CN107046487A - 一种3g/4g通信网络中基于链路检测实现负载均衡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种3G/4G通信网络中基于链路检测实现动态负载均衡的方法，实现步骤如下：1、获取在线的3G/4G链路的ip、netmask、gateway、dns等链路信息；2、使用多种方法综合评估3G/4G链路的网络通信质量；3、根据链路通信质量计算链路的负载均衡权重系数；4、根据负载均衡权重系数设置负载均衡策略规则，为每一条在线的3G/4G链路分配数据包。5、系统每隔一定时间（如5分钟）重复步骤1、步骤2、步骤3、步骤4，即重新评估各链路的网络通信质量，并重新设置负载均衡策略规则。

Description

一种3G/4G通信网络中基于链路检测实现负载均衡的方法

技术领域

本发明涉及一种3G/4G通信网络中基于链路检测实现动态负载均衡的方法，具体与linux网络协议、Iptabels的安装编译、策略路由和高级路由的使用有关。

背景技术

在现有技术中，有一些3G/4G通信设备具备负载均衡功能，在节省成本的基础之上成倍地增加了带宽。但是当前的3G/4G的负载均衡功能只是按照固定的比例分配数据包，当网络环境发生变化的时候，其负载均衡策略并不能随之做出调整，导致不能最大限度地利用多链路网络带宽。

发明内容

本发明提供一种3G/4G设备网络通信基于链路检测实现动态负载均衡的方法，实现基于LINUX系统的3G/4G拨号上网，根据在线链路的网络通信质量的动态检测，实现数据包分配比例动态更新，而达到动态负载均衡的效果。

为了达到发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种3G/4G通信网络中基于链路检测实现动态负载均衡的方法，使系统按动态比例分配负载均衡各链路的数据包数；

所述动态比例负载均衡，系统定时（如5分钟）检测评估每一条3G/4G链路的网络通信质量，根据网络通信质量计算各链路的负载均衡比例系数，从而决定该链路在负载均衡中的数据包比例。系统检测到的负载均衡比例系数发生变化的时候，其负载均衡的路由策略规则也会随之更新。

一种3G/4G通信网络中基于链路检测实现动态负载均衡的方法，包括以下步骤：

步骤一，获取在线的3G/4G链路的ip、netmask、gateway、dns等链路信息；

步骤二，使用如下三种方法评估链路的通信质量：

方法1，使用ping工具进行10次操作得到网络通信的平均延迟时间和网络延迟时间方差；

方法2，获取3G/4G模块的信号强度H；

方法3，使用ioctl工具得到链路的在线状态S，一般地，链路在线为S=1，链路离线为S=0；

综合以上三种方法得到的链路的通信质量 =，计算可得在线的3G/4G链路1、链路2···链路n，其通信质量分别为、···；

步骤三，根据步骤二得到的各链路通信质量、···，并根据负载均衡权重系数计算公式= ，计算各链路的负载均衡权重系数：= ，= ···

步骤四，根据步骤三计算得到的权重系数计算、···为每一条链路分配数 据包数，并使用iptables的nth模块实现数据包的分配；

步骤五，系统每隔一定时间（如5分钟）重复步骤一、步骤二、步骤三、步骤四，即重新评估各链路的网络通信质量，并更新负载均衡策略规则。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明方法的流程框图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

Linux为每一个经过网络协议栈的数据包，生成一个新的连接记录项，此后所有属于该连接的数据包都被唯一地分配给这个连接，并标识连接状态。连接跟踪是防火墙模块的状态检测的基础，同时也是地址转换中实现SNAT与DNAT的前提。从2.2版本开始，Linux加入了高级路由机制，基于该机制Linux系统各链路的独立链路和策略数据库，我们可以添加一些路由规则来确定“哪类数据包”应该使用“哪个链路”来传输。

