CN103368841B - 报文转发方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了报文转发方法和装置。方法包括：LD接收客户端针对一服务发送的第一数据包，为第一数据包选择RS并作如下处理：将LD上用于对外提供所述服务的虚拟端口VPORT和RS上用于提供所述服务的实际端口RPORT作为路由记录信息携带在第一数据包中，用RPORT替换第一数据包的目的端口，并通过IPIP协议封装发送处理后的第一数据包至RS；LD接收RS发送的第二数据包，去掉第二数据包的IPIP协议封装，判断第二数据包是否携带路由记录信息，如果是，作如下处理：用第二数据包携带的路由记录信息中的VPORT替换第二数据包的源端口，删除第二数据包中的路由记录信息，发送处理后的第二数据包至第二数据包的目的地。

Description

报文转发方法和装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术，特别涉及报文转发方法和装置。

背景技术

目前，针对一些应用服务如http server，都有变端口转发需求，而现有技术中，Linux虚拟服务器(LVS：Linux Virtual Server)只有在网络地址转换(NAT：Network Address Translation)模式下才支持变端口转发。其中，LVS的NAT模式中，必须要求负载均衡器(LD：Load Director)与真实服务器(RS：Real Server)处于同一网段。

但是，在实际应用中由于转发效率和服务器部署要求的原因，LD通常采用IPIP模式进行报文转发，一般不采用NAT模式，这样不能满足变端口转发需求，并且，当LD与RS不处于同一网段时，LVS的NAT模式也不能满足变端口转发需求。

发明内容

本发明提供了报文转发方法和装置，以实现LD采用IPIP模式和/或LD与RS不处于同一网段时的变端口转发，提高转发效率。

本发明提供的技术方案包括：

一种报文转发方法，包括：

LD接收客户端针对一服务发送的第一数据包，为第一数据包选择真实服务器RS，对所述第一数据包作如下处理：将所述LD上用于对外提供所述服务的虚拟端口VPORT和所述RS上用于提供所述服务的实际端口RPORT作为路由记录信息携带在第一数据包中，并用RPORT替换第一数据包的目的端口，通过IPIP协议封装处理后的第一数据包并发送至所述RS；

LD接收RS发送的第二数据包，去掉第二数据包的IPIP协议封装，判断所述第二数据包是否携带路由记录信息，如果是，对所述第二数据包作如下处理：用所述第二数据包携带的路由记录信息中的VPORT替换所述第二数据包的源端口，删除所述第二数据包携带的路由记录信息，发送处理后的第二数据包至所述第二数据包的目的地。

一种应用于报文转发的LD，所述LD包括：

第一处理模块，用于接收客户端针对一服务发送的第一数据包，为第一数据包选择真实服务器RS，对所述第一数据包作如下处理：将所述LD上用于对外提供所述服务的虚拟端口VPORT和所述RS上用于提供所述服务的实际端口RPORT作为路由记录信息携带在第一数据包中，并用RPORT替换第一数据包的目的端口，通过IPIP协议封装处理后的第一数据包并发送至所述RS；

第二处理模块，用于接收RS发送的第二数据包，去掉第二数据包的IPIP协议封装，判断所述第二数据包是否携带路由记录信息，如果是，对所述第二数据包作如下处理：用所述第二数据包携带的路由记录信息中的VPORT替换所述第二数据包的源端口，删除所述第二数据包携带的路由记录信息，发送处理后的第二数据包至所述第二数据包的目的地。

由以上技术方案可以看出，本发明中，在不改变LD常用的通信模式即LD仍旧采用IPIP模式的前提下，实现了LD对客户端发送的第一数据包或者对RS发送的第二数据包进行变端口转发处理，该变端口转发不需要LD与RS处于同一网段，与LVS的NAT模式相比，提高转发效率。

附图说明

图1为本发明提供的方法流程图；

图2为本发明提供的步骤101实现流程图；

图3为本发明提供的步骤102实现流程图；

图4为本发明实施例提供的装置结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明提供的报文转发方法在不改变LD常用的通信模式即LD仍旧采用IPIP模式的前提下，满足应用服务的变端口转发需求。下面对本发明提供的报文转发方法进行描述：

参见图1，图1为本发明提供的方法流程图。如图1所示，该流程可包括以下步骤：

步骤101，LD接收客户端针对一服务发送的第一数据包，为第一数据包选择真实服务器RS，对所述第一数据包作如下处理：将所述LD上用于对外提供所述服务的虚拟端口VPORT和所述RS上用于提供所述服务的实际端口RPORT作为路由记录信息携带在第一数据包中，并用RPORT替换第一数据包的目的端口，通过IPIP协议封装处理后的第一数据包并发送至所述RS。

