CN102223303A - 一种基于多链接透明互联的负载均衡方法和路由桥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多连接透明互联(TRILL)的负载均衡方法，该方法包括：当RB被选择为DRB时，该RB将获取的每个VLAN内的所有MAC地址分配给自身以及同一链路上的其他RB，并通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发；RB收到主机设备发来的报文，根据发来的报文携带的VLAN和主机设备的MAC地址判断发来的报文是否为自身负责转发的报文，如果是，将所述发来的报文转发；否则，将所述发来的报文丢弃。基于同样的发明构思本发明还公开了一种RB，能够充分利用现有的网络资源。

Description

一种基于多链接透明互联的负载均衡方法和路由桥

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于多链接透明互联(TRILL)的负载均衡方法和路由桥。

背景技术

多链接透明互联(TRILL)是互联网工程任务组(IETF)推荐的L2网络标准。TRILL使用链路状态路由镜像网络，发现和计算名为路由桥的TRILL节点之间的最短路径。这就实现了最短路径多跳点路由，用户就能够建立大规模以太网和以太网光纤通道数据中心网络。由于大型数据中心开始利用以太网光纤通道(FCoE)等新技术将存储传输和IP传输融合到以太网连接上，而标准的生成树协议(STP)将不再适合融网或超大型数据中心的扩展。网络融合使得数据中心更加大型化、更加富有弹性，拥有更有效的架构和更活跃的终端。当数据中心达到这个层次的时候，TRILL将在数据中心动态化的过程中发挥重要作用。

参见图1，图1为TRILL的组网示意图。图1中一条链路上存在RB101和RB102两个路由桥(RB)以及三台主机设备分别为主机设备110、主机设备120和主机设备130，其中，这三台主机设备都属于一个VLAN。假设RB101被选为指定路由桥(DRB)，则RB101在链路上的RB101和RB102中选择一个作为该VLAN的转发者。假定RB101选择自己作为该VLAN的转发者，由RB101独自负责将该VLAN内三台主机设备的报文转发到TRILL网络中，并通过TRILL Hello报文通知链路上的RB102，这样就会导致RB101负担过重，而RB 102空闲，不能充分利用现有的网络资源，当同一VLAN内服务器数目较多时上述缺陷将更加明显。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于TRILL的负载均衡方法和RB，能够充分利用现有的网络资源。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于TRILL的负载均衡方法，该方法包括：

RB获取所在链路上每个虚拟局域网VLAN内的当前所有媒体访问控制MAC地址，当所述RB被选择为指定路由桥DRB时，所述RB将获取的每个VLAN内的当前所有MAC地址按预先设定的分配原则分配给自身以及同一链路上的其他RB，并通知所述其他RB负责携带对应VLAN内的MAC地址的报文的转发；所述MAC地址为所述RB所在链路上主机设备的MAC地址；当所述RB为普通RB时，收到DRB发来的通知，获知自身负责的对应VLAN内的MAC地址的报文的转发；

所述RB收到主机设备发来的报文，根据所述发来的报文携带的VLAN和主机设备的MAC地址判断所述发来的报文是否为自身负责转发的报文，如果是，将所述发来的报文转发；否则，将所述发来的报文丢弃。

其中，当所述RB感知某个VLAN内的MAC地址有变化时，所述RB获取所在链路上每个VLAN内的当前所有MAC地址之后，该方法进一步包括：所述RB重新获取所在链路上的所述VLAN内的MAC地址，作为所述VLAN的当前MAC地址。

所述RB感知某个VLAN内的MAC地址有变化包括：

所述RB设置老化时间，当在老化时间内未收到携带某个VLAN内的某个MAC地址的报文时，启动老化流程，将所述MAC地址删除。

所述通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发的方法为：

RB发送TRILL Hello报文通知所述其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发；所述TRILL Hello报文携带VLAN、路由桥名称RB Nickname和MAC地址。

