前邻居会话进行维护与管理。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态信息包括以下至少之一：

邻居会话保持开销、邻居会话迁移后通讯开销、邻居会话运行过程中的最大路由数、邻居会话运行过程中的平均路由数、邻居会话运行过程中的路由更新速率、邻居会话运行过程中的中央处理器占用率、邻居会话最大前缀数、邻居会话最大路由更新率、节点最大负载信息、节点平均负载信息、节点能力信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断条件包括以下至少之一：

所述BGP系统中出现节点数量的变更；

所述负载历史信息库中保存的节点配置的状态信息被修改；

所述BGP系统中出现未分配的邻居会话；

所述BGP系统中的节点的实际处理能力降低；

所述BGP系统中的节点的负载值超过了预定的阈值。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述BGP系统中的各个节点将所述新的负载分配方案与所述当前负载分配方案进行对比，确定需要从本节点迁出的邻居会话以及需要迁移到本节点的邻居会话包括：

从所述新的负载分配方案O={O₁,O₂,…,O_N}中获取所述本节点新分配的邻居会话集合O_i；

从所述当前负载分配方案D={D₁,D₂,…,D_N}中获取所述本节点当前分配的邻居会话集合D_i；

获取所述需要从本节点迁出的邻居会话的集合OUT=D_i-(D_i∩O_i)；

获取所述需要迁移到本节点的邻居会话的集合IN=O_i-(D_i∩O_i)。

7.一种邻居会话负载处理装置，位于分布式的BGP系统，其特征在于，所述装置包括：邻居会话负载分配模块，所述邻居会话负载分配模块包括：

定时器，用于每隔第一预定时间触发负载信息采集模块，每隔第二预定时间触发负载状态计算模块；

所述负载信息采集模块，用于在所述定时器触发时，采集各个节点和各个邻居会话的状态信息；

负载历史信息库，用于存储所述负载信息采集模块采集的所述状态信息；

负载状态计算模块，用于在所述定时器触发时，根据预先设置的判断条件计算所述BGP系统的负载是否均衡；

负载分配模块，用于在所述负载状态计算模块确定所述BGP系统的负载不均衡的情况下，根据当前负载分配方案以及所述负载历史信息库中的所述状态信息确定新的负载分配方案，具体包括：

假设节点集合为N，邻居会话集合为M，负载阈值为T，所述当前负载分配方案描述为D={D₁,D₂,…,D_N}，所述新的负载分配方案描述为O={O₁,O₂,…,O_N}，其中，集合D中的每个元素D_i表示第i个节点当前分配的邻居会话集合，集合O中的每个元素O_i表示第i个节点新分配的邻居会话集合;

对集合M中的每个元素m_j，根据公式（1）计算新的邻居会话权重W(m_j)，其中，j代表第j个邻居会话，j为自然数，1≤j≤M；

W(m_j)=K(m_j)+P(m_j)+S(m_j)+F(m_j)(0)  公式（1）；

其中，K(m_j)为元素m_j的邻居会话保持开销，P(m_j)为元素m_j的邻居会话最大前缀数，S(m_j)为元素m_j的邻居会话最大路由更新速率，F(m_j)(0)为元素m_j的邻居会话迁移后的正整数通讯开销；

对于集合O中的每个元素O_i，根据公式（2）计算权重W(O_i)，其中，i表示为第i个节点，i为自然数，1≤i≤N；

W(O_i)=α×∑W(m_j，i)  （2）；

其中，m_j∈O_i，W(m_j)=K(m_j)+P(m_j)+S(m_j)+F(m_j)(i)，C_i为第i个节点的能力信息，F(m_j)(i)表示第i个节点上的邻居会话迁移后的通讯开销；

对集合O中的每个元素O_i按照所述权重W(O_i)进行排序；

对集合O中的每个元素O_i，从i=1开始，执行第一循环操作，直到满足

后结束所述第一循环操作，其中，所述第一循环操作包括：令m_j为集合O_i的最后一个元素，使O_i=O_i-{m_j}；

获取未分配的邻居会话集合E=M-O，并对集合E中的元素m_k进行排序，其中1≤k≤K，k属于正整数，K为未分配的邻居会话的数量；

令集合L={C_i-W(O_i)}，并对集合L中的元素l_i按照预定顺序进行排序；

对集合E中每个元素m_k执行如下第二循环操作：对集合L的所有元素l_i按照所述预定顺序判断是否满足公式（3）或公式（4），在获取了满足所述公式（3）或公式（4）的元素l_i后，令O_i=O_i+{m_k}，E=E-{m_k}，l_i=l_i-W(m_k,l_i)；

l_i≥α×W(m_k,i)∩m_k∈P_i  （3）；

$l_i\&GreaterEqual;\mathrm{\&alpha;}\&times;W(m_k,i)\&cap;\&ForAll;j\&NotEqual;i,j\&Element;N,l_j\&GreaterEqual;\mathrm{\&alpha;}\&times;W(m_k,j)\&RightArrow;W(m_k,i)\&le;W(m_k,j)---\left(4\right)$

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：邻居会话动态迁移模块，所述邻居会话动态迁移模块包括：

方案发分与同步模块，用于将所述新的负载分配方案同步到所述BGP系统的其他节点上；

分配方案接收模块，用于接收所述BGP系统的其他节点发送的所述新的负载分配方案；

方案对比迁移模块，用于将所述新的负载分配方案与所述当前负载分配方案进行对比，确定需要从本节点迁出的邻居会话以及需要迁移到本节点的邻居会话，并关闭所述需要从本节点迁出的邻居会话的会话连接，将该邻居会话的路由信息标记为过期路由；

邻居会话GR启动管理模块，用于对所述需要迁移到本节点的邻居会话执行基于GR的迁移处理过程；

本地邻居会话运行管理模块，用于在所迁移处理过程完毕后，对本节点的当前邻居会话进行维护与管理。

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