CN109587071A - 基于sdn的微服务负载均衡方法 - Google Patents

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Abstract

基于SDN的微服务负载均衡方法，属于软件定义网络技术领域。本发明将SDN网络引入微服务框架，利用SDN的全局网络视图和对网络流精细化的控制能力，为微服务调用提供更精细化的负载均衡能力。通过虚ip改写技术、调用链路分析技术，基于调用链路的整体负载情况，进行负载均衡计算，将负载均衡策略转换成网络转发的流表形式，实现对调用方无感知的高效率负载均衡。

Description

基于SDN的微服务负载均衡方法
技术领域
本专利涉及一种基于SDN的微服务负载均衡方法，属于软件定义网络技术领域。
背景技术
微服务是互联网分布式服务设计的新理念，通过服务拆分成细粒度、功能独立的微服务模块，达到功能解耦，服务独立演进的能力。但在微服务部署中，负载均衡一般由调用端实现，调用端通过服务发现机制获取所有提供服务的服务器ip地址，通过随机请求、round robin等方式实现负载均衡。但是这种负载均衡没有考虑整体网络的转发效率情况，也没有综合考虑一个服务调用链路中的每个调用节点的负载均衡情况。
发明内容
本专利提供了一种能够对微服务整个调用链路进行负载均衡决策的方法。本专利系统包括SDN控制器、SDN交换机、应用服务器；SDN控制器通过OpenFlow协议与所有SDN交换机相连，应用服务器与SDN交换机相连，所述SDN控制器包括OpenFlow接口模块、服务注册与发现模块、主机状态管理模块、调用链路分析模块、负载均衡计算模块；
其中，OpenFlow接口模块用于接收、处理并响应SDN交换机上传到控制器的流路径请求；
服务注册与发现模块用于：服务提供者向SDN控制器注册自己提供的服务；服务调用者通过服务标识，向SDN控制器请求服务提供方的ip地址，用于发起网络通信；
主机状态管理模块用于维护各个服务提供方的在线状态与资源负载情况；
调用链路分析模块用于获取服务之间的依赖关系，以便能够基于整个调用链路进行负载均衡考量；
负载均衡计算模块用于为服务调用规划合适的转发路径，综合考虑调用链路中每个服务器、每个网络链路的状态，计算出路径并生成相应的流表下发到SDN交换机。
具体步骤包括：
步骤1.服务提供方启动时，向服务注册与发现模块进行注册，将自己的信息与提供的服务标识注册到服务注册与发现模块；
步骤2.服务调用方发起服务调用时，向服务注册与发现模块进行服务发现请求，将服务标识转换成ip地址；
步骤3.服务注册与发现模块响应服务调用方发起的服务发现请求，返回一个虚ip，虚ip不属于任何一个服务提供方，这样服务调用方只需要知道该虚ip能够进行服务调用即可，无需负责负载均衡策略，在网络转发的过程中由SDN控制器决定负载均衡策略；
步骤4.服务调用方发起服务请求，服务请求的网络数据包以虚ip作为目的ip地址；
步骤5.SDN交换机收到网络请求数据包，通过packet in消息的方式向SDN控制器请求流表；
步骤6.SDN控制器收到packet in消息后，向服务注册模块查询提供服务的ip列表，需要将虚ip改写成真实服务器ip，以便完成正常的网络流转发，ip改写的依据是负载均衡模块进行的全链路负载均衡分析做出的路径转发决策。SDN控制器将提供服务的ip列表传递给负载均衡计算模块，负载均衡模块根据调用链路分析模块生成的结果进行路径计算、生成流表，其中流表项包括ip改写的逻辑和数据包转发的逻辑；SDN控制器在处理服务调用请求的同时，调用链路分析模块会解析并维护调用方与被调用方的服务依赖关系，用于全链路负载均衡计算。
总的来说，本专利将SDN网络用于微服务框架，利用SDN的全局网络视图和对网络流精细化的控制能力，为微服务调用提供更精细化的负载均衡能力。通过使用虚ip与ip改写技术，将分布式微服务的负载均衡决策放到SDN控制器实现；通过服务调用链路分析技术，计算出整个调用链路负载最低的网络流路径转发方案，实现微服务系统负载均衡策略的优化。
附图说明
图1为本专利控制器的结构框图。
图2为本专利中网络通信的流程图。
具体实施方式
SDN交换机与SDN控制器连接，服务器与SDN交换机连接；
SDN控制器部署OpenFlow接口模块、服务注册与发现模块、主机状态管理模块、调用链路分析模块、负载均衡计算模块；
微服务提供方与SDN交换机相连，微服务server与client端配置服务注册与发现模块的地址。
本专利系统包括SDN控制器、SDN交换机、应用服务器；SDN控制器通过OpenFlow协议与所有SDN交换机相连，应用服务器与SDN交换机相连，所述SDN控制器包括OpenFlow接口模块、服务注册与发现模块、主机状态管理模块、调用链路分析模块、负载均衡计算模块；
其中，OpenFlow接口模块用于接收、处理并响应SDN交换机上传到控制器的流路径请求；
服务注册与发现模块用于：服务提供者向SDN控制器注册自己提供的服务；服务调用者通过服务标识，向SDN控制器请求服务提供方的ip地址，用于发起网络通信；
主机状态管理模块用于维护各个服务提供方的在线状态与资源负载情况；
调用链路分析模块用于获取服务之间的依赖关系，以便能够基于整个调用链路进行负载均衡考量；
负载均衡计算模块用于为服务调用规划合适的转发路径，综合考虑调用链路中每个服务器、每个网络链路的状态，计算出路径并生成相应的流表下发到SDN交换机。
具体步骤包括：
步骤1.服务提供方启动时，向服务注册与发现模块进行注册，将自己的信息与提供的服务标识注册到服务注册与发现模块；
步骤2.服务调用方发起服务调用时，向服务注册与发现模块进行服务发现请求，将服务标识转换成ip地址；
步骤3.服务注册与发现模块响应服务调用方发起的服务发现请求，返回一个虚ip，虚ip不属于任何一个服务提供方，这样服务调用方只需要知道该虚ip能够进行服务调用即可，无需负责负载均衡策略，在网络转发的过程中由SDN控制器决定负载均衡策略；
步骤4.服务调用方发起服务请求，服务请求的网络数据包以虚ip作为目的ip地址；
步骤5.SDN交换机收到网络请求数据包，通过packet in消息的方式向SDN控制器请求流表；
步骤6.SDN控制器收到packet in消息后，向服务注册模块查询提供服务的ip列表，需要将虚ip改写成真实服务器ip，以便完成正常的网络流转发，ip改写的依据是负载均衡模块进行的全链路负载均衡分析做出的路径转发决策。SDN控制器将提供服务的ip列表传递给负载均衡计算模块，负载均衡模块根据调用链路分析模块生成的结果进行路径计算、生成流表，其中流表项包括ip改写的逻辑和数据包转发的逻辑；SDN控制器在处理服务调用请求的同时，调用链路分析模块会解析并维护调用方与被调用方的服务依赖关系，用于全链路负载均衡计算。

