CN101888344B

CN101888344B - 一种实现路由泛洪的方法、装置及交换机

Info

Publication number: CN101888344B
Application number: CN2010102440968A
Authority: CN
Inventors: 林鹏
Original assignee: Fujian Star Net Communication Co Ltd
Current assignee: Ruijie Networks Co Ltd
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: CN101888344A

Abstract

本发明公开了一种实现路由泛洪的方法、装置及交换机，其中方法包括：接收用户发往群集的报文；在预设的ECMP组包含的至少两个ECMP路由中选择出该报文的下一跳路由；通过选择出的下一跳路由对应的反射口，将报文路由泛洪至群集中的所有服务器。本发明将用户发送给群集的单播报文，分别通过多个反射口中继到群集中的每个服务器上，每个发射口承担的流量较群集中所有服务器的总带宽要小很多，降低了单个反射口的带宽要求。并且，由于多个反射口共同分担发往群集的流量，当某个反射口出现故障，还可通过其他未出现故障的反射口将报文中继到群集所有的服务器中，提高了路由泛洪的可靠性。

Description

一种实现路由泛洪的方法、装置及交换机

技术领域

本发明涉及网络通讯领域，尤其涉及一种实现路由泛洪方法、装置及交换机。

背景技术

网络负载平衡(Network Load Balance，NLB)技术增强了Web、文件传输协议(File Transfer Protocol，FTP)、防火墙、代理、虚拟专用网VPN和其他关键任务服务器之类的Internet服务器应用程序的可用性和可伸缩性。单个计算机可提供有限的服务器可靠性和可伸缩的性能。但如果通过将两个或多个计算机资源组合为一个群集，网络负载平衡技术可以提供Web服务器和其他关键任务服务器所需的性能和可靠性。

网络负载平衡技术允许群集中的所有计算机被一组相同的群集IP地址寻址，同时保持每个单个计算机现有的唯一专用IP地址。

现有网络负载平衡技术常采用路由泛洪技术实现将经过路由的单播报文发往群集计算机的多个不同的目的端口。例如支持Microsoft公司的NLB技术，NLB技术允许使用多台服务器共同分担对外的网络请求服务，这些服务器组成了一个群集。NLB技术保证即使是在负载很重的情况下服务器也能作出快速响应。NLB对外只须提供一个IP地址(称为群集地址)。当群集中的服务器直接与交换机连接时(连接的端口称为目的端口)，就要求所连接的交换机需要把目的IP地址为群集地址的单播报文发送给所有的服务器。如果交换机的专用集成化电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)芯片不支持路由泛洪功能，那么交换机无法通过路由学习而实现将目的IP地址为群集地址的单播报文发送给所有的服务器。

现有技术中在不支持路由泛洪功能的交换机上间接实现路由泛洪功能，通常通过在交换机上配置反射口，并把群集IP地址对应的下一跳出口指向反射口，然后通过反射口的中继功能，将IP报文中继到所有的目的端口来解决。

图1是现有的网络负载平衡技术中，通过配置反射口实现路由泛洪功能的网络拓扑示意图。

主服务器与从服务器组成一个群集。群集IP地址为：121.16.1.10。主服务器的IP地址为：121.16.1.8，从服务器的IP地址为121.16.1.9。主服务器通过交换机上的端口Port 1与交换机连接，从服务器通过交换机上的端口Port 2与交换机连接。交换机通过其端口Port 3与公网连接。

为了实现将单播报文同时送往主从服务器，需要在交换机上设置其端口Port 4为反射口。并且设置Port 1，Port 2为目的端口。驱动软件修改路由表，将群集IP地址121.16.1.10的下一跳出口修改成反射口Port 4。将反射口Port 4与目的端口Port 1，Port 2加入到同一个VLAN中(Loop-Vlan-A)。

用户向群集服务器发起服务请求后，通过反射口实现路由泛洪的步骤如下：

步骤1：用户发送请求报文(报文的目的IP地址为群集IP地址121.16.1.10)

