CN109005253A - 网络负载均衡的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种网络负载均衡的系统，包括：多个访问接入点、多个娱乐设备和DHCP服务器，一个访问接入点与一个娱乐设备相连，每个访问接入点均与所述DHCP服务器相连，每个娱乐设备均包括DNS服务器和Web服务器，每个DNS服务器保存并解析相同的域名；当访问接入点接收到无线终端的接入请求时，DHCP服务器将与该访问接入点相连的娱乐设备所包含的DNS服务器指定为无线终端的DNS服务器；当访问接入点接收到无线终端的域名解析请求时，指定的DNS服务器将域名解析为本DNS服务器所在的娱乐设备所包含的Web服务器的IP地址；当访问接入点接收到无线终端发起的Web访问请求时，指定的Web服务器响应所述Web访问请求。使用本发明能够提供无线服务并均衡网络流量和负载。

Description

网络负载均衡的系统
技术领域
本发明涉及网络技术领域，具体涉及一种网络负载均衡的系统。
背景技术
很多交通工具例如飞机、火车、地铁、汽车、轮船等都为乘客提供娱乐系统，所述娱乐系统通过娱乐设备例如吊挂式显示器、壁挂式显示器和座椅内安装显示器等向乘客展现多媒体资源。通常，娱乐设备之间是通过有线网络连接。图1示出了现有机载娱乐系统中吊挂的连接关系示意图，在图1所示的例子中，各吊挂式显示器之间采用环形网络两两连接。
如今，携带具有无线通信能力的无线终端例如蜂窝电话、智能电话、平板计算机、膝上型计算机或其他便携式电子设备已经变得相当普遍。人们习惯通过自己的无线终端无线地访问多媒体资源，但飞机上网络带宽资源有限，以及设备的处理能力有限。
因此，需要对乘客的访问进行负载均衡。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种能够均衡网络负载的系统。对此，本申请提供一种网络负载均衡的系统，包括：多个访问接入点、多个娱乐设备和DHCP服务器，一个访问接入点与一个娱乐设备相连，每个访问接入点均与所述DHCP服务器相连，每个娱乐设备均包括DNS服务器和Web服务器，每个DNS服务器保存并解析相同的域名；
当所述访问接入点接收到无线终端的接入请求时，所述DHCP服务器分配指定的DNS服务器并经由所述访问接入点将所述指定的DNS服务器返回给所述无线终端，所述指定的DNS服务器是与该访问接入点相连的娱乐设备所包含的DNS服务器；
当所述访问接入点接收到所述无线终端的域名解析请求时，所述指定的DNS服务器将域名解析为指定的Web服务器的IP地址并经由所述访问接入点将所述指定的Web服务器的IP地址返回给所述无线终端，其中所述指定的Web服务器是与该访问接入点相连的娱乐设备所包含的Web服务器；
当所述访问接入点接收到所述无线终端针对所述域名发起的Web访问请求时，所述指定的Web服务器经由所述访问接入点响应所述Web访问请求。
可替选地，当所述访问接入点接收到无线终端的接入请求时，所述DHCP服务器分配指定的DNS服务器并经由所述访问接入点将所述指定的DNS服务器返回给所述无线终端，包括步骤：
步骤1-1：所述访问接入点接收所述无线终端向所述DHCP服务器发送的DHCP请求报文；
步骤1-2：所述访问接入点在所述DHCP请求报文中添加该访问接入点的标识并将修改后的DHCP请求报文发送给所述DHCP服务器；
步骤1-3：所述DHCP服务器接收所述修改后的DHCP请求报文并读取所述访问接入点的标识；
步骤1-4：所述DHCP服务器根据所述访问接入点的标识将与该访问接入点相连的娱乐设备所包含的DNS服务器指定为所述无线终端的DNS服务器；
步骤1-5：所述DHCP服务器返回DHCP应答报文；
步骤1-6：所述访问接入点转发所述DHCP应答报文。
