CN107317887A - 一种负载均衡方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载均衡方法，适于在基于软件定义网络的网络系统中的第一网络装置处执行，该网络系统还包括第二网络装置和服务器集群，该方法包括步骤：接收来自服务器集群中每个服务器的服务注册请求，服务注册请求至少包括该服务器提供的服务信息以及服务器集群的负载分担策略；对于该服务器集群提供的每项服务，根据所接收的服务注册请求生成对应于该项服务的组表表项和流表表项；将服务器集群的负载分担策略、以及所生成的流表表项和组表表项发送至第二网络装置，以便第二网络装置将访问服务器集群提供的任一项服务的报文转发至服务器集群中提供该项服务的某个服务器。本发明还公开了对应的第一网络装置、第二网络装置和网络系统。

Description

一种负载均衡方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，尤其涉及一种负载均衡方法、装置和系统。

背景技术

随着网络通信技术的迅速发展、互联网应用的持续深化、所承载信息的日益丰富，互联网已成为人类社会重要的基础设施，网络业务量、访问量和数据量呈现出爆炸式的增长。对此，单服务器的计算能力已经捉襟见肘，各种集群技术应运而生。例如，服务器集群是一种服务器系统，它通过一组松散集成的计算机软件和/或硬件连接起来高度紧密地协作完成计算工作。在某种意义上，他们可以被看作是一台服务器。集群中的单个服务器通常通过局域网连接，但也有其它的可能连接方式。

为了充分发挥服务器集群各个服务器的性能，提高资源利用率与运行效率，必须通过有效的方式协调各服务器工作，平衡各节点的负载。

目前，面向服务器集群的负载均衡大都只能基于IP地址进行，如果服务器集群对外提供多项服务，则此时无法对访问不同服务的流量进行精细的区分和分流，导致负载均衡效果不佳。

因此，迫切需要一种更先进的负载均衡方案。

发明内容

为此，本发明提供一种负载均衡方案，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种负载均衡方法，适于在基于软件定义网络的网络系统中的第一网络装置处执行，网络系统还包括第二网络装置和服务器集群，其中第一网络装置和第二网络装置分别充当软件定义网络中的控制器和转发元件，服务器集群以统一IP地址向用户提供至少一项服务，该方法包括步骤：接收来自服务器集群中每个服务器的服务注册请求，服务注册请求至少包括该服务器提供的服务以及服务器集群的负载分担策略；对于该服务器集群提供的每项服务，根据所接收的服务注册请求生成对应于该项服务的组表表项和流表表项，流表表项包括提供该项服务的服务器集群的统一IP地址、端口信息以及对应于该项服务的组表表项，以便访问服务器集群的网络报文与该流表表项的统一IP地址和端口信息相匹配时，根据相应的组表表项以对网络报文进行处理；组表表项包括多个操作，每个操作均对应于服务器集群中提供该项服务的服务器之一，以便根据该组表表项对网络报文进行处理时，基于服务器集群的负载分担策略，选择该组表表项包含的多个操作之一执行，从而将该网络报文转发至所选择的操作对应的服务器；以及将服务器集群的负载分担策略、以及所生成的流表表项和组表表项发送至第二网络装置，以便第二网络装置将访问服务器集群提供的任一项服务的报文，通过流表表项、组表表项和负载分担策略转发至服务器集群中提供该项服务的某个服务器。

在根据本发明的负载均衡方法中，服务信息包括该服务器提供服务的端口信息，对于该服务器集群提供的每项服务，根据所接收的服务注册请求生成对应于该项服务的组表表项和流表表项的步骤包括：对于所接收的每个服务器的服务注册请求，查找是否存在包含有服务器集群的统一IP地址和该服务注册请求中的端口信息的流表表项；若存在，则在该流表表项对应的组表表项中增加对应于该服务器的操作；若不存在，则生成相应的流表表项和组表表项。

在根据本发明的负载均衡方法中，对于每项服务，若根据对应于该项服务的组表表项对网络报文进行处理时选择转发的服务器出现故障，则重新选择该组表表项包含的多个操作中的另一个并执行，从而将报文转发至服务器集群中提供该项服务的另一个服务器。

在根据本发明的负载均衡方法中，服务注册请求还包括服务器的MAC地址，对于每项服务，对应于该项服务的组表表项包含的每个操作指示：将网络报文的目的MAC地址转换为该服务器的MAC地址。

