CN104468391A - 根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法及系统，方法包括芯片解析隧道报文的外层头部，进行数据的转发以及从中提取出相应的字段进行负载均衡计算，得到外层头部的负载均衡计算结果；判断是否启用内层头部进行负载均衡，若不启用，则直接根据外层头部的负载均衡计算结果选择负载均衡链路进行报文发送；若启用，芯片则继续解析报文的内层头部，并根据计算到的内层头部的负载均衡计算结果选择负载均衡链路进行报文发送。本发明实现了使用报文的外层数据信息实现转发，内层数据信息实现负载均衡，这样就可将数据报文分摊到负载均衡组的不同链路上，实现了真正的负载均衡，大大提高了带宽的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信技术领域，尤其是涉及一种根据报文的外层信息进行数据报文的转发行为确定，根据内层信息进行负载均衡链路选择的方法及系统。
背景技术
传统芯片所实现的负载均衡往往是通过提取报文头部的一些信息，例如IP地址等，通过哈希计算得到一个哈希值，根据这个哈希值取模，而将报文分配到不同的链路上进行转发。
在现有的隧道方案中，往往外层信息是承载网络封装的报文头部，而内层信息则是实际用户的报文信息。承载网络往往采用同一条隧道来封装用户的多种业务，甚至同一条隧道可能承载着不同用户的不同业务。也就是说针对承载网络的同一条隧道，它的头部都是相同的，这就导致仅仅根据报文的外层信息只能计算出相同的哈希值，所以无法将报文分配到不同的链路上进行转发，而导致某条链路的负载偏高，而其他链路的负载偏低，导致不能实现负载均衡的目的，从而造成带宽的浪费。
因此，现有的传统芯片当作为隧道的中间传输节点的时候，只能解析外层头部，并根据外层头部进行数据的转发以及提取出相应的字段进行负载均衡的哈希计算，并得到具体的哈希值，藉此来做相应的负载均衡取余运算，无法窥探到此类报文的内层数据，更加无法根据内层数据的相应字段进行负载均衡计算。
在MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换)的隧道方案中提出了熵标签(entropy label)的概念，即在隧道的入口处，就针对内层报文头部中相关的字段进行哈希计算，并将该哈希值以标签的形式添加到需要转发的报文中。中间传输设备解析该entropy label，并使用标签标识(label ID)来作为相应的负载均衡的哈希值。用该值来进行负载均衡组中链路的选择。
但是该方案只适用于MPLS的隧道方案，因为该哈希值需要以标签的形式存在于报文中，向下游设备传递。又因添加的entropy label并不用于转发，因此增加了报文的长度，降低了链路利用率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法及系统，根据内层报文的相应字段进行负载均衡链路的选择，这样可根据用户具体的业务属性来进行负载均衡的计算，从而将该数据报文分担到不同的链路上，以实现负载均衡的作用。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法，所述报文包括外层头部和内层头部，所述方法包括以下步骤：
S1，芯片解析收到的所述报文的外层头部，并根据所述外层头部进行数据的转发以及提取出相应的字段进行负载均衡计算，得到外层头部的负载均衡计算结果；
S2，判断是否启用所述内层头部进行负载均衡，若不启用，则进入步骤S3；若启用，则进入步骤S4；
S3，根据所述外层头部的负载均衡计算结果选择相应的负载均衡链路；
S4，芯片解析所述报文的内层头部，并从中提取出相应的字段进行负载均衡计算，得到内层头部的负载均衡计算结果，根据所述内层头部的负载均衡计算结果选择相应的负载均衡链路；
S5，将所述报文从选择的负载均衡链路上进行发送。
优选地，所述步骤S1包括：
S11，芯片解析收到的所述报文的外层头部，根据所述外层头部进行转发信息的查找，得到相应的负载均衡组；
S12，根据用户自定义的规则以及经所述芯片解析得到的外层头部信息，从所述外层头部中提取出相关字段；
S13，对所述步骤S12提取出的字段进行负载均衡计算，得到所述外层头部的负载均衡计算结果。
