CN110191064B

CN110191064B - 流量负载均衡方法、装置、设备、系统及存储介质

Info

Publication number: CN110191064B
Application number: CN201910221416.9A
Authority: CN
Inventors: 高旺; 陈鹏
Original assignee: Xingrongyuan Data Technology Suzhou Co ltd
Current assignee: Xingrongyuan Data Technology Suzhou Co ltd
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2023-02-10
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: CN110191064A

Abstract

本申请公开了一种流量负载均衡方法、装置、设备、系统及存储介质，涉及通信技术领域，所述方法包括：将负载均衡组对应的物理端口的端口号和负载均衡要素建立关联；监听物理端口的状态，并根据状态的改变情况，更新所述负载均衡要素关联的相应的端口号；在接收到报文时，在负载均衡要素当前关联的端口号中确定输出报文的物理端口的端口号；通过确定的端口号对应的物理端口输出报文。该方法中，不仅实现了物理端口的复用，而且能够快速的确定报文的唯一输出路径，同时有效的避免了因传本地物理端口的损坏、传输链路故障等问题，导致的用户数据丢失问题，并使得状态良好的物理端口的流量不会受到影响。

Description

流量负载均衡方法、装置、设备、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种流量负载均衡方法、装置、设备、系统及存储介质。

背景技术

LAG(Link Aggregation Grown链路聚合组)指将多个物理端口汇聚在一起，形成一个逻辑端口，以实现出/入流量吞吐量在各成员端口的负荷分担。

ECMP(Equal-Cost Multipath Routing等价多路径)存在多条不同链路到达同一目的地址的网络环境中，如果使用传统的路由技术，发往该目的地址的数据包只能利用其中的一条链路，其它链路处于备份状态或无效状态，并且在动态路由环境下相互的切换需要一定时间，而等值多路径路由协议可以在该网络环境下同时使用多条链路，不仅增加了传输带宽，并且可以无时延无丢包地备份失效链路的数据传输，ECMP最大的特点是实现了等值情况下，多路径负载均衡和链路备份的目的。

然而，LAG虽然可以实现流量在所包含的物理接口中负载均衡，但每个物理接口只能属于1个LAG，这样多个LAG中的物理接口就不能复用。而ECMP虽然可以实现流量负载均衡且多个ECMP组中的物理接口可以复用，但是ECMP为三层路由技术，基于报文的目的IP地址所对应的物理端口并不固定，因此不能方便快速的确定报文的传输路径，特别是在报文传输过程中出现错误时，不能快速定位到相应的物理端口。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种流量负载均衡方法、装置、设备、系统及存储介质，旨在至少在第一程度上解决上述技术问题中的技术问题之一。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种流量负载均衡方法，所述方法包括：

将负载均衡组对应的物理端口的端口号和负载均衡要素建立关联；

监听所述物理端口的状态，根据所述状态的改变情况，更新所述负载均衡要素关联的相应的端口号；

接收报文，在所述负载均衡要素当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号；

通过确定的端口号对应的物理端口输出所述报文。

可选地，所述将负载均衡组对应的物理端口的端口号和负载均衡要素建立关联，包括：

按照预设排序规则，对负载均衡组对应的物理端口的端口号排序；

将排序后的端口号与所述负载均衡组对应的负载均衡要素建立关联。

可选地，所述根据所述状态的改变情况，更新所述负载均衡要素关联的相应的端口号，包括：

当所述状态由第一状态改变为第二状态时，将所述负载均衡要素关联的相应位置的端口号更新为所述负载均衡要素当前关联的端口号中第一个当前状态为所述第一状态且未被复用的物理端口的端口号；

当所述状态由第二状态改变为第一状态时，将所述负载均衡要素关联的相应位置的端口号更新为状态改变的物理端口自身的端口号。

可选地，所述负载均衡要素包括负载均衡因子；

所述在所述负载均衡要素当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号，包括：

读取所述报文中的所述负载均衡因子；

根据所述负载均衡因子和所述物理端口的个数，在所述负载均衡因子当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号。

可选地，所述根据所述负载均衡因子和所述物理端口的个数，在所述负载均衡因子当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号，包括：

