CN113347230A

CN113347230A - 基于可编程交换机的负载均衡方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN113347230A
Application number: CN202110522134.XA
Authority: CN
Inventors: 齐航; 陈鹏
Original assignee: Changsha Xingrong Metadata Technology Co ltd
Current assignee: Changsha Xingrong Metadata Technology Co ltd
Priority date: 2021-05-13
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2021-09-03
Anticipated expiration: 2041-05-13
Also published as: CN113347230B

Abstract

本公开涉及一种基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法、装置、介质及设备，所述方法包括：选择核心数对线路卡可见的业务卡作为计算卡；用一组先验值代表所述业务卡中各个核心并建立所述业务卡中核心与所述先验值的映射关系；在所述线路卡上建立基于核心的链路聚合并通过五元组进行链路聚合选择选出一个核心；利用线路卡将所述先验值通过发送带有私有头的报文传输给所述业务卡；通过所述先验值与核心的映射关系以及所述先验值选择核心实现核心间的负载均衡。采用本公开实施例提供的技术方法，可以实现整机框形成算力池，针对不同应用所需算力需求，本公开可自定义算力资源。

Description

基于可编程交换机的负载均衡方法、装置、设备及介质

技术领域

本公开涉及互联网技术领域，更为具体来说，本公开涉及基于可编程交换机的负载均衡方法、装置、设备及介质。

背景技术

一个框式(ATCA架构或正交)架构的设备，分为业务卡、线路卡、交换卡和主控卡。

业务卡。主要功能是对所接入的原始业务流量按照后端系统的需求进行各种预先的深度分析处理，降低后端系统的流量处理负载、提升整体系统的性能。

线路卡。主要功能包括接入和输出，即从分光器(或者生产网交换机的镜像端口)接入需要预处理的业务流量、将经过预处理后的业务流量输出到可视化分析、安全分析等后端系统。

交换卡。主要功能是在多块线路卡和业务卡之间构建一个高速交换通道，形成一个具备高接口密度和高业务处理性能的整体系统；通常，交换卡会采用正交连接器或高速背板来和线路卡、业务卡进行互联。

主控卡。负责管理框式设备。

一般的业务卡多由基于MIPS/ARM/FPGA/CPU架构的具备计算能力的处理器(后面简称计算单元)实现，本申请放到具备RSS(Receive Side Scaling)负载均衡策略能力的计算单元上。

支持RSS的业务卡可以以MAC，IP等报文信息作为输入计算哈希值，并根据所得哈希值的前n bit选择Core并由硬件分发到业务卡处理器的队列里。业务卡处理器Core绑定队列，从而达到负载均衡的目的。

然而，RSS负载均衡算法通常是由处理器直出的网卡实现不能被软件定义或定义有限，因此只能保证一定程度上的负载均衡。对于高密度算力要求的场景或大象流场景，如果流量无法被RSS很好的分发到不同的核心上，单核心处理过载是一个必然事件。木桶原理告诉我们，此时业务卡的处理能力上限会降级成单核性能。

发明内容

为解决现有技术的分类模型不能满足用户对于流量检测的实际需求的技术问题。

为实现上述技术目的，本公开提供了一种基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法，包括：

选择核心数对线路卡可见的业务卡作为计算卡；

用一组先验值代表所述业务卡中各个核心并建立所述业务卡中核心与所述先验值的映射关系；

在所述线路卡上建立基于核心的链路聚合并通过五元组进行链路聚合选择选出一个核心；

利用线路卡将所述先验值通过发送带有私有头的报文传输给所述业务卡；

通过所述先验值与核心的映射关系以及所述先验值选择核心实现核心间的负载均衡。

进一步，所述在所述线路卡上建立基于核心的链路聚合具体包括：

利用所述线路卡计算哈希值并传输给用于计算的所述业务卡。

进一步，所述利用所述线路卡计算哈希值并传输给用于计算的所述业务卡具体包括：

在原始报文的头部增加一层写入了所述哈希值的私有头，将增加了所述私有头的报文传输给用于计算的所述业务卡。

进一步，所述通过五元组进行链路聚合选择选出一个核心的同时，确定通过接收端缩放发给这个核心时确定的先验值以及发送给这个核心所需通过的物理通道，其中，所述物理通道为所述线路卡的一个物理口。

为实现上述技术目的，本公开还能够提供一种基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡装置，包括：

业务卡选择模块，用于选择核心数对线路卡可见的业务卡作为计算卡；

映射关系建立模块，用于用一组先验值代表所述业务卡中各个核心并建立所述业务卡中核心与所述先验值的映射关系；

核心选择模块，用于在所述线路卡上建立基于核心的链路聚合并通过五元组进行链路聚合选择选出一个核心；

先验值报文传输模块，用于利用线路卡将所述先验值通过发送带有私有头的报文传输给所述业务卡；

负载均衡模块，用于通过所述先验值与核心的映射关系以及所述先验值选择核心实现核心间的负载均衡。

为实现上述技术目的，本公开还能够提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时用于实现上述的基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法的步骤。