一种基于TRILL的负载均衡RB，该设备包括：获取模块、分配模块、通知模块、接收模块和判断模块；

所述获取模块，用于获取所在链路上每个虚拟局域网VLAN内的当前所有媒质访问控制MAC地址；其中，所述MAC地址为所述RB所在链路上主机设备的MAC地址；

所述分配模块，与所述通知模块相连，当所述分配模块所在的RB被选择为DRB时，所述分配模块将所述获取模块获取的每个VLAN内的当前所有MAC地址按预先分配原则分配给自身所在的RB以及与自身所在的RB同一链路上的其他RB；

所述通知模块，用于在所述分配模块分配MAC地址结束后，通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发；

接收模块，与所述判断模块相连，当所述接收模块所在的RB为普通RB时，用于接收DRB发来的通知，获知自身所在的RB负责的对应VLAN内的MAC地址的报文的转发；

所述判断模块，接收到主机设备发来的报文，根据所述发来的报文携带的VLAN和主机设备的MAC地址判断所述发来的报文是否为自身负责转发的报文，如果是，将所述发来的报文转发；否则，将所述发来的报文丢弃。

其中，所述获取模块，进一步用于感知某个VLAN内的MAC地址有变化时，重新获取所在链路上的所述VLAN内的MAC地址，作为所述VLAN的当前MAC地址。

所述RB进一步包括：老化模块；

所述老化模块，与所述获取模块相连，用于为所述获取模块获取的每个VLAN内的MAC地址设置老化时间，当在老化时间内所述获取模块未收到携带某个VLAN内的某个MAC地址的报文时，启动老化流程，通知所述获取模块将所述MAC地址删除；

所述获取模块，收到所述老化模块发来的通知，将所述MAC地址删除。

所述通知模块，通过发送TRILL Hello报文通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发；所述TRILL Hello报文携带VLAN、路由桥名称RB Nickname和MAC地址。

综上所述，本发明中，同一链路上的RB获知所在链路上的每个VLAN内的所有MAC地址，其中，被选择为DRB的RB负责分配工作，该RB将同一个VLAN内的MAC地址平均分配给自身以及同一链路上的其他RB，并通知其他RB负责对应的VLAN的MAC地址的报文的转发。RB收到主机设备发来的报文，根据该报文携带的VLAN以及主机设备的MAC地址判断是否转发该发来的报文，通过多个RB共同分担同一VLAN内报文的转发，能够充分利用现有的网络资源。

附图说明

图1为TRILL的组网示意图；

图2为本发明实现多个RB负载均衡的流程图；

图3为本发明实施例TRILL组网结构图；

图4为基于TRILL的负载均衡设备结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

参见图2，图2为本发明实现多个RB负载均衡的流程图。具体步骤为：

步骤201，RB获取所在链路上每个VLAN内的当前所有MAC地址。

步骤202，当RB被选择为DRB时，该RB将获取的每个VLAN内的当前所有MAC地址按预先设定的分配原则分配给自身以及同一链路上的其他RB，并通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发。执行步骤204。

本步骤中，MAC地址为RB所在链路上主机设备的MAC地址。

本步骤中的预先设定的分配原则是按某种原则将获取的每个VLAN内的所有MAC地址分配给RB的原则，该分配原则可以为将每个VLAN内的所有MAC地址平均分配给链路上的所有RB，也可以随机分配给链路上的RB，还可以根据使用经验自行设定原则将MAC地址分配给链路上的RB。

203，当RB为普通RB时，收到DRB发来的通知，获知自身负责的对应VLAN内的MAC地址的报文的转发。

本步骤中的普通RB是指该RB未被选择为DRB时。

步骤204，RB收到主机设备发来的报文，根据发来的报文携带的VLAN和主机设备的MAC地址判断发来的报文是否为自身负责转发的报文，如果是，执行步骤205；否则，执行步骤206。

