CN103491020A - 多链路绑定不同带宽负载均衡方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据通信领域中广域网的多链路的负载均衡技术。本发明公开了一种多链路绑定不同带宽负载均衡方法，主要步骤包括：a、初始化接口参数；b、计算每个接口的带宽系数μ；c、输入报文；d、选择发送流量最小的接口作为发送接口；e、发送报文；f、发送成功后根据报文大小和带宽系数μ计算接口流量txBytes并进行累计。本发明根据带宽系数计算接口流量，使流量的分配与接口带宽相适应的，即能适应相同带宽也能适应不同带宽接口绑定的技术方案，能够充分利用各个绑定接口的带宽资源，本发明负载均衡算法简单，转发性能高。本发明特别适用于MPPP绑定接口的流量分配。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信领域中广域网的多链路的负载均衡技术，特别涉及多链路绑定不同带宽下的负载均衡方法及装置。
背景技术
当前单个PPP（Point to Point Protocol）接口带宽不足以满足实际的需要，而MPPP（Multilink Point to Point Protocol）就是为了解决此问题而产生，其主要的原理就是将多个PPP接口绑定到一个MPPP接口上，从而使接口的带宽得到增加。MPPP接口的报文发送的主要流程如图1所示，报文达到发送端后，通过发送流量最小的接口发送报文，报文发送成功后统计该接口的发送流量，然后返回开始接受下一个报文。要充分利用绑定接口的带宽，就必须采用合适的负载均衡算法来合理的分配流量到各个绑定的接口上。目前多链路负载均衡采用的一般方式是对多链路的各个成员接口进行平均负载的方式来实现负载均衡的。这种方法能比较好的适用于多个相同带宽接口绑定的情况，但是对于多个带宽不同的接口，效果就很差。
MPPP的负载均衡一般方法是平均负载，这种方法的优点是简单快速，对于绑定相同带宽的接口到一个MPPP接口的情况是适用的，能够很好的将流量分配到各个接口。但是对于带宽不同的接口效果就很差，因为带宽较小的接口可能承受不了均分的流量从而导致大量丢包。
另一种方法是对每个接口的带宽进行加权，按照加权系数进行流量分配。这种方法能够解决不同带宽接口的负载，但是加权系数的算法复杂性较高，占用系统资源比较多，对报文转发性能的影响较大。
多个PPP接口绑定在一起，绑定的各个接口带宽往往无法达到一致，为了最大限度的利用其带宽资源，对负载均衡的算法有较高的要求，如果一旦算法不适应接口的带宽，则MPPP接口就不能起到增加带宽的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种多链路绑定不同带宽负载均衡方法及装置，采用合适的算法进行负载均衡处理，提高带宽利用率。
本发明为达到上述目的，采用的技术方案是，多链路绑定不同带宽负载均衡方法，其特征在于，包括步骤：
a、初始化接口参数；
b、计算每个接口的带宽系数μ；
c、输入报文；
d、选择发送流量最小的接口作为发送接口；
e、发送报文；
f、发送成功后根据报文大小和带宽系数μ计算接口流量txBytes并进行累计。
进一步的，步骤d中，当所有接口流量都达到设定阈值时，将接口流量统一减去该阈值后再选择发送接口。
具体的，所述设定阈值为与传输流量有关的经验值。
具体的，步骤b中，按照下式计算接口带宽系数μ：
μ=bw_max/bw，其中，bw_max为绑定接口中的最大带宽，bw为本接口带宽。
具体的，步骤f中，按照下式计算接口流量txBytes：
txBytes=pkt-size*μ，其中，pkt-size为发送的报文大小。
本发明的另一个目的是提供一种多链路绑定不同带宽负载均衡装置，包括：
初始化模块，用于初始化接口参数；
运算模块，用于计算每个接口的带宽系数μ；
报文接收模块，用于输入报文；
接口选择模块，用于选择发送流量最小的接口作为发送接口；
报文发送模块，用于发送报文；
流量统计模块，用于发送成功后根据报文大小和带宽系数μ计算接口流量txBytes并进行累计。
进一步的，所述接口选择模块进一步用于，当所有接口流量都达到设定阈值时，将接口流量统一减去该阈值后再选择发送接口。
具体的，所述设定阈值为与传输流量有关的经验值。
具体的，所述运算模块，按照下式计算接口带宽系数μ：
μ=bw_max/bw，其中，bw_max为绑定接口中的最大带宽，bw为本接口带宽。
具体的，所述流量统计模块，按照下式计算接口流量txBytes：
txBytes=pkt-size*μ，其中，pkt-size为发送的报文大小。
本发明的有益效果是，即能适应相同带宽也能适应不同带宽接口绑定的技术方案，能够充分利用各个绑定接口的带宽资源，本发明负载均衡算法简单，转发性能高。
附图说明
图1是MPPP接口报文发送流程示意图；
图2是本发明的流程图；
图3是本发明装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式，详细描述本发明的技术方案。
本发明的多链路绑定不同带宽负载均衡方法，流程如图2所示，包括步骤：
S201、初始化接口参数。
