CN112995320B - 基于流表的upf扩容下的负荷分担方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法及系统,属于UPF扩容领域,本发明要解决的技术问题为如何实现UPF扩容后流量负载均衡,达到流量分流的目的,采用的技术方案为该方法具体如下:S1、在核心网数据面UPF网元处理多用户大流量的业务时,UPF自动扩容;S2、UPF扩容后,利用OpenvSwitch的流表规则将流量平衡分担在多个UPF网元上;S3、设定根据目的MAC地址和网卡的对应关系流表规则,来达到流量的分流的目的,实现UPF的流量负载均衡。该系统包括扩容单元、平衡单元及设定单元。
Description
技术领域
本发明涉及UPF扩容领域,具体地说是一种基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法及系统。
背景技术
UPF在处理数据量或用户数达到一定数值时,UPF设备对硬件资源的消耗,如CPU、内存会造成性能的下降,从而导致丢包、时延过大等情况出现,故UPF需要具备扩容的能力。当UPF扩容后,如果数据不经过负荷分担的机制处理,很容易造成多个UPF对相同网卡的流量抢占,即数据仍然向原节点发送,其扩容效果就没有体现。当多个UPF负荷的流量不均衡情况下,可能会造成单个UPF性能下降,无法处理大流量的用户数据,对用户使用5G网络的质量造成影响。
故如何实现UPF扩容后流量负载均衡,达到流量分流的目的是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法及系统,来解决如何实现UPF扩容后流量负载均衡,达到流量分流的目的的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的,一种基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法,该方法具体如下:
S1、在核心网数据面UPF网元处理多用户大流量的业务时,UPF自动扩容;
S2、UPF扩容后,利用OpenvSwitch的流表规则将流量平衡分担在多个UPF网元上;
S3、设定根据目的MAC地址和网卡的对应关系流表规则,来达到流量的分流的目的,实现UPF的流量负载均衡。
作为优选,步骤S2中UPF扩容后,根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量,达到多个UPF网元组网下的负载均衡。
更优地,根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量具体如下:
(1)、UE用户上线,UPF同步会话信息到Redis数据库;
(2)、UE数据流量增大到阈值时,触发UPF自动扩容;
(3)、UPF扩容后,新UPF获取Redis数据库会话信息并同步到自己内部,和原UPF共享同一份用户会话信息;
(4)、设置OVS的N3和N6接口流表;
(5)、N3和N6流量遵循预先设定的流表规则均衡分配到了不同的UPF上。
更优地,步骤(5)中设置OVS的N3和N6接口流表具体包括如下两种情况:
①、上行时,N3流量根据源IP(基站IP)哈希分配到不同的UPF N3网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF;
②、下行时,N6流量根据目的IP(UE IP)哈希分配到不同的UPF N6网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF。
一种基于流表的UPF扩容下的负荷分担系统,该系统包括,
扩容单元,用于在核心网数据面UPF网元处理多用户大流量的业务时,UPF自动扩容;
平衡单元,用于UPF扩容后,利用OpenvSwitch的流表规则将流量平衡分担在多个UPF网元上;
设定单元,用于设定根据目的MAC地址和网卡的对应关系流表规则,来达到流量的分流的目的,实现UPF的流量负载均衡。
作为优选,UPF扩容后,根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量,达到多个UPF网元组网下的负载均衡。
更优地,根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量具体如下:
(1)、UE用户上线,UPF同步会话信息到Redis数据库;
(2)、UE数据流量增大到阈值时,触发UPF自动扩容;
(3)、UPF扩容后,新UPF获取Redis数据库会话信息并同步到自己内部,和原UPF共享同一份用户会话信息;
(4)、设置OVS的N3和N6接口流表;
(5)、N3和N6流量遵循预先设定的流表规则均衡分配到了不同的UPF上。
更优地,步骤(5)中设置OVS的N3和N6接口流表具体包括如下两种情况:
①、上行时,N3流量根据源IP(基站IP)哈希分配到不同的UPF N3网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF;
②、下行时,N6流量根据目的IP(UE IP)哈希分配到不同的UPF N6网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF。
一种电子设备,包括:存储器和至少一个处理器;
其中,所述存储器上存储有计算机程序;
所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序,使得所述至少一个处理器执行如上述的基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法。
一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序可被处理器执行以实现如上述的基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法。
本发明的基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法及系统具有以下优点:本发明解决了扩容后,N3或N6数据包目的地址为扩容前UPF地址,无法均匀调度数据到新扩容UPF设备的情况,N3、N6收到的数据包会均匀的发往两个UPF,从而提高UPF的性能。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量的流程框图。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法及系统作以下详细地说明。
实施例1:
本发明的基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法,该方法具体如下:
S1、在核心网数据面UPF网元处理多用户大流量的业务时,UPF自动扩容;
S2、UPF扩容后,利用OpenvSwitch的流表规则将流量平衡分担在多个UPF网元上;
S3、设定根据目的MAC地址和网卡的对应关系流表规则,来达到流量的分流的目的,实现UPF的流量负载均衡。
本实施例的步骤S2中UPF扩容后,根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量,达到多个UPF网元组网下的负载均衡。
如附图1所示,本实施例中的根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量具体如下:
(1)、UE用户上线,UPF同步会话信息到Redis数据库;
(2)、UE数据流量增大到阈值时,触发UPF自动扩容;
(3)、UPF扩容后,新UPF获取Redis数据库会话信息并同步到自己内部,和原UPF共享同一份用户会话信息;
(4)、设置OVS的N3和N6接口流表;具体包括如下两种情况:
①、上行时,N3流量根据源IP(基站IP)哈希分配到不同的UPF N3网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF;