在根据本发明的负载均衡方法中，该方法还包括步骤：对于服务器集群提供的每项服务，定期探测提供该项服务的服务器是否通信可达，若否，则删除对应于该项服务的组表表项中对应于该服务器的操作。

在根据本发明的负载均衡方法中，负载分担策略包括散列调度算法、轮询调度算法、最少连接调度算法和加权调度算法中的任意一个。

在根据本发明的负载均衡方法中，服务器集群的统一IP地址由第一网络装置创建并返回至该服务器集群中的每个服务器。

根据本发明的另一个方面，提供了一种负载均衡方法，适于在基于软件定义网络的网络系统中的第二网络装置处执行，网络系统还包括第一网络装置和服务器集群，其中第一网络装置和第二网络装置分别充当软件定义网络中的控制器和转发元件，服务器集群以统一IP地址向用户提供至少一项服务，第二网络装置还预先存储有服务器集群的负载分担策略、对应于该服务器集群提供的每项服务的组表表项和流表表项，该方法包括步骤：响应于接收到访问所述服务器集群、与提供某项服务的服务器集群的统一IP地址和端口信息相匹配的网络报文，查找对应于该项服务的流表表项；获取查找到的流表表项包含的对应于该项服务的组表表项，以便根据该组表表项对网络报文进行处理；以及基于服务器集群的负载分担策略，选择对应于该项服务的组表表项包含的多个操作之一执行，从而将网络报文转发至所选择的操作对应的服务器，其中对应于该项服务的组表表项包含的每个操作均对应于服务器集群中提供该项服务的服务器之一。

在根据本发明的负载均衡方法中，该方法还包括步骤：若根据对应于该项服务的组表表项对网络报文进行处理时选择转发的服务器出现故障，则重新选择该组表表项包含的多个操作中的另一个并执行，从而将网络报文转发至服务器集群中提供该项服务的另一个服务器。

在根据本发明的负载均衡方法中，对于服务器集群提供的每项服务，对应于该项服务的组表表项包含的每个操作均指示将网络报文的目的MAC地址转换为服务器集群中对应于该操作的服务器的MAC地址。

在根据本发明的负载均衡方法中，负载分担策略包括散列调度算法、轮询调度算法、最少连接调度算法和加权调度算法中的任意一个。

在根据本发明的负载均衡方法中，该方法还包括步骤：接收来自第一网络装置的对应于服务器集群提供的每项服务的组表表项和流表表项；更新存储的对应表项。

根据本发明的另一个方面，提供了一种负载均衡方法，适于在基于软件定义网络的网络系统中执行，网络系统包括第一网络装置、第二网络装置和服务器集群，其中第一网络装置和第二网络装置分别充当软件定义网络中的控制器和转发元件，服务器集群以统一IP地址向用户提供至少一项服务，该方法包括步骤：在第一网络装置处执行根据本发明所述的负载均衡方法；在第二网络装置处执行根据本发明所述的负载均衡方法；以及在服务器集群中的每个服务器处，建立对应于该统一IP地址的环回接口，以处理发送至该统一IP地址的报文；以及向第一网络装置发送服务注册请求，服务注册请求至少包括该服务器提供的服务信息以及服务器集群的负载分担策略。

在根据本发明的负载均衡方法中，服务器集群的统一IP地址由第一网络装置响应于服务注册请求而创建并返回至服务器集群中的每个服务器。

根据本发明的另一个方面，提供了一种充当软件定义网络中的控制器的第一网络装置，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行根据本发明的负载均衡方法中的任一方法的指令。

根据本发明的另一个方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，指令当由第一网络装置执行时，使得第一网络装置执行根据本发明的负载均衡方法中的任一方法。

根据本发明的另一个方面，提供了一种充当软件定义网络中的转发元件的第二网络装置，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行根据本发明的负载均衡方法中的任一方法的指令。

根据本发明的另一个方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，指令当由第二网络装置执行时，使得第二网络装置执行根据本发明的负载均衡方法中的任一方法。

根据本发明的还有一个方面，提供了一种基于软件定义网络的网络系统，包括：根据本发明的充当软件定义网络中的控制器的第一网络装置；至少一个根据本发明的充当软件定义网络中的转发元件的第二网络装置；以及以统一IP地址向用户提供至少一项服务的服务器集群，其中每个服务器建立有对应于该统一IP地址的环回接口，以处理发送至该统一IP地址的报文，并适于向第一网络装置发送服务注册请求，服务注册请求至少包括该服务器提供的服务以及服务器集群的负载分担策略。