本步骤中，记录接口带宽，清零接口流量。
S202、计算每个接口的带宽系数μ。
具体计算方法是，根据每个接口的带宽bw，计算出所有绑定的接口中的最大带宽bw_max，每个接口根据自身的接口带宽bw，和此MPPP接口中的绑定的最大带宽bw_max来计算带宽系数μ,计算的公式如下：
μ=bw_max/bw
S203、输入报文。
S204、选择发送流量最小的接口作为发送接口。
为了更实时的反映每个接口的流量分配情况，在发送接口选择步骤，会对接口流量进行一定的处理，具体的处理方式是：当所有的接口的流量都达到设定阈值的时候，统一将每个接口的流量减去该阈值。该设定阈值为与传输流量有关的经验值。
S205、发送报文。
S206、发送成功后根据报文大小和带宽系数μ计算接口流量txBytes并进行累计。
txBytes具体的计算方法是，当每个接口发送一个报文的时候，假定发送的报文大小为pkt-size字节，发送成功后，接口下的流量就累加pkt-size*μ个字节。
本发明的技术方案，由于每次在选择发送接口的时候，是按照发送流量txBytes最小来进行选择的。每个接口的带宽越大，那么μ值越小，相同大小的报文经过带宽大的接口的时候，计算出来的流量值就越小，而经过带宽较小的接口的时候，计算出来的流量值就越大，这样，接口带宽越小，流量增长的越快，接口带宽越大，流量增长越慢，那么这样导致的结果就是，带宽大的接口被分配的流量多，带宽小的接口被分配的流量小。这样可以按照每个接口的带宽大小，对每个接口进行合理分配流量。流量的分配基本与每个接口带宽的大小成正比。
例如：假设有A、B、C三个接口绑定到一个MPPP接口，每个接口的带宽分别为1024kb，512kb，128kb，则三个接口的带宽系数分别为1，2，8。这三个接口在发送报文大小为100bytes的报文流量时，流量分配情况如下表所示：
| 报文次序 | 接口A流量（μ=1) | 接口B流量（μ=2) | 接口C流量（μ=8) |
| 1 | 100*1=100 | ||
| 2 | 100*2=200 | ||
| 3 | 100*8=800 |
| 4 | 100+100*1=200 | ||
| 5 | 200+100*1=300 | ||
| 6 | 200+100*2=400 | ||
| 7 | 300+100*1=400 | ||
| 8 | 400+100*1=500 | ||
| 9 | 400+100*2=600 | ||
| 10 | 500+100*1=600 | ||
| 11 | 600+100*1=700 | ||
| 12 | 600+100*2=800 | ||
| 13 | 700+100*1=800 |
从上表的情况可以计算出接口A的实际分配流量为800bytes，接口B的实际分配流量为400bytes，接口C的实际分配流量为100bytes。分配的流量比为8:4:1，正好与接口带宽8:4:1一致。
上述过程可以描述为：
初始化接口参数后，根据A、B、C三个接口的带宽得到bw_max=1024kb，计算得到每个接口的带宽系数μ，分别为1、2、8。
当第1个报文到来时，由于A、B、C三个接口的流量均为0，可以选择流量最小的接口A发送报文，发送成功后计算接口A的流量txBytes=100*1=100。
当第2个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为100、0、0，可以选择流量最小的接口B发送报文，发送成功后计算接口B的流量txBytes=100*2=200。
当第3个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为100、200、0，选择流量最小的接口C发送报文，发送成功后计算接口C的流量txBytes=100*8=800。
当第4个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为100、200、800，选择流量最小的接口A发送报文，发送成功后计算接口A的流量txBytes=100+100*1=200。
当第5个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为200、200、800，可以选择流量最小的接口A发送报文，发送成功后计算接口A的流量txBytes=200+100*1=300。
当第6个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为300、200、800，选择流量最小的接口B发送报文，发送成功后计算接口B的流量txBytes=200+100*2=400。
当第7个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为300、400、800，选择流量最小的接口A发送报文，发送成功后计算接口A的流量txBytes=300+100*1=400。
当第8个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为400、400、800，可以选择流量最小的接口A发送报文，发送成功后计算接口A的流量txBytes=400+100*1=500。
当第9个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为500、400、800，选择流量最小的接口B发送报文，发送成功后计算接口B的流量txBytes=400+100*2=600。
当第10个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为500、600、800，选择流量最小的接口A发送报文，发送成功后计算接口A的流量txBytes=500+100*1=600。
当第11个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为600、600、800，可以选择流量最小的接口A发送报文，发送成功后计算接口A的流量txBytes=600+100*1=700。
当第12个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为700、600、800，选择流量最小的接口B发送报文，发送成功后计算接口B的流量txBytes=600+100*2=800。
当第13个报文到来时，A、B、C三个接口的流量分别为700、800、800，选择流量最小的接口A发送报文，发送成功后计算接口A的流量txBytes=700+100*1=800。
这样，发送完1300bytes的流量后，接口A的实际分配流量为800bytes，接口B的实际分配流量为400bytes，接口C的实际分配流量为100bytes。分配的流量比为8:4:1，正好与接口带宽8:4:1一致。这时可以对A、B、C三个接口统一减去设定的流量阈值800bytes，进行新一轮的流量分配。
如图3所示，本发明的多链路绑定不同带宽负载均衡装置，包括：
初始化模块，用于初始化接口参数。
运算模块，用于计算每个接口的带宽系数μ；具体计算方法是按照下式计算接口带宽系数μ：
μ=bw_max/bw，其中，bw_max为绑定接口中的最大带宽，bw为本接口带宽。
报文接收模块，用于输入报文；所述接口选择模块进一步用于，当所有接口流量都达到设定阈值时，将接口流量统一减去该阈值后再选择发送接口，所述设定阈值为与传输流量有关的经验值。
接口选择模块，用于选择发送流量最小的接口作为发送接口。
报文发送模块，用于发送报文。
流量统计模块，用于发送成功后根据报文大小和带宽系数μ计算接口流量txBytes并进行累计，具体是，按照下式计算接口流量txBytes：
txBytes=pkt-size*μ，其中，pkt-size为发送的报文大小。
Claims (10)
1.多链路绑定不同带宽负载均衡方法，其特征在于，包括步骤：
a、初始化接口参数；
b、计算每个接口的带宽系数μ；
c、输入报文；
d、选择发送流量最小的接口作为发送接口；
e、发送报文；
f、发送成功后根据报文大小和带宽系数μ计算接口流量txBytes并进行累计。
2.根据权利要求1所述的多链路绑定不同带宽负载均衡方法，其特征在于，步骤d中，当所有接口流量都达到设定阈值时，将接口流量统一减去该阈值后再选择发送接口。
3.根据权利要求2所述的多链路绑定不同带宽负载均衡方法，其特征在于，所述设定阈值为与传输流量有关的经验值。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的多链路绑定不同带宽负载均衡方法，其特征在于，步骤b中，按照下式计算接口带宽系数μ：
μ=bw_max/bw，其中，bw_max为绑定接口中的最大带宽，bw为本接口带宽。
5.根据权利要求4所述的多链路绑定不同带宽负载均衡方法，其特征在于，步骤f中，按照下式计算接口流量txBytes：
txBytes=pkt-size*μ，其中，pkt-size为发送的报文大小。
6.多链路绑定不同带宽负载均衡装置，其特征在于，包括：
初始化模块，用于初始化接口参数；
运算模块，用于计算每个接口的带宽系数μ；
报文接收模块，用于输入报文；
接口选择模块，用于选择发送流量最小的接口作为发送接口；
报文发送模块，用于发送报文；
流量统计模块，用于发送成功后根据报文大小和带宽系数μ计算接口流量txBytes并进行累计。
7.根据权利要求1所述的多链路绑定不同带宽负载均衡装置，其特征在于，所述接口选择模块进一步用于，当所有接口流量都达到设定阈值时，将接口流量统一减去该阈值后再选择发送接口。
8.根据权利要求7所述的多链路绑定不同带宽负载均衡装置，其特征在于，所述设定阈值为与传输流量有关的经验值。
9.根据权利要求6～8任意一项所述的多链路绑定不同带宽负载均衡装置，其特征在于，所述运算模块，按照下式计算接口带宽系数μ：
μ=bw_max/bw，其中，bw_max为绑定接口中的最大带宽，bw为本接口带宽。
10.根据权利要求9所述的多链路绑定不同带宽负载均衡装置，其特征在于，所述流量统计模块，按照下式计算接口流量txBytes：
txBytes=pkt-size*μ，其中，pkt-size为发送的报文大小。
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