对所述负载均衡因子进行哈希运算，得到哈希值；

将所述哈希值与所述物理端口的个数进行取余运算，得到余数；

根据所述余数，在所述负载均衡因子当前关联的端口号中读取相应位置的端口号，作为输出所述报文的物理端口的端口号。

可选地，所述负载均衡要素包括访问控制规则和所述负载均衡组的标识信息，所述方法还包括：

根据所述访问控制规则，确定所述报文对应的负载均衡组的标识信息；

根据所述标识信息，关联至对应的负载均衡要素。

为实现上述目的，本发明第二方面提供一种流量负载均衡装置，包括：

配置模块，用于将负载均衡组对应的物理端口的端口号和负载均衡要素建立关联；

监听模块，用于监听所述物理端口的状态；

更新模块，用于根据所述状态的改变情况，更新所述负载均衡要素关联的相应的端口号；

接收模块，用于接收报文；

第一确定模块，用于在所述负载均衡要素当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号；

输出模块，用于通过所述确定模块确定的端口号对应的物理端口输出所述报文。

为实现上述目的，本发明第三方面提供一种流量负载均衡设备，包括：存储器和处理器；

所述存储器存储有可执行程序，所述可执行程序被所述处理器执行时，实现本发明第一方面所述的方法。

为实现上述目的，本发明第四方面提供一种流量负载均衡系统，包括：本发明第三方面所述的流量负载均衡设备和至少两个电子设备，所述电子设备与所述流量负载均衡设备相连。

为实现上述目的，本发明第五方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现本发明第一方面所述的方法。

本发明的技术方案中，一方面，基于同一报文所确定的输出该报文的物理端口唯一，因而能够方便快速的确定报文的输出路径；另一方面，通过监听物理端口的状态，并根据状态的改变情况，更新负载均衡要素关联的相应的端口号，有效的避免了因传本地物理端口的损坏、传输链路故障等问题，导致的用户数据丢失问题；同时，使得状态良好的物理端口的流量不会受到影响，维持了流量与状态良好的物理端口的映射关系，避免了后端处理节点的映射关系发生改变；再一方面，本申请中对负载均衡组对应的物理端口没有限制，既可以作为报文的输入端口还可以作为报文的输出端口，实现了物理端口的复用，提升了物理端口的利用率。

本发明的附加方面和优点能够在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1为本申请实施例提供的一种流量负载均衡方法的流程示意图；

附图2为本申请实施例提供的一种流量负载均衡装置的结构示意图；

附图3为本申请实施例提供的一种流量负载均衡设备的结构示意图；

附图4为本申请实施例提供的一种流量负载均衡系统的结构示意图。

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方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，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方式所限制。相反，提供这些实施方式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为本发明实施例提供的一种流量负载均衡方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括：

步骤101：将负载均衡组对应的物理端口的端口号和负载均衡要素建立关联；

其中，负载均衡要素包括负载均衡组的标识信息、负载均衡因子、访问控制规则等；进一步的，负载均衡因子可以为源、目的IP对、源目的的MAC地址、五元组(源IP地址、源端口、目的IP地址、目的端口和传输层协议)中的任意一个或任意组合；访问控制规则包括过滤规则和满足过滤规则之后的操作，所述过滤规则包括过滤元素与负载均衡组的标识信息的对应关系，所述过滤元素包括源地址、和/或目标地址、和/或源端口、和/或目标端口等；所述满足过滤规则之后的操作包括但不限于确定报文的输出端口，例如还可以包括修改报文等；报文的输出端口可以为物理端口还可以为虚拟端口(LAG接口)，本申请实施例中，以报文的输出端口为物理接口为例进行说明。

具体而言，首先创建负载均衡组，分配负载均衡组的标识；并配置负载均衡组对应的物理端口和负载均衡要素；然后将负载均衡组对应的物理端口的端口号与负载均衡要素建立关联，并将关联关系保存至访问控制列表(Access Control List，ACL)中。

在本申请的一个实施例中，所述将负载均衡组对应的物理端口的端口号与负载均衡要素建立关联，包括：按照预设排序规则，对负载均衡组对应的物理端口的端口号排序，将排序后的端口号与负载均衡组对应的负载均衡要素建立关联。其中，预设排序规则可以为升序排序还可以为降序排序，本实施例中，以升序排序为例进行说明，例如，负载均衡组对应5个物理端口，排序后的端口号为1、2、5、6、8。

本实施例中，通过对物理端口的端口号排序，确保了无论物理端口的配置顺序如何，后续基于同一报文所确定的输出该报文的物理端口唯一，因而能够方便快速的确定报文的输出路径，解决了现有的ECMP中无法快速确定报文的输出路径的问题。

进一步的，申请中对负载均衡组对应的物理端口没有限制，既可以作为报文的输入端口还可以作为报文的输出端口，实现了物理端口的复用，提升了物理端口的利用率。

步骤102：监听所述物理端口的状态，根据所述状态的改变情况，更新所述负载均衡要素关联的相应的端口号；

具体的，启动端口状态监测器，实时监听所述物理端口的状态，当所述状态由第一状态改变为第二状态时，将所述负载均衡要素关联的相应位置的端口号更新为所述负载均衡要素当前关联的端口号中第一个当前状态为所述第一状态且未被复用的物理端口的端口号；当所述状态由第二状态改变为第一状态时，将所述负载均衡要素关联的相应位置的端口号更新为状态改变的物理端口自身的端口号。

