CN102209019A - 一种基于报文净荷的负载均衡方法和负载均衡设备 - Google Patents

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Abstract

本发明所提供的一种基于报文净荷的负载均衡方法和负载均衡设备，通过从IP报文的业务数据部分获得该IP报文的数据特征；并根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器，将该IP报文发送至所述服务器处理，实现了基于报文净荷的负载均衡策略。本发明的技术方案依据报文的净荷对报文进行调度，精确了对报文的处理，有利于提高报文的处理效率。

Description

一种基于报文净荷的负载均衡方法和负载均衡设备
技术领域
本发明涉及负载均衡技术，尤指一种基于报文净荷的负载均衡方法和负载均衡设备。
背景技术
随着互联网技术的快速发展和业务量的不断提高，基于网络的数据访问流量迅速增长，特别是对数据中心、大型企业以及门户网站等的访问，其访问流量甚至达到了10GB/s的级别。但是，服务器处理速度和内存访问速度的增长却远远低于网络带宽和应用服务的增长，成为了网络瓶颈。
为了解决这一问题，目前一般采用负载均衡技术。参见图1，图1为现有负载均衡系统的结构示意图。在图1中，由多台低性能的服务器组成服务器集群。通过在服务器集群前布置一台负载均衡设备，由该负载均衡设备完成业务请求的调度分发，使服务器集群从外界看来是一台高性能的服务器，从而解决由于网络带宽和应用服务不断增长而造成的网络瓶颈问题。
现有常用的负载均衡方法包括轮转、随机、源地址散列、源地址端口散列、目的地址散列、最小连接等。这些负载均衡方法虽然在各自的领域都有很好的应用，但是都不能依据IP报文实际承载的业务数据进行负载均衡，即不能实现基于净荷的负载均衡策略。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于报文净荷的负载均衡方法和负载均衡设备，应用本发明所提供的技术方案能够实现基于报文净荷的负载均衡策略。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于报文净荷的负载均衡方法，该方法包括：
从IP报文的业务数据部分获得一个或多个特征字段，再根据预先设置的运算规则映射所述一个或多个特征字段得到该IP报文的数据特征；
根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器，将该IP报文发送至所述服务器处理。
一种负载均衡设备，该负载均衡设备包括处理单元和分配单元；
所述处理单元，用于从IP报文的业务数据部分获得一个或多个特征字段，再根据预先设置的运算规则映射所述一个或多个特征字段得到该IP报文的数据特征；
所述分配单元，用于根据从所述处理单元收到的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器，将该IP报文发送至所述服务器处理。
本发明所提供的一种基于报文净荷的负载均衡技术方案，通过从IP报文的业务数据部分获得该IP报文的数据特征；并根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器，将该IP报文发送至所述服务器处理，实现了基于报文净荷的负载均衡策略。本发明的技术方案依据报文的净荷对报文进行调度，精确了对报文的处理，有利于提高报文的处理效率。
附图说明
图1为现有技术中负载均衡系统的结构示意图；
图2为本发明方法的示例性流程图；
图3为本发明负载均衡设备的示例性结构图；
图4为本发明一个特征字段在业务数据部分的示意图；
图5为本发明实施例方法的流程图；
图6为本发明三个特征字段在业务数据部分的示意图。
具体实施方式
在本部分的详细描述中，仅通过对实施本发明的发明者所预期的最佳方式的示例，示出并描述了本发明的较佳实施例。应意识到，可以在不背离本发明的前提下，就各个显而易见的方面对其进行修改。相应地，附图和说明书应被视为在本质上是示例性的，而不是限制性的。
参见图2，图2为本发明方法的示例性流程图。具体包括，在步骤201中，从IP报文的业务数据部分获得一个或多个特征字段，再根据预先设置的运算规则映射所述一个或多个特征字段得到该IP报文的数据特征；在步骤202中，根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器，将该IP报文发送至所述服务器处理。从本发明方法的示例性流程图可以看出，本发明通过从IP报文的业务数据部分获得IP报文的数据特征，并根据数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器，实现了基于报文净荷的负载均衡策略。这里所指的特征字段即使用者从IP报文的业务数据部分提取出的反映该IP报文特征的字段，具体用那些字段作为特征字段可以根据实际的需求确定。当所定义的特征字段为一个时，获得的该特征字段即为当前IP报文的数据特征。
本发明主要应用于对IP报文的处理，包括承载TCP数据流、UDP数据流以及其他协议类型数据流的IP报文。IP报文的业务数据部分反映了数据对应的业务信息，使用者可以根据自身的需要从业务数据部分提取出这些业务信息，从而根据这些业务信息按照负载均衡策略分配处理的服务器。
