CN109257444A - 一种负载分担方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种负载分担方法、装置及系统，涉及数据通信领域，通过负载分担器实现了L2TP网络服务器间的相互备份，同时兼具了负载分担功能，减轻了LNS的处理压力，提高了设备利用率。该方法包括：所述负载分担器接收到所述至少一台LAC发送的会话请求后，依据负载策略将所述会话请求发送至其中一台LNS；并在接收到所述其中一台LNS的会话应答后，将所述会话应答转发给另外一台LNS；其中，所述会话应答中携带需要备份的会话信息。

Description

一种负载分担方法、装置及系统
技术领域
本发明属于数据通信领域，尤其涉及一种负载分担方法、装置及系统。
背景技术
二层隧道协议(Layer 2Tunneling Protocol，简称L2TP)是一种虚拟专用拨号网络(Virtual Private Dial‐up Network，简称VPDN)技术，如图1所示，L2TP用户拨入因特网服务供应商(Internet Service Provider，简称ISP)，由L2TP访问集中器(L2TP AccessConcentrator，简称LAC)同用户侧的L2TP网络服务器(L2TP Network Serer，简称LNS)建立L2TP隧道，将用户侧的点对点(PPP)连接从LAC延伸到LNS，把远端用户设备的连接并入到公司网络中。实现把客户的远程站点或远程用户与企业主网连接起来，L2TP用户通过ISP提供的VPDN连接到企业主网。随着需要访问企业主网的L2TP用户数量的增长，作为中继设备的LNS极其重要，如果LNS发生故障或LNS与LAC间的链路出现中断,则L2TP隧道将被终止，导致网络中断，L2TP用户需要重新发起L2TP会话请求，影响L2TP用户对企业主网的访问。
发明内容
本发明提供了一种负载分担方法及系统，用于解决现有技术中，LNS发生故障或LNS与LAC间的链路出现中断，导致网络中断，L2TP用户需要重新发起L2TP会话请求，影响L2TP用户对企业主网的访问的问题。
基于上述目的，本发明实施例提供了一种负载分担方法，应用于包含一台负载分担器的系统中，所述负载分担器与至少一台L2TP访问集中器LAC相连，所述负载分担器与两台互为备份的L2TP网络服务器LNS分别连接，所述方法包括：
所述负载分担器接收到所述至少一台LAC发送的会话请求后，依据负载策略将所述会话请求发送至其中一台LNS，并在接收到该LNS的会话应答后，将所述会话应答转发给另外一台LNS；其中，所述会话应答中携带需要备份的会话信息。
第二方面，本发明实施例提供了一种负载分担装置，应用于负载分担器中，所述负载分担器与至少一台L2TP访问集中器LAC相连，所述负载分担器与两台互为备份的L2TP网络服务器LNS分别连接，所述装置包括：
接收模块，用于接收所述至少一台LAC发送的会话请求；
负载模块，用于依据负载策略从两台所述互为备份的LNS中选择出其中一台LNS；
所述发送模块，用于将所述会话请求发送至所述其中一台LNS，所述其中一台LNS用于接收所述会话请求后与所述至少一台LAC建立L2TP会话；
所述接收模块，还用于接收所述其中一台LNS针对所述会话请求的会话应答；其中，所述会话应答中携带需要备份的会话信息；
所述发送模块，还用于将所述会话应答转发给另外一台LNS。
第三方面，本发明实施例还提供了一种负载分担系统，所述系统包括负载分担器，所述负载分担装器与至少一台L2TP访问集中器LAC相连，所述负载分担装器与两台互为备份的L2TP网络服务器LNS分别连接；所述负载分担器包括如第二方面所述的一种负载分担装置。
本发明实施例提供的一种负载分担方法、装置及系统，通过负载分担器实现了LNS间的相互备份，同时兼具了负载分担功能，减轻了LNS的处理压力，提高了设备利用率。本发明无需运营商参与，通过负载分担器和L2TP报文即可实现，应用实现简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中L2TP网络组网示意图；
图2为本发明实施例提供的一种负载分担方法的应用场景示意图；
图3为本发明实施例提供的一种负载分担装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种负载分担系统的架构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例描述的系统架构以及业务场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着系统架构的演变和新业务场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