步骤2：IP报文经过路由寻址，到达交换机。

步骤3：IP报文从Port 3进入交换机后，交换机查找路由表，出口为反射口Port 4，报文被送到反射口。

步骤4：反射口Port 4将IP报文通过Loop-Vlan-A中继到目的端口Port1和Port2。

步骤5：主从服务器分别从Port 1和Port 2收到来自用户的IP报文。

但是目前这种通过配置反射口实现路由泛洪的做法还存在下述不足：

如果反射口所在的线卡出现故障，导致反射口无法工作，状态变为down，这时报文就无法从反射口中继到目的端口，这种方式存在可靠性问题。

由于所有发往群集的IP报文都需要通过反射口进行中继，所以要求反射口的带宽必须要大于或等于服务器所连接的端口的带宽之和，才能确保服务器全负荷工作。通常交换机的连接端口都为千兆端口，万兆端口的数量是非常有限的，为了使得主从服务器都达到最大带宽，那么交换机上的反射口必须使用带宽为万兆以上的端口，对于反射口的带宽要求过高，使得目前交换机上的千兆端口作为反射口往往无法满足群集服务器的需求。

发明内容

本发明实施例提供一种实现路由泛洪的方法、装置及交换机，用以解决现有技术通过反射口实现路由泛洪技术中存在的可靠性较低以及反射口带宽要求过高的问题。

本发明实施例提供的实现路由泛洪的方法，包括：

设置至少两个端口作为反射口；

在路由表中，为群集服务器的群集IP地址创建一个等价多路径ECMP组；所述ECMP组中包含所述群集IP地址对应的至少两个下一跳路由；

将所述至少两个下一跳路由与设置的反射口的标识一一对应；

针对每个反射口，将该反射口与预先设置的用于与群集中各服务器连接的目的端口加入到同一个虚拟局域网VLAN中；

接收用户发往群集的报文；

在所述ECMP组中包含的至少两个下一跳路由中选择出该报文的下一跳路由；

将所述报文发送至选择出的所述下一跳路由对应的反射口；

通过所述反射口与所述预先设置的目的端口组成的VLAN，将所述报文中继到所述目的端口；

通过所述目的端口将所述报文发送至群集中所有服务器。

本发明实施例提供的实现路由泛洪的装置，包括：

反射口设置单元，用于设置至少两个端口作为反射口；

路由表设置单元，用于在路由表中，为群集服务器的群集IP地址创建一个ECMP组；所述ECMP组中包含所述群集IP地址对应的至少两个下一跳路由；将所述至少两个下一跳路由与设置的反射口的标识一一对应；

路由泛洪设置单元，针对每个反射口，将该反射口与预先设置的用于与群集中各服务器连接的目的端口加入到同一个虚拟局域网VLAN中；

接收单元，用于接收用户发往群集的报文；

路由确定单元，用于在所述ECMP组中包含的至少两个下一跳路由中选择出该报文的下一跳路由；

路由泛洪单元，用于将所述报文发送至选择出的所述下一跳路由对应的反射口；通过所述反射口与所述预先设置的目的端口组成的VLAN，将所述报文中继到所述目的端口；通过所述目的端口将所述报文发送至群集中所有服务器。

本发明实施例还提供了一种交换机，该交换机包括本发明实施例提供的上述实现路由泛洪的装置。

本发明实施例的有益效果如下：

本发明实施例提供的一种实现路由泛洪的方法、装置及交换机，接收用户发往群集的报文；在预设的ECMP组中包含的至少两个ECMP路由中选择出该报文的下一跳路由；通过选择出的下一跳路由对应的反射口，将该报文路由泛洪至该群集中的所有服务器，用户发送给群集的单播报文，可以分别通过多个反射口中继到群集中的每个服务器上，总体上均衡了发往群集的流量，每个发射口承担的流量较群集中所有服务器的总带宽要小很多，采用交换机上比较常用、数量较多的千兆端口即可，降低了单个反射口的带宽要求，克服了现有技术中当群集中所有服务器全负荷工作时，反射口出现流量瓶颈的问题。另外，由于有多个反射口共同分担发往群集的流量，当某个反射口出现故障，还可通过其他未出现故障的反射口将此后的报文中继到群集所有的服务器中，避免了现有技术中采用单个反射口实现路由泛洪时若该反射口出现故障导致的断流问题，提高了路由泛洪的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中通过配置反射口实现路由泛洪功能的网络拓扑示意图；

