CN102025644A

CN102025644A - 一种负载分担方法及设备

Info

Publication number: CN102025644A
Application number: CN2010106199627A
Authority: CN
Inventors: 郭英辉; 晏阳
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: CN102025644B

Abstract

本发明实施例公开了一种负载分担方法及设备。一种负载分担方法，包括：获取转发报文；依据报文的目的地址，获取与目的地址相对应的RE以及RE对应的多个NHP；获取各个NHP对应的出接口的流量，并分别与自身的预设拥塞阈值进行比较；选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口，确定该出接口作为转发出接口；将报文转发至转发出接口对应的NHP。应用上述技术方案，在转发报文至NHP时，结合了NHP所对应的出接口流量进行选取，即选取出接口的流量小于预设拥塞阈值的出接口作为转发出接口，因此避免选取出接口流量大于预设拥塞阈值的出接口，有效利用了出接口的流量，进而防止出接口拥塞时仍转发至该出接口对应的NHP造成的报文丢失。

Description

一种负载分担方法及设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，更具体地说，涉及一种负载分担方法及设备。

背景技术

在IP网络中，转发设备用于将报文转发到同一目的地的路径可能有多个，实现负载分担。当前转发设备实现了ECMP(Equal cost multi-path，等价多路径)负载分担。

所谓ECMP是指路由转发时进行等价流量担，即每个路径的权重占比相等。其工作过程为：转发引擎查找路由前缀，获取与路由前缀相对应的RE(Route Entry，路由表项)，找到RE对应的多个NHP(Next hop，下一跳)，然后根据NHP的转发方式选择相应的NHP转发报文。其中：转发方式通常有2种：逐包方式和逐流方式。逐包方式是根据报文处理顺序轮流选择各NHP，保证NHP流量均衡；而逐流方式根据报文流特征(如IP五元组，MAC地址等)进行哈希运算，确定该报文对应的NHP，保证同一条报文经过的NHP相同避免引起网络传输乱序。经过NHP转发的报文再经过与NHP对应的出接口传输给目的路由器。

然而，按照上述逐包方式或逐流方式将报文转发至NHP，再由与NHP相对应的出接口转发给目的路由器，可能会导致出接口转发报文时丢失报文。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种负载分担方法及设备，以有效利用NHP对应的出接口的流量，进而防止出接口为拥塞状态时仍选用该出接口转发造成的报文丢失。其技术方案如下：

本发明实施例提供一种负载分担方法，包括：

获取转发报文；

依据所述报文的目的地址，获取与所述目的地址相对应的路由表项RE以及RE对应的多个下一跳NHP；

获取各个NHP对应的出接口的流量，并分别与自身的预设拥塞阈值进行比较；

选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口，确定该出接口作为转发出接口；

将所述报文转发至所述转发出接口对应的NHP。

与之相对应的，本发明实施例还提供一种负载分担设备，包括：

报文接收装置，用于接收转发报文；

路径选取装置，用于依据所述报文的目的地址，获取与所述目的地址相对应的路由表项RE以及RE对应的多个下一跳NHP；

比较装置，用于获取各个NHP对应的出接口的流量，并分别与自身的预设拥塞阈值进行比较；

转发出接口确定装置，用于选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口，确定该出接口作为转发出接口；

转发装置，用于将所述报文转发至所述转发出接口对应的NHP。

应用本发明实施例提供的技术方案，在转发报文至NHP时，结合了NHP所对应的出接口流量进行选取，即选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口作为转发出接口，因此避免选取流量大于自身预设拥塞阈值的出接口，有效利用了出接口流量，进而防止出接口拥塞时仍转发至该出接口对应的NHP造成的报文丢失。

附图说明

图1为本发明实施例提供的负载分担方法的一种流程图；

图2为本发明实施例提供的负载分担方法的另一种流程图；

图3为本发明实施例提供的负载分担方法的另一种流程图；

图4为本发明实施例提供的负载分担设备的一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的负载分担设备的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一个实施例

发明人经研究发现，采用ECMP方式转发报文至NHP时，未结合与NHP相对应的出接口的流量进行选取，因此，当NHP对应的出接口流量大，出接口处于拥塞状态时，将报文转发至其对应的NHP会进一步导致出接口拥塞，导致报文丢失。同时，如果选取的出接口为拥塞状态的出接口，而其他出接口有可能处于空闲状态，因此可能造成未能有效利用出接口流量。

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种负载分担方法，该方法在获取到转发报文对应的NHP时，首先获取与各个NHP对应的出接口的流量，选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口作为转发出接口，将报文转发至与转发出接口对应的NHP。方法流程图请参阅图1所示，包括：

