CN102263697A - 一种聚合链路流量分担方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚合链路流量分担方法和装置，该方法包括：计算收到的报文对应的第一散列值；根据计算的第一散列值，在报文目的地址对应的聚合组中匹配成员端口；若确定匹配于第一散列值的成员端口拥塞，则计算报文对应的第二散列值；根据计算的第二散列值，在报文的目的地址对应的聚合组中匹配成员端口，将报文从匹配于第二散列值的成员端口发送出去。本发明能够提高冗余链路的利用率，减少带宽浪费。

Description

一种聚合链路流量分担方法和装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种聚合链路流量分担方法和装置。

背景技术

随着Internet业务的迅速发展，高带宽和高可靠性成为越来越热门的话题。其中，在带宽方面，单端口的带宽已经从最初的10Mbps发展到目前主流的10Gbps，而实际网络中的上行口，带宽要求是100G甚至更多。另外，在可靠性方面，则主要通过多条链路来提高可靠性，其中一条转发失败的情况下，还可以使用冗余链路能够继续转发业务。

现有技术中，冗余链路技术既可以提高链路的带宽，又可以提高链路的可靠性，主要包括链路聚合和等价路由，下面分别进行说明。

链路聚合一般应用于二、三层网络中，通过将多条以太网物理链路捆绑在一起成为一条逻辑链路，提供的带宽是单链路的n倍，如果其中一条链路故障(Down)，业务流量将自动切换到其他链路上。参见图1，图1是现有技术链路聚合示意图。其中，路由器和核心交换机通过聚合链路相连，核心交换机与多台接入交换机分别通过聚合链路相连，从而提高路由器和核心交换机之间、核心交换机和各接入交换机之间链路的带宽和可靠性。

等价路由一般应用于三层网络中，将路由表中能够到达同一目的地址，且优先级、跳数、开销均相等的多条路由，看作等价路由，轮流使用这些路由进行业务传输，从而实现负载分担，提高网络利用率，并且能够增加两个端点之间链路的带宽和可靠性。

目前，主流的链路聚合技术和等价路由技术都是通过计算报文的哈希(Hash)值来进行业务流量分担的，即对不同的报文流进行Hash运算，可以得到不同的Hash值，再根据Hash值确定对应的传输链路。然而，参与hash运算的各Hash元素是否均匀散列开、配置的冗余链路条数等因素均会影响hash运算的结果，因此，在实际使用过程中，业务流量在冗余链路上分担并不均衡，冗余链路使用率不够高，还存在一定的带宽浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚合链路流量分担方法，该方法能够进一步提高冗余链路的利用率，减少带宽浪费。

为了达到上述目的，本发明提供了一种聚合链路流量分担方法，该方法包括：

计算收到的报文对应的第一hash值；

根据计算的第一hash值，在报文目的地址对应的聚合组中匹配成员端口；

若确定匹配于第一hash值的成员端口拥塞，则计算报文对应的第二hash值；

根据计算的第二hash值，在报文的目的地址对应的聚合组中匹配成员端口，将报文从匹配于第二hash值的成员端口发送出去。

本发明还提供了一种转发芯片，应用于使用聚合链路的设备中，该转发芯片包括存储单元，至少记录各聚合组的成员端口信息；

所述转发芯片进一步包括：

控制单元，用于计算收到的报文对应的第一hash值，根据计算的第一hash值，在报文目的地址对应的聚合组中匹配成员端口，确定匹配于第一hash值的成员端口拥塞，则计算报文对应的第二hash值，根据计算的第二hash值，在报文的目的地址关联的聚合组中匹配成员端口，将报文从匹配于第二hash值的成员端口发送出去。

由上面的技术方案可知，本发明通过对发生拥塞的物理端口对应的成员端口设置拥塞因子，在接收到报文时，根据按现有技术的方法确定的第一目的成员端口的拥塞因子，确定报文对应的第二目的成员端口，并将报文从第二目的成员端口发送出去，而不是按照现有技术的方式，直接将报文从第一目的成员端口发送出去，因此，可以减轻已经发生拥塞的成员端口的负担，进而也进一步提高了冗余链路的利用率，减少了带宽浪费。