在根据本发明的网络系统中，服务器集群的统一IP地址由第一网络装置响应于服务注册请求而创建并返回至服务器集群中的每个服务器。

根据本发明的负载均衡方法方案，通过在充当软件定义网络中的控制器的第一网络装置处为服务器集群分配统一IP地址，使得该服务器集群内的服务器可以对外呈现出一个IP地址，便于管理。

进一步地，还通过在第一网络装置处为服务器集群提供的每项服务生成对应的流表表项和组表表项，并发送至充当软件定义网络中的转发元件的第二网络装置，使得第二网络装置可以在接收到访问服务器集群提供的任意一项服务的网络报文时，先匹配到对应于该项服务的流表表项，而后又匹配到对应于该项服务的组表表项，基于服务器集群的负载分担策略将报文转发到提供该项服务的服务器中，从而精细地区分开了访问不同服务的流量，实现对访问不同服务的流量的均衡。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施方式的基于软件定义网络的网络系统100的结构框图；

图2示出了根据本发明一个示例性实施方式的服务器200的结构框图；

图3示出了根据本发明一个示例性实施方式的服务注册方法300的流程图；

图4示出了根据本发明一个示例性实施方式的第一网络装置120的结构框图；

图5示出了根据本发明一个示例性实施方式的服务注册方法500的流程图；

图6示出了根据本发明一个示例性实施方式的负载均衡方法600的流程图；

图7示出了根据本发明一个示例性实施方式的第二网络装置140的结构框图；以及

图8示出了根据本发明一个示例性实施方式的负载均衡方法800的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一个示例性实施方式的基于软件定义网络的网络系统100的结构框图。如图1所示，该网络系统100包括第一网络装置120、至少一个第二网络装置140(图1仅示例性地示出一个第二网络装置140)、以及服务器集群200。其中，第一网络装置120和第二网络装置140分别充当软件定义网络中的控制器和转发元件，第一网络装置120可以通过与第二网络装置140之间的连接、使用例如OpenFlow之类的控制平面通信协议来控制第二网络装置140。

服务器集群160则可以通过第二网络装置140分别与第一网络装置120、用户进行通信，并向用户提供至少一项服务。服务器集群160包括多个独立的服务器200，该服务器200可以实现为例如文件服务器、数据库服务器、应用程序服务器和网络服务器等，也可以实现为包括桌面计算机和笔记本计算机配置的个人计算机。此外，还可以实现为小尺寸便携(或者移动)电子设备的一部分，这些电子设备可以是诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、个人媒体播放器设备、无线网络浏览设备、个人头戴设备、应用专用设备、或者可以包括上面任何功能的混合设备。

图2示出了根据本发明一个示例性实施方式的服务器200的结构框图。在基本的配置202中，服务器200典型地包括系统存储器206和一个或者多个处理器204。存储器总线208可以用于在处理器204和系统存储器206之间的通信。

取决于期望的配置，处理器204可以是任何类型的处理，包括但不限于：微处理器((μP)、微控制器(μC)、数字信息处理器(DSP)或者它们的任何组合。处理器204可以包括诸如一级高速缓存210和二级高速缓存212之类的一个或者多个级别的高速缓存、处理器核心214和寄存器216。示例的处理器核心214可以包括运算逻辑单元(ALU)、浮点数单元(FPU)、数字信号处理核心(DSP核心)或者它们的任何组合。示例的存储器控制器218可以与处理器204一起使用，或者在一些实现中，存储器控制器218可以是处理器204的一个内部部分。

取决于期望的配置，系统存储器206可以是任意类型的存储器，包括但不限于：易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪存等)或者它们的任何组合。系统存储器206可以包括操作系统220、一个或者多个程序222以及数据224。数据224可以包括可用于执行指令的程序数据228。在一些实施方式中，程序222可以被配置为在操作系统220上由一个或者多个处理器204利用程序数据228执行指令。