具体从IP报文的业务数据部分获得特征字段的方式可以是，针对每个希望获取的特征字段，根据每个特征字段对应业务数据部分的偏移值和字段长度，从IP报文的业务数据部分得到对应的字段，该字段即为希望获得的特征字段。另外，在从IP报文的业务数据部分得到对应的字段之后，还可以进一步将该字段与为该特征字段设置的掩码进行运算，将运算结果作为获得的特征字段。通过掩码参数的运算可以使IP报文匹配的精确度达到按比特操作。相应的，根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器可以是：对获得的数据特征进行散列运算，将该IP报文分配到散列值对应的服务器。其中，所使用的散列运算可以为哈希散列运算。除了散列运算外，本发明的技术人员还可以根据得到的数据特征，采用现有技术中的其他方式来实现负载均衡策略。
该方法还以进一步包括：建立数据特征与服务器之间的对应关系；获得IP报文的数据特征后，先查找是否记录有该IP报文的数据特征，如果有，则直接将该IP报文发送至该数据特征对应的服务器处理；否则，执行所述根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器的操作。这样，当一种新类型的IP报文到达负载均衡设备，在负载均衡设备上会为其建立表项，包括该类型的数据特征以及处理该类型IP报文的服务器。当后续同一类型的IP报文到达时，就可以直接根据建立的表项找到对应的服务器，保证处理IP报文的一致性。
参见图3，图3为本发明提供的一种负载均衡设备，该负载均衡设备包括处理单元和分配单元。具体的，所述处理单元，用于从IP报文的业务数据部分获得一个或多个特征字段，再根据预先设置的运算规则映射所述一个或多个特征字段得到该IP报文的数据特征；所述分配单元，用于根据从所述处理单元收到的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器，将该IP报文发送至所述服务器处理。
所述处理单元在从IP报文的业务数据部分获得所述特征字段时，根据所述特征字段在业务数据部分对应的偏移值和字段长度，从IP报文的业务数据部分得到对应的字段，将该字段作为所述特征字段。另外，所述处理单元，还可以进一步在根据所述特征字段对应的偏移值和字段长度，从IP报文的业务数据部分得到对应的字段之后，将该字段与为所述特征字段设置的掩码进行运算，将得到的运算结果作为所述特征字段。相应的，分配单元在根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器时，对获得的数据特征进行散列运算，将该IP报文分配到散列值对应的服务器。所述分配单元执行的散列运算为哈希散列运算。
另外，所述分配单元，进一步用于建立数据特征与服务器之间的对应关系；获得IP报文的数据特征后，先查找是否记录有该IP报文的数据特征，如果有，则直接将该IP报文发送至该数据特征对应的服务器处理；否则，执行所述根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器的操作。
以下列举实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明。
在本实施例中，以承载UDP数据流的IP报文为例进行介绍。本发明的技术方案在承载UCP数据流的IP报文上有很好的应用。当前的UDP报文多用来承载流媒体业务时，采用本发明的方法就可以从UDP报文的业务数据部分得到当前流媒体对应的业务，这样就可以将相同业务对应的UDP报文发送至相同的服务器处理，提高服务器的处理效率。
在本实施例中主要描述获得IP报文的一个特征字段。在获得一个特征字段的情况下，该特征字段就是该IP报文数据特征。这个特征字段在IP报文业务数据部分的偏移值(Offset)、长度(Length)以及掩码(Mask)分别为：Offset1、Length1和Mask1，这个特征字段能够反映该UDP数据流所承载的业务类型。具体可参见图4，图4为一个特征字段在业务数据部分的示意图。使用者希望通过该特征字段，将不同业务类型的IP报文调度到不同的服务器进行处理，实现按业务类型的负载均衡策略。
在本实施例中，还可以进一步建立报文调度表，其中包括数据特征与服务器的对应关系。负载均衡设备在收到IP报文时，首先查找是否记录有该IP报文的数据特征，如果有，则直接将该IP报文转发至该数据特征对应的服务器处理；否则，根据该IP报文的数据特征分配服务器，建立该IP报文数据特征与处理该IP报文服务器之间的对应关系，以便后续同类IP报文继续使用。具体流程可参见图5。
在步骤501中，负载均衡设备接收IP报文，获取当前IP报文的数据特征，判断报文调度表中是否有当前数据特征的记录，如果有，则执行步骤503；否则，执行步骤502。
其中，获取当前IP报文数据特征的具体方式可以是：跳过该IP报文的首部，包括IP首部和UDP首部，在该IP报文的UDP业务数据部分通过定义的偏移值Offest1定位到对应的值域位置，从值域位置开始获取定义Length1长度的数据，再将获取的数据和设置的掩码Mask1做位与操作，掩码运算的结果即为即所需的数据特征。