步骤205，将发来的报文转发。

步骤206，将发来的报文丢弃。

下面结合具体实施例，来详细说明本发明如何实现多个RB的负载均衡。

首先详细描述RB获知存储的所在链路上每个VLAN内的当前所有MAC地址的过程。

在系统启动后，每个主机设备将会向链路上的RB发送报文，报文携带的主机设备的MAC地址会被MAC地址管理模块学习到并存储。每个RB的TRILL模块向MAC地址管理模块注册，MAC地址管理模块将每个VLAN的当前MAC地址发送给TRILL模块。

其中，MAC地址管理模块可以以列表中存储两维信息(VLAN，MAC地址)的形式将MAC地址发送给TRILL模块，TRILL模块收到后将每个VLAN的MAC地址存储。该步骤中TRILL模块向MAC地址管理模块注册的意义还在于当MAC地址管理模块感知某个VLAN的MAC地址有变化时，更新存储该VLAN的MAC地址，并将更新的该VLAN的MAC地址发送给TRILL模块。其中VLAN内的每个MAC地址对应该链路上的一台主机设备。

然后，详细描述被选择为DRB的RB如何通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发的。

本发明中还是通过发送TRILL Hello报文给其他RB，通知其他RB负责对应MAC地址的报文转发。

本实施例中通知时发送的TRILL Hello报文将现有技术中的TRILL Hello报文进行扩展，将转发者的指定方式由原来的VLAN、RB Nickname标识一个转发者扩展为VLAN、RB Nickname和MAC地址标识一个转发者。下面通过代码在说明对TRILL Hello报文的Appointed Forwarders sub-TLV做如下扩展，增加MAC地址，具体如下：

每个Appointment Information结构如下：

其中，MAC Address为报文中的新增字段，用来表示为每个Appointee Nickname指定的MAC地址。

当链路上的某个主机设备关闭，或者有新的主机设备加入该链路时，该链路的某个或几个VLAN的MAC地址发生变化，此时所有的RB的MAC地址管理模块更新存储MAC地址，并向TRILL模块发送更新的MAC地址，TRILL模块收到后，更新原来存储的MAC地址，同时按预先设置的分配原则分配给自身和同一链路上的其他RB。

其中，当链路上的主机设备发来的报文携带新的MAC地址，即在MAC地址管理模块中不能匹配到该主机设备的MAC地址，则将该新的MAC地址存储到MAC地址管理模块中，并通知TRILL模块。

MAC地址管理模块设置老化时间，当在老化时间内未收到某个VLAN内的某个MAC地址，则将启动老化流程，将该MAC地址删除，并通知TRILL模块更新后的VLAN内的MAC地址。

当由于实际应用中某种情况，重新选择了DRB，新的DRB的TRILL模块同样根据获得的MAC地址进行重新分配RB负责对应的MAC地址报文转发。具体指定方式同上文。

最后，详细描述每个RB获知自身负责转发的MAC地址的报文后，收到主机设备发来的报文，对报文的处理过程。其中，普通RB通过DRB发来的TRILL Hello报文获知自身负责的对应VLAN的MAC地址的报文；被选择为DRB的RB在按预先设定的原则分配MAC地址时，获知分配给自身负责转发的对应MAC地址报文。

首先根据发来的报文携带的VLAN判断该发来的报文是否为自身设备负责转发的报文，如果是，则根据发来的报文携带的主机设备的MAC地址进行进一步判断；否则丢弃该发来的报文。

根据发来的报文携带的主机设备的MAC地址判断该发来的报文是否为自身设备负责转发的报文，如果是；将该发来的报文转发；否则丢弃该发来的报文。

由上可知RB转发报文要VLAN和MAC地址都满足其负责转发的报文时才转发，否则，将发来的报文丢弃。

下面通过具体的例子来详细说明上文的多个RB设备共同负担VLAN内的流量转发。其中预先设定的分配原则以平均分配的原则来举例。

参见图3，图3为本发明实施例TRILL组网结构图。每个组网设备中存在多个VLAN，但是对每个VLAN的MAC地址指定方式一致，因此在图3中以VLAN1和VLAN2为例来说明整个指定过程。假设VLAN的标识为VLAN1，主机设备310、主机设备320、主机设备330和主机设备340的MAC地址分别为MAC10、MAC20、MAC30和MAC40；VLAN的标识为VLAN2，主机设备310的MAC地址为MAC10。