可替选地，所述系统还包括访问控制器，所述访问控制器用于存储访问接入点与接入所述访问接入点的无线终端之间的对应关系；当所述访问接入点接收到无线终端的接入请求时，所述DHCP服务器分配指定的DNS服务器并经由所述访问接入点将所述指定的DNS服务器返回给所述无线终端，包括步骤：
步骤2-1：所述访问接入点接收无线终端向所述DHCP服务器发送的DHCP请求报文；
步骤2-2：所述访问接入点向所述DHCP服务器转发所述DHCP请求报文；
步骤2-3：所述DHCP服务器接收所述DHCP请求报文并从所述DHCP请求报文中读取所述无线终端的标识；
步骤2-4：所述DHCP服务器向所述访问控制器发送查询请求，请求根据所述无线终端的标识查询该无线终端接入的访问接入点的标识；
步骤2-5：所述访问控制器返回所述无线终端接入的访问接入点的标识；
步骤2-6：所述根据所述无线终端接入的访问接入点的标识将与该访问接入点相连的娱乐设备中的DNS服务器指定为所述无线终端的DNS服务器；
步骤2-7：所述DHCP服务器返回DHCP应答报文；
步骤2-8：所述访问接入点转发所述DHCP应答报文。
优选地，所述访问接入点位于所述娱乐设备之中。
优选地，所述DHCP服务器位于所述娱乐设备之中。
优选地，每个所述Web服务器存储相同的多媒体资源。
可替选地，所述多个Web服务器中的一个Web服务器存储有多媒体资源，其他的Web服务器能够访问存储有多媒体资源的Web服务器。
可替选地，每个所述Web服务器各自保存部分多媒体资源，多个所述Web服务器能够互相访问彼此的多媒体资源。
优选地，所述系统用于交通工具。
可选地，所述娱乐设备是吊挂式显示器、壁挂式显示器或座椅内安装显示器。
与现有技术相比，本申请能够允许乘客无线地访问多媒体资源，不占用有线资源，并能够实现网络流量和负载的均衡。
附图说明
图1为现有机载娱乐系统中吊挂式显示器的连接关系示意图；
图2是本发明的一个实施方式的系统的结构图；
图3为本发明的一个实施方式的系统向无线终端提供多媒体资源的流程图；
图4为现有技术中AP与DHCP通信的流程图；
图5为本发明的一个实施方式的系统向无线终端提供DNS服务器的流程图；
图6为本发明的另一个实施方式的系统向无线终端提供DNS服务器的流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种网络负载均衡的系统。在一个实施方式中，如图2所示，本发明系统包括：多个访问接入点(下文也将访问接入点记作AP(AccessPoint))、多个娱乐设备和一个DHCP服务器，一个AP与一个娱乐设备相连，每个AP均与所述DHCP服务器相连，每个娱乐设备均包括DNS服务器和Web服务器，每个DNS服务器保存并解析相同的域名。
乘客的无线终端通过AP接入系统，进而无线地访问系统中的资源。图3示出了本发明的一个实施方式的系统向无线终端提供多媒体资源的流程的示例。在该图所示的示例中，本发明系统包括第一娱乐设备和第二娱乐设备，第一娱乐设备中内置DHCP服务器，第二娱乐设备中内置一个AP，无线终端通过内置在第二娱乐设备中的AP接入系统。系统向无线终端提供多媒体资源的流程包括：
步骤A：无线终端通过第二娱乐设备中的AP向系统发起接入请求，请求为其分配IP地址和DNS服务器。
步骤B：DHCP服务器经由第二娱乐设备中的AP告知无线终端为其分配的IP地址是XXX以及为其指定的DNS服务器是第二娱乐设备中的DNS服务器。
步骤C：无线终端通过第二娱乐设备中的AP向第二娱乐设备中的DNS服务器发起域名解析请求，请求解析域名www.xxx.com。
步骤D：第二娱乐设备中的DNS服务器经由第二娱乐设备中的AP告知无线终端该域名被解析为第二娱乐设备中的Web服务器的IP。
步骤E：无线终端通过第二娱乐设备中的AP针对域名www.xxx.com向第二娱乐设备中的Web服务器发起Web访问请求。
步骤F：第二娱乐设备中的Web服务器经由第二娱乐设备中的AP响应无线终端的访问。
至此，无线终端便能够无线地访问系统的多媒体资源。