②、下行时,N6流量根据目的IP(UE IP)哈希分配到不同的UPF N6网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF;
(5)、N3和N6流量遵循预先设定的流表规则均衡分配到了不同的UPF上。
实施例2:
本发明的基于流表的UPF扩容下的负荷分担系统,该系统包括,
扩容单元,用于在核心网数据面UPF网元处理多用户大流量的业务时,UPF自动扩容;
平衡单元,用于UPF扩容后,利用OpenvSwitch的流表规则将流量平衡分担在多个UPF网元上;
设定单元,用于设定根据目的MAC地址和网卡的对应关系流表规则,来达到流量的分流的目的,实现UPF的流量负载均衡。
本实施例的UPF扩容后,根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量,达到多个UPF网元组网下的负载均衡。
本实施例的根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量具体如下:
(1)、UE用户上线,UPF同步会话信息到Redis数据库;
(2)、UE数据流量增大到阈值时,触发UPF自动扩容;
(3)、UPF扩容后,新UPF获取Redis数据库会话信息并同步到自己内部,和原UPF共享同一份用户会话信息;
(4)、设置OVS的N3和N6接口流表;具体包括如下两种情况:
①、上行时,N3流量根据源IP(基站IP)哈希分配到不同的UPF N3网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF;
②、下行时,N6流量根据目的IP(UE IP)哈希分配到不同的UPF N6网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF;
(5)、N3和N6流量遵循预先设定的流表规则均衡分配到了不同的UPF上。
实施例3:
本发明实施例还提供了一种电子设备,包括:存储器和至少一个处理器;
其中,所述存储器存储计算机执行指令;
所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令,使得所述至少一个处理器执行本发明任一实施例中的基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法。
实施例4:
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其中存储有多条指令,指令由处理器加载,使处理器执行本发明任一实施例中的基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法。具体地,可以提供配有存储介质的系统或者装置,在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码,且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下,从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能,因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RYM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地,可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外,应该清楚的是,不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码,而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作,从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外,可以理解的是,将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中,随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作,从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法,其特征在于,该方法具体如下:
S1、在核心网数据面UPF网元处理多用户大流量的业务时,UPF自动扩容;
S2、UPF扩容后,利用OpenvSwitch的流表规则将流量平衡分担在多个UPF网元上;
S3、设定根据目的MAC地址和网卡的对应关系流表规则,来达到流量的分流的目的,实现UPF的流量负载均衡;
其中,UPF扩容后,根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量,达到多个UPF网元组网下的负载均衡;
根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量具体如下:
(1)、UE用户上线,UPF同步会话信息到Redis数据库;
(2)、UE数据流量增大到阈值时,触发UPF自动扩容;
(3)、 UPF扩容后,新UPF获取Redis数据库会话信息并同步到自己内部,和原UPF共享同一份用户会话信息;
(4)、设置OVS的N3和N6接口流表;
(5)、 N3和N6流量遵循预先设定的流表规则均衡分配到了不同的UPF上;
设置OVS的N3和N6接口流表具体包括如下两种情况:
①、上行时,N3流量根据源IP哈希分配到不同的UPF N3网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF;
②、下行时,N6流量根据目的IP哈希分配到不同的UPF N6网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF。
2.一种基于流表的UPF扩容下的负荷分担系统,其特征在于,该系统包括,
扩容单元,用于在核心网数据面UPF网元处理多用户大流量的业务时,UPF自动扩容;
平衡单元,用于UPF扩容后,利用OpenvSwitch的流表规则将流量平衡分担在多个UPF网元上;
设定单元,用于设定根据目的MAC地址和网卡的对应关系流表规则,来达到流量的分流的目的,实现UPF的流量负载均衡;
其中,UPF扩容后,根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量,达到多个UPF网元组网下的负载均衡;
根据流表的分流规则均衡处理N3和N6的业务流量具体如下:
(1)、UE用户上线,UPF同步会话信息到Redis数据库;
(2)、UE数据流量增大到阈值时,触发UPF自动扩容;
(3)、 UPF扩容后,新UPF获取Redis数据库会话信息并同步到自己内部,和原UPF共享同一份用户会话信息;
(4)、设置OVS的N3和N6接口流表;
(5)、 N3和N6流量遵循预先设定的流表规则均衡分配到了不同的UPF上;
设置OVS的N3和N6接口流表具体包括如下两种情况:
①、上行时,N3流量根据源IP哈希分配到不同的UPF N3网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF;
②、下行时,N6流量根据目的IP哈希分配到不同的UPF N6网卡的MAC地址上,用来选择不同的UPF。
3.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器和至少一个处理器;
其中,所述存储器上存储有计算机程序;
所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序,使得所述至少一个处理器执行如权利要求1所述的基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法。
4.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序可被处理器执行以实现如权利要求1所述的基于流表的UPF扩容下的负荷分担方法。
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