图2为本发明实施例提供的实现路由泛洪的方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的路由泛洪的网络拓扑示意图；

图4为本发明实施例提供的路由表的示意图；

图5为本发明实施例提供的实现路由泛洪的装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的确定单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的一种实现路由泛洪的方法、装置及交换机的具体实施方式进行详细地说明。

本发明实施例提供的实现路由泛洪的方法，如图2所示，包括下述步骤：

S201、接收用户发往群集的报文；

S202、在预设的等价多路径(Equal-cost Multiple path Routing，ECMP)组中包含的至少两个ECMP路由中选择出该报文的下一跳路由；

在本步骤S202中，ECMP组中，每个ECMP路由分别与交换机上预先设置的至少两个反射口一一对应。

S203、通过选择出的该报文的下一跳路由对应的反射口，将该报文路由泛洪至群集中的所有服务器。

上述步骤S202中，可以采用现有技术中各种的ECMP算法对从报文中提取的相关信息进行哈希运算，例如提取报文中的源IP地址、目的IP地址、差分服务代码点(Differentiated Services Code Point，DSCP)、协议字段、四层端口号和流标签进行哈希运算，根据计算出的哈希值，在预先设定的ECMP组中，确定与该哈希值对应的下一跳路由。

较佳地，在本发明实施例提供的上述实现路由泛洪的方法开始实施之前，需要完成下述一系列的设置工作：

在交换机上，选择至少两个端口设置为反射口；

并且，在交换机的路由表中，为其连接的群集服务器的群集IP地址创建一个ECMP组，在路由表中将群集IP与ECMP组对应存储，ECMP组中包含了群集IP地址对应的至少两个下一跳路由；较佳地，ECMP组中包含的下一跳路由的数量与设置的反射口的数量一致。

将ECMP组中包含的每个下一跳路由与设置的反射口的标识一一对应存储。

针对设置的每个反射口，将该反射口与预先设置的目的端口加入到同一个虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN)中。目的端口通常可以有多个，用于连接群集中的各服务器，将报文发送至群集服务器中的每个服务器(包括主服务器和从服务器)。

经过上述一系列的设置工作之后，图2中步骤S203中将所述报文路由泛洪至群集中的所有服务器通过下述方法实现：

首先将接收的报文发送至选择出的该报文下一跳路由对应的反射口；

通过该反射口与预先设置的目的端口组成的VLAN，将该报文中继到预先设置的目的端口；

通过预先设置的目的端口将该报文发送至群集中所有服务器。

当设置的多个反射口出现故障时，本发明实施例提供的实现路由泛洪的方法，还包括下述步骤：根据该出现故障反射口发送的故障DOWN消息，在路由表的ECMP组中，删除该出现故障的反射口的标识以及对应的下一跳路由。

反过来，如果某个反射口由故障恢复正常时，本发明实施例提供的实现路由泛洪的方法，还包括下述步骤：根据该由故障恢复正常的反射口发送的恢复UP消息，在路由表的ECMP组中，添加由故障恢复正常的反射口的标识以及对应的下一跳路由。

下面举一个简单的实例来说明本发明实施例提供的实现路由泛洪的方法，在该实例中，如图3所示的网络拓扑示意图，在交换机上设置的反射口为2个，包括端口port4和端口port5。当然，本实例是以2个反射口为例进行说明的，本发明实施例中并不限定该反射口数量为2个，其数量可以大于2个。

如图4所示，在路由表中，群集IP地址与ECMP组对应存储，通过ECMP组索引可以查找到ECMP组，EMCP组中包含下一跳路由A和路由B，并且，路由A和路由B，分别与反射口port4和port5一一对应。

如图3所示，在交换机上，还预先设置了两个目的端口，包括端口port1和端口port2。

假设用户发送了一个请求报文，该请求报文为单播报文，报文的目的地址为群集IP地址，该请求报文经过路由寻址，达到了交换机的接收端口port3。

交换机利用现有的ECMP算法，对报文中携带的源IP地址、目的IP地址、差分服务代码点DSCP、协议字段、四层端口号和流标签进行哈希运算，确定该报文是发向反射口port4还是发向反射口port5。