服务器200还可以包括有助于从各种接口设备(例如，输出设备242、外设接口244和通信设备246)到基本配置202经由总线/接口控制器230的通信的接口总线240。示例的输出设备242包括图形处理单元248和音频处理单元250。它们可以被配置为有助于经由一个或者多个A/V端口252与诸如显示器或者扬声器之类的各种外部设备进行通信。示例外设接口244可以包括串行接口控制器254和并行接口控制器256，它们可以被配置为有助于经由一个或者多个I/O端口258和诸如输入设备(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备)或者其他外设(例如打印机、扫描仪等)之类的外部设备进行通信。示例的通信设备246可以包括网络控制器260，其可以被布置为便于经由一个或者多个通信端口264与一个或者多个其他设备262(例如用户、第一网络装置120和第二网络装置140等)通过网络通信链路的通信。

网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质通常可以体现为在诸如载波或者其他传输机制之类的调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块，并且可以包括任何信息递送介质。“调制数据信号”可以这样的信号，它的数据集中的一个或者多个或者它的改变可以在信号中编码信息的方式进行。作为非限制性的示例，通信介质可以包括诸如有线网络或者专线网络之类的有线介质，以及诸如声音、射频(RF)、微波、红外(IR)或者其它无线介质在内的各种无线介质。这里使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质二者。

需要注意的是，整个服务器集群160对外呈现唯一的统一IP地址，以便于管理。其中，每个服务器200均建立有对应于该统一IP地址的环回接口，以处理发送至该统一IP地址的报文。该统一IP地址可以由管理员预先配置，也可以通过向第一网络装置120注册而获取。

下面结合图3对服务器集群160向第一网络装置120注册并获取其统一IP地址的过程进行描述。

对于每个服务器200，其存储的一个或多个程序222均包括用于执行根据本发明的服务注册方法300中任一方法的指令。图3示出了根据本发明一个示例性实施方式的服务注册方法300的流程图。如图3所示，该服务注册方法300始于步骤S320。

在步骤S320中，向第一网络装置120发送服务注册请求，该服务注册请求至少可以包括该服务器200提供的服务信息以及服务器集群160的负载分担策略，该服务信息通常可以包括服务器200提供该项服务的端口。当然，服务注册请求也会包括该服务器200的IP地址和MAC地址(也就是服务器实际用于接收报文的接口的IP地址和MAC地址)。

而后在步骤S340中，接收第一网络装置120响应于服务注册请求而返回的对应于服务器集群160的统一IP地址，该统一IP地址由第一网络装置120为该服务器集群160唯一创建。

接收到该统一IP地址之后，在步骤S360中，在服务器200本地建立对应于该统一IP地址的环回接口，以处理发送至该统一IP地址的报文。

这样，服务器集群160内所有服务器200即可共用同一个IP地址对外提供服务，操作便利，无需人工配置。

图4示出了根据本发明一个示例性实施方式的第一网络装置120的结构框图。在基本的配置中，第一网络装置120典型地包括一个或者多个处理器121和存储器122。存储器总线可以用于在处理器121和系统存储器122之间的通信。

处理器121可以是任何类型的处理，包括但不限于：微处理器((μP)、微控制器(μC)、数字信息处理器(DSP)或者它们的任何组合。处理器121还可以包括诸如一级高速缓存和二级高速缓存之类的一个或者多个级别的高速缓存、处理器核心和寄存器。示例的存储器控制器可以与处理器121一起使用，或者在一些实现中，存储器控制器可以是处理器121的一个内部部分。

存储器122可以是任意类型的存储器，包括但不限于：易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪存等)或者它们的任何组合。存储器122可以包括操作系统、一个或者多个程序123以及程序数据。在一些实施方式中，操作系统可以提供基本处理、I/O和网络能力，程序123可以被配置为在操作系统上由一个或者多个处理器121利用程序数据执行指令。

在一些实施方式中，第一网络装置120可以对服务器集群160提供的至少一项服务进行注册，并创建对应于该服务器集群160的统一IP地址。相应地，第一网络装置120的一个或多个程序123可以包括用于执行根据本发明的服务注册方法500中任一方法的指令。

图5示出了根据本发明一个示例性实施方式的服务注册方法500的流程图。如图5所示，该服务注册方法500始于步骤S520。

在步骤S520中，接收来自服务器集群160中每个服务器200的服务注册请求，该服务注册请求如前所述，至少可以包括服务器集群160的负载分担策略、该服务器200提供的服务信息、以及服务器200的IP地址和MAC地址。