这里，第一数据包可为客户端向RS发送的请求数据包。

通常，在报文转发中，常用的协议类型为TCP、UDP，基于此，为保证本发明有选择性地执行，优选地，本步骤101可在为第一数据包选择RS之前，先判断第一数据包支持的协议类型是否为TCP、UDP，如果否，则不执行本发明，或者按照现有方式执行，如果是，为第一数据包选择RS。当然，作为本发明实施例的一种扩展，也可不执行上述的判断步骤，具体情况具体分析。

步骤102，LD接收RS发送的第二数据包，去掉第二数据包的IPIP协议封装，判断所述第二数据包是否携带路由记录信息，如果是，对所述第二数据包作如下处理：用所述第二数据包携带的路由记录信息中的VPORT替换所述第二数据包的源端口，删除所述第二数据包携带的路由记录信息，发送处理后的第二数据包至所述第二数据包的目的地。

本步骤102中，如果所述第二数据包为针对第一数据包的响应数据包，则第二数据包包含第一数据包携带的路由记录信息，否则，第二数据包不包括路由记录信息，或者包括不为第一数据包携带的路由记录信息。

需要说明的是，在上述步骤101至步骤102中，路由记录信息携带在数据包的IP选项(option)，所述IP option的类型为路由记录(RR：RouteRecord)，简称为IPOPT_RR。

基于此，下面以第一数据包支持TCP，且为客户端发送的请求数据包，第二数据包为针对第一数据包的响应数据包，路由记录信息携带在数据包的类型为IPOPT_RR的IP option为例对图1所示的两个步骤分别进行详细描述：

参见图2，图2为本发明提供的步骤101实现流程图。如图2所示，该流程可包括以下步骤：

步骤201，LD接收客户端发送的协议类型为TCP的请求数据包。

步骤202，LD为请求数据包选择RS。

至于本步骤201中，LD如何为请求数据包选择RS，具体实现时可按照轮询调度(round-robin)原则执行，比如前一个数据包选择了第一个RS，则当前接收的请求数据包按顺序选择第二个RS。优选地，作为本发明实施例的扩展，LD也可为请求数据包选择负载较轻、且能处理请求数据包的RS，或者从能处理请求数据包的RS中为请求数据包随机选择一个RS等，本发明并不具体限定。

步骤203，判断请求数据包是否携带IP option，如果是，执行步骤204；否则，执行步骤205。

步骤204，判断所述请求数据包携带的IP option是否具有足够空间携带包含以下参数的路由记录信息：LD上用于对外提供所述服务的虚拟端口VPORT和选择的RS上用于提供所述服务的实际端口RPORT，如果是，将所述路由记录信息携带在所述IP option中，否则，删除所述IP option中后部的若干个字节，以使所述路由记录信息携带在所述IP option中。之后执行步骤206。

其中，删除IP option中后部的若干个字节时，需要尽可能保留IP option中前面的32字节。

步骤205，将所述路由记录信息作为类型为RR的IP option携带在所述第一数据包中。之后执行步骤206。

通过步骤203至步骤205，能够实现将路由记录信息携带在请求数据包中，具体是携带在请求数据包的类型为IPOPT_RR的IP option中。

步骤206，用RPORT替换请求数据包中TCP头部的目的端口DPORT。

步骤207，在替换后的请求数据包中添加IPIP头部来封装该替换后的请求数据包，并发送至选择的RS。

至此，完成图2所示的流程。通过图2所示的流程，能够实现LD将来自客户端的请求数据包进行变端口转发至RS。

至于步骤102中，RS响应针对请求数据包的响应数据包，以及LD处理响应数据包的流程，具体通过图3所示：

参见图3，图3为本发明提供的步骤102实现流程图。如图3所示，该流程可包括以下步骤：

步骤301，RS通过路由方式选择配置在所述RS和所述LD之间的IP隧道回复响应数据包至LD。

本发明中，为了保证RS针对LD发送的请求数据包回复的响应数据包到达LD，需要在RS与LD之间配置一个IP隧道(记为tunl1)，并且配置RS的默认路由为该tunl1。另外，LD在向RS发送的数据请求包，为保证RS能够收到LD发送的数据请求包，还需要在RS上配置一个IP隧道(记为tunl0)。其中，针对上述tunl1和tunl0，均需要满足以下条件：对于TCP协议，需要配置本机的TCP协议栈能支持的最大字段大小(MSS：MaximimSegment Size)为1440字节，其中，MSS为RS与客户端三次握手公布的；对应UDP协议，由LD主动回复ICMP通知客户端UDP协议栈能支持的最大传输单元(MTU：Maximum Transsmission Unit)为1452字节。上述两个隧道可通过以下命令实现：