优选地，所述步骤S4中，根据隧道类型或者所述外层报文中的字段确定所述内层报文格式，芯片解析所述报文的内层头部，根据用户自定义的规则从所述内层头部中提取出相应的字段。
优选地，所述步骤S1和步骤S4中的负载均衡计算可采用哈希计算方法，得出外层头部的哈希值和内层头部的哈希值，这样，步骤S3和步骤S4则分别根据所述外层头部的哈希值和内层头部的哈希值做负载均衡取模运算，根据得到的模在所述负载均衡组中选择相应的负载均衡链路。
优选地，所述芯片内具有报文头部字段掩码列表，用于供用户配置参与负载均衡计算的字段。
本发明的另一目的还在于提供一种根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的系统，所述系统包括外层头部解析单元、外层头部链路选择单元、判断单元、内层头部解析单元、内层头部链路选择单元和报文发送单元：
所述外层头部解析单元用于解析收到的所述报文的外层头部，并根据所述外层头部进行数据的转发以及提取出相应的字段进行负载均衡计算，得到外层头部的负载均衡计算结果；
所述外层头部链路选择单元用于根据所述外层头部的负载均衡计算结果选择相应的负载均衡链路；
所述判断单元用于判断是否启用所述内层头部进行负载均衡；
所述内层头部解析单元用于解析所述报文的内层头部，并从所述内层头部中提取出相应的字段进行负载均衡计算，得到内层头部的负载均衡计算结果；
所述内层头部链路选择单元用于根据所述内层头部的负载均衡计算结果选择相应的负载均衡链路；
所述报文发送单元将所述报文从选择的负载均衡链路上进行发送。
优选地，所述外层头部解析单元包括负载均衡组确定单元、第一提取字段单元和第一负载均衡计算单元，所述负载均衡组确定单元用于解析收到的所述报文的外层头部，根据所述外层头部进行转发信息的查找，得到相应的负载均衡组；所述第一提取字段单元用于根据用户自定义的规则以及经所述芯片解析得到的外层头部信息，从所述外层头部中提取出相关字段；所述第一负载均衡计算单元用于对所述第一提取字段单元提取出的字段进行相应的负载均衡计算，得到所述外层头部的负载均衡计算结果。
优选地，所述第一、第二负载均衡计算单元可选用哈希算法进行负载均衡计算，得出外层头部的哈希值和内层头部的哈希值，这样，所述外层和内层头部链路选择单元分别根据所述外层头部的哈希值和内层头部的哈希值做负载均衡取模运算，根据得到的模在所述负载均衡组中选择相应的负载均衡链路。
优选地，所述内层头部解析单元包括内层头部解析单元、第二提取字段单元、第二负载均衡计算单元：
所述内层头部解析单元用于根据隧道类型或者所述外层报文中的字段确定所述内层报文格式，芯片解析所述报文的内层头部；
所述第二提取字段单元用于根据用户自定义的规则从所述内层头部中提取出相应的字段；
所述第二负载均衡计算单元用于根据所述第二提取字段单元中提取出的所述字段进行相应的负载均衡计算，得到所述内层头部的负载均衡计算结果。
优选地，所述系统内具有报文头部字段掩码列表，用于供用户配置参与负载均衡计算的字段。
本发明的有益效果是：
1、本发明实现了使用报文的外层数据信息实现转发，内层数据信息实现负载均衡，这样就可以实现将该数据报文分摊到负载均衡组的不同链路上，实现了真正的负载均衡，大大提高了带宽的利用率。
2、本发明优化了传统芯片的针对于隧道报文的负载均衡方式，弥补了在传统数据芯片上无法实现隧道报文的负载均衡的不足，提高了负载均衡的效率，适用于所有的隧道类型。
附图说明
图1是本发明根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法的流程示意图；
图2是本发明根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的系统的模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法及系统，适用于各种隧道技术中的负载均衡，本发明在不修改原始转发报文的条件下，针对外层和内层报文采用两次报文解析，使用报文的外层数据信息实现转发，内层数据信息实现负载均衡。
