CN111106967A - 一种智能选路方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能选路方法、装置及计算机可读存储介质，首先定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数；接着根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件；若判定当前链路满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。

Description

一种智能选路方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及通信网络技术，尤其涉及一种智能选路方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

目前，在软件定义广域网(SD-WAN)环境中，汇聚层网络通常采用主从组网模式来提高可靠性。主从之间采用专有链路检测彼此心跳(Heart-Beat，有时称为健康状况)，链路检测采用双向转发检测(Bidirectional Forwarding Detection，BFD)协议。当主设备发生故障，如宕机或者调度机制陷入死循环等，会触发BFD心跳检测超时，联动从设备减少自身链路接口的链路代价值，进而使得核心和接入设备的上下行路由下一跳发生切换(切换至从设备)，完成上下行流量切换。

然而，上述主从切换方案对于频繁发生网络震荡但会快速恢复的场景缺乏灵活性；而且，现有的主从切换机制是在BFD检测完毕后(连续多次超时)直接进行切换，没有将BFD检测机制和联动机制一起形成策略，缺乏对复杂环境的适应性。

发明内容

本发明实施例为了解决现有主从切换方案存在的种种问题，创造性地提出了一种智能选路方法、装置及计算机可读存储介质。

根据本发明第一方面，提供了一种智能选路方法，该方法包括：定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数；根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件；若判定当前链路满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。

根据本发明一实施方式，若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数，包括：若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，确定当前链路发生连续心跳丢失现象的累计次数N；根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx。

根据本发明一实施方式，通过特定计算公式来根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx，所述特定计算公式如下：Sx＝(1+N)*N/2*S。

根据本发明一实施方式，根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件，包括：计算从设备链路代价值与当前链路惩罚系数的差值是否大于主设备链路代价值；若计算得到从设备链路代价值与当前链路惩罚系数的差值大于主设备链路代价值，则判定当前链路满足主从设备切换条件。

根据本发明一实施方式，所述方法还包括：若在特定时间段内判定当前链路不满足主从设备切换条件，则将所述累计次数N和当前链路惩罚系数Sx清零，重新开始定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况。

根据本发明第二方面，又提供了一种智能选路装置，该装置包括：检测模块，用于定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；计算模块，用于若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数；判定模块，用于根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件；切换执行模块，用于若判定当前链路满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。

根据本发明一实施方式，所述计算模块包括：确定单元，用于若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，确定当前链路发生连续心跳丢失现象的累计次数N；计算单元，用于根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx。

根据本发明一实施方式，所述计算单元通过特定计算公式来根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx，所述特定计算公式如下：Sx＝(1+N)*N/2*S。

根据本发明一实施方式，所述判定模块，具体用于计算从设备链路代价值与当前链路惩罚系数的差值是否大于主设备链路代价值；若计算得到从设备链路代价值与当前链路惩罚系数的差值大于主设备链路代价值，则判定当前链路满足主从设备切换条件。

根据本发明一实施方式，所述装置还包括：清零处理模块，用于若在特定时间段内判定当前链路不满足主从设备切换条件，则将所述累计次数N和当前链路惩罚系数Sx清零，重新开始定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况。

根据本发明第三方面，又提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括一组计算机可执行指令，当所述指令被执行时用于执行上述任一智能选路方法。

本发明实施例智能选路方法、装置及计算机可读存储介质，首先定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数；接着根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件；若判定当前链路满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。如此，本发明引入了新的联动主从切换算法，充分利用对主从设备之间的心跳报文收发情况(即BFD的心跳事件)对网络震荡情况进行统计，当心跳丢失现象频繁发生时，进一步判断网络环境满足主从切换条件之后，联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发，从而依据网络环境进行了合理的主从设备切换决策，能够很好的避免临时震荡带来的干扰。

需要理解的是，本发明的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本发明的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1示出了本发明实施例SD-WAN网络的组网架构图；

图2示出了本发明实施例智能选路方法的实现流程示意图一；

图3示出了本发明实施例智能选路方法的实现流程示意图二；

图4示出了本发明实施例智能选路方法的实现流程示意图三；

图5示出了本发明实施例智能选路装置的组成结构示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为使本发明更加透彻和完整，并能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

图1示出了本发明实施例SD-WAN网络的组网架构图。

参考图1，SD-WAN网络可以根据设备功能分为三层，接入层、汇聚层和核心层。SD-WAN的分支点(Spoke)通常是接入层，核心节点(Hub)通常是汇聚层。汇聚层和核心层均采用主备方式组网，汇聚层主从设备提供专有线路收发彼此的心跳报文(Heart-Beat)。正常情况下，接入层的数据会汇聚到汇聚层主设备再转发给核心层主设备(下行路径是经过汇聚层主设备再分发给接入层设备)，一旦决策需要发生主从切换，则联动修改汇聚层从设备AG-S-1至AG-S-N+2共N+2个接口的链路代价值(链路状态协议中定义的链路属性)，随后核心层和接入层设备会更新各自的路由表，使流量经过汇聚从设备进行数据转发。