下面结合具体实施例对上述方法进行详细描述。
L2TP是一种VPDN技术，使因特网服务商或者其他访问服务能够创建虚拟通道，把用户的远程站点或远程用户与企业的主网连接起来，实现用户的远程站点或远程用户与企业主网间的通信，如：金融行业中，总行与各省市级分行之间的信息交互，通常采用此种组网方式。随着L2TP专线用户数量的增长，企业主网端可以采用多台LNS来进行负载和备份L2TP用户的连接，提供高效、可靠的网络服务。
本发明实施实施例提供了一种负载分担方法，应用于包含一台负载分担器的系统中，该负载分担器与至少一台LAC相连，一个或者多个L2TP用户接入同一LAC，负载分担器与至少两台LNS相连，可以从该至少两台LNS中选择两台LNS互为备份，或者多台LNS互为备份，利用LNS备份，提高了可靠性，在网络发生故障时，可以快速切换LNS，实现用户数据转发快速恢复。
具体的，这里选择两台LNS互为备份进行说明，如LNS_1和LNS_2，LNS_1和LNS_2互为备份，可采用如VRRP等现有备份协议进行备份，此处不做具体限定。本发明实施例提供的一种负载分担方法，当L2TP用户通过LAC拨入L2TP网络，负载分担器将该L2TP用户对应的隧道或会话请求负载分担至其中一台LNS，该其中一台LNS可以是LNS_1也可以是LNS_2，当负载分担器选择将隧道或会话请求负载分担至LNS_1时，则LNS_2为LNS_1的备份设备，当负载分担器选择将隧道或会话请求负载分担至LNS_2时，则LNS_1为LNS_2的备份设备。这里以负载分担器选择将某一L2TP用户的隧道或会话请求负载分担至LNS_1进行说明，在L2TP会话协商成功后，LNS_1向该L2TP用户接入的LAC发送会话应答以告知LAC会话已建立成功。在本发明实施例中，该会话应答携带需要备份的会话信息。负载分担器接收到该会话应答后，将该会话应答转发到LNS_2，LNS_2识别出该会话应答为LNS备份，提取其中的L2TP隧道信息和会话信息并保存，LNS_2无需将该L2TP隧道信息和会话信息下发到转发平面，也无需生成转发表项。从而不会增加额外的资源消耗。
作为本发明的一种优选实施例，本发明实施例提供的一种负载分担方法，应用于包含一台负载分担器的系统中，该负载分担器与至少一台LAC相连，该负载分担器与两台互为备份的LNS分别连接，该方法包括：负载分担器接收到至少一台LAC发送的会话请求后，依据负载策略将该会话请求发送至其中一台LNS；并在接收到该其中一台LNS的会话应答后，将所述会话应答转发给另外一台LNS；其中，会话应答中携带需要备份的会话信息。需要备份的会话信息包括：至少一台LAC与该其中一台LNS建立的L2TP隧道信息和会话信息。其中，L2TP隧道信息包括LNS信息、LAC信息、隧道ID、建立隧道的接口名及IP地址等信息。LNS信息包括LNS的主机名等，LAC信息包括LAC的主机名等，会话信息包括会话ID等，显然的，在本发明实施例中，可以根据具体的需要，携带其他的自定义信息，此处不做穷举。
特别说明的是，本发明实施例可以利用现有L2TP会话应答的格式，利用L2TP会话应答中的扩展字段，将需要备份的会话信息放入扩展字段中。通过基于已有L2TP网络中的会话应答格式，增加扩展属性，携带自定义信息(备份信息)，不需要额外消耗资源，易于实现。
在本发明实施例中，负载策略可以依据LNS的转发能力或LNS支持的最大隧道数或最大会话数，本发明实施例中以LNS支持的最大会话数进行说明，依据负载策略将会话请求发送至其中一台LNS，具体包括：负载分担器依据两台互为备份的LNS中每一台LNS支持的最大会话数选择出其中一台LNS，将会话请求发送至该其中一台LNS。如假设LNS_1支持的最大会话数为X，LNS_2支持的最大会话数为Y，负载分担器处理隧道或会话请求时，可以按照按X/(X+Y)的比例将该隧道或会话请求发送至LNS_1，按照Y/(X+Y)的比例将该隧道或会话请求发送至LNS_2。或者是按照其他的算法来进行负载分担。
显然的，当存在多台LNS时，负载分担器也可以依据LNS支持的最大会话数将隧道或会话请求随机的或者按照比例或者其他算法进行负载分担到各LNS。
本实施例的一种实现方式，在将会话应答转发给另外一台LNS后，该方法还包括：另外一台LNS保存会话应答中携带的需要备份的会话信息。其中，该另外一台LNS提取并保存会话应答中携带的需要备份的L2TP隧道信息和会话信息后，在接收到切换通知前并不生效该备份信息，即不会下发至转发平面，在接收到切换通知后，才下发至转发平面，生成转发表项，从而不会增加额外的资源消耗。