其中，第一状态为up状态，表示相应的物理端口处于工作状态，第二状态为down状态，表示相应的物理端口出现故障，无法进行报文的输入输出。

例如，监测到端口号8对应的物理端口由第一状态改变为第二状态，当前负载均衡要素关联的端口号1、2、5、6、8中，端口号1、2、5、6对应的物理端口的状态均为第一状态，则将第五位置处的端口号8更新为第一个当前状态为第一状态且未被复用的端口号1，即更新后的负载均衡要素关联的端口号为1、2、5、6、1；在此基础上，若监测到端口号6对应的物理端口由第一状态改变为第二状态，则将第四位置处的端口号6更新为第一个当前状态为第一状态且未被复用的端口号2，即更新后的负载均衡要素关联的端口号为1、2、5、2、1；又如，一段时间后，监测到端口号6对应的物理端口由第二状态改变为第一状态，则将负载均衡要素当前关联的端口号1、2、5、2、1中，第四位置处的2更新为6，即更新后的相应负载均衡要素关联的端口号为1、2、5、6、1。

本实施例中，通过对物理端口的状态进行监测，并在监测到状态改变时，更新负载均衡要素关联的相应的端口号，有效的避免了因传本地物理端口的损坏、传输链路故障等问题，导致的用户数据丢失问题；同时，使得状态为第一状态的良好的物理端口的流量未受到影响，维持了流量与良好状态的物理端口的映射关系，避免了后端处理节点的映射关系发生改变。

步骤103：在接收到报文时，在所述负载均衡要素当前关联的端口号中确定输出报文的物理端口的端口号；

在本申请的一个实施例中，在所述负载均衡要素当前关联的端口号中确定输出报文的物理端口的端口号之前，还包括：

步骤A1：根据配置的访问控制规则，确定所述报文对应的负载均衡组的标识信息；

具体的，根据所述报文中含有的过滤元素，在访问控制规则包含的对应关系中，确定对应的负载均衡组的标识信息。

例如，根据报文中含有的目标地址，在访问控制规则包含的对应关系中，确定该目标地址对应的负载均衡组的标识信息。

步骤A2：根据确定的标识信息，关联至对应的负载均衡要素。

具体的，根据确定的标识信息，在访问控制列表中关联至对应的负载均衡要素。

进一步的，在本申请的一个实施例中，所述在所述负载均衡要素当前关联的端口号中确定输出报文的物理端口的端口号，包括：

步骤B1：读取所述报文中的负载均衡因子；

具体而言，在步骤A2中关联至对应的负载均衡要素之后，读取负载均衡要素中的负载均衡因子，并解析所述报文，得到所述报文中含有的负载均衡因子。例如，读取负载均衡要素中的负载均衡因子为五元组，则解析所述报文，得到所述报文中含有的五元组。

步骤B2：根据读取的负载均衡因子和关联的物理端口的个数，在负载均衡因子当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号。

在本申请的一个实施例中，步骤B2包括：

步骤B2-1：对读取的负载均衡因子进行哈希运算，得到哈希值；

步骤B2-2：将哈希值与负载均衡因子关联的物理端口的个数进行取余运算，得到余数；

步骤B2-3：根据余数，在负载均衡因子关联的端口号中读取相应位置的端口号，作为输出所述报文的物理端口的端口号。

例如，负载均衡因子当前关联的端口号为1、2、5、6、8，得到的余数是0，则将第一位置处的端口号1作为输出所述报文的物理端口的端口号；又如得到的余数是1，则将第二位置处的端口号2作为输出所述报文的物理端口的端口号，依次类推。

步骤104：通过确定的端口号对应的物理端口输出所述报文。

由此，通过将负载均衡组对应的物理端口的端口号和负载均衡要素建立关联，使得基于同一报文所确定的输出该报文的物理端口唯一，因而能够方便快速的确定报文的输出路径；同时，通过监听物理端口的状态，并根据状态的改变情况，更新负载均衡要素关联的相应的端口号，有效的避免了因传本地物理端口的损坏、传输链路故障等问题，导致的用户数据丢失问题；同时，使得状态良好的物理端口的流量未受到影响，维持了流量与状态良好的物理端口的映射关系，避免了后端处理节点的映射关系发生改变；再者，本申请中对负载均衡组对应的物理端口没有限制，既可以作为报文的输入端口还可以作为报文的输出端口，实现了物理端口的复用，提升了物理端口的利用率。