附图说明

图1是现有技术链路聚合示意图；

图2是本发明实施例聚合链路流量分担方法流程图；

图3是本发明实施例拥塞消息格式示意图；

图4是本发明实施例转发芯片结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明的主要思想是：计算收到的报文对应的第一hash值；根据计算的第一hash值，在报文目的地址对应的聚合组中匹配成员端口；若确定匹配于第一hash值的成员端口拥塞，则计算报文对应的第二hash值；根据计算的第二hash值，在报文的目的地址对应的聚合组中匹配成员端口，将报文从匹配于第二hash值的成员端口发送出去。

参见图2，图2是本发明实施例聚合链路流量分担方法流程图，包括以下步骤：

步骤201、预先在转发芯片上存储各聚合组的成员端口信息。

链路聚合，实际上是将多个物理端口捆绑成一个端口聚合组，在该端口聚合组的各个物理端口上实现业务流量分担。这里，端口聚合组，也称为聚合组，对应于一条聚合链路，该聚合组中的每一个物理端口称为该聚合组的一个成员端口。

在实际应用中，一个转发芯片多个物理端口，不同的物理端口可以属于同一个聚合组的成员端口，也可以属于不同聚合组的成员端口，不同转发芯片上的物理端口也可以属于同一个聚合组的成员端口。由于同一个设备中每个转发芯片的编号都是唯一的，转发芯片编号和物理端口可以唯一表示一个成员端口。本实施例中，所述的成员端口信息包括该成员端口所在的转发芯片编号和该成员端口所对应的物理端口。

本实施例中，需要预先在转发芯片中存储各聚合组的成员端口信息，也即存储各聚合组与该聚合组中的成员端口信息的对应关系。可以采用多种方式存储，例如，可以将各聚合组的相关信息，包括各聚合组中成员端口个数，统一存储在同一个聚合转发表中，聚合转发表可以采用如表一所示的存储格式；也可以只存储各聚合组与该聚合组中的成员端口信息的对应关系。表一举例示出了转发芯片中各聚合组的成员端口信息的记录方式。

表一：

表一

其中，以聚合ID为1的聚合组为例，该聚合组具有三个成员端口，这三个成员端口分别对应于一个聚合链路的三个聚合成员链路。这三个成员端口分别为：转发芯片4上的物理端口1、转发芯片5上的物理端口1、转发芯片6上的物理端口1。当转发芯片上物理端口处于未拥塞状态，则其关联的聚合组成员端口对应于拥塞因子初始值，如0。

步骤202、各转发芯片检测本芯片上的物理端口状态，并将发生拥塞的物理端口关联的成员端口信息通知到设备中各转发芯片。

这里，各转发芯片可以周期性检测本芯片上的每个物理端口的状态并生成端口状态通知消息，将本芯片上所有物理端口的拥塞或正常状态通过带内通道广播给设备的所有转发芯片(包括本芯片及其他转发芯片)。

本实施例对于该周期性的端口状态通知消息的格式不做限制，本领域技术人员可根据网络环境以及通信设备设置定义该消息的格式。图3示出定义该消息的一种格式。

如图3所示，在该消息中，转发芯片编号字段占10bit，用于表示发送该端口状态通知消息的转发芯片的编号；端口拥塞状态字段占64bit，每bit表示转发芯片上的一个对应物理端口的状态，如果为0，则表示该bit对应的物理端口未拥塞，如果为1，则表示该bit对应的物理端口发生拥塞；保留位字段占用54位，暂时不用。

由图3所示可知，在该端口状态通知消息中需要携带发送该消息的转发芯片的编号，以及该转发芯片上每个物理端口的状态，以便设备中各转发芯片能够根据接收到的该消息中携带的转发芯片编号和物理端口状态信息获知本芯片或其他转发芯片上物理端口关联的成员端口信息。

此外，转发芯片还可根据来自设备的其他装置的触发信号，检测本芯片上每个物理端口的状态。转发芯片检测到拥塞的物理端口则生成端口状态通知消息，将拥塞的物理端口所在的转发芯片ID、拥塞的物理端口通过带内通道广播给设备的所有转发芯片(包括本芯片及其他转发芯片)，具体报文格式可根据网络环境以及通信设备设置定义该消息格式，本实施例不再赘述。

