CN104836747A - 网络出站负载均衡方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种网络出站负载均衡方法及系统，以解决现有出站负载均衡方法中数据流量的传输效率较低的问题。所述方法包括：在接收到用户终端访问网络中目标服务器的请求后，分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路；再将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量平均分配到所选取的M条链路中进行转发。本发明通过比较各条链路中的延迟时间，来挑选出延迟时间较短的部分链路以作为负载均衡的数据转发链路，从而提高网络出站负载均衡的数据传输效率，优化网络的数据传输及处理性能。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信领域技术，尤其涉及网络出站负载均衡方法及系统。
背景技术
负载均衡(Load Balancing)是现在网络通讯常用的一种网络技术，它提供了一种廉价有效的方法来扩展网络的带宽、灵活性以及可用性，同时有效地增强了网络的吞吐量以及数据处理能力。出站负载均衡技术是当网络中在用户终端和目标服务器之间存在多个链路(安全网关连接了多条ISP链路)时，出站负载均衡的安全网关设备根据指定的负载均衡策略将符合条件的出站流量合理分配到多条链路上，不仅为用户提供了高速、可靠的网络服务，而且有效地提高了链路的利用率。
现有技术中的出站负载均衡方法是对去往目标服务器的所有数据流量统一进行负载均衡处理，并且较为普遍地按照预先设定好的权重值或者按照源IP地址进行负载均衡处理。然而，在上述出站负载均衡方法中，由于不同的链路对应不同的目标服务器具有不同的传输效率，将所有数据流量统一进行负载均衡处理，没有考虑到这种差异性，使得负载均衡的处理方法死板、不够灵活，相应地也无法获得较高的流量传输效率，从而影响网络的数据传输及处理性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种网络出站负载均衡方法及系统，以解决现有出站负载均衡方法中数据流量的传输效率较低的问题，以优化网络的数据传输及处理性能。
根据本发明的一个方面，提供了一种网络出站负载均衡方法，所述方法包括：
步骤S1，接收用户终端访问网络中目标服务器的请求；
步骤S2，分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路，其中，N≥3，M＜N；
步骤S4，将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量分配到所选取的所述M条链路中进行转发。
上述方案中，所述方法在步骤S2之后、步骤S4之前还包括：
步骤S3，将M条链路信息存储于缓存列表中，为所述缓存列表配置超时时间。
上述方案中，所述步骤S1还包括：查询所述缓存列表中是否存在M条链路信息；若是，则执行步骤S4；若否，则执行步骤S2。
上述方案中，所述方法还包括：
步骤S5，当从所述缓存列表中查询到M条链路信息时，更新并重新计算所述M条链路信息的存储时间，当所述M条链路信息在缓存列表中的存储时间大于所述超时时间时，清除所述缓存列表中所存储的M条链路信息。
上述方案中，所述步骤S4中，所述数据流量分配采用平均分配方式或与各链路延迟时间成反比的分配方式。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种网络出站负载均衡系统，所述系统包括：
请求接收单元，用以接收用户终端访问网络中目标服务器的请求；
链路选取单元，用以分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路，其中，N≥3，M＜N；
流量配置单元，用以将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量分配到所述M条链路中进行转发。
上述方案中，所述系统还包括：
链路信息存储单元，与所述链路选取单元相连，用以将所述M条链路信息存储于缓存列表中；
超时时间配置单元，用以为所述缓存列表配置超时时间。
上述方案中，所述系统还包括：
缓存列表查询单元，与所述请求接收单元、所述链路选取单元和所述流量配置单元相连，用以请求接收单元接收到所述用户终端访问所述目标服务器的请求后，查询所述缓存列表中是否存在M条链路信息；若是，则触发流量配置单元；若否，则触发链路选取单元。
上述方案中，当所述缓存列表查询单元从所述缓存列表中查询到M条链路信息时，所述链路信息存储单元进一步用以，更新并重新计算所述缓存列表中所述M条链路信息的存储时间；
所述系统还包括链路清除单元，用以当所述M条链路信息在缓存列表中的存储时间大于所述超时时间时，清除所述缓存列表中所存储的M条链路信息。
上述方案中，所述流量配置单元进一步用于：采用平均分配方式或各链路延迟时间的反比的分配方式分配所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量。
相较于现有技术，本发明所提供的网络出站负载均衡方法及其系统中，在接收到用户终端访问网络中目标服务器的请求后，通过分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，并根据所述延迟时间的长短从所述N条链路中筛选出M条较短链路，以获取所述用户终端与所述目标服务器之间的较短链路信息，其中，M＜N，N≥3；最终再将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量均分到所述M条较短链路中进行转发。本发明通过比较各条链路中的延迟时间，来挑选出延迟时间较短的部分链路以作为负载均衡的数据转发链路，从而提高网络出站负载均衡的数据传输效率，优化网络的数据传输及处理性能。