作为本发明实施例的一种优选实施方式，在L2TP隧道建立成功后，LAC与LNS间会定期发送隧道保活以确认链路和设备状态是否正常。负载分担器作为中转设备可以收发隧道保活请求和隧道保活应答，当负载分担器在设定的时间阈值内既能接收到LAC向LNS发送的保活请求，又能接收到该LNS向LAC发送的针对该保活请求的保活应答时，则认为该LNS正常。在本发明实施例中，保活请求和保活应答采用L2TP报文，负载分担器可以通过对L2TP报文头部进行识别以区分保活请求或保活应答，当负载分担器在设定的第一时间阈值内接收到至少一台LAC向其中一台LNS发送的保活请求，而未接收到该其中一台LNS向至少一台LAC发送的保活应答时，则认为LNS可能存在异常，此时，负载分担器主动发起连通性检测，连通性检测消息可以选择与LAC向LNS发送的保活请求相同格式的L2TP报文，也可以选择其它报文，当负载分担器向该其中一台LNS发出连通性检测消息后，在设定的第二时间阈值内未接收到该其中一台LNS对该连通检测的响应时，负载分担器向另外一台LNS发送切换通知，同时将该LAC连接的L2TP用户的流量转发至该另外一台LNS。该另外一台LNS收到切换通知后，生效该另外一台LNS对应的隧道以及该L2TP用户，该另外一台LNS将保存的L2TP用户的隧道信息以及会话信息等下发至转发平面，使L2TP用户的数据能够在该另外一台LNS上转发，完成LNS切换。故在将会话应答转发给另外一台LNS后，该方法还包括：负载分担器在设定的第一时间阈值内接收到至少一台LAC发往该其中一台LNS的保活请求，而未接收到该其中一台LNS发往该至少一台LAC的保活应答时，向该其中一台LNS发起连通性检测，若在设定的第二时间阈值内未接收到与连通性检测对应的响应，则向另外一台LNS发送切换通知，通知为L2TP报文，携带隧道信息，同时将该LAC连接的L2TP用户的流量转发至另外一台LNS；另外一台LNS接收到该切换通知后，转发L2TP用户的流量，完成LNS切换。其中，隧道保活请求的周期可通过连续两次保活请求的时间间隔确定，第一时间阈值和第二时间阈值可以根据用户的实际需要进行自定义配置，第二时间阈值小于第一时间阈值，以此确保在用户端down掉隧道前，进行LNS切换。在本发明实施例中，可以配置隧道保活请求的周期时间为T，并配置第一时间阈值为隧道保活请求周期时间的倍数，如：2T,配置连通性检测的周期时间为0.1T-0.5T，配置第二时间阈值为连通性检测周期时间的倍数，如0.3T-1.5T。
其中，当负载分担器检测到至少一台LAC与该其中一台LNS间的网络发生故障后,向另外一台LNS发送LNS切换通知，另外一台LNS收到该切换通知后，生效另外一台LNS对应的隧道以及L2TP用户，另外一台LNS将保存的L2TP用户的隧道信息及会话信息等下发至转发平面，使L2TP用户的数据能够在该另外一台LNS上转发，完成LNS切换。本发明实施例的方法，通过LNS备份、检测、切换等关键步骤，达到减轻网络故障对用户和企业端通信带来的影响。
本发明实施例提供的一种负载分担方法，通过负载分担器实现了LNS间的相互备份，同时兼具了负载分担功能，减轻了LNS的处理压力，提高了设备利用率。并利用会话应答消息携带自定义信息，无需消耗额外资源，易于实现。本发明无需运营商参与，通过负载分担器和L2TP报文即可实现，应用实现简单。
本发明实施例以两台LNS为例来进一步说明本发明实施例提供的一种负载分担方法的具体实现过程：
如图2所示，LNS_1、LNS_2与负载分担器相连，L2TP用户A与LAC1相连，L2TP用户A拨入L2TP网络。初始状态下，L2TP用户A发起访问LNS的请求，负载分担器依据LNS_1和LNS_2支持的最大会话数使L2TP用户A拨入LNS_1。L2TP用户A通过LAC1拨号到LNS_1，L2TP会话协商成功后，LNS_1向LAC1发送会话应答，该会话应答的扩展属性中携带LNS_1的主机名、LAC1的主机名、会话ID、隧道ID、LNS_1侧的用于建立隧道的接口名和IP地址、LAC1侧用于建立隧道的接口名和IP地址等会话信息。
负载分担器接收到包含扩展属性的会话应答后，将该会话应答发送给LAC1的同时也转发到另外一台LNS_2，LNS_2提取出该会话应答的扩展属性中包含的会话信息并保存。