//保证RS收到LD发送的目的IP地址为10.137.147.230的数据包

/sbin/ifconfig tunl010.137.147.230netmask 255.255.255.255up

//该IP地址10.137.147.231仅处理IPIP协议的数据包

iptunnel add tunl1mode ipip remote 10.137.147.231local 10.130.11.125

ifconfig tunl1127.0.0.12netmask 255.255.255.255up

//其为了RS能响应数据包给LD，且配置TCP协议栈的MSS为1440字节

route delete default；route add default dev tunl1 mss 1440

步骤302，LD接收到响应数据包后，去掉该响应数据包的IPIP协议封装。

步骤303，LD判断响应数据包是否携带IP option，如果否，则执行步骤304，如果是，执行步骤305。

本步骤303中，当判断出响应数据包携带IP option时，该响应数据包携带的IP option可与上述请求数据包携带的IP option端口信息内容相同。

步骤304，发送响应数据包至所述响应数据包的目的地。结束当前流程。

步骤305，从响应数据包中提取出IP option，并用该IP option中的VPORT替换所述响应数据包的源端口，发送替换后的响应数据包至所述响应数据包的目的地。

在执行本步骤305之前，响应数据包的源端口为RS上用于发送该响应数据包的RPORT，在执行本步骤305之后，则响应数据包的源端口为VPORT。之后，LD通过该VPORT发送响应数据包至目的地。

至此，完成图3所示的流程。

以上通过图2和图3分别对上述步骤101和步骤102进行了描述。优选地，本发明中，还可进一步对数据包进行IP地址变换转发，以满足IP地址变换转发的目的。

其中，为了满足IP地址变换转发，在上述步骤206中进一步包括：确定是否需要针对所述请求数据包进行IP地址变换转发，这里，可根据系统配置来确定是否需要针对所述请求数据包进行IP地址变换转发，其中，系统配置可依赖业务实际需求进行，如果是，则对所述请求数据包进行IP地址变换转发，并将变换前的IP地址记录在类型为IPOPT_RR的IP option中，否则，直接执行步骤207。其中，是否对请求数据包进行IP地址变换转发完全可以根据实际情况设定一定的策略执行，这里不具体限定。

其中，所述对请求数据包进行IP地址变换，并将变换前的IP地址携带在类型为IPOPT_RR的IP option中包括：将所述请求数据包的源IP地址记录在类型为IPOPT_RR的IP option中，修改所述请求数据包的源IP地址。现有技术中在内网环境下只有将目的IP不能直接到达时才会选择默认路由，本发明对现有技术进行了扩展，具体为变换源IP地址，目的是为了RS在内网环境下也能将响应数据包响应给LD。其中，修改请求数据包的源IP地址具体实现时可有多种实现方式，其中一种方式为将请求数据包的源IP地址中的网络地址加10，例如，针对A类源IP地址(范围为10.0.0.0～10.255.255.255)，将该A类源IP地址中的内网地址“10”修改为“20”，其他不变，针对B类源IP地址(范围为172.16.0.0～172.31.255.255)，将该B类源IP地址中的内网地址“172”修改为“182”，其他不变，针对C类源IP地址(范围为192.168.0.0～192.168.255.255)，将该C类源IP地址中的内网地址“192”修改为“202”，其他不变。

基于IP地址变换转发，则所述步骤305在发送响应数据包之前进一步包括：用IP option中的源IP地址替换所述响应数据包中IP头部的目的IP地址。之后，执行步骤305中的发送响应数据包。

至此，完成本发明提供的方法描述。

需要说明的是，优选地，本发明提供的方法应用于客户端与网关不处于可直接路由的内网环境中。而如果客户端与网关处于可直接路由的内网环境时，在进行上述的IP地址转换时，需要在LD上将源IP保存到类型为IPOPT_RR的IP option中，并修改请求数据包的源IP地址为公网段IP地址。

下面对本发明提供的装置进行描述。

参见图4，图4为本发明实施例提供的装置结构图。其中，该装置为应用于报文转发的LD，如图4所示，所述LD包括：

第一处理模块，用于接收客户端针对一服务发送的第一数据包，为第一数据包选择真实服务器RS，对所述第一数据包作如下处理：将所述LD上用于对外提供所述服务的虚拟端口VPORT和所述RS上用于提供所述服务的实际端口RPORT作为路由记录信息携带在第一数据包中，并用RPORT替换第一数据包的目的端口，通过IPIP协议封装处理后的第一数据包并发送至所述RS；