附图说明
图1是本发明具体实施例中带负载均衡功能的网络拓扑结构示意图；
图2是本发明一优选实施例中网络出站负载均衡方法的流程图；
图3是本发明另一优选实施例中网络出站负载均衡方法的流程图；
图4是本发明一优选实施例中网络出站负载均衡系统的结构示意图；
图5是本发明另一优选实施例中网络出站负载均衡系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1是本发明具体实施例带负载均衡功能的网络拓扑结构示意图。如图1所示，本实施例中，该网络拓扑结构包括用户终端10、安全网关(UnifiedThreat Management,UTM)20以及目标服务器30。用户终端10包括笔记本电脑、平板电脑、手机、个人数字处理(PDA)终端等。其中，用户终端10需要访问外网中的目标服务器30时，需要开启具备负载均衡功能的安全网关20，该安全网关20与目标服务器30之间存在多条链路，设定链路的总数目为N，N≥3。本文以N＝6为例来介绍本发明实施例的技术方案。
图2是本发明一实施例中网络出站负载均衡方法的流程图。如图2所示，本实施例中，所述网络出站负载均衡方法包括：
步骤S1、接收用户终端访问网络中目标服务器的请求。
步骤S2、分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路。其中，通常情况下，N≥3，M＜N。本实施例中，N＝6。
本实施例中，安全网关在接收到用户请求后，采用检测网络连通状态的命令，分别获取所述N条链路与所述目标服务器间的延迟时间。这里检测网络连通状态的命令，通常选用因特网包探索器(Packet Internet Groper，PING)的“ping”命令，也可以采用其他可检测网络连通状态的命令。从而分别得到链路1、链路2、链路3、链路4、链路5及链路6的延迟时间t1、t2、t3、t4、t5、t6，将t1、t2、t3、t4、t5、t6按照从小到大进行排序，则排在前M位的延迟时间值较短，也就是说，与前M位延迟时间相对应的M条链路是从用户终端到目标服务器相对比较短的链路，其中M＜N。优选地，本实施例中选取M＝3。假设排序后的延迟时间顺序是t2＜t4＜t3＜t1＜t6＜t5,即从6条链路中选出延迟时间排名前3位的3条链路分别是链路2、链路4以及链路3，则可将这三条链路定为目标服务器至用户终端的较短链路。这里的排序也可以是从大到小的顺序，此时，排在后M位的延迟时间较短，与排在后M位延迟时间相对应的M条链路是从用户终端到目标服务器较短的链路。
步骤S4、将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量分配到所述M条链路中进行转发。
在本发明优选的实施例中，当用户终端上需要将出站的数据流量发往目标服务器上时，其数据流量的出站负载均衡原则是按照各条较短链路的延迟时间的比例相应进行流量分配。当按照各条较短链路的延迟时间的比例进行流量分配时，通常采用与延迟时间成反比的分配方式，假设链路2、链路4以及链路3被选作较短链路，其延迟时间t2：t4：t3＝3：4：5，则需要去往目标服务器的数据流量S分配到链路2、链路4及链路3的流量比例为s2：s4：s5＝5:4:3,即各条链路上所分配的流量是5/12*S、4/12*S、3/12*S。换句话说，链路延迟时间越短，其分配的数据流量越多。当然，在本发明其他实施方式中，所述去往目标服务器的数据流量也可以采用平均分配的方式到所选定的各条较短链路上进行转发。
图3是本发明另一优选实施例中网络出站负载均衡方法的流程图。
如图3所示，本实施例网络出站负载均衡的方法，包括如下步骤：
步骤S21，接收用户终端访问网络中目标服务器的请求，查询缓存列表中是否存在M条链路信息；若是，则执行步骤S24；若否，则执行步骤S22。
步骤S22，分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路，其中，N≥3，M＜N。其中的N和M可根据实际需要进行选择，本实施例中，以选取N＝8，M＝3为例进行说明。
本步骤中，安全网关在接收到用户请求后，在缓存列表中没有查询到3条用于转发报文的链路信息，则采用检测网络连通状态的命令，即“ping”命令，分别获取8条链路与所述目标服务器间的延迟时间，从而分别得到链路1、链路2、链路3、链路4、链路5、链路6、链路7、链路8的延迟时间t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8，将t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8按照从大到小进行排序，则排在后3位的延迟时间值较短，也就是说，与后3位延迟时间相对应的3条链路是从用户终端到目标服务器相对比较短的链路。假设排序后的延迟时间顺序是t2﹥t4﹥t7﹥t3﹥t8﹥t1﹥t6﹥t5,即从8条链路中选出延迟时间排名后3位的3条链路分别是链路5、链路6以及链路1，则可将这三条链路定为目标服务器至用户终端的较短链路。这里的排序也可以是从小到大的顺序，此时，排在前3位的延迟时间较短，与排在前3位延迟时间相对应的3条链路是从用户终端到目标服务器较短的链路。
步骤S23，将M条链路信息存储于缓存列表中，为所述缓存列表配置超时时间。