以IPv4in IPv4的隧道技术为具体实施例，介绍本发明所揭示的一种根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法。芯片作为隧道的中间传输节点时，如图1所示，芯片首先解析收到的报文的外层头部，根据外层的IPv4的头部进行IP转发信息的查找，得到相应的负载均衡组，使得该报文可以在该负载均衡组中进行链路的选择。
其次，根据用户自定义的规则以及经芯片解析得到的外层头部信息，从外层头部中提取出相关字段，并对这些字段进行负载均衡计算，得到外层头部的负载均衡计算结果，本发明实施例中的负载均衡算法采用哈希算法，当然，哈希算法只是负载均衡运算的一种，而不是唯一的方式，本发明并不局限于使用哈希算法，其他负载均衡计算算法也同样可以。
根据从外层头部中提取出的字段计算得到外层头部的哈希值A。芯片内提供一个掩码的列表供用户配置需要参与HASH计算的字段。以IP头部为例，用户可以灵活配置使用IP头部中一个或者多个字段，例如：IP目的地址，IP源地址，DSCP(Differentiated Services Code Point，差分服务代码点)等。当然，这里的掩码的列表不限于IP掩码列表，是针对各种报文头部中各个字段的掩码。
然后，判断系统是否启用了内层负载均衡，若未启用，则根据外层头部的哈希值A做负载均衡取模运算或者其他运算，根据得到的结果在负载均衡组中选择相应的负载均衡链路，并将报文从选择的负载均衡链路上进行发送。
若启用了，则根据隧道类型或者外层报文中的字段确定内层报文格式，芯片继续解析隧道报文的内层头部，根据用户自定义的规则，从内层头部中提取出相应的字段进行负载均衡的哈希计算，得到内层头部的哈希值B，根据内层头部的哈希值B做负载均衡取模运算或者其他运算，根据得到的结果在负载均衡组中选择相应的负载均衡链路，并将报文从选择的负载均衡链路上进行发送。
基于根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法，本发明还对应揭示了一种根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的系统，包括外层头部解析单元、外层头部链路选择单元、判断单元、内层头部解析单元、内层头部链路选择单元和报文发送单元。
其中，外层头部解析单元包括负载均衡组确定单元、第一提取字段单元和第一负载均衡计算单元，负载均衡组确定单元用于解析收到的报文的外层头部，根据外层头部进行转发信息的查找，得到相应的负载均衡组；第一提取字段单元用于根据用户自定义的规则以及经芯片解析得到的外层头部信息，从外层头部中提取出相关字段；第一负载均衡计算单元用于对第一提取字段单元提取出的字段进行哈希计算，得到外层头部的哈希值A。
外层头部链路选择单元用于根据外层头部的哈希值A做负载均衡取模运算，根据得到的模在负载均衡组中选择相应的负载均衡链路。
判断单元用于判断是否启用内层头部进行负载均衡，若不启动，则将隧道报文送给外层头部链路选择单元，若启动，则将隧道报文送给内层头部链路选择单元。
内层头部解析单元包括内层头部解析单元、第二提取字段单元、第二负载均衡计算单元，内层头部解析单元用于根据隧道类型或者外层报文中的字段确定内层报文格式，芯片解析报文的内层头部；第二提取字段单元用于根据用户自定义的规则从内层头部中提取出相应的字段；第二负载均衡计算单元用于根据第二提取字段单元中提取出的字段进行负载均衡的哈希计算，得到内层头部的哈希值B。
内层头部链路选择单元用于根据内层头部的哈希值B做负载均衡取模运算，根据得到的模在负载均衡组中选择相应的负载均衡链路。
报文发送单元用于将隧道报文从根据外层头部选择的负载均衡链路上或者根据内层头部选择的负载均衡链路上进行发送。
本专利所适用的隧道技术不限于IPv4 in IPv4，IPv4 in IPv6，IPv6 inIPv4，IPv6 in IPv6，GRE over MPLS(基于多标签交换的通用路由封装)等隧道技术。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法，所述报文包括外层头部和内层头部，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1，芯片解析收到的所述报文的外层头部，并根据所述外层头部进行数据的转发以及提取出相应的字段进行负载均衡计算，得到外层头部的负载均衡计算结果；