Claims (2)

1.基于SDN的微服务负载均衡系统，其特征在于：包括SDN控制器、SDN交换机、应用服务器；SDN控制器通过OpenFlow协议与所有SDN交换机相连，应用服务器与SDN交换机相连，所述SDN控制器包括OpenFlow接口模块、服务注册与发现模块、主机状态管理模块、调用链路分析模块、负载均衡计算模块；
其中，OpenFlow接口模块用于接收、处理并响应SDN交换机上传到控制器的流路径请求；
服务注册与发现模块用于服务提供者向SDN控制器注册自己提供的服务；服务调用者通过服务标识，向SDN控制器请求服务提供方的ip地址，用于发起网络通信；
主机状态管理模块用于维护各个服务提供方的在线状态与资源负载情况；
调用链路分析模块用于获取服务之间的依赖关系，以便能够基于整个调用链路进行负载均衡考量；
负载均衡计算模块用于为服务调用规划合适的转发路径，综合考虑调用链路中每个服务器、每个网络链路的状态，计算出路径并生成相应的流表下发到SDN交换机。
2.基于SDN的微服务负载均衡方法，其特征在于步骤包括：
步骤1.服务提供方启动时，向服务注册与发现模块进行注册，将自己的信息与提供的服务标识注册到服务注册与发现模块；
步骤2.服务调用方发起服务调用时，向服务注册与发现模块进行服务发现请求，将服务标识转换成ip地址；
步骤3.服务注册与发现模块响应服务调用方发起的服务发现请求，返回一个虚ip，虚ip不属于任何一个服务提供方，这样服务调用方只需要知道该虚ip能够进行服务调用即可，在网络转发的过程中由SDN控制器决定负载均衡策略；
步骤4.服务调用方发起服务请求，服务请求的网络数据包以虚ip作为目的ip地址；
步骤5.SDN交换机收到网络请求数据包，通过packet in消息的方式向SDN控制器请求流表；
步骤6.SDN控制器收到packet in消息后，向服务注册模块查询提供服务的ip列表，需要将虚ip改写成真实服务器ip，以便完成网络流转发，ip改写的依据是负载均衡模块进行的全链路负载均衡分析做出的路径转发决策；SDN控制器将提供服务的ip列表传递给负载均衡计算模块，负载均衡模块根据调用链路分析模块生成的结果进行路径计算、生成流表，其中流表项包括ip改写的逻辑和数据包转发的逻辑；SDN控制器在处理服务调用请求的同时，调用链路分析模块会解析并维护调用方与被调用方的服务依赖关系，用于全链路负载均衡计算。
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