在步骤502中，对当前IP报文的数据特征进行Hash散列运算，根据运算得到的值，将当前IP报文转发至该值对应的服务器处理；并，建立数据特征与当前服务器的对应关系，将该对应关系记录至报文调度表，结束当前处理流程。
其中，散列值对应的服务器可以预先设置。
在步骤503中，根据报文调度表中当前IP报文数据特征对应的服务器，将当前IP报文发送至该服务器进行处理，结束当前处理流程。
当一个UDP报文在IP层上存在分片时，可以等待该UDP报文对应的IP分片都收全，在从收全的报文获取对应的数据特征。
通过图5所示的流程不难看出，本发明实施例实现了基于IP报文净荷的负载均衡，使得使用者可以根据报文净荷中的内容，在实施例中为业务类型，对报文进行调度，精确了报文的处理，有利于提高报文的处理效率。
在上述实施例中介绍了一个特征字段的处理情况，当使用者需要依据多个特征字段来对报文进行调度时，则可以获得这多个特征字段。其中，具体获得每个特征字段的方法与上述获得一个特征字段的方法相同。只是，还需要进一步对获得的多个特征字段进行运算得到报文的特征。具体的运算规则可以根据实际的需要确定，例如可以是多个特征字段相加得到所需的数据特征，或者是多个特征字段相乘得到所需的数据特征等。参见图6，图6为三个特征字段在业务数据部分的示意图。在获得所需的数据特征后，具体的处理方法与上述介绍的一个特征字段的处理方法相同，在此不再详述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于报文净荷的负载均衡方法，其特征在于，该方法包括：
从IP报文的业务数据部分获得一个或多个特征字段，再根据预先设置的运算规则映射所述一个或多个特征字段得到该IP报文的数据特征；
根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器，将该IP报文发送至所述服务器处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从IP报文的业务数据部分获得所述特征字段包括：
根据所述特征字段在业务数据部分对应的偏移值和字段长度，从IP报文的业务数据部分得到对应的字段，将该字段作为所述特征字段。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在根据所述特征字段对应的偏移值和字段长度，从IP报文的业务数据部分得到对应的字段之后，进一步将该字段与为所述特征字段设置的掩码进行运算，将得到的运算结果作为所述特征字段；
所述根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器包括：对获得的数据特征进行散列运算，将该IP报文分配到散列值对应的服务器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述散列运算为哈希散列运算。
5.根据权利要求1至4中任一所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：建立数据特征与服务器之间的对应关系；
获得IP报文的数据特征后，先查找是否记录有该IP报文的数据特征，如果有，则直接将该IP报文发送至该数据特征对应的服务器处理；否则，执行所述根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器的操作。
6.一种负载均衡设备，其特征在于，该负载均衡设备包括处理单元和分配单元；
所述处理单元，用于从IP报文的业务数据部分获得一个或多个特征字段，再根据预先设置的运算规则映射所述一个或多个特征字段得到该IP报文的数据特征；
所述分配单元，用于根据从所述处理单元收到的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器，将该IP报文发送至所述服务器处理。
7.根据权利要求6所述的负载均衡设备，其特征在于，
所述处理单元，在从IP报文的业务数据部分获得所述特征字段时，根据所述特征字段在业务数据部分对应的偏移值和字段长度，从IP报文的业务数据部分得到对应的字段，将该字段作为所述特征字段。
8.根据权利要求7所述的负载均衡设备，其特征在于，
所述处理单元，进一步在根据所述特征字段对应的偏移值和字段长度，从IP报文的业务数据部分得到对应的字段之后，将该字段与为所述特征字段设置的掩码进行运算，将得到的运算结果作为所述特征字段；
所述分配单元，在根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器时，对获得的数据特征进行散列运算，将该IP报文分配到散列值对应的服务器。
9.根据权利要求8所述的负载均衡设备，其特征在于，
所述分配单元执行的散列运算为哈希散列运算。
10.根据权利要求6至9中任一所述的负载均衡设备，其特征在于，
所述分配单元，进一步用于建立数据特征与服务器之间的对应关系；获得IP报文的数据特征后，先查找是否记录有该IP报文的数据特征，如果有，则直接将该IP报文发送至该数据特征对应的服务器处理；否则，执行所述根据获得的数据特征按照负载均衡策略分配处理该IP报文的服务器的操作。
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