而后在步骤S540中，创建对应于该服务器集群160的统一IP地址并返回至该服务器集群160中的每个服务器200。具体地，对于每个服务器200的服务注册请求，可以先查找是否已为该服务器200所属的服务器集群160创建统一IP地址，若是，则返回该统一IP地址，否则创建对应的统一IP地址并返回。

根据本发明的一个实施方式，根据所接收的服务注册请求，第一网络装置120可以生成并存储服务注册信息表。对于每个服务器集群160，服务注册信息表可以记录有该服务器集群160的统一IP地址、负载分担策略、所提供的服务、每项服务对应的服务器200的端口、IP地址和MAC地址，例如下表1的示例：

该服务注册信息表中的记录可以根据所接收的服务注册请求进行更新或创建，以配合服务器集群160中的配置变化。

进一步地，对于服务器集群160提供的每项服务，还可以定期探测提供该项服务的服务器是否通信可达，若否，则删除服务注册信息表对应于该服务器的记录。

这样，就在第一网络装置120处实现了对服务器集群160的注册和维护。其中，若服务器集群160的统一IP地址不是由第一网络装置120创建，则服务注册请求还需要包括服务器集群160的统一IP地址。

第一网络装置120的一个或多个程序123还可以包括用于执行根据本发明的负载均衡方法600中任一方法的指令。图6示出了根据本发明一个示例性实施方式的负载均衡方法600的流程图。如图6所示，该负载均衡方法300始于步骤S620。步骤S620如前述步骤S520相同，接收来自服务器集群160中每个服务器200的服务注册请求，服务注册请求至少可以包括该服务器提供的服务信息以及服务器集群的负载分担策略。

而后在步骤S640中，对于该服务器集群160提供的每项服务，根据所接收的服务注册请求生成对应于该项服务的组表表项和流表表项。该组表表项和流表表项均遵循第一网络装置120与第二网络装置140通信采用的协议(例如OpenFlow)而生成。

其中，流表表项包括提供该项服务的服务器集群的统一IP地址、端口信息以及对应于该项服务的组表表项，以便访问服务器集群的网络报文与该流表表项的统一IP地址和端口信息相匹配时，根据相应的组表表项对网络报文进行处理。具体地，对于每项服务，若网络报文的目的IP地址为服务器集群160的统一IP地址、目的端口为提供该项服务的端口，则认为该报文为访问该项服务的报文，与对应于该项服务的流表表项相匹配，进而可以执行该流表表项包含的动作，该动作指示：根据对应于该项服务的组表表项对该报文进行处理。

下表2是一个流表表项的示例：

目的IP地址	目的端口	动作
			192.168.1.128	244	组表表项Group ID＝5

若用户的报文的目的IP地址为192.168.1.128(即前述表1中集群A的统一IP地址)、目的端口为244(即前述表1中集群A提供的服务1对应的端口)，则该报文为访问前述表1中集群A提供的服务1的报文，可以匹配到本示例的流表表项，也就是对应于前述表1中集群A提供的服务1的流表表项。同时，执行该流表表项中的动作：根据组表标识为5的组表表项来对报文进行处理，组表标识为5的组表表项即对应于服务1的组表表项。

可以理解地，流表表项的匹配条件还可以包括更多，例如Ethernet包头，IP包头，TCP/UDP包头，VLAN ID等，本发明对此不作限制。

对于每项服务，对应于该项服务的组表表项包括多个操作，每个操作均对应于服务器集群中提供该项服务的服务器之一，以便根据该组表表项对网络报文进行处理时，基于服务器集群的负载分担策略，选择该组表表项包含的多个操作之一执行，从而将该网络报文转发至所选择的操作对应的服务器。根据本发明的一个实施方式，其中每个操作可以指示：将网络报文的目的MAC地址转换为该服务器的MAC地址。

下表3是一个组表表项的示例：

其中，Group ID为组表标识，Group Type为组表类型，Action Buckets为该组表表项包含的多个操作，组表类型为select类型表示：基于调度算法，仅仅执行组表表项中的某一个Action Bucket。

那么根据本示例的对应于前述表1中集群A提供的服务1的组表表项对网络报文进行处理时，可以基于负载分担策略，选择该组表表项包含的三个操作中的一个去执行，这三个操作分别对应于前述表1中集群A提供的服务1对应的三个服务器，也就是说最后将访问服务1的报文转发到了提供服务1的这三个服务器中的一个。这里负载分担策略由管理员预先为服务器集群160配置，可以为任何实现负载均衡的算法，例如散列调度算法、轮询调度算法、最少连接调度算法和加权调度算法中的任意一个，本发明对此不作限制。