其中，配置隧道保活请求的周期时间为T，当负载分担器在2T时间内只接收到LAC1向LNS_1发送的保活请求而未接收到保活应答时，则认为LNS_1可能存在异常。负载分担器以0.5T持续发送连通性检测消息，该连通性检测消息为保活请求。若负载分担器在1.5T时间内接收到LNS_1对连通性检测消息的响应，则认为LNS_1设备和链路无异常，停止发送连通性检测消息，继续监测LAC1与LNS_1的保活请求。而当负载分担器在1.5T时间内没有接收到LNS_1对连通性检测消息的响应时，负载分担器向LNS_2发送LNS切换通知，同时将L2TP用户A的流量转发至LNS_2。或者，当负载分担器检测到LAC1与LNS_1间的网络发生故障后,向第二LNS_2发送LNS切换通知，LNS_2收到该切换通知后，生效LNS_2对应的隧道和L2TP用户A。LNS_2将保存的用户A的隧道信息及会话信息等下发至转发面，使用户A的数据能够在LNS_2上转发，完成LNS切换。
本发明实施例还提供了一种负载分担装置，应用于负载分担器中，负载分担器与至少一台LAC相连，负载分担器与两台互为备份的LNS分别连接，如图3所示，该装置30包括接收模块301、负载模块302和发送模块303。
接收模块301，用于接收至少一台LAC发送的会话请求；
负载模块302，用于依据负载策略从两台所述互为备份的LNS中选择出其中一台LNS；
发送模块303，用于将会话请求发送至其中一台LNS，其中一台LNS用于接收会话请求后与至少一台LAC建立L2TP会话；
接收模块301，还用于接收所述其中一台LNS针对会话请求的会话应答；其中，会话应答中携带需要备份的会话信息；需要备份的会话信息包括：至少一台LAC与该其中一台LNS建立的L2TP隧道信息和会话信息。其中，L2TP隧道信息包括LNS信息、LAC信息、隧道ID、建立隧道的接口名及IP地址等信息。LNS信息包括LNS的主机名Hostname等，LAC信息包括LAC的主机名Hostname等，会话信息包括会话ID等，显然的，在本发明实施例中，可以根据具体的需要，携带其他的自定义信息，此处不做穷举。
特别说明的是，本发明实施例可以利用现有L2TP会话应答的格式，利用L2TP会话应答中的扩展字段，将需要备份的会话信息放入扩展字段中。通过基于已有L2TP网络中的会话应答格式，增加扩展属性，携带自定义信息(备份信息)，不需要额外消耗资源，易于实现。
发送模块303，还用于将会话应答转发给另外一台LNS。
负载模块302，具体用于依据两台互为备份的LNS中每一台LNS支持的最大会话数选择出所述其中一台LNS。
接收模块301，还用于接收所述至少一台LAC发往其中一台LNS的保活请求，并接收其中一台LNS针对保活请求的保活应答；当在设定的第一时间阈值内接收到至少一台LAC发往其中一台LNS的保活请求，而未接收到该其中一台LNS发往至少一台LAC的保活应答时，通知检测模块304。
所述装置30还包括检测模块304，用于向其中一台LNS发起连通性检测；
接收模块301，还用于接收与连通性检测对应的响应；当在设定的第二时间阈值内未接收到与连通性检测对应的响应时，通知发送模块303；
发送模块303，还用于向另外一台LNS发送切换通知，同时将所述至少一台LAC连接的L2TP用户的流量转发至该另外一台LNS；其中，隧道保活请求的周期可通过连续两次保活请求的时间间隔确定，第一时间阈值和第二时间阈值可以根据用户的实际需要进行自定义配置，第二时间阈值小于第一时间阈值，以此确保在用户端down掉隧道前，进行LNS切换。
本发明实施例还提供了一种负载分担系统，该系统包括负载分担器，负载分担装器与至少一台LAC相连，负载分担装器与两台互为备份的LNS分别连接；负载分担器包括上述的实施例提供的负载分担装置。
如图4所示，在本发明实施例的负载分担系统中，可以包含多台LAC以及多台LNS，一台LAC可以承载一个或者多个L2TP用户的接入请求。图4中示意性的画出，LAC1可以承载一个L2TP用户A的接入请求，LAC2可以承载L2TP用户B至L2TP用户X的大于等于2个L2TP用户的接入请求，m(m≥1)个LAC通过ISP后经过一台负载分担器连接至n(n≥2)个LNS。
本发明提供的一种负载分担系统，通过负载分担器实现了LNS间的相互备份，同时兼具了负载分担功能，减轻了LNS的处理压力，提高了设备利用率。并利用会话应答消息携带自定义信息，无需消耗额外资源，易于实现。本发明无需运营商参与，通过负载分担器和L2TP报文即可实现，应用实现简单。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种负载分担方法，其特征在于，应用于包含一台负载分担器的系统中，所述负载分担器与至少一台L2TP访问集中器LAC相连，所述负载分担器与两台互为备份的L2TP网络服务器LNS分别连接，所述方法包括：