需要说明的是，上述系统可以用于交通工具，交通工具可以是飞机、火车、地铁、汽车或轮船等，上述娱乐设备可以是吊挂式显示器、壁挂式显示器或座椅内安装显示器等，本发明对此不做限制。在一个优选的实施方式中，所述娱乐设备是飞机中的吊挂式显示器。当然，本发明不限于用于交通工具，例如还可以用于机场休息室或其他需要无线访问资源的办公场所或娱乐场所。此外，虽然在上述示例中，AP内置在娱乐设备之中，但本发明对此不做限制，AP可以位于娱乐设备之中，也可以位于娱乐设备之外，AP的数量亦可以多于、等于或小于娱乐设备的数量。此外，虽然在上述示例中，DHCP服务器的数量为一个并且DHCP服务器内置于娱乐设备之中，但本发明对此不做限制，DHCP服务器的数量可以为多个并且DHCP可以位于娱乐设备之中，也可以位于娱乐设备之外。
上述示例从无线终端与系统两方交互的方面描述了本发明的系统。下面，将仅关注系统单方面进行的操作。
当系统的AP接收到无线终端的接入请求时，所述DHCP服务器分配IP地址以及指定的DNS服务器并经由所述AP将所述IP地址及指定的DNS服务器返回给所述无线终端，所述指定的DNS服务器是与该AP相连的娱乐设备所包含的DNS服务器；
当所述AP接收到所述无线终端的域名解析请求时，所述指定的DNS服务器将域名解析为指定的Web服务器的IP地址并经由所述AP将所述指定的Web服务器的IP地址返回给所述无线终端，其中所述指定的Web服务器是与该AP相连的娱乐设备所包含的Web服务器；
当所述AP接收到所述无线终端针对所述域名发起的Web访问请求时，所述指定的Web服务器经由所述AP响应所述Web访问请求。
本发明通过设置AP，使得乘客的无线终端可以通过AP与系统建立无线连接并且可以通过AP向系统发起请求。本发明系统的DHCP服务器根据与无线终端接入的AP来为无线终端指定DNS服务器，该DNS服务器再将无线终端输入的域名解析为存储有多媒体资源的Web服务器的IP，最后由该Web服务器对无线终端的Web访问请求做出响应，向乘客的无线终端提供相应的多媒体资源，从而使得乘客能够无线地访问系统提供的多媒体资源。
本发明的各娱乐设备之间通过有线网络连接以传输娱乐设备之间的控制业务数据。各娱乐设备与无线终端之间通过无线网路连接以向用户提供多媒体资源。因此，本发明系统在向用户提供多媒体资源时不会占用有线网络带宽，不会影响系统内娱乐设备之间的正常通信。
此外，针对只能通过有线网络利用娱乐设备向乘客提供多媒体资源的交通工具，本发明只需要在已有的娱乐设备中加入一个芯片，实现AP、DHCP服务器、DNS服务器和Web服务器的功能即可实现通过无线网络向乘客提供多媒体资源，因此本发明的技术方案特别适合于旧交通工具的升级改造。
本发明通过设置多个Web服务器，并通过DHCP服务器和DNS服务器将无线终端的访问分配给多个Web服务器，使得多个Web服务器能够分摊网络流量和负载，实现网络流量和负载的均衡。具体地，一方面，本发明将所有无线终端对相同域名的访问分摊到多个Web服务器上，实现负载均衡；另一方面，本发明将所有无线终端造成的网络传输流量分摊到多条无线网络通道上，实现网络流量均衡。
此外，无线设备通常会选择最接近的AP建立连接，因为这样的连接信号最强，数据传输最稳定。而交通工具中的娱乐设备通常是均匀分布在交通工具之中的，因此，将AP设置在均匀分布的娱乐设备中，可以将无线设备的无线访问均匀地分摊到整娱乐设备上。
此外，本发明通过DHCP服务器和DNS服务器为一个无线终端分配一个Web服务器，该Web服务器是与无线终端接入的AP所在的娱乐设备中的Web服务器，并且自分配完成后始终由该Web服务器来响应该无线终端，因此可以保证为无线终端分配的Web服务器是固定的且是最优的。
在一个实施方式中，多媒体资源位于其中一台Web服务器上，而其他的Web可以通过有线或无线的方式访问存储有多媒体资源的Web服务器。在另一个实施方式中，所有Web服务器构成集群文件系统并保存多媒体资源，每个Web服务器可以访问该集群中的多媒体资源。