S2，判断是否启用所述内层头部进行负载均衡，若不启用，则进入步骤S3；若启用，则进入步骤S4；
S3，根据所述外层头部的负载均衡计算结果选择相应的负载均衡链路；
S4，芯片解析所述报文的内层头部，并从中提取出相应的字段进行负载均衡计算，得到内层头部的负载均衡计算结果，根据所述内层头部的负载均衡计算结果选择相应的负载均衡链路；
S5，将所述报文从选择的负载均衡链路上进行发送。
2.根据权利要求1所述的根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11，芯片解析收到的所述报文的外层头部，根据所述外层头部进行转发信息的查找，得到相应的负载均衡组；
S12，根据用户自定义的规则以及经所述芯片解析得到的外层头部信息，从所述外层头部中提取出相关字段；
S13，对所述步骤S12提取出的字段进行负载均衡计算，得到所述外层头部的负载均衡计算结果。
3.根据权利要求1所述的根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据隧道类型或者所述外层报文中的字段确定所述内层报文格式，芯片解析所述报文的内层头部，根据用户自定义的规则从所述内层头部中提取出相应的字段。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的方法，其特征在于，所述芯片内具有报文头部字段掩码列表，用于供用户配置参与负载均衡计算的字段。
5.一种根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的系统，所述报文包括外层头部和内层头部，其特征在于，所述系统包括外层头部解析单元、外层头部链路选择单元、判断单元、内层头部解析单元、内层头部链路选择单元和报文发送单元：
所述外层头部解析单元用于解析收到的所述报文的外层头部，并根据所述外层头部进行数据的转发以及提取出相应的字段进行负载均衡计算，得到外层头部的负载均衡计算结果；
所述外层头部链路选择单元用于根据所述外层头部的负载均衡计算结果选择相应的负载均衡链路；
所述判断单元用于判断是否启用所述内层头部进行负载均衡；
所述内层头部解析单元用于解析所述报文的内层头部，并从所述内层头部中提取出相应的字段进行负载均衡计算，得到内层头部的负载均衡计算结果；
所述内层头部链路选择单元用于根据所述内层头部的负载均衡计算结果选择相应的负载均衡链路；
所述报文发送单元将所述报文从选择的负载均衡链路上进行发送。
6.根据权利要求5所述的根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的系统，其特征在于，所述外层头部解析单元包括负载均衡组确定单元、第一提取字段单元和第一负载均衡计算单元，所述负载均衡组确定单元用于解析收到的所述报文的外层头部，根据所述外层头部进行转发信息的查找，得到相应的负载均衡组；所述第一提取字段单元用于根据用户自定义的规则以及经所述芯片解析得到的外层头部信息，从所述外层头部中提取出相关字段；所述第一负载均衡计算单元用于对所述第一提取字段单元提取出的字段进行相应的负载均衡计算，得到所述外层头部的负载均衡计算结果。
7.根据权利要求5所述的根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的系统，其特征在于，所述内层头部解析单元包括内层头部解析单元、第二提取字段单元、第二负载均衡计算单元：
所述内层头部解析单元用于根据隧道类型或者所述外层报文中的字段确定所述内层报文格式，芯片解析所述报文的内层头部；
所述第二提取字段单元用于根据用户自定义的规则从所述内层头部中提取出相应的字段；
所述第二负载均衡计算单元用于根据所述第二提取字段单元中提取出的所述字段进行相应的负载均衡计算，得到所述内层头部的负载均衡计算结果。
8.根据权利要求5～7任意一项所述的根据隧道报文的用户信息实现负载均衡的系统，其特征在于，所述系统内具有报文头部字段掩码列表，用于供用户配置参与负载均衡计算的字段。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150325 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |