CN105743781A - 一种vrrp负载均衡方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种VRRP负载均衡方法和装置，技术方案为：当有新的三层处理设备加入VRRP备份组时，Master设备为新的三层处理设备分配虚拟MAC地址，并通知VRRP备份组中各成员设备创建该虚拟MAC地址对应的VF；获取经由VRRP备份组转发业务的各服务器的业务流量，基于经由VRRP备份组转发业务的所有服务器的业务流量为所述虚拟MAC地址分配一组服务器，将所述虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使所述虚拟MAC地址对应的VF转发该组服务器的业务。

Description

一种VRRP负载均衡方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种VRRP负载均衡方法和装置。
背景技术
虚拟路由冗余协议(VirtualRouterRedundancyProtocol，简称VRRP)是由IETF提出的解决局域网中配置静态网关出现单点失效现象的路由协议。VRRP将局域网内的一组路由器划分在一起，称为一个备份组。备份组由一个Master路由器和多个Backup路由器组成，功能上相当于一台虚拟路由器。在VRRP标准协议模式中，VRRP备份组内只有Master路由器可以转发报文，Backup路由器处于监听状态，无法转发报文。
VRRP负载均衡模式在VRRP标准协议模式的基础上，增加了负载均衡功能，其实现原理为：将一个虚拟IP地址与多个虚拟MAC地址对应，VRRP备份组中的每台路由器都对应一个虚拟MAC地址；使用不同的虚拟MAC地址应答主机的ARP(IPv4网络中)/ND(IPv6网络中)请求，从而使得不同主机的流量发送到不同的路由器，备份组中的每台路由器都能转发流量，避免了标准协议模式下VRRP备份组中Backup路由器始终处于空闲状态、网络资源利用率不高的问题。
为了使VRRP备份组中的路由器能够转发主机发送的流量，需要在路由器上针对每个虚拟MAC创建一个虚拟转发器(VF)。不同路由器上同一虚拟MAC地址对应的VF形成备份关系，其中，优先级(取值范围0-255)最高的VF处于Active状态，称为AVF(ActiveVirtualForwarder，动态虚拟转发器)，负责转发该MAC地址的流量；其它VF处于Listening状态，称为LVF(ListeningVirtualForwarder，监听虚拟转发器)，监听AVF的状态，不转发流量。当AVF或其对应的路由器出现故障后，可以由其它路由器上优先级最高的LVF接替其成为新的AVF。
如图1所示，由路由器A、路由器B、路由器C构成的VRRP备份组中，路由器A、路由器B、路由器C都分别针对虚拟MAC地址000f-e2ff-0011、000f-e2ff-0012和000f-e2ff-0013创建了虚拟转发器VF1、VF2、VF3。假设在路由器A、路由器B、路由器C中VF1的优先级分别为：255、127、127，则由于路由器A中VF1的优先级为最高值255，因此作为AVF，负责转发目的MAC地址为虚拟MAC地址000f-e2ff-0011的流量，路由器B和路由器C上的VF1作为LVF，监视路由器A上VF1的状态。
当有新的路由器加入VRRP备份组中，Master路由器为其分配新的虚拟MAC，但由于此时服务器所运行的的TCP握手没有中断，服务器不会主动触发ARP请求，导致当前的服务器的业务流量无法分担到新加入的路由器。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于VRRP负载均衡方法和装置，能够将流量分担到新加入VRRP备份组的路由器中。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种VRRP负载均衡方法，应用于VRRP备份组中的Master设备，该方法包括：
当有新的三层处理设备加入VRRP备份组时，为新的三层处理设备分配虚拟MAC地址，并通知VRRP备份组中各成员设备创建该虚拟MAC地址对应的虚拟转发器VF；
获取经由VRRP备份组转发业务的各服务器的业务流量，基于所有服务器的业务流量为所述虚拟MAC地址分配一组服务器，将所述虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使所述虚拟MAC地址对应的VF分担该组服务器的转发业务。
一种VRRP负载均衡装置，应用于VRRP备份组中的Master设备，该装置包括：分配单元、处理单元；
所述分配单元，用于当有新的三层处理设备加入VRRP备份组时，为新的三层处理设备分配虚拟MAC地址，并通知VRRP备份组中各成员设备创建该虚拟MAC地址对应的虚拟转发器VF；
所述处理单元，用于获取经由VRRP备份组转发业务的各服务器的业务流量，基于所有服务器的业务流量为所述虚拟MAC地址分配一组服务器，将所述虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使所述虚拟MAC地址对应的VF分担该组服务器的转发业务。
由上面的技术方案可知，本发明中，当有新的路由器加入VRRP备份组时，Master路由器为新的路由器分配虚拟MAC地址，基于VRRP备份组负责转发的所有服务器的业务流量为该虚拟MAC地址分配一组服务器，将该虚拟MAC地址通知给该组服务器，使得该组服务器的业务流量迁移到该虚拟MAC地址对应的虚拟转发器，实现了将流量分担到新加入VRRP备份组的路由器的目的。
附图说明
图1现有技术VRRP组网示意图；
图2是本发明实施例VRRP负载均衡方法的流程图；
图3是本发明实施例VRRP组网示意图；
图4是本发明实施例VRRP负载均衡装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并据实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
在现有实现中，加入VRRP备份组中的设备既可以是路由器，也可以是三层交换机，在本发明中，将可加入VRRP备份组的设备统称为三层处理设备。
以下以加入VRRP备份组的设备是路由器为例，对本发明实现VRRP负载均衡的方法进行详细说明，其实现原理同样也适用于三层交换机。
参见图2，图2是本发明实施例VRRP负载均衡方法的流程图，该方法应用于VRRP备份组中的Master路由器，该方法包括：
步骤201、当有新的路由器加入VRRP备份组时，Master路由器为新的路由器分配虚拟MAC地址，并通知VRRP备份组中各成员路由器创建该虚拟MAC地址对应的虚拟转发器VF。
步骤202、Master路由器获取经由VRRP备份组转发业务的各服务器的业务流量，基于所有服务器的业务流量为该虚拟MAC地址分配一组服务器，将该虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使该虚拟MAC地址对应的VF分担该组服务器的转发业务。
经由VRRP备份组转发业务的各服务器，也即是经由VRRP备份组中所有处于Active状态的VF(也即AVF)转发业务的各服务器。
VRRP备份组中包括多个虚拟MAC地址，Master路由器用不同虚拟MAC地址应答不同服务器的ARP/ND请求，从而为不同虚拟MAC地址分配不同的服务器，使得分配给同一虚拟MAC地址的所有服务器的业务均被送至该虚拟MAC地址对应的VF进行转发。在实际应用中，VRRP备份组中各成员路由器针对每个虚拟MAC地址创建一个对应的VF，不同成员路由器内同一虚拟MAC地址对应的VF中，处于Active状态的VF负责分配给该虚拟MAC地址的所有服务器的业务转发，处于Listening状态的VF则负责监听AVF。
VRRP备份组的各成员路由器中，处于Active状态的VF通过源IP地址区分不同服务器的流量，可以定期采集的方式确定该VF负责转发的所有服务器的业务流量。Master路由器通过向各成员路由器发送流量查询请求，从而获取得到该成员路由器中处于AVF状态的VF负责转发的各服务器的业务流量。
在本实施例中，当新的路由器加入VRRP备份组，VRRP备份组中Master路由器为其分配虚拟MAC地址且各成员路由器均建立该虚拟MAC地址对应的VF之后，此时由于该虚拟MAC地址还未分配到任何服务器，该虚拟MAC地址对应的VF不能立刻分担VRRP备份组的业务流量。为了使该虚拟MAC地址对应的VF分担VRRP备份组的部分流量，Master路由器可以根据经由VRRP备份组转发业务的所有服务器的业务流量，从所有服务器中选择一组服务器分配给该虚拟MAC地址，并将该虚拟MAC地址通知给该组服务器，这样，该组服务器将用该虚拟MAC地址替代之前学习到的VRRP备份组的虚拟MAC地址，将业务发往该虚拟MAC地址对应的VF，从而该虚拟MAC地址对应的VF就实现了分担该组服务器的转发业务的目的。
为新的路由器分配虚拟MAC地址后，基于所有服务器的业务流量为该虚拟MAC地址分配一组服务器时，可以遵从平均分配业务流量的原则将所有服务器划分为N组，从N组服务器中选择一组服务器分配给该虚拟MAC地址；其中，N为VRRP备份组中虚拟MAC的个数(包括为新的路由器分配的虚拟MAC地址，新的路由器加入VRRP备份组之前虚拟MAC地址个数为N-1)。
遵从平均分配业务流量的原则将所有服务器划分为N组的方法有多种，例如以下两种：
第一种、考虑所有服务器的原有分配情况，从新的路由器加入VRRP备份组之前各AVF当前负责的所有服务器中选择部分服务器，剩余服务器的业务仍由该AVF转发，具体实现方法为：计算每个VF应当承担的平均业务流量，计算新的路由器加入VRRP备份组前各AVF负责转发的所有服务器的业务流量总和，如果该AVF的业务流量总和超过平均业务流量，则从该AVF负责转发的所有服务器中选出部分服务器，使得剩余服务器的业务流量总和接近或等于平均业务流量，这样最终会得到N组服务器：选出的所有服务器(其业务流量总和也接近于平均业务流量)构成一组服务器、各AVF的剩余未被选择服务器也分别构成一组服务器。
第二种，不考虑所有服务器的原有分配情况，将所有服务器分为N组，具体实现方法为：计算出每个VF应当承担的平均业务流量，然后将所有服务器划分N组，使得每组服务器的业务流量总和接近或等于平均业务流量。
下面参见图3，以一个例子对上述第一种和第二种将服务器划分为N组的方法进行具体说明：
图3是本发明实施例VRRP组网示意图，如图3所示，VRRP备份组中有两个路由器：路由器X和路由器Y，分别分配了虚拟MAC地址：MAC1和MAC2，两个路由器针对MAC1创建了VF1，针对MAC2创建了VF2。经由VRRP备份组转发业务的有服务器A、服务器B、服务器C、服务器D、服务器E，这5个服务器的业务流量分别是5、8、10、7、9，且VF1的AVF负责转发的服务器A、B、C的业务，VF2的AVF负责转发服务器D、E的业务流量，如果有新的路由器Z加入VRRP备份组且分配了MAC3，VRRP备份组中的各成员路由器针对MAC3创建VF3，则，
采用第一种划分服务器的方法的过程如下：
1)计算每个VF应当承担的平均业务流量avg＝(5+8+10+7+9)/3＝13。
2)计算VF1的AVF负责转发的业务流量总和5+8+10＝23，23大于平均业务流量13，从VF1负责的服务器中选出服务器C，剩余服务器A、B构成一组服务器。计算VF2的AVF负责转发的业务流量总和7+9＝16；16大于平均业务流量13，由于业务流量总和16与平均业务流量13比较接近，因此，可以不从VF2的AVF负责的所有服务器中选择服务器，服务器D、E构成一组服务器。
3)最终得到三组服务器：选出的服务器C构成一组服务器，该组服务器将被分配给为新的路由器分配的虚拟MAC地址，其业务由VF3的AVF负责转发；服务器A、B构成的一组服务器，仍分配给VF1对应的虚拟MAC地址，其业务仍由VF1的AVF负责转发；服务器D、E构成一组服务器，仍分配给VF2对应的虚拟MAC地址，其业务仍由VF2的AVF负责转发。
采用第一种划分服务器的方法时，需将选出的一组服务器分配给为新的路由器分配的虚拟MAC地址，并将为新的路由器分配的虚拟MAC地址通知给该组服务器。其它各服务器仍然分配给原来的虚拟MAC地址。
采用第二种划分服务器的方法的过程如下：
1)计算每个VF应当承担的平均业务流量avg＝(5+8+10+7+9)/3＝13。
2)按照平均分配的原则将服务器A、B、C、D、E划分为3组服务器，包括：服务器A、E构成的一组服务器，业务流量总和为14；服务器B、D构成的一组服务器，业务流量总和为15；服务器C构成的一组服务器，业务流量总和为10。
采用第二种划分服务器的方法时，可以随机选择一组服务器分配给为新的路由器分配的虚拟MAC地址，并将为新的路由器分配的虚拟MAC地址通知给该组服务器。同时还需要针对原有的每个虚拟MAC地址，选择尚未分配出去的一组服务器，并将该虚拟MAC地址通知给该组服务器。
因此，从N组服务器中选择一组服务器分配给该虚拟MAC地址时，还需要针对VRRP备份组中的其它各虚拟MAC地址，从N组服务器中选择尚未被分配出去的一组服务器分配给该虚拟MAC地址，将该虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使该虚拟MAC地址对应的VF分担该组服务器的转发业务。
本实施例中，采用发送单播ARP请求的方法通过虚拟MAC地址。将一虚拟MAC地址通告给一组服务器的方法具体可以为：针对该组服务器中的每个服务器，向该服务器发送单播ARP请求，该单播ARP请求的源IP地址、源MAC地址、目的IP地址、目的MAC地址分别为VRRP备份组的虚拟IP地址、该虚拟MAC地址、该服务器的IP地址、该服务器的MAC地址。
以上对本发明实施例VRRP负载均衡方法进行了详细说明，本发明还提供了一种VRRP负载均衡装置，下面结合图4进行详细说明。
参见图4，图4是本发明实施例VRRP负载均衡装置的结果示意图，该装置应用于VRRP备份组中的Master设备，如图4所示，具体包括：分配单元401、处理单元402；其中，
分配单元401，用于当有新的三层处理设备加入VRRP备份组时，为新的三层处理设备分配虚拟MAC地址，并通知VRRP备份组中各成员设备创建该虚拟MAC地址对应的虚拟转发器VF；
处理单元402，用于获取经由VRRP备份组转发业务的各服务器的业务流量，基于所有服务器的业务流量为该虚拟MAC地址分配一组服务器，将该虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使该虚拟MAC地址对应的VF分担该组服务器的转发业务。
图4所示装置中，
VRRP备份组的各成员设备中处于Active状态的VF定期采集该VF负责转发的各服务器的业务流量；
处理单元402获取经由VRRP备份组转发业务的各服务器的业务流量时，用于：向VRRP备份组中的各成员设备查询该成员设备中处于Active状态的VF负责转发的各服务器的业务流量。
图3所示装置中，
处理单元402基于所有服务器的业务流量为该虚拟MAC地址选择一组服务器时，用于：按照平均分配业务流量的原则将所有服务器划分为N组，从N组服务器中选择一组服务器分配给该虚拟MAC地址；其中，N为VRRP备份组中虚拟MAC的个数。
图4所示装置中，
处理单元402从N组服务器中选择一组服务器分配给该虚拟MAC地址时，进一步针对VRRP备份组中的其它各虚拟MAC地址，从N组服务器中选择尚未被分配出去的一组服务器分配给该虚拟MAC地址，将该虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使该虚拟MAC地址对应的VF分担该组服务器的转发业务。
图4所示装置中，
处理单元402，将一虚拟MAC地址通告给一组服务器时，用于：针对该组服务器中的每个服务器，向该服务器发送源IP地址、源MAC地址、目的IP地址、目的MAC地址分别为VRRP备份组的虚拟IP地址、该虚拟MAC地址、该服务器的IP地址、该服务器的MAC地址的单播ARP请求。
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 (10)

1.一种VRRP负载均衡方法，应用于VRRP备份组中的Master设备，其特征在于，该方法包括：
当有新的三层处理设备加入VRRP备份组时，为新的三层处理设备分配虚拟MAC地址，并通知VRRP备份组中各成员设备创建该虚拟MAC地址对应的虚拟转发器VF；
获取经由VRRP备份组转发业务的各服务器的业务流量，基于所有服务器的业务流量为所述虚拟MAC地址分配一组服务器，将所述虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使所述虚拟MAC地址对应的VF分担该组服务器的转发业务。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
VRRP备份组的各成员设备中处于Active状态的VF定期采集该VF负责转发的各服务器的业务流量；
获取经由VRRP备份组转发业务的各服务器的业务流量的方法为：向VRRP备份组中的各成员设备查询该成员设备中处于Active状态的VF负责转发的各服务器的业务流量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
基于所有服务器的业务流量为所述虚拟MAC地址选择一组服务器的方法为：按照平均分配业务流量的原则将所有服务器划分为N组，从N组服务器中选择一组服务器分配给所述虚拟MAC地址；其中，N为VRRP备份组中虚拟MAC的个数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
从N组服务器中选择一组服务器分配给所述虚拟MAC地址时，进一步针对VRRP备份组中的其它各虚拟MAC地址，从N组服务器中选择尚未被分配出去的一组服务器分配给该虚拟MAC地址，将该虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使该虚拟MAC地址对应的VF分担该组服务器的转发业务。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
将一虚拟MAC地址通告给一组服务器的方法为：针对该组服务器中的每个服务器，向该服务器发送源IP地址、源MAC地址、目的IP地址、目的MAC地址分别为VRRP备份组的虚拟IP地址、该虚拟MAC地址、该服务器的IP地址、该服务器的MAC地址的单播ARP请求。
6.一种VRRP负载均衡装置，应用于VRRP备份组中的Master设备，其特征在于，该装置包括：分配单元、处理单元；
所述分配单元，用于当有新的三层处理设备加入VRRP备份组时，为新的三层处理设备分配虚拟MAC地址，并通知VRRP备份组中各成员设备创建该虚拟MAC地址对应的虚拟转发器VF；
所述处理单元，用于获取经由VRRP备份组转发业务的各服务器的业务流量，基于所有服务器的业务流量为所述虚拟MAC地址分配一组服务器，将所述虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使所述虚拟MAC地址对应的VF分担该组服务器的转发业务。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
VRRP备份组的各成员设备中处于Active状态的VF定期采集该VF负责转发的各服务器的业务流量；
所述处理单元获取经由VRRP备份组转发业务的各服务器的业务流量时，用于：向VRRP备份组中的各成员设备查询该成员设备中处于Active状态的VF负责转发的各服务器的业务流量。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述处理单元基于所有服务器的业务流量为所述虚拟MAC地址选择一组服务器时，用于：按照平均分配业务流量的原则将所有服务器划分为N组，从N组服务器中选择一组服务器分配给所述虚拟MAC地址；其中，N为VRRP备份组中虚拟MAC的个数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述处理单元从N组服务器中选择一组服务器分配给所述虚拟MAC地址时，进一步针对VRRP备份组中的其它各虚拟MAC地址，从N组服务器中选择尚未被分配出去的一组服务器分配给该虚拟MAC地址，将该虚拟MAC地址通告给该组服务器，以使该虚拟MAC地址对应的VF分担该组服务器的转发业务。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述处理单元，将一虚拟MAC地址通告给一组服务器时，用于：针对该组服务器中的每个服务器，向该服务器发送源IP地址、源MAC地址、目的IP地址、目的MAC地址分别为VRRP备份组的虚拟IP地址、该虚拟MAC地址、该服务器的IP地址、该服务器的MAC地址的单播ARP请求。
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