基于图1所述的组网架构，在SD-WAN实际环境中，现有的主从切换机制表现如下：部署网络时，将主设备链路代价(接口AG-M-1至AG-M-N+2)设置为较小值M0，从设备链路(接口AG-S-1至AG-S-N+2)代价值设置为S0(满足S0>M0)，BFD联动后将从设备链路代价值设置为S1(满足S1<M0<S0)。

很显然，这种现有的主从切换机制对于频繁发生网络震荡但会快速恢复的场景缺乏灵活性；而且，现有的主从切换机制是在BFD检测完毕后(连续多次超时)直接进行切换，没有将BFD检测机制和联动机制一起形成策略，缺乏对复杂环境的适应性。

为了解决上述所提及的现有主从切换机制所存在的问题，本发明创造性引入了新的联动主从切换算法，充分利用对主从设备之间的心跳报文收发情况(即BFD的心跳事件)对网络震荡情况进行统计，从而依据网络环境进行了合理的主从设备切换决策，能够很好的避免临时震荡带来的干扰。

图2示出了本发明实施例智能选路方法的实现流程示意图一。

参考图2，本发明实施例智能选路方法包括：操作201，定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；操作202，若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数；操作203，根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件；操作204，若判定当前链路满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。

在操作201，定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况，即BFD的心跳事件，以对网络震荡情况进行统计。这里定期检测的频率可以根据历史网络震荡情况进行合理设定。

在操作202，若某一时刻检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，确定当前链路发生连续心跳丢失现象的累计次数N；根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx。

这里，当心跳丢失现象连续频繁发生时，意味着该心跳丢失现象发生的概率在不断变大，前后心跳事件的相关性不断增强，因此心跳丢失联动链路代价不断递减，故可以根据网络环境合理设定联动链路代价递减步长S。

在操作203～204，主从设备切换条件为从设备链路代价值S0与当前链路惩罚系数Sx的差值大于主设备链路代价值M0，即S0–Sx大于M0。这样，当根据所计算的当前链路惩罚系数Sx判定当前链路、满足S0–Sx大于M0，即满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。

本发明实施例智能选路方法，首先定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数；接着根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件；若判定当前链路满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。如此，本发明引入了新的联动主从切换算法，充分利用对主从设备之间的心跳报文收发情况(即BFD的心跳事件对网络震荡情况)进行统计，当心跳丢失现象频繁发生时，进一步判断网络环境满足主从切换条件之后，联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发，从而依据网络环境进行了合理的主从设备切换决策，能够很好的避免临时震荡带来的干扰。

图3示出了本发明实施例智能选路方法的实现流程示意图二。

参考图3，本发明实施例智能选路方法包括：操作301，定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；操作302，若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，确定当前链路发生连续心跳丢失现象的累计次数N；操作303，根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx；操作304，计算从设备链路代价值S0与当前链路惩罚系数Sx的差值是否大于主设备链路代价值M0；操作305，若计算得到S0–Sx大于M0(满足主从设备切换条件)，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。

首先对本发明引入的联动主从切换算法的参数进行说明。假设用于链路检测的BFD协议心跳周期是Tb，检测次数是Nb，引入如下新参数：BFD心跳丢失联动链路代价递减的步长是S(自然数)，链路惩罚因子是N+1(自然数)，当前链路惩罚系数Sx(自然数，即某刻连续时间段内链路惩罚的代价值)。

参考图1，假设主设备链路接口AG-M-1至AG-M-N+2这N+2个链路代价值为M0，从设备链路接口AG-S-1至AG-S-N+2这N+2个链路代价值为S0，满足M0<S0。此外，N的初始值为0，Sx为0。

在操作303，通过特定计算公式来根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx，所述特定计算公式如下：Sx＝(1+N)*N/2*S。

在一应用示例中，定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况，假设在某个时刻出现连续心跳丢失现象，确定当前链路发生连续心跳丢失现象的累计次数N，则计算得到链路惩罚因子为N+1，当前链路惩罚系数Sx＝(1+N)*N/2*S；计算S0–Sx是否大于M0；如果S0–Sx大于M0，则联动路由协议进行切换，即将汇聚层设备的从接口AG-S-1至AG-S-N+2这N+2个链路代价值设为S0-Sx。

图4示出了本发明实施例智能选路方法的实现流程示意图三。

参考图4，本发明实施例智能选路方法包括：操作401，定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；操作402，若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，确定当前链路发生连续心跳丢失现象的累计次数N；操作403，根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx；操作404，计算从设备链路代价值S0与当前链路惩罚系数Sx的差值是否大于主设备链路代价值M0；操作405，若在特定时间段内S0–Sx小于等于M0(即不满足主从设备切换条件)，则将所述累计次数N和当前链路惩罚系数Sx清零，重新开始操作401。