譬如，本实施例中，设备的转发芯片1上的物理端口1拥塞，则转发芯片1通过上述两种方式发送端口状态通知消息至设备的所有转发芯片。

步骤203、转发芯片接收拥塞的物理端口关联的成员端口信息；根据接收的拥塞的物理端口关联的成员端口信息，在记录的各聚合组的成员端口中查找到对应的成员端口，则生成随机数并将查找到的成员端口的拥塞因子的初始值设置为该随机数。

本实施例中，转发芯片收到端口状态通知消息，根据该消息中拥塞的物理端口关联的成员端口信息，如转发芯片编号和物理端口状态信息，在本芯片存储的聚合转发表中各聚合组的成员端口信息中查找到拥塞的物理端口关联的成员端口，则生成一个随机数，并将查找到的成员端口的拥塞因子的初始值设置为该随机数。在本实施例中，转发芯片收到本芯片或其他转发芯片周期性发送的端口状态通知消息，即使该消息携带发送该消息的转发芯片的所有物理端口的状态信息，但是转发芯片只针对拥塞的物理端口关联的成员端口生成随机数，将该拥塞的物理端口关联的成员端口的拥塞因子初始值设置为生成的随机数。

步骤204、当转发芯片接收到报文时，对该报文进行hash运算得到该报文的hash值，根据得到的hash值确定该报文对应的第一目的成员端口，若第一目的成员端口拥塞，则根据报文的hash值、第一目的成员端口的拥塞因子、以及所述对应于报文目的聚合组的成员端口数目确定该报文对应的第二目的成员端口，并将报文从第二目的成员端口发送出去。

当报文进入转发芯片时，首先需要进行入(ingress)处理，若报文目的地址对应于聚合组(也可以说是目的聚合链路)，则对报文进行Hash运算得到报文的Hash值，根据报文的Hash值确定目的聚合组的一个成员端口，最后将报文从该成员端口转发出去。

本实施例中，需要预先在转发芯片中存储各聚合组中成员端口的个数，也即存储各聚合组与该聚合组中成员端口的个数的对应关系；如果采用前面所述表一的聚合转发表的方式存储，则不需要再单独存储各聚合组与该聚合组中成员端口的个数的对应关系。

确定报文对应的第一目的成员端口的方法具体为：

按照现有技术的方法，先确定该报文对应的目的聚合组，获取该聚合组中的成员端口的个数；再计算报文的hash值，记为第一散列值；在计算得到报文的第一散列值之后，用该第一散列值匹配该报文对应的目的聚合组中的成员端口，得到第一目的成员端口。

其中，用第一散列值匹配该报文对应的目的聚合组中的成员端口，得到第一目的成员端口的方法可以使用以下公式：

Trunk Select Index1＝Trunk Hash Value％Number of Trunk Member；

其中，Trunk Select Index1表示第一目的成员端口在该报文对应的目的聚合组中的索引，Trunk Hash value表示报文的hash值，Number of Trunk Member表示报文的目的聚合组中成员端口的个数。

确定第一目的成员端口后，如果该第一目的成员端口未拥塞，则可以直接将报文从第一目的成员端口发送出去，否则，需要根据报文对应的第一散列值、第一目的成员端口的拥塞因子、以及所述对应于报文目的地址的聚合端口的成员端口数目计算报文对应的第二散列值，用该第二散列值匹配该报文对应的目的聚合组中的成员端口得到第二目的成员端口。

确定第二目的成员端口的方法为使用以下公式：

Trunk Select Index2＝(Trunk Hash Value％Number of Trunk Member+Random Factor)％Number of Trunk Member；

其中，Trunk Select Index2表示被选中的第二目的成员端口在该报文对应的目的聚合组中的索引；Trunk Hash Value表示报文的hash值；Number of TrunkMember表示该报文对应的目的聚合组中成员端口的个数；Random Factor表示第一目的成员端口的拥塞因子。

图2所示的本实施例中，转发芯片检测本芯片上的拥塞的物理端口的拥塞解除时，转发芯片生成端口状态通知消息，将本芯片上拥塞恢复的物理端口关联的成员端口信息通过带内通道广播给设备的所有转发芯片(包括本芯片及其他转发芯片)。

譬如：转发芯片周期性检测本芯片上的物理端口并生成端口状态通知消息。该消息包括：10bit的转发芯片编号，64bit的转发芯片上的每个物理端口的状态(如果任一字节为0，则表示该bit对应的物理端口未拥塞，如果任一字节为1，则表示该bit对应的物理端口发生拥塞)，54字节的保留位字段占用位，暂时不用。由图3所示可知，该端口状态通知消息需要携带发送该消息的转发芯片的编号，以及该转发芯片上每个物理端口的状态，以便设备中各转发芯片能够根据接收到的该消息中携带的转发芯片编号和物理端口状态信息获知本芯片或其他转发芯片上物理端口关联的成员端口信息。

此外，转发芯片还可根据来自设备的其他装置的触发信号，检测本芯片上每个物理端口的状态。转发芯片检测到拥塞恢复的物理端口则生成端口状态通知消息，将拥塞恢复的物理端口所在的转发芯片ID、拥塞恢复的物理端口通过带内通道广播给设备的所有转发芯片(包括本芯片及其他转发芯片)，具体报文格式可根据网络环境以及通信设备设置定义该消息格式，本实施例不再赘述。

譬如，本实施例中，设备的转发芯片1上的物理端口1拥塞恢复，则转发芯片1通过上述两种方式发送端口状态通知消息广播至设备的所有转发芯片。收到端口状态通知消息的转发芯片将拥塞恢复的物理端口关联的成员端口的拥塞因子的随机数重置为初始值，如0。

由上述实施例可知，本实施将冗余链路的分担与成员链路的QoS联动，更加有效地提高了冗余链路带宽利用率。

以上对本发明方法实施例进行了详细说明。本发明还提供了一种转发芯片，应用于使用聚合链路的设备中，该转发芯片能够提高冗余链路的利用率，减少带宽浪费。

参见图4，图4是本发明实施例转发芯片结构示意图，该转发芯片包括存储单元401，至少记录各聚合组的成员端口信息；

所述转发芯片进一步包括：

控制单元402，用于计算收到的报文对应的第一散列值，根据计算的第一散列值，在报文目的地址对应的聚合组中匹配成员端口，确定匹配于第一散列值的成员端口拥塞，则计算报文对应的第二散列值，根据计算的第二散列值，在报文的目的地址关联的聚合组中匹配成员端口，将报文从匹配于第二散列值的成员端口发送出去。

所述转发芯片包括：

拥塞检测单元403，用于检测所述转发芯片的各物理端口状态，若检测到拥塞的物理端口，则拥塞的物理端口关联的成员端口信息通知至设备中各转发芯片。

所述转发芯片包括：

拥塞设置单元404，用于接收拥塞的物理端口关联的成员端口信息，根据接收的所述拥塞的物理端口关联的成员端口信息，在记录的各聚合组的成员端口信息中查找对应的成员端口，若查找到对应的成员端口，则生成随机数并将查找到的成员端口的拥塞因子的初始值设置为该随机数。

所述拥塞检测单元403，进一步用于：若检测到拥塞恢复的物理端口，则将拥塞恢复的物理端口关联的成员端口信息通知至设备中各转发芯片。

所述拥塞设置单元404，用于接收所述拥塞恢复的物理端口关联的成员端口信息，根据接收的所述拥塞恢复的物理端口关联的成员端口信息，在记录的各聚合组的成员端口信息中查找对应的成员端口，若查找到对应的成员端口，则将查找到的成员端口的拥塞因子的随机数重置为初始值。

所述控制单元402确定匹配于第一散列值的成员端口的拥塞因子为随机数，则确定匹配于第一散列值的成员端口拥塞。

所述控制单元402根据所述第一散列值，所述随机数以及所述对应于报文目的地址的聚合组的成员端口数目计算所述第二散列值。

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，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种聚合链路流量分担方法，应用于链接聚合链路的设备的各转发芯片，其特征在于，该方法包括：