在一个优选的实施方式中，每个娱乐设备的Web服务器中存储相同的多媒体资源。通过使每个娱乐设备的Web服务器存储相同的多媒体资源，可以节省由于Web服务器之间的通信所需要的带宽，也可以节省由于要在Web服务器之间进行数据交换所需的计算，有助于实现网络流量和负载的均衡。此外，在交通工具的环境下，带宽资源和计算资源常常是稀缺资源，因此该实施方式特别作为交通工具中的娱乐系统是特别有利的。
然而，以上有益效果都是基于本发明能够通过无线终端接入的AP来为无线终端分配DNS服务器，但通过无线终端接入的AP来为无线终端分配DNS服务器在目前仍是一个技术难点，原因如下：
图4是现有技术中AP与DHCP通信的流程图。在现行DHCP协议标准下，无线终端作为DHCP客户端发送DHCP报文给DHCP服务器时，尚无统一方法使得无线终端能够在DHCP报文中标识自己当前接入的AP。因此，DHCP服务器在收到无线终端发出的DHCP报文时，DHCP服务器无法得知该无线终端是从哪个AP接入系统。而即使修改DHCP协议标准，使得DHCP客户端支持上报无线终端接入AP的信息，要更新所有无线终端设备上的DHCP客户端为新版客户端也是不现实的。
为解决上述问题，本发明提出以下两种方法：
在第一种方法中，首先修改AP，使其满足以下条件：
1)AP在转发无线终端发送的任意网络报文时，能够识别其中DHCP请求报文(即DHCPDiscover报文和DHCPRequest报文)；
2)当AP发现当前无线终端发送的是DHCP请求报文时，修改所述DHCP请求报文：在报文中添加一个自定义的DHCP选项(也记作DHCPoption)，并将AP的标识例如MAC地址作为该选项的值；然后AP将修改后的DHCP请求报文转发出去。
其次配置DHCP服务器，使其满足以下条件：
1)检查接收到的DHCP请求报文(即DHCPDiscover报文或DHCPRequest报文)中是否存在AP添加的DHCP选项；
2)若接收到的DHCP请求报文中不存在AP添加的选项，则在DHCP应答报文(即DHCPOffer报文或DHCPACK报文)中指定DNS服务器为默认的DNS服务器；
3)若接收到的DHCP请求报文中存在AP添加的选项，则认为该选项的值为无线终端接入的AP的标识，因此在DHCP应答报文中指定DNS服务器为与AP相连的娱乐设备中的DNS服务器。
图5示出了本发明的一个实施方式的系统通过与无线终端接入的AP来确定DNS服务器的流程。参考图5，当无线终端向AP发送DHCP请求报文时(图5中以DHCPDiscover报文为例)，AP不是直接将该DHCP请求报文转发给DHCP服务器，而是在DHCP请求报文中(图5中以DHCP选项234为例)添加AP的MAC地址，随后DHCP服务器读取该AP的MAC地址，并据此在DHCP应答报文中(图5中以DHCPOffer报文为例)添加为无线终端指定的DNS服务器，最后经由AP转发DHCP应答报文告知无线终端为其分配的DNS服务器，从而实现通过与无线终端接入的AP来分配DNS服务器。
上述示例从无线终端与系统两方交互的方面描述了本发明的系统。下面，将仅关注系统单方面进行的操作。当AP接收到无线终端的接入请求时，DHCP服务器分配指定的DNS服务器并经由所述AP将所述指定的DNS服务器返回给所述无线终端，包括步骤：
步骤1-1：所述AP接收所述无线终端向所述DHCP服务器发送的DHCP请求报文；
步骤1-2：所述AP在所述DHCP请求报文中添加该AP的标识并将修改后的DHCP请求报文发送给所述DHCP服务器；
步骤1-3：所述DHCP服务器接收所述修改后的DHCP请求报文并读取所述AP的标识；
步骤1-4：所述DHCP服务器根据所述AP的标识将与该AP相连的娱乐设备中的DNS服务器指定为所述无线终端的DNS服务器；
步骤1-5：所述DHCP服务器返回DHCP应答报文；