S101：获取转发报文；

S102：依据所述报文的目的地址，获取与所述目的地址相对应的路由表项RE以及RE对应的多个下一跳NHP；其中：目的地址、路由表项和NHP的对应关系保存在路由表中，如表1所示。通过查找该路由表，即可以依据报文的目的地址获取其要转发至的NHP。

表1路由表

S103：获取各个NHP对应的出接口的流量，并分别与自身的预设拥塞阈值进行比较；其中：NHP与出接口的对应关系为多对一的关系，即多个NHP对应一个出接口，如表1中可能NHP1和NHP2对应一个出接口，而NHP3和NHP4对应另一个出接口。由于一个RE对应多个NHP，而多个NHP对应的出接口个数可能为多个，所以需要获取各个NHP对应的出接口的流量，并分别与自身的预设拥塞阈值进行比较。

本发明实施例中的预设拥塞阈值是依据出接口流量设置的，比如：预设拥塞阈值为总流量的90％，即能够传输的最大流量的90％，该预设拥塞阈值依据网络的设置而不同。

出接口流量的获取方式有三种：一是记录出接口输出报文数量，确定单位时间内出接口的流量，单位时间内出接口的流量作为NHP对应的出接口的流量，二是根据设备实现的资源允许情况确定出接口的流量，例如：如果资源较少，可以以物理接口为出接口，获取出接口的流量，同时获取预设拥塞阈值；如果资源足够，则以逻辑接口为出接口，获取出接口的流量，同时获取预设拥塞阈值；三是反馈出接口流量的方法，对于集中式设备可以通过内存访问直接获取出接口流量，反馈给报文入接口；而对于分布式设备使用扩散方法，例如控制报文扩散、交换网反压控制消息扩散将出接口流量反馈给报文入接口。

S104：选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口，确定该出接口作为转发出接口；步骤S104中还可以将流量和自身预设拥塞阈值的比较结果记录到结果表中，当流量小于自身预设拥塞阈值时，比较结果记录为“1”，表明该出接口处于空闲状态，可以将报文转发至其对应的NHP。而当流量不小于自身预设拥塞阈值时，比较结果记录为“0”，表明该出接口处于拥塞状态，不能将报文转发至其对应的NHP，否则会导致出接口进一步拥塞，进而导致报文丢失。表2是出接口的流量和预设拥塞阈值的比较结果的结果表。

表2出接口的流量和预设拥塞阈值的比较结果的结果表

出接口	比较结果
		1	1
2	1
		3	0

4

1

步骤S104在采用逐包方式转发报文时，轮流选取转发报文的NHP，当选定NHP后，获取该NHP所对应的出接口的流量，并将流量和自身的预设拥塞阈值进行对比，当流量大于自身的预设拥塞阈值时，可以选择其他出接口作为转发出接口，推荐通过随机或轮流的方式选择；此外，优先选取其他出接口流量小于自身预设拥塞阈值作为转发出接口，将报文转至转发出接口对应的NHP。

同样，在采用逐流方式转发报文时，依据报文的目的地址选取与其对应的NHP，获取NHP对应的出接口的流量，并将流量和自身的预设拥塞阈值进行对比，当流量大于自身的预设拥塞阈值时，可以选择其他出接口作为转发出接口，推荐通过随机或轮流的方式选择；此外，优先选取其他出接口流量小于自身预设拥塞阈值作为转发出接口，将报文转至转发出接口对应的NHP。

S105：将所述报文转发至所述转发出接口对应的NHP。NHP再将报文发送给其对应的出接口，进而发送给接收方。

应用上述技术方案，在转发报文至NHP时，结合了NHP所对应的出接口流量进行选取，即选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口作为转发出接口，因此避免选取流量大于自身预设拥塞阈值的出接口，有效利用了出接口流量，进而防止出接口拥塞时仍转发至该出接口对应的NHP造成的报文丢失。

又一个实施例

为了防止转发出接口的流量大于预设拥塞阈值时，还继续由其对应的NHP转发报文，导致报文丢失，因此，本发明实施例提供的负载分担方法还需要对转发出接口的流量进行实时监测。图2是本发明实施例提供的负载分担方法的另一种流程图，在实现有效利用出接口的流量，避免报文丢失的同时，实现对转发出接口的流量的实时监测。该方法的具体步骤如下，包括：