表1为MAC地址管理模块存储的MAC地址列表。RB301和RB302的MAC地址管理模块存储VLAN1和VLAN2的MAC地址，如表1所示。

表1

当设备启动时，RB301和RB302的TRILL模块向MAC地址管理模块注册，MAC地址管理模块将表一的MAC地址发送给TRILL模块。

假设在RB301和RB302中选择RB301作为DRB，RB301将VLAN1的MAC地址平均分配给RB301和RB302，分配结果的一种为表2。表2为RB301为MAC地址分配RB列表。

表2

RB301为每个MAC地址分配了RB之后，向RB2发送TRILL Hello报文，通知RB302其负责MAC20和MAC40报文的转发，RB301负责MAC10和MAC30报文的转发。RB302收到该报文后，获知自身负责VLAN1内的MAC20和MAC40报文转发给TRILL网络。TRILL Hello报文的具体内容参见上述TRILL Hello的具体编码实现，这里不再赘述。

其中，当RB301收到携带VLAN1和MAC10的报文，将该报文转发到TRILL网络；当RB302收到携带VLAN1和MAC10的报文，将该报文丢弃。

如图3中，当链路上RB304断开或关闭时，当MAC地址管理模块存储的MAC地址到老化时间时，RB301和RB302的MAC地址存储表更新为如表3所示。表3为MAC地址管理模块存储的MAC地址更新列表。MAC地址管理模块将表3的MAC地址表发送给TRILL模块。被选择为DRB的RB进行重新分配，分配结果如表4。表4为DRB为MAC地址重新分配RB列表。后续向RB302发送TRILL Hello报文同前述一致，不再赘述。

表3

表4

基于同上述方法同样的发明构思，本发明还提出了一种基于TRILL的负载均衡设备。参见图4，图4为基于TRILL的负载均衡设备结构图。该设备包括：获取模块401、分配模块402、通知模块403、接收模块404和判断模块405。

获取模块401，用于获取存储的所在链路上每个VLAN内的当前所有MAC地址。其中，所述MAC地址为所述RB所在链路上主机设备的MAC地址。

分配模块402，与通知模块403相连，当分配模块402所在的RB被选择为DRB时，分配模块402将获取模块401获取的每个VLAN内的所有MAC地址按预先设定的分配原则分配给自身所在的RB以及与自身所在的RB同一链路上的其他RB。

通知模块403，用于在分配模块402分配MAC地址结束后，通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发。

接收模块404，与判断模块405相连，当接收模块404所在的RB为普通RB时，用于接收DRB发来的通知，获知自身所在的RB负责对应VLAN内MAC地址的报文的转发。

判断模块405，接收到主机设备发来的报文，根据所述发来的报文携带的VLAN和主机设备的MAC地址判断所述发来的报文是否为自身负责转发的报文，如果是，将所述发来的报文转发；否则，将所述发来的报文丢弃；

较佳地，获取模块401，进一步用于感知某个VLAN内的MAC地址有变化时，重新获取所在链路上的该VLAN内的MAC地址，作为该VLAN的当前MAC地址。

该RB进一步包括：老化模块406。

老化模块406，与获取模块401相连，用于为获取模块401获取的每个VLAN内的MAC地址设置老化时间，当在老化时间内获取模块401未收到携带某个VLAN内的某个MAC地址的报文时，启动老化流程，通知获取模块401将所述MAC地址删除；

获取模块401，收到老化模块406发来的通知，将所述MAC地址删除。

较佳地，通知模块403，通过发送TRILL Hello报文通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发；所述TRILL Hello报文携带VLAN、RB Nickname和MAC地址。

