CN105591965B - 流量均衡输出方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种流量均衡输出方法及装置。该装置包括：配置获取模块、特征域设置模块、特征提取模块和均衡输出模块。本发明实施例提供的一种流量均衡输出方法及装置，使得在实现基于GTP隧道内层IP地址流量均衡输出的同时，降低分流设备的硬件成本，提高分流设备的输入输出端口密度。

Description

流量均衡输出方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及网络数据通信技术，尤其涉及一种流量均衡输出方法及装置。

背景技术

受移动互联网4G网络飞速发展的影响，近几年来我国手机网民数量不断攀升，手机已经超过台式电脑成为第一大上网终端，手机应用也已经成为主流应用。随着智能手机等移动终端设备的普及，及无线网络升级的迅速发展，进一步促进了手机网民数量的快速提升。

由此，对4G网络的管控，成为当前面临的紧迫问题。要求分流设备支持移动互联网GTP(GPRS Tunnelling Protocal,通用分组无线服务隧道协议)隧道报文的数据分析能力、分流转发能力。对于非隧道报文，其报文只有一个IP(Internet Protocol，互联网协议)地址，一般应用报文的IP地址作为均衡分流的依据，保证同一用户、或者同一会话的报文从同一个输出端口输出；对于GTP隧道报文，其报文内层和外层共有两个IP地址，其中外层IP地址为运营商的IP地址，其地址数量非常有限，会影响均衡效果，且外层IP不是用户的真实IP地址，无法实现同一用户或同一会话的同源同宿保证，因此分流设备需要对GTP隧道报文的内层IP地址做流量均衡输出。

传统的分流设备一般采用多核处理器来实现对GTP隧道内层IP地址做流量均衡输出。但传统的流量均衡输出方法是在多核处理器中以纯软件的方式实现，因此对要求线速转发的高速处理应用场景具有局限性，同时多核处理的器的应用使得硬件成本较高，纯软件的实现方式使得数据处理性能较低。

发明内容

本发明实施例提供一种流量均衡输出方法及装置，使得在实现基于GTP隧道内层IP地址流量均衡输出的同时，降低分流设备的硬件成本，提高分流设备的输入输出端口密度，保证分流设备的线速转发性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种流量均衡输出方法，该方法包括：

获取GTP隧道内层IP均衡基础配置；

如果配置的分流模式为GTP隧道报文分流模式，则按照GTP隧道的特征创建GTP隧道特征的特征域，并将特征域定义至交换芯片的ICAP(Ingress Content AwareProcessor，入口内容解析处理器)单元中；

利用所述ICAP单元中的特征域将GTP隧道报文从接入流量报文中筛选出来，再通过解析报文头信息，将GTP隧道报文的内层IP信息提取出来；

对提取的内层IP信息中的内层源IP信息和内层目的IP信息，通过施加内层IP均衡规则，实现流量均衡输出到输出组，并从对应目标端口输出。

第二方面，本发明实施例还提供了一种流量均衡输出装置，该装置包括：

配置获取模块，用于获取GTP隧道内层IP均衡基础配置；

特征域设置模块，用于如果获取的分流模式为GTP隧道报文分流模式，则按照GTP隧道的特征创建GTP隧道特征的特征域，并将特征域定义至交换芯片的ICAP单元中；

特征提取模块，用于利用所述ICAP单元中的特征域将GTP隧道报文从接入流量报文中筛选出来，再通过解析报文头信息，将GTP隧道报文的内层IP信息提取出来；

均衡输出模块，用于对提取的内层IP信息中的内层源IP信息和内层目的IP信息，通过施加内层IP均衡规则，实现流量均衡输出到输出组，并从对应目标端口输出。

本发明实施例通过结合交换芯片，在实现基于GTP隧道内层IP地址流量均衡输出的同时，因为交换芯片具有成本低，数据处理性能高，输入输出端口密度大的特点，使得降低分流设备的硬件成本，提高分流设备的输入输出端口密度和数据处理性能。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种流量均衡输出方法的流程图；

图2是本发明实施例一所提供方法的典型应用示意图；

图3是一种基于本发明实施例方法的实际应用结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种流量均衡输出装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种流量均衡输出方法的流程图，本实施例可适用于流量均衡输出的情况，该方法可以由流量均衡输出装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，具体包括如下步骤：

S110、获取GTP隧道内层IP均衡基础配置；

具体的，所述获取GTP隧道内层IP均衡基础配置，可以包括：获取流量分流模式；获取流量输入组及相应输入的接入端口，并获取输入组所绑定的内层IP均衡规则；获取对流量输出组及相应输出的目标端口。

其中，接入端口为流量输入端口，对应交换芯片的输入管脚。流量输入组，是对接入流量端口的一种管理方式，为将多个接入端口分组，形成不同的流量输入组。一个系统可以包括多个流量输入组，同一个输入组使用一个相同内层IP均衡规则，不同的输入组可以使用不同的内层IP均衡规则。内层IP均衡规则为基于内层IP的一种均衡策略，可以包括：基于内层源IP的均衡规则、基于内层目的IP的均横规则和基于内层源IP和目的IP的均衡规则。输出端口为流量输出端口，对应交换芯片的输出管脚。流量输出组，是对流量输出端口的一种管理方式，为将多个输出端口分组，形成不同的流量输出组。一个系统可以包括多个流量输出组，不同的流量输入组，可以均衡输出到不同的流量输出组，也可以均衡输出到同一个流量输出组。

例如，如图2所示，获取三个输入组，输入组1中的接入端口为port 1-5，输入组2中的接入端口为port 6-10，输入组3中的接入端口为port 16-20；其中，输入组1、输入组2和输入组3中的端口分别使用三种内层IP均衡规则，三种内层IP均衡规则互不影响，可以相同也可以互不相同。获取两个输出组，输出组1的输出端口为port 11-15，输出组2的输出端口为port 21-30；其中，输出组是确定内层IP均衡输出的目的端口分组，不同输入组可以按照内层IP均衡规则，将流量均衡输出到同一个输出组，也可以根据需要，按照内层IP均衡规则，将流量均衡输出到不同的输出组。

S120、如果配置的分流模式为GTP隧道报文分流模式，则按照GTP隧道的特征创建GTP隧道特征的特征域，并将特征域定义至交换芯片的ICAP单元中；

其中，GTP隧道特征的特征域可以包括：GTP隧道报文的特征。GTP隧道报文的特征可以包括：外层用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)头的源端口号是2123、外层UDP头的源端口号是2152、外层UDP头的源端口号是3386、外层UDP头的目的端口号是2123、外层UDP头的目的端口号是2152、外层UDP头的目的端口号是3386中的一个或多个和外层IP头的IP协议为17。

S130、利用所述ICAP单元中的特征域将GTP隧道报文从接入流量报文中筛选出来，再通过解析报文头信息，将GTP隧道报文的内层IP信息提取出来；

其中，特征域为所定义的GTP隧道特征的特征域；根据已定义的GTP隧道特征的特征域中的定义的GTP隧道报文的特征，将GTP隧道报文从接入流量报文中筛选出来。再解析筛选出来的GTP隧道报文报文头信息，GTP隧道报文的报文头信息可以包括：外层IP头部版本、外层IP头部长度、GTP版本、GTP扩展头标志、GTP序列号标志和内层IP头版本。通过解析GTP隧道报文的报文头信息，确定GTP隧道报文内层IP头的位置和长度，并将GTP隧道报文的内层IP信息提取出来。

S140、对提取的内层IP信息中的内层源IP信息和内层目的IP信息，通过施加内层IP均衡规则，实现流量均衡输出到输出组，并从对应目标端口输出。

其中，内层IP信息可以包括：内层源IP信息和内层目的IP信息。根据提取的内层源IP信息和内层目的IP信息中的若干个比特位做排列组合，将筛选出来的GTP隧道报文基于获取的内层IP均衡规则分成若干个值，再将这些值轮撒在输出端口上，实现流量的均衡输出。

例如，如图2所示，输入组1的接入端口port 1-5接入的是上行数据，对为port 1-5接入的数据流量采用内层源IP均衡策略做均衡，均衡输出到输出组1；输入组2的接入端口port 6-10接入的是下行数据，对为port 6-10接入的数据流量采用内层目的IP做均衡，均衡输出到输出组1；输入组3接入的数据流量是不区分上行数据和下行数据的，因此输入组3接入端口port 16-20接入的数据流量选择内层源IP和目的IP均衡策略做均衡，将报文均衡输出到输出组2。其中，对port 1-5接入的数据流量采用内层源IP均衡策略做均衡描述如下，采用内层源IP的8个比特位做均衡，8个比特位可以产生256种分流值，将这256个分流值分别轮撒到输出组1的输出端口上，完成按照内层源IP的均衡输出；对port 6-10接入的数据流量采用内层目的IP做均衡描述如下，采用内层目的IP的8个比特位做均衡，8个比特位可以产生256种分流值，将这256个分流值分别轮撒到输出组1的输出端口上，完成按照内层目的IP的均衡输出；对port 16-20接入的数据流量选择内层源IP和目的IP均衡策略做均衡描述如下，采用内层源IP的4个比特位，产生16个分流值，采用内层目的IP的4个比特位，产生16个分流值，将内层源IP的16个分流值设置为一个二维矩阵的横坐标，将内层目的IP的16个分流值设置为一个二维矩阵的纵坐标，那么这个二维矩阵，共可以产生16*16＝256个值，将这256个值一分为2，变成128个分流值，再将这128个分流值按照对称矩阵的组织格式存放到这个16*16的对称矩阵中，对阵矩阵中有128个分流值，每种值都会出现两次，将这128个分流值轮撒到输出组2的输出端口上，完成按照内层源IP和目的IP的均衡输出。

本实施例的技术方案，通过结合交换芯片，在实现基于GTP隧道内层IP地址流量均衡输出的同时，因为交换芯片具有成本低，数据处理性能高，输入输出端口密度大的特点，使得降低分流设备的硬件成本，提高分流设备的输入输出端口密度和数据处理性能。

为了实现线速转发功能，所述对提取的内层IP信息中的内层源IP信息和内层目的IP信息，通过施加内层IP均衡规则，实现流量均衡输出到输出组，并从对应目标端口输出之后，还包括：将所述内层IP均衡规则下发到交换芯片的ICAP单元中。

为了对接入流量实现同源同宿保证，在对提取的内层IP信息中的内层源IP信息和内层目的IP信息，通过施加内层IP均衡规则，实现流量均衡输出到输出组，并从对应目标端口输出时，还包括对接入流量做同源同宿保证。

其中，同源同宿保证可以包括：用户级的同源同宿保证和会话级的同源同宿保证。用户级的同源同宿保证，是保证同一个用户的多个会话报文能够从同一个输出端口输出，并要求区分报文的上行数据和下行数据。上行数据是由本端设备发往远端设备的数据，下行数据是由远端设备发往本端设备的数据。会话级的同源同宿保证，是保证用户同一会话报文从同一个输出端口输出，用户的不同会话报文，可以从不同的输出端口输出。

如图2所示，输入组1和输入组2接入的流量，实现的用户级的同源同宿保证；输入组3接入的流量，实现的是会话级的同源同宿保证。

在实际应用时，如图3所示，用户需要首先配置GTP隧道内层IP均衡基础配置，包括：配置分流模式为GTP隧道报文分流模式，配置流量输入组确定流量的接入端口和配置内层IP均衡输出组确定流量均衡输出的目标端口；然后分流设备提取GTP隧道报文内层IP作为GTP隧道内层IP均衡规则的依据；最后分流设备根据提取的内层IP对接入流量施加内层IP均衡规则，实现GTP隧道内层IP均衡规则的实施，同时对接入流量做内层IP均衡同源同宿保证。

实施例二

图4是本发明实施例二提供的流量均衡输出装置的结构示意图，本实施例是在实施例一的基础上提出的一种流量均衡输出装置，该装置适用于流量均横输出的情况，该装置包括：配置获取模块10、特征域设置模块20、特征提取模块30和均衡输出模块40。

其中，配置获取模块10，用于获取GTP隧道内层IP均衡基础配置；特征域设置模块20，用于判断如果获取的分流模式为GTP隧道报文分流模式，则按照GTP隧道的特征创建GTP隧道特征的特征域，并将特征域定义至交换芯片的ICAP单元中；特征提取模块30，用于利用所述ICAP单元中的特征域将GTP隧道报文从接入流量报文中筛选出来，再通过解析报文头信息，将GTP隧道报文的内层IP信息提取出来；均衡输出模块40，用于对提取的内层IP信息中的内层源IP信息和内层目的IP信息，通过施加内层IP均衡规则，实现流量均衡输出到输出组，并从对应目标端口输出。

具体的，所述配置获取模块10可以包括：分流模式单元，用于获取流量分流模式；输入组单元，用于获取流量输入组及相应输入的接入端口，并获取输入组所绑定的内层IP均衡规则；输出组单元，获取对流量输出组及相应输出的目标端口。