本步骤在步骤S22从N条链路中选取M条链路的基础上进行，对所选取的M条链路进行相应的操作，将所选取的M条链路的相关信息存储于缓存列表中，并对缓存列表配置超时时间。
步骤S24，将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量分配到所选取的所述M条链路中进行转发。
在本实施例中，所述M条链路，为通过步骤S22通过适当方式选取的，或者，为接收用户终端访问网络中目标服务器的请求时，从缓存列表中查询到的。
当用户终端上需要将出站的数据流量发往目标服务器上时，其数据流量的出站负载均衡原则是平均分配。假设链路5、链路6以及链路1被选作较短链路，则需要去往目标服务器的数据流量S平均分配到三条链路上，即各条链路上所分配的流量各为1/3*S。当然，在本发明其他实施方式中，所述去往目标服务器的数据流量也可以采用其他的方式(如与延迟时间反比的原则)到所选定的各条较短链路上进行转发。
步骤S25，当从所述缓存列表中查询到M条链路信息时，更新并重新计算所述M条链路信息的存储时间，当所述M条链路信息在缓存列表中的存储时间大于所述超时时间时，清除所述缓存列表中所存储的M条链路信息。
进一步的，当所述M条链路信息在缓存列表中的存储时间大于所述超时时间时，清除所述缓存列表中所存储的M条链路信息，以达到根据所述超时时间ts定期清除所述缓存列表中所存信息的目的。在本实施方式中，为实现较短链路信息的不断实时更新及资源的有效利用，所述超时时间ts可介于5～20分钟，更具体地，ts可取值为10分钟，即从信息被存储之刻起10分钟后，将该信息清除。
本发明实施例的网络出站负载均衡方法中，在接收到用户终端访问网络中目标服务器的请求后，通过分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，并将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路，以选取出所述用户终端与所述目标服务器之间的较合适用于转发信息的链路，再将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量平均分配到所述M条较短链路中进行转发。本发明通过比较各条链路中的延迟时间，来挑选出延迟时间较短的部分链路以作为负载均衡的数据转发链路，从而提高网络出站负载均衡的数据传输效率，优化网络的数据传输及处理性能。
图4是本发明一优选实施例中网络出站负载均衡系统的结构示意图。如图4所示，本实施例中，所述网络出站负载均衡系统包括：
请求接收单元101，用以接收用户终端访问网络中目标服务器的请求。
链路选取单元102，用以分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路，其中，通常情况下，N≥3，M≤N。本实施例中，N＝6。
本实施例中，安全网关在接收到用户请求后，首先会通过六条不同的链路分别采用检测网络连通状态的命令检测目标服务器的延迟时间，如采用“ping”命令，从而分别得到链路1、链路2、链路3、链路4、链路5及链路6的延迟时间t1、t2、t3、t4、t5、t6，将t1、t2、t3、t4、t5、t6按照从小到大进行排序，则排在前M位的延迟时间值较短，也就是说，与前M位延迟时间相对应的M条链路是从用户终端到目标服务器相对比较短的链路，其中M＜N。优选地，本实施例中选取M＝3。假设排序后的延迟时间顺序是t2＜t4＜t3＜t1＜t6＜t5,即从6条链路中选出延迟时间排名前3位的3条链路分别是链路2、链路4以及链路3，则可将这三条链路定为目标服务器至用户终端的较短链路。这里的排序也可以是从大到小的顺序，此时，排在后M位的延迟时间较短，与排在后M位延迟时间相对应的M条链路是从用户终端到目标服务器较短的链路。
流量配置单元103，用以将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量平均分配到所述M条链路中进行转发。
在本发明优选的实施例中，当用户终端上需要将出站的数据流量发往目标服务器上时，其数据流量的出站负载均衡原则是按照各条较短链路的延迟时间的比例相应进行流量分配。当按照各条较短链路的延迟时间的比例进行流量分配时，通常采用与延迟时间成反比的分配方式，假设链路2、链路4以及链路3被选作较短链路，其延迟时间t2：t4：t3＝3：4：5，则需要去往目标服务器的数据流量S分配到链路2、链路4及链路3的流量比例为s2：s4：s5＝5:4:3,即各条链路上所分配的流量是5/12*S、4/12*S、3/12*S。换句话说，链路延迟时间越短，其分配的数据流量越多。当然，在本发明其他实施方式中，所述去往目标服务器的数据流量也可以采用平均分配的方式到采用其他方法或选取策略所选定的各条用于转发的适当链路上进行转发。
图5是本发明另一优选实施例中网络出站负载均衡系统的结构示意图。如图5所示，本实施例中网络出站负载均衡系统包括：
请求接收单元201，用以接收用户终端访问网络中目标服务器的请求。
缓存列表查询单元204，与所述请求接收单元201，用以请求接收单元201接收到所述用户终端访问所述目标服务器的请求后，查询所述缓存列表中是否存在M条链路信息；若是，则触发流量配置单元203；若否，则触发链路选取单元202。
链路选取单元202，与所述缓存列表查询单元204相连，用以分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路，其中，N≥3，M＜N。
链路信息存储单元205，与所述链路选取单元202相连，用以将所述M条链路信息存储于缓存列表中；还用以当所述缓存列表查询单元204从所述缓存列表中查询到M条链路信息时，更新并重新计算所述缓存列表中所述M条链路信息的存储时间。