所述负载分担器接收到所述至少一台LAC发送的会话请求后，依据负载策略将所述会话请求发送至其中一台LNS，并在接收到该LNS的会话应答后，将所述会话应答转发给另外一台LNS；其中，所述会话应答中携带需要备份的会话信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据负载策略将所述会话请求发送至其中一台LNS，具体包括：
所述负载分担器依据两台互为备份的LNS中每一台LNS支持的最大会话数选择出其中一台LNS，将所述会话请求发送至选择出的所述其中一台LNS。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述需要备份的会话信息包括：所述至少一台LAC与所述其中一台LNS建立的L2TP隧道信息和会话信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将所述会话应答转发给所述另外一台LNS后，所述方法还包括：
所述另外一台LNS保存所述会话应答中携带的需要备份的会话信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述将所述会话应答转发给所述另外一台LNS后，所述方法还包括：
所述负载分担器在设定的第一时间阈值内接收到所述至少一台LAC发往所述其中一台LNS的保活请求，而未接收到所述其中一台LNS发往所述至少一台LAC的保活应答时，向所述其中一台LNS发起连通性检测，若在设定的第二时间阈值内未接收到与所述连通性检测对应的响应，则向所述另外一台LNS发送切换通知，同时将所述至少一台LAC连接的L2TP用户的流量转发至所述另外一台LNS；其中，所述第二时间阈值小于所述第一时间阈值；
所述另外一台LNS接收到所述切换通知后，转发所述L2TP用户的流量，完成LNS切换。
6.一种负载分担装置，其特征在于，应用于负载分担器中，所述负载分担器与至少一台L2TP访问集中器LAC相连，所述负载分担器与两台互为备份的L2TP网络服务器LNS分别连接，所述装置包括：
接收模块，用于接收所述至少一台LAC发送的会话请求；
负载模块，用于依据负载策略从两台所述互为备份的LNS中选择出其中一台LNS；
所述发送模块，用于将所述会话请求发送至选择出的所述其中一台LNS，所述其中一台LNS用于接收所述会话请求后与所述至少一台LAC建立L2TP会话；
所述接收模块，还用于接收所述其中一台LNS针对所述会话请求的会话应答；其中，所述会话应答中携带需要备份的会话信息；
所述发送模块，还用于将所述会话应答转发给另外一台LNS。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述需要备份的会话信息包括：所述至少一台LAC与所述其中一台LNS建立的L2TP隧道信息和会话信息。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述负载模块，具体用于依据两台互为备份的LNS中每一台LNS支持的最大会话数选择出所述其中一台LNS。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括检测模块，
所述接收模块，还用于接收所述至少一台LAC发往所述其中一台LNS的保活请求，并接收所述其中一台LNS针对所述保活请求的保活应答；当在设定的第一时间阈值内接收到所述至少一台LAC发往所述其中一台LNS的保活请求，而未接收到所述其中一台LNS发往所述至少一台LAC的保活应答时，通知检测模块；
所述检测模块，用于向所述其中一台LNS发起连通性检测；
所述接收模块，还用于接收与所述连通性检测对应的响应；当在设定的第二时间阈值内未接收到与所述连通性检测对应的响应时，通知发送模块；
所述发送模块，还用于向所述另外一台LNS发送切换通知，同时将所述至少一台LAC连接的L2TP用户的流量转发至所述另外一台LNS；
其中，所述第二时间阈值小于所述第一时间阈值。
10.一种负载分担系统，其特征在于，所述系统包括负载分担器，所述负载分担装器与至少一台L2TP访问集中器LAC相连，所述负载分担装器与两台互为备份的L2TP网络服务器LNS分别连接；所述负载分担器包括如权利要求6-9任一项所述的负载分担装置。
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