第二处理模块，用于接收RS发送的第二数据包，去掉第二数据包的IPIP协议封装，判断所述第二数据包是否携带路由记录信息，如果是，对所述第二数据包作如下处理：用所述第二数据包携带的路由记录信息中的VPORT替换所述第二数据包的源端口，删除所述第二数据包携带的路由记录信息，发送处理后的第二数据包至所述第二数据包的目的地。

优选地，所述第一处理模块进一步根据系统配置确定是否需要针对所述第一数据包进行IP地址变换转发，如果是，则对所述第一数据包进行IP地址变换，并将变换前的IP地址记录在所述路由记录信息中；基于此，所述第二处理模块进一步利用所述路由记录信息记录的IP地址对所述第二数据包中的IP地址进行变换。

其中，所述第一处理模块对第一数据包进行IP地址变换，并将变换前的IP地址记录在所述路由记录信息中具体可为：将所述第一数据包的源IP地址记录在所述路由记录信息中，修改所述第一数据包的源IP地址；基于此，第二处理模块利用所述路由记录信息记录的IP地址对所述第二数据包中的IP地址进行变换具体可为：所述第二处理模块用所述第二数据包携带的路由记录信息中的IP地址替换所述第二数据包中的目的IP地址。

本发明中，如果所述第二数据包为针对第一数据包的响应数据包，则第二数据包包含第一数据包携带的路由记录信息，否则，第二数据包不包括路由记录信息，或者包括不为第一数据包携带的路由记录信息；

其中，如果所述第二数据包为针对第一数据包的响应数据包，则所述RS发送第二数据包包括：

所述RS通过路由方式选择配置在所述RS和所述LD之间的IP隧道发送第二数据包至LD。

优选地，本发明中，路由记录信息携带在数据包的IP option，所述IP选项的类型为路由记录RR；

基于此，所述第一处理模块通过以下子模块将路由记录信息携带在第一数据包中：

判断子模块，判断所述第一数据包是否携带IP option；

第一处理子模块，用于在所述判断子模块的判断结果为是时，判断所述第一数据包携带的IP option是否具有足够空间携带所述路由记录信息，如果是，将所述路由记录信息携带在所述IP option中，否则，删除所述IP option中后部的若干个字节，以使所述路由记录信息携带在所述IP option中；

第二处理子模块，用于在所述判断子模块的判断结果为否时，将所述路由记录信息作为类型为RR的IP option携带在所述第一数据包中。

至此，完成本发明提供的装置描述。

由以上技术方案可以看出，本发明中，在不改变LD常用的通信模式即LD仍旧采用IPIP模式的前提下，实现了LD对客户端发送的第一数据包或者对RS发送的第二数据包进行变端口转发处理，该变端口转发不需要LD与RS处于同一网段，这相比于LVS的NAT模式，提高了转发效率。

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)

1.一种报文转发方法，其特征在于，该方法用于负载均衡器LD在不改变常用通信模式 IPIP模式下对客户端发送的第一数据包或者对真实服务器RS发送的第二数据包进行变端口转发处理，包括：

LD接收客户端针对一服务发送的第一数据包，为第一数据包选择RS，对所述第一数据包作如下变端口转发处理：将所述LD上用于对外提供所述服务的虚拟端口VPORT和所述RS上用于提供所述服务的实际端口RPORT作为路由记录信息携带在第一数据包中，并用RPORT替换第一数据包的目的端口，通过IPIP协议封装处理后的第一数据包并发送至所述RS；

LD接收RS发送的第二数据包，去掉第二数据包的IPIP协议封装，判断所述第二数据包是否携带路由记录信息，如果是，对所述第二数据包作如下变端口转发处理：用所述第二数据包携带的路由记录信息中的VPORT替换所述第二数据包的源端口，删除所述第二数据包携带的路由记录信息，发送处理后的第二数据包至所述第二数据包的目的地。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述第一数据包的变端口转发处理进一步包括：确定是否需要针对所述第一数据包进行IP地址变换转发，如果是，则对所述第一数据包进行IP地址变换，并将变换前的IP地址记录在所述路由记录信息中；

对所述第二数据包的变端口转发处理进一步包括：利用所述路由记录信息记录的IP地址对所述第二数据包中的IP地址进行变换。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对第一数据包进行IP地址变换，并将变换前的IP地址携带在所述路由记录信息中包括：将所述第一数据包的源IP地址记录在所述路由记录信息中，修改所述第一数据包的源IP地址；