另外，对于每项服务，若根据对应于该项服务的组表表项对网络报文进行处理时选择转发的服务器200出现故障，还可以重新选择该组表表项包含的多个操作中的另一个执行，以将报文转发至服务器集群160中提供该项服务的另一个服务器200，而不是直接丢弃报文。这样大大地减少了业务的中断。

进一步地，考虑到服务器的故障问题，根据本发明的一个实施方式，对于服务器集群160提供的每项服务，还可以定期探测提供该项服务的服务器200是否通信可达，若否，则删除对应于该项服务的组表表项中对应于该服务器200的操作，减少不必要的转发失败操作。

根据本发明的一个实施方式，在前述生成对应于该项服务的组表表项和流表表项之前，对于所接收的每个服务器的服务注册请求，可以先查找是否已经存在有包含有服务器集群的统一IP地址和该服务注册请求中的端口信息的流表表项。若存在，则在该流表表项对应的组表表项中增加对应于该服务器的操作。若不存在，则再生成相应的流表表项和组表表项。

综上，生成对应于服务器集群160提供的每项服务的组表和流表之后，在步骤S660中，将服务器集群的负载分担策略、以及所生成的流表表项和组表表项发送至第二网络装置140，以便第二网络装置140将访问服务器集群160提供的任一项服务的报文，通过这些流表表项、组表表项和负载分担策略转发至服务器集群160中提供该项服务的某个服务器200。

图7示出了根据本发明一个示例性实施方式的第二网络装置140的结构框图。在基本的配置中，第二网络装置140典型地包括一个或者多个处理器141和存储器142。存储器总线可以用于在处理器141和系统存储器142之间的通信。

处理器141可以是任何类型的处理，包括但不限于：微处理器((μP)、微控制器(μC)、数字信息处理器(DSP)或者它们的任何组合。处理器141还可以包括诸如一级高速缓存和二级高速缓存之类的一个或者多个级别的高速缓存、处理器核心和寄存器。示例的存储器控制器可以与处理器141一起使用，或者在一些实现中，存储器控制器可以是处理器141的一个内部部分。

存储器142可以是任意类型的存储器，包括但不限于：易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪存等)或者它们的任何组合。存储器142可以包括操作系统、一个或者多个程序143以及程序数据。在一些实施方式中，操作系统可以提供基本处理、I/O和网络能力，程序143可以被配置为在操作系统上由一个或者多个处理器141利用程序数据执行指令。

其中，第二网络装置140的一个或多个程序143可以包括用于执行根据本发明的负载均衡方法800中任一方法的指令。图8示出了根据本发明一个示例性实施方式的负载均衡方法800的流程图。如图8所示，该负载均衡方法800始于步骤S820。

显然地，第二网络装置140可以接收来自第一网络装置120的对应于服务器集群160提供的每项服务的组表表项和流表表项，并将其存储或者更新其存储的对应表项，流表表项和组表表项的内容可参见前述内容。同时，也可以接收来自第一网络装置120的服务器集群160的负载分担策略，并将其作为组表类型为select的组表表项的调度算法。

因此，在步骤S820中，可以直接响应于接收到访问服务器集群的网络报文、且该网络报文与提供某项服务的服务器集群的统一IP地址和端口信息相匹配，查找与该网络报文相匹配的、对应于该项服务的流表表项。也就是说，若网络报文的目的IP地址和目的端口分别为服务器集群160的统一IP地址和提供该服务器集群160的某项服务的端口，则可以查找对应于该项服务、同样包含有服务器集群160的统一IP地址和提供该项服务的端口的流表表项。

而后在步骤S840中，获取查找到的流表表项包含的对应于该项服务的组表表项，以便根据该组表表项对网络报文进行处理。

最后在步骤S860中，基于服务器集群160的负载分担策略，选择对应于该项服务的组表表项包含的多个操作之一执行，从而将网络报文转发至所选择的操作对应的服务器。其中对应于该项服务的组表表项包含的每个操作均对应于服务器集群160中提供该项服务的一个服务器，并可以指示将网络报文的目的MAC地址转换为服务器集群160中对应于该操作的服务器200的MAC地址。