步骤1-6：所述AP转发所述DHCP应答报文。
在第二种方法中，所述系统还包括访问控制器(下文也将访问控制器记作AC(AccessController))，AC用于存储AP与接入所述AP的无线终端之间的对应关系。
此外，该第二种方法还需要修改AC，使其满足以下条件：
1)提供对外查询接口。该查询接口使用无线终端的标识比如无线终端的MAC地址作为查询关键字，返回该无线终端接入AP的标识比如AP的MAC地址；
修改DHCP服务器，使其满足以下条件：
1)在接收到无线终端作为DHCP客户端发出的DHCP请求报文时，从中获取无线终端的标识比如无线终端的MAC地址；
2)使用无线终端的标识作为查询关键字，向AC发起查询请求；
3)若AC无响应，或AC返回的AP标识无效，则在DHCP返回报文中指定DNS服务器为默认的DNS服务器地址；
4)若AC返回的AP标识有效，则在DHCP返回报文中指定DNS服务器为与AP相连的娱乐设备中的DNS服务器的地址。
图6示出了本发明的另一个实施方式的系统通过与无线终端接入的AP来确定DNS服务器的流程。参考图6，当无线终端向AP发送DHCP请求报文时(图6中以DHCPDiscover报文为例)，AP接收该DHCP请求报文，并将报文转发给DHCP服务器，DHCP服务器从报文中读取无线终端的标识(图6中以MAC地址为例)，然后向AC发送查询请求，请求基于该无线终端的标识查询该无线终端接入的AP的标识(图6中以MAC地址为例)，随后AC将该无线终端所接入的AP的标识发送给DHCP服务器，DHCP服务器将与该AP相连的娱乐设备中的DNS服务器作为为无线终端指定的DNS服务器，向AP返回DHCP应答报文(图6中以DHCP Offer报文为例)，最后经由AP转发DHCP应答报文告知无线终端为其分配的DNS服务器，从而实现通过与无线终端接入的AP来分配DNS服务器。
上述示例从无线终端与系统两方交互的方面描述了本发明的系统。下面，将仅关注系统单方面进行的操作。当AP接收到无线终端的接入请求时，DHCP服务器分配指定的DNS服务器并经由所述AP将所述指定的DNS服务器返回给所述无线终端，包括步骤：
步骤2-1：所述AP接收无线终端向所述DHCP服务器发送的DHCP请求报文；
步骤2-2：所述AP向所述DHCP服务器转发所述DHCP请求报文；
步骤2-3：所述DHCP服务器接收所述DHCP请求报文并从所述DHCP请求报文中读取所述无线终端的标识；
步骤2-4：所述DHCP服务器向所述AC发送查询请求，请求根据所述无线终端的标识查询该无线终端接入的AP的标识；
步骤2-5：所述AC返回所述无线终端接入的AP的标识；
步骤2-6：所述根据所述无线终端接入的AP的标识将与该AP相连的娱乐设备中的DNS服务器指定为所述无线终端的DNS服务器；
步骤2-7：所述DHCP服务器返回DHCP应答报文；
步骤2-8：所述AP转发所述DHCP应答报文。
通过上述两种方法，本发明可以实现通过与无线终端接入的AP来为无线终端分配DNS服务器。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种网络负载均衡的系统，其特征在于，包括：多个访问接入点、多个娱乐设备和DHCP服务器，一个访问接入点与一个娱乐设备相连，每个访问接入点均与所述DHCP服务器相连，每个娱乐设备均包括DNS服务器和Web服务器，每个DNS服务器保存并解析相同的域名；
当所述访问接入点接收到无线终端的接入请求时，所述DHCP服务器分配指定的DNS服务器并经由所述访问接入点将所述指定的DNS服务器返回给所述无线终端，所述指定的DNS服务器是与该访问接入点相连的娱乐设备所包含的DNS服务器；
当所述访问接入点接收到所述无线终端的域名解析请求时，所述指定的DNS服务器将域名解析为指定的Web服务器的IP地址并经由所述访问接入点将所述指定的Web服务器的IP地址返回给所述无线终端，其中所述指定的Web服务器是与该访问接入点相连的娱乐设备所包含的Web服务器；