以上是本申请实施例提供的一种流量负载均衡方法，与上述方法相对应的，本发明还提供一种流量负载均衡装置，由于所述装置解决问题的实现方案与上述方法相似，因此与方法部分相应的内容，可以参考上述方法实施例的详细描述，后续不做赘述。可以理解的是，本申请提供的装置可以包括能够执行上述方法示例中各个步骤的单元或模块，这些单元或模块可以通过硬件、软件或软硬结合的方式来实现，本发明并不限定。下面结合附图2做具体描述。

附图2为本申请一个实施例提供的一种流量负载均衡装置的示意图，如图2所示，所述装置包括

配置模块201，用于将负载均衡组对应的物理端口的端口号和负载均衡要素建立关联；

监听模块202，用于监听所述物理端口的状态；

更新模块203，用于根据所述状态的改变情况，更新所述负载均衡要素关联的相应的端口号；

接收模块204，用于接收报文；

第一确定模块205，用于在所述负载均衡要素当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号；

输出模块206，用于通过确定模块205确定的端口号对应的物理端口输出所述报文。

在本申请的一个实施例中，配置模块201具体用于：

在本申请的一个实施例中，更新模块203具体用于：

在本申请的一个实施例中，所述负载均衡要素包括负载均衡因子，第一确定模块205包括：

读取单元，用于读取所述报文中的所述负载均衡因子；

确定单元，用于根据所述负载均衡因子和所述物理端口的个数，在所述负载均衡因子当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号。

在本申请的一个实施例中，确定单元具体用于：

对所述负载均衡因子进行哈希运算，得到哈希值；

基于上述任一实施例，在本申请的一个实施例中，所述负载均衡要素包括访问控制规则和所述负载均衡组的标识信息，相应的装置还包括：第二确定模块和关联模块；

第二确定模块，用于根据所述访问控制规则，确定所述报文对应的负载均衡组的标识信息；

关联模块，用于根据所述标识信息，关联至对应的负载均衡要素。

本申请实施例提供的时间同步装置，与前述实施例提供的时间同步方法，出于相同的发明构思，具有相同的效果。

为实现上述各实施例，本申请一个实施例还提供一种流量负载均衡设备，其结构如图3所示，包括：存储器301和通过总线302与存储器301相连处理器303；

其中，存储器301上存储有可执行程序，所述可执行程序被处理器303执行时，实现前述任一实施例所述的流量负载均衡方法。

进一步的，存储器301可以包括高速随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，还可以包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。处理器303可以为一种集成电路芯片，具有信号处理能力；处理器303还可以为通用的处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；处理器303还可以为数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)等。

为实现上述各实施例，本申请一个实施例还提供一种流量负载均衡系统，如图4所示，包括：前述实施例所述的流量负载均衡设备和至少两个电子设备，所述电子设备与所述流量负载均衡设备相连；作为示例，电子设备为交换机。

为实现上述各实施例，本申请一个实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现前述任一实施例所述的流量负载均衡方法。

需要说明的是：

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种流量负载均衡方法，其特征在于，包括：

创建负载均衡组，分配负载均衡组的标识，并配置负载均衡组对应的物理端口和负载均衡要素；

接收报文，在所述负载均衡要素当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号；其中，

所述负载均衡要素包括负载均衡因子；其中，

读取所述报文中的所述负载均衡因子；

根据所述负载均衡因子和所述物理端口的个数，在所述负载均衡因子当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号；

通过确定的端口号对应的物理端口输出所述报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将负载均衡组对应的物理端口的端口号和负载均衡要素建立关联，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述状态的改变情况，更新所述负载均衡要素关联的相应的端口号，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述负载均衡因子和所述物理端口的个数，在所述负载均衡因子当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号，包括：

对所述负载均衡因子进行哈希运算，得到哈希值；

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述负载均衡要素包括访问控制规则和所述负载均衡组的标识信息，所述方法还包括：

根据所述标识信息，关联至对应的负载均衡要素。

6.一种流量负载均衡装置，其特征在于，包括：

配置模块，用于将负载均衡组对应的物理端口的端口号和负载均衡要素建立关联；装置还用于：

监听模块，用于监听所述物理端口的状态；

接收模块，用于接收报文；

第一确定模块，用于在所述负载均衡要素当前关联的端口号中确定输出所述报文的物理端口的端口号；其中，

所述负载均衡要素包括负载均衡因子；其中，

第一确定模块具体用于：

读取所述报文中的所述负载均衡因子；

7.一种流量负载均衡设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；

所述存储器存储有可执行程序，所述可执行程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-5任一项所述的方法。

8.一种流量负载均衡系统，其特征在于，包括：权利要求7所述的流量负载均衡设备和至少两个电子设备，所述电子设备与所述流量负载均衡设备相连。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-5任一项所述的方法。