根据本发明的一个实施方式，若根据对应于该项服务的组表表项对网络报文进行处理时选择转发的服务器200出现故障，则可以重新选择该组表表项包含的多个操作中的另一个执行，从而将报文转发至服务器集群160中提供该项服务的另一个服务器200。

此外，这里负载分担策略为可以实现负载均衡的算法，例如可以包括散列调度算法、轮询调度算法、最少连接调度算法和加权调度算法中的任意一个，本发明对此不作限制。其中，散列调度算法例如可以是：基于网络报文的目标IP地址或者源IP地址生成散列键(HashKey)，根据该散列键从静态分配的散列表中找出对应的服务器。轮询调度算法例如可以是：将网络报文按顺序轮流分配至服务器集群中的服务器上，每个服务器不论实际连接和负载、均地位相等。最少连接调度算法例如可以是：根据目前所有活跃连接，动态地将网络报文转发至当前服务器集群中建立最少连接的服务器。加权调度算法例如可以是：根据服务器集群中每个服务器的权重值(例如预先配置的优先级或者当前负载状态)来进行网络报文的转发。

以上在结合图6对在第一网络装置120处执行的负载均衡方法600的具体描述中已经对各步骤的相应处理进行了详细解释，这里不再对重复内容进行赘述。

应当理解，这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被该机器执行时，该机器变成实践本发明的设备。

在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的该程序代码中的指令，执行本发明的各种方法。

以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。

本发明还可以包括：A4、如A1-3中任一个所述的方法，其中，所述服务注册请求还包括该服务器的MAC地址，对于每项服务，对应于该项服务的组表表项包含的每个操作指示：将所述网络报文的目的MAC地址转换为该服务器的MAC地址。A5、如A1-4中任一个所述的方法，其中，所述方法还包括步骤：对于服务器集群提供的每项服务，定期探测提供该项服务的服务器是否通信可达，若否，则删除对应于该项服务的组表表项中对应于该服务器的操作。A6、如A1-5中任一个所述的方法，其中，所述负载分担策略包括散列调度算法、轮询调度算法、最少连接调度算法和加权调度算法中的任意一个。A7、如A1-6中任一个所述的方法，其中，所述服务器集群的统一IP地址由所述第一网络装置创建并返回至该服务器集群中的每个服务器。

B11、如B8-10中任一个所述的方法，其中，所述负载分担策略包括散列调度算法、轮询调度算法、最少连接调度算法和加权调度算法中的任意一个。B12、如B8-11中任一个所述的方法，其中，所述方法还包括步骤：接收来自所述第一网络装置的对应于所述服务器集群提供的每项服务的组表表项和流表表项；更新存储的对应表项。

C14、如C13所述的方法，其中，所述服务器集群的统一IP地址由所述第一网络装置响应于服务注册请求而创建并返回至服务器集群中的每个服务器。

D16、一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由第一网络装置执行时，使得所述第一网络装置执行根据A1-7所述的方法中的任一方法。E18、一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由第二网络装置执行时，使得所述第二网络装置执行根据B8-12所述的方法中的任一方法。

F20、如F19所述的网络系统，其中，所述服务器集群的统一IP地址由所述第一网络装置响应于服务注册请求而创建并返回至服务器集群中的每个服务器。

应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种负载均衡方法，适于在基于软件定义网络的网络系统中的第一网络装置处执行，所述网络系统还包括第二网络装置和服务器集群，其中第一网络装置和第二网络装置分别充当软件定义网络中的控制器和转发元件，服务器集群以统一IP地址向用户提供至少一项服务，所述方法包括步骤：

接收来自所述服务器集群中每个服务器的服务注册请求，所述服务注册请求至少包括该服务器提供的服务信息以及服务器集群的负载分担策略；

对于该服务器集群提供的每项服务，根据所接收的服务注册请求生成对应于该项服务的组表表项和流表表项，其中

所述流表表项包括提供该项服务的服务器集群的统一IP地址、端口信息以及对应于该项服务的组表表项，以便访问所述服务器集群的网络报文与该流表表项的统一IP地址和端口信息相匹配时，根据相应的组表表项对所述网络报文进行处理；