通过现有的ECMP算法，可以将不同的报文分散至两个不同的反射口port4和反射口port5，降低了每个反射口转发的流量。

如果反射口port4接收了该请求报文，则通过其与目的端口port1和port2组成的虚拟局域网Loop-VLAN-A，将该请求报文同时中继至端口port1和port2。

如果反射口port5接收到了该请求报文，则通过其与目的端口port1和port2组成的虚拟局域网Loop-VLAN-B，将该请求报文同时中继至端口port1和port2。

通过目的端口port1和port2，报文可达到群集中的所有服务器，实现了路由泛洪。

假设反射口Port 4的线卡出现故障，造成该反射口无法正常中继报文时，即接收到该端口发送的状态变更消息-DOWN消息时，修订路由表中的ECMP组，删除掉下一跳路由A，以及该路由A对应的反射口Port 4的标识。修改后的ECMP组中，只存在下一跳B，这样，所有的目的地址为该群集IP地址的单播报文，依然可以全部转发到port 5上，由port 5中继至目的端口port1和port2。

当反射口Port 4由故障状态恢复正常时，即接收到该反射口发送的恢复UP消息时，在路由表的ECMP组中添加一个下一跳A，并且该下一跳A对应反射口Port 4。这样，所有目的地址为该群集IP地址的单播报文，可通过ECMP算法，分别通过反射口Port 4和port 5中继至目的端口port1和port2。

从图4中也可以看出，用户发往群集的单播报文，分别通过反射口Port 4与反射口Port 5中继到群集中的每个服务器上，这里两个反射口都可选择为常用的千兆口，并且两个反射口的总带宽与群集中所有服务器的总带宽一致，降低了单个反射口的带宽要求，并且，由于有两个(或两个以上)的反射口，当其中某个反射口出现故障，还可以通过另外一个没有出故障的反射口将此后的报文中继到群集中所有的服务器中，提高了路由泛洪的可靠性。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种实现路由泛洪的装置和交换机，由于该实现路由泛洪的装置和交换机解决问题的原理与前述实现路由泛洪的方法相似，因此该实现路由泛洪的装置和交换机的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的实现路由泛洪的装置，如图5所示，包括：

接收单元501，用于接收用户发往群集的报文；

路由确定单元502，用于在预设的ECMP组中包含的至少两个ECMP路由中选择出该报文的下一跳路由；每个所述ECMP路由分别与预先设置的至少两个反射口一一对应；

路由泛洪单元503，用于通过选择出的下一跳路由对应的反射口，将该报文路由泛洪至该群集中的所有服务器。

进一步地，本发明实施例中，上述路由确定单元，如图6所示，进一步包括：

提取子单元601，用于提取报文中的源IP地址、目的IP地址、差分服务代码点DSCP、协议字段、四层端口号和流标签进行哈希运算；

确定子单元602，用于根据计算出的哈希值，在预先设定的ECMP组中，确定与该哈希值对应的下一跳路由。

进一步地，本发明实施例提供的实现路由泛洪的装置，如图5所示，还包括：

反射口设置单元504，用于设置至少两个端口作为反射口；

路由表设置单元505，用于在路由表中，为群集服务器的群集IP地址创建一个ECMP组；所述ECMP组中包含所述群集IP地址对应的至少两个下一跳路由；将所述至少两个下一跳路由与设置的反射口的标识一一对应；

路由泛洪设置单元506，针对每个反射口，将该反射口与预先设置的用于与群集中各服务器连接的目的端口加入到同一个虚拟局域网VLAN中。

本发明实施例提供的实现路由泛洪的装置，路由泛洪单元503进一步用于将该报文发送至选择出的下一跳路由对应的反射口；通过该反射口与预先设置的目的端口组成的VLAN，将该报文中继到预先设置的目的端口；通过预先设置的目的端口将所述报文发送至群集中所有服务器。

本发明实施例提供的实现路由泛洪的装置，还包括反射口故障处理单元507，用于当反射口出现故障时，根据该出现故障的反射口发送的故障DOWN消息，在路由表的ECMP组中，删除该出现故障的反射口的标识以及对应的下一跳路由。