为实现上述技术目的，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法的步骤。

本公开的有益效果为：

采用本公开实施例提供的技术方法，可以实现整机框形成算力池，针对不同应用所需算力需求，本公开可自定义算力资源(CPU Core的数目)，对于诸如流量去重和SSL加解密等高密度计算需求的业务而言，可以让不同的业务卡(其实是分配到不同业务卡上的CPUCore上)协同完成，从而避免单卡性能瓶颈。算力之间的动态负载均衡，一个CPU Core挂死所影响的流量是1/n(n是分给某应用的CPU Core的数目)。

附图说明

图1示出了现有技术单业务卡间负载均衡的原理图；

图2示出了现有技术多业务卡间负载均衡的原理图；

图3示出了本公开的实施例1的流程示意图；

图4示出了本公开的实施例1的结构示意图；

图5示出了本公开的实施例2的结构示意图；

图6示出了本公开的实施例4的结构示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

如图1和图2所示，示出了现有技术的单业务及多业务卡之间的fuzai均衡的原理图。

实施例一：

如图3所示：

本公开提供了一种基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法，包括：

S101：选择核心数对线路卡可见的业务卡作为计算卡；

S102：用一组先验值代表所述业务卡中各个核心并建立所述业务卡中核心与所述先验值的映射关系；

S103：在所述线路卡上建立基于核心的链路聚合并通过五元组进行链路聚合选择选出一个核心；

其中，五元组是指源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口和传输层协议。

S104：利用线路卡将所述先验值通过发送带有私有头的报文传输给所述业务卡；

S105：通过所述先验值与核心的映射关系以及所述先验值选择核心实现核心间的负载均衡。

利用所述线路卡计算哈希值并传输给用于计算的所述业务卡，其中，所述哈希值由所述线路卡计算得到。

下面结合一个具体实例详解本公开的技术方案：

首先，选择核心数对线路卡可见的业务卡作为计算卡；

之后，用一组先验值代表所述业务卡中各个核心并建立所述业务卡中核心与所述先验值的映射关系；

所述先验值例如：1，2，……24；这组先验值对硬件分发程序来说是散列的；

再比如，所述先验值例如：1,8,10,…,9；经RSS后被散列到不同的核心上。

之后，在所述线路卡上建立基于核心的链路聚合并通过五元组进行链路聚合选择选出一个合适的核心；

比如核心7为合适的核心，对应的先验值为7。

所述线路卡将所述先验值7通过发送带有私有头的报文传输给业务卡；

通过所述先验值与核心的映射关系以及所述先验值选择合适的核心实现核心间的负载均衡。

业务卡接收到所述先验值7，通过先验值和核心的映射关系解析出选择核心数为7的核心进行业务计算实现了核心间的负载均衡。

实施例二：

如图5所示，

本公开还能够提供一种基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡装置，包括：

业务卡选择模块201，用于选择核心数对线路卡可见的业务卡作为计算卡；

映射关系建立模块202，用于用一组先验值代表所述业务卡中各个核心并建立所述业务卡中核心与所述先验值的映射关系；

核心选择模块203，用于在所述线路卡上建立基于核心的链路聚合并通过五元组进行链路聚合选择选出一个核心；

先验值报文传输模块204，用于利用线路卡将所述先验值通过发送带有私有头的报文传输给所述业务卡；

负载均衡模块205，用于通过所述先验值与核心的映射关系以及所述先验值选择核心实现核心间的负载均衡。

其中，所述业务卡选择模块201依次与所述映射关系建立模块202、所述核心选择模块203、所述先验值报文传输模块204以及所述负载均衡模块205相连接。

实施例三：

本公开还能够提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时用于实现上述的基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法的步骤。

本公开的计算机存储介质可以采用半导体存储器、磁芯存储器、磁鼓存储器或磁盘存储器实现。

半导体存储器，主要用于计算机的半导体存储元件主要有Mos和双极型两种。Mos元件集成度高、工艺简单但速度较慢。双极型元件工艺复杂、功耗大、集成度低但速度快。NMos和CMos问世后，使Mos存储器在半导体存储器中开始占主要地位。NMos速度快，如英特尔公司的1K位静态随机存储器的存取时间为45ns。而CMos耗电省，4K位的CMos静态存储器存取时间为300ns。上述半导体存储器都是随机存取存储器(RAM),即在工作过程中可随机进行读出和写入新内容。而半导体只读存储器(ROM)在工作过程中可随机读出但不能写入，它用来存放已固化好的程序和数据。ROM又分为不可改写的熔断丝式只读存储器──PROM和可改写的只读存储器EPROM两种。