S201：获取转发报文；

S202：依据所述报文的目的地址，获取与所述目的地址相对应的路由表项RE以及RE对应的多个下一跳NHP；

S203：获取各个NHP对应的出接口的流量，并分别与自身的预设拥塞阈值进行比较；

S204：选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口，确定该出接口作为转发出接口；

S205：将所述报文转发至所述转发出接口对应的NHP。NHP再将报文发送给其对应的出接口，进而发送给接收方。

步骤S201至步骤S205分别与图1中的步骤S101至步骤S105的具体实施过程相同，本实施例对此不再加以阐述。

S206：获取转发出接口的流量；

步骤S206是为了实时监测转发报文的转发出接口的流量，防止该转发出接口的流量大于预设拥塞阈值时，继续转发报文导致报文丢失。

S207：对比转发出接口流量与自身的预设拥塞阈值；

S208：判断流量是否大于自身的预设拥塞阈值，如果是执行S209，如果否执行S210；

S209：判定该转发出接口的状态为拥塞状态，返回执行S204，以重新选取新的转发出接口，进而将报文转发至新的转发出接口对应的NHP转发报文，避免报文丢失；

S210：判定该转发出接口的状态为空闲状态，继续选取该转发出接口对应的NHP转发报文。

应用上述技术方案，当转发出接口的流量不小于预设拥塞阈值时，重新选取新的转发出接口，进一步避免报文丢失，同时实现了对转发出接口的实时监测。

但是本实施例判定转发出接口的状态时采用的单阈值方式，即对比转发出接口流量与自身的预设拥塞阈值，当流量大于自身预设拥塞阈值时，将该转发出接口对应的NHP发送的报文截取下来，重新选取新的转发出接口，并将截取的报文转发至新的转发出接口对应的NHP。那么此时之前呈拥塞状态的转发出接口上由于未有报文传输，因此其状态变为空闲状态，在步骤S204时可能会重新选取该转发出接口，导致出接口流量震荡，进而造成同一报文在该出接口对应的NHP上来回切换。为了上述问题，本实施例提供了一种双阈值门限判定出接口的负载分担方法，如图3所示，包括：

S301：获取转发报文；

S302：依据所述报文的目的地址，获取与所述目的地址相对应的路由表项RE以及RE对应的多个下一跳NHP；

S303：获取各个NHP对应的出接口的流量，并分别与自身的预设拥塞阈值进行比较；

S304：选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口，确定该出接口作为转发出接口；

S305：将所述报文转发至所述转发出接口对应的NHP。NHP再将报文发送给其对应的出接口，进而发送给接收方。

步骤S301至步骤S305分别与图1中的步骤S101至步骤S105的具体实施过程相同，本实施例对此不再加以阐述。

S306：获取转发出接口的流量；

步骤S306为了实时监测转发报文的转发出接口的流量，防止该转发出接口的流量大于预设拥塞阈值时，继续转发报文导致报文丢失。

S307：对比转发出接口流量与自身的预设拥塞阈值；

S308：判断流量是否大于自身预设拥塞阈值，如果否执行S309，如果是执行S313；

S309：对比转发出接口流量与自身的预设拥塞解除阈值；

S310：判断流量是否大于自身预设拥塞解除阈值，如果是执行S311，否则执行S312；

S311：判定该转发出接口的状态为拥塞减缓状态，继续将转发出接口对应的NHP上传输的报文由该转发出接口发送，而不再接收新的报文。当该出接口的流量小于拥塞解除阈值时，再重新接收新的报文。

S312：判定该转发出接口的状态为空闲状态，继续选取该转发出接口对应的NHP转发报文，此时，该出接口对应的NHP可以接收新的报文。

S313：判定该转发出接口的状态为拥塞状态，返回执行S304，以重新选取新的转发出接口，进而将新的报文转发至新的转发出接口对应的NHP转发报文，避免报文丢失。

应用上述技术方案，采用双阈值对比方式，即将转发出接口流量分别与自身的预设拥塞阈值和预设拥塞解除阈值进行比较，当流量不大于预设拥塞阈值，且大于预设拥塞解除阈值时，继续将转发出接口对应的NHP上传输的报文由该转发出接口发送，即同一报文会继续在出接口对应的NHP转发，避免流量震荡导致报文在同一个出接口对应的NHP上来回切换。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分可以互相参见，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供一种负载分担设备，结构示意图如图4所示，包括：

报文接收装置41，用于接收转发报文；

路径选取装置42，用于依据所述报文的目的地址，获取与所述目的地址相对应的路由表项RE以及RE对应的多个下一跳NHP；

比较装置43，用于获取各个NHP对应的出接口的流量，并分别与自身的预设拥塞阈值进行比较；

转发出接口确定装置44，用于选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口，确定该出接口作为转发出接口；