计算收到的报文对应的第一hash值；

根据计算的第一hash值，在报文目的地址对应的聚合组中匹配成员端口；

若确定匹配于第一hash值的成员端口拥塞，则计算报文对应的第二hash值；

根据计算的第二hash值，在报文的目的地址对应的聚合组中匹配成员端口，将报文从匹配于第二hash值的成员端口发送出去。

2.如权利要求1所述的聚合链路流量分担方法，其特征在于，

检测物理端口状态；

若检测到拥塞的物理端口，则将拥塞的物理端口关联的成员端口信息通知至设备中各转发芯片。

3.如权利要求2所述的聚合链路流量分担方法，其特征在于，

接收拥塞的物理端口关联的成员端口信息；

根据接收的所述拥塞的物理端口关联的成员端口信息，在记录的各聚合组的成员端口中查找到对应的成员端口，则生成随机数并将查找到的成员端口的拥塞因子的初始值设置为该随机数。

4.如权利要求2或3所述的聚合链路流量分担方法，其特征在于，该方法进一步包括：

若检测到拥塞恢复的物理端口，则将所述拥塞恢复的物理端口关联的成员端口信息通知至设备中各转发芯片。

5.如权利要求4所述的聚合链路流量分担方法，其特征在于，

接收所述拥塞恢复的物理端口关联的成员端口信息；

根据接收的所述拥塞恢复的物理端口关联的成员端口信息，在记录的各聚合组的成员端口中查找到对应的成员端口，则将查找到的成员端口的拥塞因子的随机数重置为初始值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，匹配于第一hash值的成员端口的拥塞因子为随机数，则确定匹配于第一hash值的成员端口拥塞；

根据所述第一hash值，所述随机数以及所述对应于报文目的地址的聚合组的成员端口数目计算所述第二hash值。

7.一种转发芯片，应用于链接了聚合链路的设备中，该转发芯片包括存储单元，至少记录各聚合组的成员端口信息，其特征在于，所述转发芯片进一步包括：

控制单元，用于计算收到的报文对应的第一hash值，根据计算的第一hash值，在报文目的地址对应的聚合组中匹配成员端口，确定匹配于第一hash值的成员端口拥塞，则计算报文对应的第二hash值，根据计算的第二hash值，在报文的目的地址关联的聚合组中匹配成员端口，将报文从匹配于第二hash值的成员端口发送出去。

8.根据权利要求7所述的转发芯片，其特征在于，所述转发芯片包括：

拥塞检测单元，用于检测所述转发芯片的各物理端口状态，若检测到拥塞的物理端口，则将拥塞的物理端口关联的成员端口信息通知至设备中各转发芯片。

9.根据权利要求8所述的转发芯片，其特征在于，所述转发芯片包括：

拥塞设置单元，用于接收拥塞的物理端口关联的成员端口信息，根据接收的所述拥塞的物理端口关联的成员端口信息，在记录的各聚合组的成员端口信息中查找到对应的成员端口，则生成随机数并将查找到的成员端口的拥塞因子的初始值设置为该随机数。

10.根据权利要求8或9所述的转发芯片，其特征在于，

所述拥塞检测单元，进一步用于：若检测到拥塞恢复的物理端口，则将所述拥塞恢复的物理端口关联的成员端口信息通知至设备中各转发芯片。

11.根据权利要求10所述的转发芯片，其特征在于，

所述拥塞设置单元，用于接收所述拥塞恢复的物理端口关联的成员端口信息，根据接收的所述拥塞恢复的物理端口关联的成员端口信息，在记录的各聚合组的成员端口信息中查找到对应的成员端口，将查找到的成员端口的拥塞因子的随机数重置为初始值。

12.根据权利要求11所述的转发芯片，其特征在于，

所述控制单元确定匹配于第一hash值的成员端口的拥塞因子为随机数，则确定匹配于第一hash值的成员端口拥塞；

所述控制单元根据所述第一hash值，所述随机数以及所述对应于报文目的地址的聚合组的成员端口数目计算所述第二hash值。

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