综上所述，本发明将同一VLAN内的主机设备的MAC地址平均分配给同一链路上的所有RB，并通过发送TRILL Hello报文来通知其他RB负责对应的VLAN的MAC地址。分配结束后，多个RB共同负担每个VLAN内的报文转发，充分利用现有的网络资源。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (8)

1.一种基于多连接透明互联TRILL的负载均衡方法，其特征在于，该方法包括：

路由桥RB获取所在链路上每个虚拟局域网VLAN内的当前所有媒体访问控制MAC地址，当所述RB被选择为指定路由桥DRB时，所述RB将获取的每个VLAN内的当前所有MAC地址按预先设定的分配原则分配给自身以及同一链路上的其他RB，并通知所述其他RB负责携带对应VLAN内的MAC地址的报文的转发；所述MAC地址为所述RB所在链路上主机设备的MAC地址；当所述RB为普通RB时，收到DRB发来的通知，获知自身负责的对应VLAN内的MAC地址的报文的转发；

所述RB收到主机设备发来的报文，根据所述发来的报文携带的VLAN和主机设备的MAC地址判断所述发来的报文是否为自身负责转发的报文，如果是，将所述发来的报文转发；否则，将所述发来的报文丢弃。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述RB感知某个VLAN内的MAC地址有变化时，所述RB获取所在链路上每个VLAN内的当前所有MAC地址之后，该方法进一步包括：所述RB重新获取所在链路上的所述VLAN内的MAC地址，作为所述VLAN的当前MAC地址。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述RB感知某个VLAN内的MAC地址有变化包括：

所述RB设置老化时间，当在老化时间内未收到携带某个VLAN内的某个MAC地址的报文时，启动老化流程，将所述MAC地址删除。

4.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发的方法为：

RB发送TRILL Hello报文通知所述其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发；所述TRILL Hello报文携带VLAN、路由桥名称RB Nickname和MAC地址。

5.一种基于多连接透明互联TRILL的负载均衡路由桥RB，其特征在于，所述RB包括：获取模块、分配模块、通知模块、接收模块和判断模块；

所述获取模块，用于获取所在链路上每个虚拟局域网VLAN内的当前所有媒质访问控制MAC地址；其中，所述MAC地址为所述RB所在链路上主机设备的MAC地址；

所述分配模块，与所述通知模块相连，当所述分配模块所在的RB被选择为DRB时，所述分配模块将所述获取模块获取的每个VLAN内的当前所有MAC地址按预先分配原则分配给自身所在的RB以及与自身所在的RB同一链路上的其他RB；

所述通知模块，用于在所述分配模块分配MAC地址结束后，通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发；

接收模块，与所述判断模块相连，当所述接收模块所在的RB为普通RB时，用于接收DRB发来的通知，获知自身所在的RB负责的对应VLAN内的MAC地址的报文的转发；

所述判断模块，接收到主机设备发来的报文，根据所述发来的报文携带的VLAN和主机设备的MAC地址判断所述发来的报文是否为自身负责转发的报文，如果是，将所述发来的报文转发；否则，将所述发来的报文丢弃。

6.如权利要求5所述的RB，其特征在于，

所述获取模块，进一步用于感知某个VLAN内的MAC地址有变化时，重新获取所在链路上的所述VLAN内的MAC地址，作为所述VLAN的当前MAC地址。

7.如权利要求6所述的RB，其特征在于，所述RB进一步包括：老化模块；

所述老化模块，与所述获取模块相连，用于为所述获取模块获取的每个VLAN内的MAC地址设置老化时间，当在老化时间内所述获取模块未收到携带某个VLAN内的某个MAC地址的报文时，启动老化流程，通知所述获取模块将所述MAC地址删除；

所述获取模块，收到所述老化模块发来的通知，将所述MAC地址删除。

8.如权利要求5-7任意一项所述的RB，其特征在于，

所述通知模块，通过发送TRILL Hello报文通知其他RB负责携带对应VLAN的MAC地址的报文的转发；所述TRILL Hello报文携带VLAN、路由桥名称RB Nickname和MAC地址。

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