所述组表表项包括多个操作，每个操作均对应于所述服务器集群中提供该项服务的服务器之一，以便根据该组表表项对网络报文进行处理时，基于所述服务器集群的负载分担策略，选择该组表表项包含的多个操作之一执行，从而将该网络报文转发至所选择的操作对应的服务器；以及将服务器集群的负载分担策略、以及所生成的流表表项和组表表项发送至所述第二网络装置，以便第二网络装置将访问服务器集群提供的任一项服务的报文，通过所述流表表项、组表表项和负载分担策略转发至服务器集群中提供该项服务的某个服务器。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述服务信息包括该服务器提供服务的端口信息，所述对于该服务器集群提供的每项服务，根据所接收的服务注册请求生成对应于该项服务的组表表项和流表表项的步骤包括：

对于所接收的每个服务器的服务注册请求，

查找是否存在包含有服务器集群的统一IP地址和该服务注册请求中的端口信息的流表表项；

若存在，则在该流表表项对应的组表表项中增加对应于该服务器的操作；若不存在，则生成相应的流表表项和组表表项。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，对于每项服务，若根据对应于该项服务的组表表项对网络报文进行处理时选择转发的服务器出现故障，则重新选择该组表表项包含的多个操作中的另一个执行，从而将该网络报文转发至服务器集群中提供该项服务的另一个服务器。

4.一种负载均衡方法，适于在基于软件定义网络的网络系统中的第二网络装置处执行，所述网络系统还包括第一网络装置和服务器集群，其中第一网络装置和第二网络装置分别充当软件定义网络中的控制器和转发元件，服务器集群以统一IP地址向用户提供至少一项服务，所述第二网络装置还预先存储有所述服务器集群的负载分担策略、对应于该服务器集群提供的每项服务的组表表项和流表表项，所述方法包括步骤：

响应于接收到访问所述服务器集群、与提供某项服务的服务器集群的统一IP地址和端口信息相匹配的网络报文，查找对应于该项服务的流表表项；

获取查找到的流表表项包含的对应于该项服务的组表表项，以便根据该组表表项对所述网络报文进行处理；以及

基于所述服务器集群的负载分担策略，选择对应于该项服务的组表表项包含的多个操作之一执行，从而将所述网络报文转发至所选择的操作对应的服务器，其中所述对应于该项服务的组表表项包含的每个操作均对应于所述服务器集群中提供该项服务的服务器之一。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述方法还包括步骤：

若根据对应于该项服务的组表表项对网络报文进行处理时选择转发的服务器出现故障，则重新选择该组表表项包含的多个操作中的另一个执行，从而将所述网络报文转发至服务器集群中提供该项服务的另一个服务器。

6.如权利要求4或5所述的方法，其中，对于服务器集群提供的每项服务，对应于该项服务的组表表项包含的每个操作均指示将所述网络报文的目的MAC地址转换为服务器集群中对应于该操作的服务器的MAC地址。

7.一种负载均衡方法，适于在基于软件定义网络的网络系统中执行，所述网络系统包括第一网络装置、第二网络装置和服务器集群，其中第一网络装置和第二网络装置分别充当软件定义网络中的控制器和转发元件，服务器集群以统一IP地址向用户提供至少一项服务，所述方法包括步骤：

在第一网络装置处执行如权利要求1-3中任一个所述的方法；

在第二网络装置处执行如权利要求4-6中任一个所述的方法；以及

在服务器集群中的每个服务器处，

建立对应于该统一IP地址的环回接口，以处理发送至该统一IP地址的报文；以及

向所述第一网络装置发送服务注册请求，所述服务注册请求至少包括该服务器提供的服务信息以及服务器集群的负载分担策略。

8.一种充当软件定义网络中的控制器的第一网络装置，包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1-3所述的方法中的任一方法的指令。

9.一种充当软件定义网络中的转发元件的第二网络装置，包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求4-6所述的方法中的任一方法的指令。

10.一种基于软件定义网络的网络系统，包括：

如权利要求8所述的充当软件定义网络中的控制器的第一网络装置；

至少一个如权利要求9所述的充当软件定义网络中的转发元件的第二网络装置；以及

以统一IP地址向用户提供至少一项服务的服务器集群，其中每个服务器建立有对应于该统一IP地址的环回接口，以处理发送至该统一IP地址的报文，并适于

向所述第一网络装置发送服务注册请求，所述服务注册请求至少包括该服务器提供的服务信息以及服务器集群的负载分担策略。