本实施例的技术方案，通过结合交换芯片，实现流量均衡输出，因为交换芯片具有成本低，数据处理性能较纯软件的数据处理性能要高的特点，与传统纯软件在多核处理器中的实现方式相比，本实施例技术方案具有低硬件成本，高数据处理性能。

为了实现线速转发功能，所述装置还可以包括：规则下发模块，用于在实现流量均衡输出到输出组之后，将所述内层IP均衡规则下发到交换芯片的ICAP单元中。

为了对接入流量实现同源同宿保证，所述装置还可以包括：同源同宿保证模块，用于施加内层IP均衡规则时，对接入流量做同源同宿保证。

进一步的，所述同源同宿保证模块可以包括：用户级的同源同宿保证单元和会话级的同源同宿保证单元。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种流量均衡输出方法，其特征在于，包括：

获取通用分组无线服务隧道协议GTP隧道内层IP均衡基础配置；

其中，所述获取GTP隧道内层IP均衡基础配置，包括：

获取流量分流模式；

获取流量输入组及相应输入的接入端口，并获取输入组所绑定的内层IP均衡规则；获取流量输入组及相应输入的接入端口，并获取输入组所绑定的内层IP均衡规则；其中，一个系统包括多个流量输入组，同一个输入组使用一个相同内层IP均衡规则，不同的输入组使用不同的内层IP均衡规则；

获取对流量输出组及相应输出的目标端口；其中，一个系统包括多个流量输出组，不同的流量输入组，均衡输出到不同的流量输出组，或均衡输出到同一个流量输出组；

如果配置的分流模式为GTP隧道报文分流模式，则按照GTP隧道的特征创建GTP隧道特征的特征域，并将特征域定义至交换芯片的入口内容解析处理器 ICAP单元中；

利用所述ICAP单元中的特征域将GTP隧道报文从接入流量报文中筛选出来，再通过解析报文头信息，将GTP隧道报文的内层IP信息提取出来；

对提取的内层IP信息中的内层源IP信息和内层目的IP信息，通过施加内层IP均衡规则，实现流量均衡输出到输出组，并从对应目标端口输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对提取的内层IP信息中的内层源IP信息和内层目的IP信息，通过施加内层IP均衡规则，实现流量均衡输出到输出组，并从对应目标端口输出之后，还包括：

将所述内层IP均衡规则下发到交换芯片的入口内容解析处理器 ICAP单元中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对提取的内层IP信息中的内层源IP信息和内层目的IP信息，通过施加内层IP均衡规则，实现流量均衡输出到输出组，并从对应目标端口输出时，还包括对接入流量做同源同宿保证。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述同源同宿保证包括：

用户级的同源同宿保证和会话级的同源同宿保证。

5.一种流量均衡输出装置，其特征在于，包括：

配置获取模块，用于获取通用分组无线服务隧道协议GTP隧道内层IP均衡基础配置；

其中，所述配置获取模块包括：

分流模式单元，用于获取流量分流模式；

输入组单元，用于获取流量输入组及相应输入的接入端口，并获取输入组所绑定的内层IP均衡规则；其中，一个系统可以包括多个流量输入组，同一个输入组使用一个相同内层IP均衡规则，不同的输入组可以使用不同的内层IP均衡规则；

输出组单元，获取对流量输出组及相应输出的目标端口；其中，一个系统可以包括多个流量输出组，不同的流量输入组，可以均衡输出到不同的流量输出组，也可以均衡输出到同一个流量输出组；

特征域设置模块，用于如果获取的分流模式为GTP隧道报文分流模式，则按照GTP隧道的特征创建GTP隧道特征的特征域，并将特征域定义至交换芯片的ICAP单元中；

特征提取模块，用于利用所述ICAP单元中的特征域将GTP隧道报文从接入流量报文中筛选出来，再通过解析报文头信息，将GTP隧道报文的内层IP信息提取出来；

均衡输出模块，用于对提取的内层IP信息中的内层源IP信息和内层目的IP信息，通过施加内层IP均衡规则，实现流量均衡输出到输出组，并从对应目标端口输出。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

规则下发模块，用于在实现流量均衡输出到输出组之后，将所述内层IP均衡规则下发到交换芯片的ICAP单元中。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

同源同宿保证模块，用于施加内层IP均衡规则时，对接入流量做同源同宿保证。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述同源同宿保证模块包括：

用户级的同源同宿保证单元和会话级的同源同宿保证单元。