转发装置45，用于将所述报文转发至所述转发出接口对应的NHP。

应用上述设备，转发报文时能够有效利用NHP对应的出接口流量，选取出接口，进而防止出接口为拥塞状态时仍选用该出接口转发造成的报文丢失。

此外，本实施例所提供的设备还需要实时监测转发出接口流量是否大于自身预设拥塞阈值，因此，本实施例所提供的设备还包括：反馈装置46，如图5所示。图5中报文接收装置41、路径选取装置42、比较装置43、转发出接口确定装置44和转发装置45的功能分别与图4中装置的功能相同，对此不再加以阐述。反馈装置46，用于获取转发出接口的流量，并发送所述转发出接口流量给所述比较装置43，由所述比较装置43对转发出接口流量与自身预设拥塞阈值进行比较。当比较装置43的比较结果为流量大于自身预设拥塞阈值时，则由转发出接口确定装置44，重新选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口，确定该出接口作为转发出接口。

当转发出接口流量大于自身预设拥塞阈值时，转发出接口确定装置44会重新选取新的转发出接口，那么此时之前的转发出接口上由于未有报文传输，因此转发出接口流量突变为小于预设拥塞阈值，转发出接口确定装置44可能会重新选取该转发出接口，导致出接口流量震荡，进而造成同一报文在该出接口对应的NHP上来回切换。为了防止出接口流量震荡，进而造成同一报文在该出接口对应的NHP上来回切换，比较装置43包括：拥塞比较单元和拥塞解除比较单元；其中：拥塞比较单元，用于对比转发出接口流量和自身预设拥塞阈值；拥塞解除比较单元，用于对比转发出接口的流量和自身预设拥塞解除阈值。当反馈装置46获取的转发出接口流量不大于自身预设拥塞阈值，且大于自身预设拥塞解除阈值时，仍选取当前转发出接口发送同一报文，避免出接口流量震荡，进而造成同一报文在该出接口对应的NHP上来回切换。此时，该转发出接口不再接收新的报文。当其流量小于自身拥塞解除阈值时，再重新接收新的报文。

本发明实施例所提供的负载分担设备可以为路由器，也可以为三层交换机，对此不加以限制。

对于设备实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备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劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，在没有超过本申请的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本申请的目的。例如，所述单元或子单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或多个子单元结合一起。另外，多个单元可以或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种负载分担方法，其特征在于，包括：

获取转发报文；

将所述报文转发至所述转发出接口对应的NHP。

2.根据权利要求1所述的负载分担方法，其特征在于，将所述报文转发至所述转发出接口对应的NHP之后还包括：

获取转发出接口的流量；

当转发出接口流量大于自身预设拥塞阈值时，判定该转发出接口的状态为拥塞状态，重新选取流量小于自身预设拥塞阈值的出接口，以选取新的转发出接口。

3.根据权利要求2所述的负载分担方法，其特征在于，当转发出接口流量不大于自身预设拥塞阈值时，判定该转发出接口的状态为空闲状态，继续选取该转发出接口对应的NHP转发报文，将报文转发至该新的转发出接口对应的NHP。

4.根据权利要求2所述的负载分担方法，其特征在于，当转发出接口流量不大于自身预设拥塞解除阈值时，判定该转发出接口的状态为空闲状态，继续将所述报文转发至所述转发出接口对应的NHP。

5.根据权利要求2所述的负载分担方法，其特征在于，当转发出接口流量不大于自身预设拥塞阈值，且大于自身预设拥塞解除阈值时，判定该转发出接口的状态为拥塞减缓状态，继续将转发出接口对应的NHP上传输的报文由该转发出接口发送，而不再接收新的报文。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的负载分担方法，其特征在于，还包括：记录所述出接口的流量与预设拥塞阈值的比较结果。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的负载分担方法，其特征在于，所述获取与所述NHP对应的出接口的流量具体为：记录出接口输出报文数量，确定单位时间内出接口的流量。

8.一种负载分担设备，其特征在于，包括：

报文接收装置，用于接收转发报文；

9.根据权利要求8所述的负载分担设备，其特征在于，还包括：反馈装置，用于获取转发出接口的流量，并发送所述转发出接口的流量给所述比较装置，由所述比较装置对转发出接口流量和自身的预设拥塞阈值进行比较。

10.根据权利要求9所述的负载分担设备，其特征在于，所述比较装置包括：拥塞比较单元和拥塞解除比较单元；其中：

所述拥塞比较单元，用于对比转发出接口流量和自身口的预设拥塞阈值；

所述拥塞解除比较单元，用于对比转发出接口流量和自身的预设拥塞解除阈值。