进一步地，反射口故障处理单元507，还用于当反射口由故障恢复正常时，根据该由故障恢复正常的反射口发送的恢复UP消息，在路由表的ECMP组中，添加该由故障恢复正常的反射口的标识以及对应的下一跳路由。

本发明实施例还提供了一种交换机，该交换机中包含了本发明实施例提供的上述实现路由泛洪的装置。

本发明实施例提供的一种实现路由泛洪的方法、装置及交换机，接收用户发往群集的报文，在预设的ECMP组中包含的至少两个ECMP路由中选择出该报文的下一跳路由；通过选择出的下一跳路由对应的反射口，将该报文路由泛洪至该群集中的所有服务器，用户发送给群集的单播报文，可以分别通过多个反射口中继到群集中的每个服务器上，总体上均衡了发往群集的流量，每个发射口承担的流量较群集中所有服务器的总带宽要小很多，采用交换机上比较常用、数量较多的千兆端口即可，降低了单个反射口的带宽要求，克服了现有技术中当群集中所有服务器全负荷工作时，反射口出现流量瓶颈的问题。另外，由于有多个反射口共同分担发往群集的流量，当某个反射口出现故障，还可通过其他未出现故障的反射口将此后的报文中继到群集所有的服务器中，避免了现有技术中采用单个反射口实现路由泛洪时若该反射口出现故障导致的断流问题，提高了路由泛洪的可靠性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种实现路由泛洪的方法，其特征在于，包括：

设置至少两个端口作为反射口；

在路由表中，为群集服务器的群集IP地址创建一个等价多路径ECMP组；所述ECMP组中包含所述群集IP地址对应的至少两个下一跳路由，所述ECMP组中包含的下一跳路由的数量与设置的反射口的数量一致；

接收用户发往群集的报文；

在所述ECMP组包含的至少两个下一跳路由中选择出该报文的下一跳路由；

将所述报文发送至选择出的所述下一跳路由对应的反射口；

通过所述目的端口将所述报文发送至群集中所有服务器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在ECMP组中选择出该报文的下一跳路由，包括：

提取所述报文中的源IP地址、目的IP地址、差分服务代码点DSCP、协议字段、四层端口号和流标签进行哈希运算；

根据计算出的哈希值，在预先设定的ECMP组中，确定与该哈希值对应的下一跳路由。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当反射口出现故障时，还包括：

根据该出现故障的反射口发送的故障DOWN消息，在路由表的ECMP组中，删除所述出现故障的反射口的标识以及对应的下一跳路由。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当反射口由故障恢复正常时，还包括：

根据该由故障恢复正常的反射口发送的恢复UP消息，在路由表的ECMP组中，添加所述由故障恢复正常的反射口的标识以及对应的下一跳路由。

5.一种实现路由泛洪的装置，其特征在于，包括：

反射口设置单元，用于设置至少两个端口作为反射口；

路由表设置单元，用于在路由表中，为群集服务器的群集IP地址创建一个等价多路径ECMP组；所述ECMP组中包含所述群集IP地址对应的至少两个下一跳路由，所述ECMP组中包含的下一跳路由的数量与设置的反射口的数量一致；将所述至少两个下一跳路由与设置的反射口的标识一一对应；

接收单元，用于接收用户发往群集的报文；

路由确定单元，用于在所述ECMP组包含的至少两个下一跳路由中选择出该报文的下一跳路由；

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述路由确定单元，进一步包括：

提取子单元，用于提取所述报文中的源IP地址、目的IP地址、差分服务代码点DSCP、协议字段、四层端口号和流标签进行哈希运算；

确定子单元，用于根据计算出的哈希值，在预先设定的ECMP组中，确定与该哈希值对应的下一跳路由。

7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，还包括：反射口故障处理单元，用于当反射口出现故障时，根据该出现故障的反射口发送的故障DOWN消息，在路由表的ECMP组中，删除所述出现故障的反射口的标识以及对应的下一跳路由。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，反射口故障处理单元，还用于当反射口由故障恢复正常时，根据该由故障恢复正常的反射口发送的恢复UP消息，在路由表的ECMP组中，添加所述由故障恢复正常的反射口的标识以及对应的下一跳路由。

9.一种交换机，其特征在于，包括如权利要求5-8任一项所述的实现路由泛洪的装置。