所述利用路由记录信息记录的IP地址对第二数据包中的IP地址进行变换包括：用所述第二数据包携带的路由记录信息中的IP地址替换所述第二数据包中的目的IP地址。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述第二数据包为针对 第一数据包的响应数据包，则第二数据包包含第一数据包携带的路由记录信息，否则，第二数据包不包括路由记录信息，或者包括不为第一数据包携带的路由记录信息；

其中，如果所述第二数据包为针对第一数据包的响应数据包，则所述RS发送第二数据包包括：

所述RS通过路由方式选择配置在所述RS和所述LD之间的IP隧道发送第二数据包至LD。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LD为第一数据包选择RS包括：

所述LD在所述第一数据包为所述客户端第一次针对所述服务发送的数据包时，为所述第一数据包选择RS，否则，将在接收到所述客户端第一次针对所述服务发送的数据包时所选择的RS作为所述第一数据包的RS。

6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，路由记录信息携带在数据包的IP选项option，所述IP选项的类型为路由记录RR。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将路由记录信息携带在第一数据包中包括：

步骤1，判断所述第一数据包是否携带IP option，如果是，执行步骤2，否则，执行步骤3；

步骤2，判断所述第一数据包携带的IP option是否具有足够空间携带所述路由记录信息，如果是，将所述路由记录信息携带在所述IP option中，否则，删除所述IP option中后部的若干个字节，以使所述路由记录信息携带在所述IP option中；

步骤3，将所述路由记录信息作为类型为RR的IP option携带在所述第一数据包中。

8.一种应用于报文转发的负载均衡器LD，其特征在于，所述LD在不改变常用通信模式IPIP模式下对客户端发送的第一数据包或者对真实服务器RS发送的第二数据包进行变端口转发处理，包括：

第一处理模块，用于接收客户端针对一服务发送的第一数据包，为第一数据包选择真实服务器RS，对所述第一数据包作如下变端口转发处理：将所述LD上用于对外提供所述服务的虚拟端口VPORT和所述RS上用于提供所述服务的实际端口RPORT作为路由记录信息携带在第一数据包中，并用RPORT替换第一数据包的目的端口，通过IPIP协议封装处理后的第一数据包并发送至所述RS；

第二处理模块，用于接收RS发送的第二数据包，去掉第二数据包的IPIP协议封装，判断所述第二数据包是否携带路由记录信息，如果是，对所述第二数据包作如下变端口转发处理：用所述第二数据包携带的路由记录信息中的VPORT替换所述第二数据包的源端口，删除所述第二数据包携带的路由记录信息，发送处理后的第二数据包至所述第二数据包的目的地。

9.根据权利要求8所述的LD，其特征在于，所述第一处理模块进一步根据系统配置确定是否需要针对所述第一数据包进行IP地址变换转发，如果是，则对所述第一数据包进行IP地址变换，并将变换前的IP地址记录在所述路由记录信息中；

所述第二处理模块进一步利用所述路由记录信息记录的IP地址对所述第二数据包中的IP地址进行变换。

10.根据权利要求9所述的LD，其特征在于，所述第一处理模块将所述第一数据包的源IP地址记录在所述路由记录信息中，修改所述第一数据包的源IP地址；

所述第二处理模块用所述第二数据包携带的路由记录信息中的IP地址替换所述第二数据包中的目的IP地址。

11.根据权利要求8所述的LD，其特征在于，如果所述第二数据包为针对第一数据包的响应数据包，则第二数据包包含第一数据包携带的路由记录信息，否则，第二数据包不包括路由记录信息，或者包括不为第一数据包携带的路由记录信息；

其中，如果所述第二数据包为针对第一数据包的响应数据包，则所述RS发送第二数据包包括：

所述RS通过路由方式选择配置在所述RS和所述LD之间的IP隧道发送第二数据包至LD。

12.根据权利要求8至11任一所述的LD，其特征在于，路由记录信息携带在数据包的IP选项option，所述IP选项的类型为路由记录RR；

所述第一处理模块通过以下子模块将路由记录信息携带在第一数据包中：

判断子模块，判断所述第一数据包是否携带IP option；

第一处理子模块，用于在所述判断子模块的判断结果为是时，判断所述第一数据包携带的IP option是否具有足够空间携带所述路由记录信息，如果是，将所述路由记录信息携带在所述IP option中，否则，删除所述IP option中后部的若干个字节，以使所述路由记录信息携带在所述IP option中；

第二处理子模块，用于在所述判断子模块的判断结果为否时，将所述路由记录信息作为类型为RR的IP option携带在所述第一数据包中。