下面为一个双3G/4G链路系统的动态负载均衡实施实例。

（1）获取在线的3G/4G链路1、链路2的ip、netmask、gateway、dns等链路信息。一条链路在拨号成功上线的时候会调用特定的脚本，可以在脚本中截取链路信息并保存。

（2）评估网络通信质量。首先，使用ping工具进行10次操作，获取链路1、链路2的平均网络延迟时间、和网络延迟时间方差、；然后，获取链路1、链路2的3G/4G信号强度、;最后，使用ioctl工具得到链路的在线状态、，一般地，链路在线为S=1，链路离线为S=0。根据公式=,计算得到3G/4G链路1、链路2的网络通信质量、。

（3）计算负载均衡权重系数。根据公式= ，计算得到3G/4G链路1、链路2的负载均衡权重系数、。

（4）设置负载均衡策略规则。首先将步骤（1）中的获取到的链路1标记为150，链路2标记为151；然后，根据步骤（3）中的负载均衡权重系数分配数据包，比如A1:A2=1:2，那么，每三个数据包做一次分配处理：数据包1分配给链路1，数据包2分配给链路2，数据包3分配给链路1。每3个数据包重复以上分配原则，规则如下：

iptables -t mangle -I PREROUTING -m state --state NEW -m statistic --mode nth --every 3 --packet 0 -j 150

iptables -t mangle -I PREROUTING -m state --state NEW -m statistic --mode nth --every 3 --packet 1 -j 151

iptables -t mangle -I PREROUTING -m state --state NEW -m statistic --mode nth --every 3 --packet 2 -j 150

应用如下两条策略指定路由：

ip rule add fwmark 150 table 150

ip rule add fwmark 151 table 151

应用如下规则处理数据包：规则一，已存在连接的数据包按照已存在的路由发送；规则二，判断当前数据包是否已被指定路由，是则将数据包直接放回协议栈，否则继续执行下面的规则；规则三，为数据包指定路由；规则四，如果是新的连接，则保存该数据包所属连接的信息。

（5）每隔5分钟定时检测网络质量。重复步骤（2）、（3）、（4）更新负载均衡权重系数、，并根据最新的权重系数更新负载均衡的数据包分配策略。

本发明能够实现基于LINUX系统的多3G/4G链路按比例进行动态负载均衡的功能。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种3G/4G通信网络中基于链路检测实现动态负载均衡的方法，其特征在于系统按动态比例分配负载均衡各链路的数据包数；

所述动态比例负载均衡，系统定时（如5分钟）检测评估每一条3G/4G链路的网络通信质量，根据网络通信质量计算各链路的负载均衡比例系数，从而决定该链路在负载均衡中的数据包比例；系统检测到的负载均衡比例系数发生变化的时候，其负载均衡的路由策略规则也会随之更新。

2.根据权利要求1所述的一种3G/4G通信网络中基于链路检测实现动态负载均衡的方法，包括以下步骤：

步骤一，获取在线的3G/4G链路的ip、netmask、gateway、dns等链路信息；

步骤二，使用如下三种方法评估链路的通信质量：

方法1，使用ping工具进行10次操作得到网络通信的平均延迟时间和网络延迟时间方差 ；

方法2，获取3G/4G模块的信号强度H；

方法3，使用ioctl工具得到链路的在线状态S，一般地，链路在线为S=1，链路离线为S=0；

综合以上三种方法得到的链路的通信质量，计算可得在线的3G/4G链路1、链路2···链路n，其通信质量分别为；

步骤三，根据步骤二得到的各链路通信质量，并根据负载均衡权重系数计算公式，计算各链路的负载均衡权重系数：

步骤四，根据步骤三计算得到的权重系数计算为每一条链路分配数据包数，并使用iptables的nth模块实现数据包的分配；

步骤五，系统每隔一定时间（如5分钟）重复步骤一、步骤二、步骤三、步骤四，即重新评估各链路的网络通信质量，并更新负载均衡策略规则。