同样，首先对本发明引入的联动主从切换算法的参数进行说明。假设用于链路检测的BFD协议心跳周期是Tb，检测次数是Nb，引入如下新参数：BFD心跳丢失联动链路代价递减的步长是S(自然数)，链路惩罚因子是N+1(自然数)，当前链路惩罚系数Sx(自然数，即某刻连续时间段内链路惩罚的代价值)。

参考图1，假设主设备链路接口AG-M-1至AG-M-N+2这N+2个链路代价值为M0，从设备链路接口AG-S-1至AG-S-N+2这N+2个链路代价值为S0，满足M0<S0。此外，N的初始值为0，Sx为0。

在操作405，特定时间段的取值为Tb*Nb。具体地，若在特定时间段Tb*Nb内S0–Sx小于等于M0(即不满足主从设备切换条件)，表明在特定时间段Tb*Nb内未出现连续心跳丢失现象，不需要进行主从设备切换，则将所述累计次数N和当前链路惩罚系数Sx清零，即将N和Sx置零，重新开始定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况。

综上所述，本发明通过引入新的主从切换算法，参数Sx和惩罚因子N+1，结合BFD的常规参数Tb和Nb能够模拟绝大多数网络环境下主从切换事件的概率分布，提供了科学合理的主从切换决策。其中，参数Tb，Nb，S，S0和M0可以根据实际网络环境设定，具有很大的灵活性和适应性。

同理，基于上文所述智能选路方法，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序，当所述程序被处理器执行时，使得所述处理器至少执行如下所述的操作步骤：操作201，定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；操作202，若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数；操作203，根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件；操作204，若判定当前链路满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。

进一步，基于上文所述智能选路方法，本发明实施例还提供了一种智能选路装置，如图5所示，该装置50包括：检测模块501，用于定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；计算模块502，用于若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数；判定模块503，用于根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件；切换执行模块504，用于若判定当前链路满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。

根据本发明一实施方式，计算模块502包括：确定单元，用于若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，确定当前链路发生连续心跳丢失现象的累计次数N；计算单元，用于根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx。

根据本发明一实施方式，计算单元通过特定计算公式来根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx，所述特定计算公式如下：Sx＝(1+N)*N/2*S。

根据本发明一实施方式，判定模块503，具体用于计算从设备链路代价值与当前链路惩罚系数的差值是否大于主设备链路代价值；若计算得到从设备链路代价值与当前链路惩罚系数的差值大于主设备链路代价值，则判定当前链路满足主从设备切换条件。

根据本发明一实施方式，该装置50还包括：清零处理模块，用于若在特定时间段内判定当前链路不满足主从设备切换条件，则将所述累计次数N和当前链路惩罚系数Sx清零，重新开始定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况。

这里需要指出的是：以上对针对智能选路装置实施例的描述，与前述图2至4所示的方法实施例的描述是类似的，具有同前述图2至4所示的方法实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本发明智能选路装置实施例中未披露的技术细节，请参照本发明前述图2至4所示的方法实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。

需要说明的是，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。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、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例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一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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)

1.一种智能选路方法，其特征在于，所述方法包括：

定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；

若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数；

根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件；

若判定当前链路满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数，包括：

若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，确定当前链路发生连续心跳丢失现象的累计次数N；

根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过特定计算公式来根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx，所述特定计算公式如下：Sx＝(1+N)*N/2*S。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件，包括：

计算从设备链路代价值与当前链路惩罚系数的差值是否大于主设备链路代价值；

若计算得到从设备链路代价值与当前链路惩罚系数的差值大于主设备链路代价值，则判定当前链路满足主从设备切换条件。

5.根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若在特定时间段内判定当前链路不满足主从设备切换条件，则将所述累计次数N和当前链路惩罚系数Sx清零，重新开始定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况。

6.一种智能选路装置，其特征在于，所述装置包括：

检测模块，用于定期检测主从设备之间的心跳报文收发情况；

计算模块，用于若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，计算当前链路惩罚系数；

判定模块，用于根据所计算的当前链路惩罚系数判定当前链路是否满足主从设备切换条件；

切换执行模块，用于若判定当前链路满足主从设备切换条件，则联动路由协议从主设备切换至从设备进行数据转发。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：

确定单元，用于若检测到主从设备之间发生有连续心跳丢失现象时，确定当前链路发生连续心跳丢失现象的累计次数N；

计算单元，用于根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述计算单元通过特定计算公式来根据设定联动链路代价递减步长S和所确定的累计次数N计算当前链路惩罚系数Sx，所述特定计算公式如下：Sx＝(1+N)*N/2*S。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述判定模块，具体用于计算从设备链路代价值与当前链路惩罚系数的差值是否大于主设备链路代价值；若计算得到从设备链路代价值与当前链路惩罚系数的差值大于主设备链路代价值，则判定当前链路满足主从设备切换条件。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质包括一组计算机可执行指令，当所述指令被执行时用于执行权利要求1至5任一项所述智能选路方法。

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