磁芯存储器，具有成本低，可靠性高的特点，且有20多年的实际使用经验。70年代中期以前广泛使用磁芯存储器作为主存储器。其存储容量可达10位以上，存取时间最快为300ns。国际上典型的磁芯存储器容量为4MS～8MB，存取周期为1.0～1.5μs。在半导体存储快速发展取代磁芯存储器作为主存储器的位置之后，磁芯存储器仍然可以作为大容量扩充存储器而得到应用。

磁鼓存储器，一种磁记录的外存储器。由于其信息存取速度快，工作稳定可靠，虽然其容量较小，正逐渐被磁盘存储器所取代，但仍被用作实时过程控制计算机和中、大型计算机的外存储器。为了适应小型和微型计算机的需要，出现了超小型磁鼓，其体积小、重量轻、可靠性高、使用方便。

磁盘存储器，一种磁记录的外存储器。它兼有磁鼓和磁带存储器的优点，即其存储容量较磁鼓容量大，而存取速度则较磁带存储器快，又可脱机贮存，因此在各种计算机系统中磁盘被广泛用作大容量的外存储器。磁盘一般分为硬磁盘和软磁盘存储器两大类。

硬磁盘存储器的品种很多。从结构上，分可换式和固定式两种。可换式磁盘盘片可调换，固定式磁盘盘片是固定的。可换式和固定式磁盘都有多片组合和单片结构两种，又都可分为固定磁头型和活动磁头型。固定磁头型磁盘的容量较小，记录密度低存取速度高，但造价高。活动磁头型磁盘记录密度高(可达1000～6250位/英寸)，因而容量大,但存取速度相对固定磁头磁盘低。磁盘产品的存储容量可达几百兆字节，位密度为每英寸6 250位,道密度为每英寸475道。其中多片可换磁盘存储器由于盘组可以更换,具有很大的脱体容量,而且容量大,速度高,可存储大容量情报资料，在联机情报检索系统、数据库管理系统中得到广泛应用。

实施例四：

本公开还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法的步骤。

图6为一个实施例中电子设备的内部结构示意图。如图6所示，该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储介质、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的存储介质存储有操作系统、数据库和计算机可读指令，数据库中可存储有控件信息序列，该计算机可读指令被处理器执行时，可使得处理器实现一种基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法。该电设备的处理器用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备的运行。该计算机设备的存储器中可存储有计算机可读指令，该计算机可读指令被处理器执行时，可使得处理器执行一种基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法。该计算机设备的网络接口用于与终端连接通信。本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

该电子设备包括但不限于智能电话、计算机、平板电脑、可穿戴智能设备、人工智能设备、移动电源等。

所述处理器在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(Central Processing unit，CPU)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器是所述电子设备的控制核心(Control Unit)，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器内的程序或者模块(例如执行远端数据读写程序等)，以及调用存储在所述存储器内的数据，以执行电子设备的各种功能和处理数据。

所述总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器以及至少一个处理器等之间的连接通信。

图6仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图6示出的结构并不构成对所述电子设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

例如，尽管未示出，所述电子设备还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。

进一步地，所述电子设备还可以包括网络接口，可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口(如WI-FI接口、蓝牙接口等)，通常用于在该电子设备与其他电子设备之间建立通信连接。

可选地，该电子设备还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器(Display)、输入单元(比如键盘(Keyboard))，可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。

进一步地，所述计算机可用存储介质可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据区块链节点的使用所创建的数据等。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，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。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者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者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，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模块的形式实现。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims

1.一种基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法，其特征在于，包括：

选择核心数对线路卡可见的业务卡作为计算卡；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述线路卡上建立基于核心的链路聚合具体包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述线路卡计算哈希值并传输给用于计算的所述业务卡具体包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通过五元组进行链路聚合选择选出一个核心的同时，确定通过接收端缩放发给选出的核心时确定的先验值以及发送给选出的核心所需通过的物理通道，其中，所述物理通道为所述线路卡的一个物理口。

5.一种基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述在所述线路卡上建立基于核心的链路聚合具体包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述利用所述线路卡计算哈希值并传输给用于计算的所述业务卡具体包括：

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述通过五元组进行链路聚合选择选出一个核心的同时，确定通过接收端缩放发给选出的核心时确定的先验值以及发送给选出的核心所需通过的物理通道，其中，所述物理通道为所述线路卡的一个物理口。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现权利要求1～4任一项中所述的基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法对应的步骤。

10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述程序指令被处理器执行时用于实现权利要求1～4任一项中所述的基于可编程交换机的多计算卡核间负载均衡方法对应的步骤。