超时时间配置单元206，用以为所述缓存列表配置超时时间。
流量配置单元203，与缓存列表查询单元204和链路选取单元202相连，用以将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量分配到所述M条链路中进行转发。
链路信息清除单元207，与超时时间配置单元206和链路信息存储单元205相连，用以当所述M条链路信息在缓存列表中的存储时间大于所述超时时间时，清除所述缓存列表中所存储的M条链路信息。在本实施方式中，为实现较短链路信息的不断实时更新及资源的有效利用，所述超时时间ts可介于5～20分钟，更具体地，ts可取值为10分钟，即从信息被存储之刻起10分钟后，将该信息清除。
这里的缓存列表，可以设置于链路信息存储单元205中，也可以采用现有的缓存设备。
本实施例的网络出站负载均衡系统中，在接收到用户终端访问网络中目标服务器的请求后，通过分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，并将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路，；最终再将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量均分到所述M条链路中进行转发。本发明通过比较各条链路中的延迟时间，来挑选出延迟时间较短的部分链路以作为负载均衡的数据转发链路，从而提高网络出站负载均衡的数据传输效率，优化网络的数据传输及处理性能。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤和单元可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括存储器、磁盘或光盘等。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。
Claims (10)
1.一种网络出站负载均衡方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1，接收用户终端访问网络中目标服务器的请求；
步骤S2，分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路，其中，N≥3，M＜N；
步骤S4，将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量分配到所选取的所述M条链路中进行转发。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤S2之后、步骤S4之前还包括：
步骤S3，将M条链路信息存储于缓存列表中，为所述缓存列表配置超时时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：查询所述缓存列表中是否存在M条链路信息；若是，则执行步骤S4；若否，则执行步骤S2。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤S5，当从所述缓存列表中查询到M条链路信息时，更新并重新计算所述M条链路信息的存储时间，当所述M条链路信息在缓存列表中的存储时间大于所述超时时间时，清除所述缓存列表中所存储的M条链路信息。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述数据流量分配采用平均分配方式或与各链路延迟时间成反比的分配方式。
6.一种网络出站负载均衡系统，其特征在于，所述系统包括：
请求接收单元，用以接收用户终端访问网络中目标服务器的请求；
链路选取单元，用以分别获取所述用户终端与所述目标服务器之间N条链路的延迟时间，将所述延迟时间按从小到大的顺序进行排序，选取前M条链路，或者，将所述延迟时间按从大到小的顺序进行排序，选取后M条链路，其中，N≥3，M＜N；
流量配置单元，用以将所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量分配到所述M条链路中进行转发。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
链路信息存储单元，与所述链路选取单元相连，用以将所述M条链路信息存储于缓存列表中；
超时时间配置单元，用以为所述缓存列表配置超时时间。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
缓存列表查询单元，与所述请求接收单元、所述链路选取单元和所述流量配置单元相连，用以请求接收单元接收到所述用户终端访问所述目标服务器的请求后，查询所述缓存列表中是否存在M条链路信息；若是，则触发流量配置单元；若否，则触发链路选取单元。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述缓存列表查询单元从所述缓存列表中查询到M条链路信息时，所述链路信息存储单元进一步用以，更新并重新计算所述缓存列表中所述M条链路信息的存储时间；
所述系统还包括链路清除单元，用以当所述M条链路信息在缓存列表中的存储时间大于所述超时时间时，清除所述缓存列表中所存储的M条链路信息。
10.根据权利要求6至9任一项所述的系统，其特征在于，所述流量配置单元进一步用于：采用平均分配方式或各链路延迟时间的反比的分配方式分配所述用户终端去往所述目标服务器的数据流量。
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