当所述访问接入点接收到所述无线终端针对所述域名发起的Web访问请求时，所述指定的Web服务器经由所述访问接入点响应所述Web访问请求。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述访问接入点接收到无线终端的接入请求时，所述DHCP服务器分配指定的DNS服务器并经由所述访问接入点将所述指定的DNS服务器返回给所述无线终端，包括步骤：
步骤1-1：所述访问接入点接收所述无线终端向所述DHCP服务器发送的DHCP请求报文；
步骤1-2：所述访问接入点在所述DHCP请求报文中添加该访问接入点的标识并将修改后的DHCP请求报文发送给所述DHCP服务器；
步骤1-3：所述DHCP服务器接收所述修改后的DHCP请求报文并读取所述访问接入点的标识；
步骤1-4：所述DHCP服务器根据所述访问接入点的标识将与该访问接入点相连的娱乐设备所包含的DNS服务器指定为所述无线终端的DNS服务器；
步骤1-5：所述DHCP服务器返回DHCP应答报文；
步骤1-6：所述访问接入点转发所述DHCP应答报文。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括访问控制器，所述访问控制器用于存储访问接入点与接入所述访问接入点的无线终端之间的对应关系；当所述访问接入点接收到无线终端的接入请求时，所述DHCP服务器分配指定的DNS服务器并经由所述访问接入点将所述指定的DNS服务器返回给所述无线终端，包括步骤：
步骤2-1：所述访问接入点接收无线终端向所述DHCP服务器发送的DHCP请求报文；
步骤2-2：所述访问接入点向所述DHCP服务器转发所述DHCP请求报文；
步骤2-3：所述DHCP服务器接收所述DHCP请求报文并从所述DHCP请求报文中读取所述无线终端的标识；
步骤2-4：所述DHCP服务器向所述访问控制器发送查询请求，请求根据所述无线终端的标识查询该无线终端接入的访问接入点的标识；
步骤2-5：所述访问控制器返回所述无线终端接入的访问接入点的标识；
步骤2-6：所述根据所述无线终端接入的访问接入点的标识将与该访问接入点相连的娱乐设备中的DNS服务器指定为所述无线终端的DNS服务器；
步骤2-7：所述DHCP服务器返回DHCP应答报文；
步骤2-8：所述访问接入点转发所述DHCP应答报文。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述访问接入点位于所述娱乐设备之中。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述DHCP服务器位于所述娱乐设备之中。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述Web服务器存储相同的多媒体资源。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个Web服务器中的一个Web服务器存储有多媒体资源，其他的Web服务器能够访问存储有多媒体资源的Web服务器。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述Web服务器各自保存部分多媒体资源，多个所述Web服务器能够互相访问彼此的多媒体资源。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统用于交通工具。
10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述娱乐设备是吊挂式显示器、壁挂式显示器或座椅内安装显示器。
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