CN114070774A - 数据转发方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种数据转发方法及系统，具体涉及网络通信技术领域。所述方法包括：接收目标叶交换机发送的第一链路通告，所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；当查询到本地路由表中存在目的网络地址为第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第二等价路由权重实现所述目标等价路径中的数据转发。通过上述方案，各个脊交换机可以根据第一分担系数，调整各个等价路径的等价路由权重，从而减小热点路径中的数据流量，不需要重新对数据流进行路由处理，提高了解决热点路径上的丢包或时延问题的效率。

Description

数据转发方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种数据转发方法及系统。

背景技术

SDN(Software Defined Network，软件定义网络)是一种新型网络创新架构，其核心思想是将网络设备的控制层面与转发层面分离，以实现对网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供良好的平台。

在Clos架构的数据中心网络中，Leaf(叶交换机)和Spine(脊交换机)之间都是多路径路由，当某个二者之间的某个链路存在故障时容易造成热点路径，在某些路径上会大概率存在丢包。对于这种可能存在的丢包和时延，SR(Segment Routing，分段路由)提供了OAM(Operation,Administration and Maintenance，操作、管理和维护)以及FRR(FastReroute，快速重路由)之类的技术手段，解决了在热点路径上的丢包或时延问题。

但上述方案中，需要实时对网络进行路径探测和路径备份，并且需要重新切换数据流路径，增加了网络部署的复杂性。

发明内容

本申请提供了一种数据转发方法及系统，提高了解决热点路径上的丢包或时延问题的效率，该技术方案如下。

一方面，提供了一种数据转发方法，所述方法用于数据中心网络中的脊交换机；所述数据中心网络还包括叶交换机以及子层交换机；每个叶交换机与每个脊交换机之间为全连接；所述叶交换机与至少一个子层交换机连接；所述方法包括：

接收目标叶交换机发送的第一链路通告，所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；所述第一链路通告是所述目标叶交换机监测到所述目标叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，向各个所述脊交换机发送；所述第一目的网络地址用于指示所述目标子层交换机的网络地址；

当查询到本地路由表中存在目的网络地址为所述第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第二等价路由权重实现所述目标等价路径中的数据转发。

再一方面，提供了一种数据转发方法，所述方法用于数据中心网络中的叶交换机；所述数据中心网络还包括脊交换机以及子层交换机；每个叶交换机与每个脊交换机之间为全连接；所述叶交换机与至少一个子层交换机连接；所述方法包括：

当监测到所述叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，生成第一链路通告；所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；所述第一目的网络地址用于指示所述目标子层交换机的网络地址；

将所述第一链路通告发送至各个脊交换机，以便所述脊交换机在查询到本地路由表中存在目的网络地址为所述第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第二等价路由权重实现所述目标等价路径中的数据转发。

又一方面，提供了一种数据转发系统，所述系统应用于数据中心网络中的脊交换机；所述数据中心网络还包括叶交换机以及子层交换机；每个叶交换机与每个脊交换机之间为全连接；所述叶交换机与至少一个子层交换机连接；所述系统包括：

链路通告接收单元，用于接收目标叶交换机发送的第一链路通告；所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；所述第一链路通告是所述目标叶交换机监测到所述目标叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，向各个所述脊交换机发送；所述第一目的网络地址用于指示所述目标子层交换机的网络地址；

数据转发单元，用于当查询到本地路由表中存在目的网络地址为所述第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第二等价路由权重进行所述目标等价路径中的数据转发。

在一种可能的实现方式中，所述数据转发单元，还用于，

将所述目标等价路径中，下一跳地址为所述目标叶交换机的物理地址的目标等价路径，确定为分担调整路径；

根据所述第一分担系数，更新等价路由权重中与所述分担调整路径对应的权重值，以获得所述调整后的第二等价路由权重。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

热点地址接收单元，用于接收控制器发送的热点目的网络地址；

所述数据转发单元，还用于，

当所述第一目的网络地址与所述热点目的网络地址相同时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

第二通告接收单元，用于接收所述目标叶交换机发送的第二链路通告；所述第二链路通告是所述目标叶交换机在下一监测周期监测到所述目标叶交换机与所述目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，向各个所述脊交换机发送的；

第二数据转发单元，用于对所述第二链路通告进行解析处理，并根据解析得到的第二分担系数，调整所述目标等价路径的第二等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第三等价路由权重进行所述目标等价路径中的数据转发。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

权重重置单元，用于当在指定时间段内，未接收到目标叶交换机发送的第三链路通告时，将所述目标等价路径的等价路由权重更新为所述第一等价路由权重。

又一方面，提供了一种数据转发系统，所述系统应用于数据中心网络中的叶交换机；所述数据中心网络还包括脊交换机以及子层交换机；每个叶交换机与每个脊交换机之间为全连接；所述叶交换机与至少一个子层交换机连接；所述系统包括：

链路通告生成单元，当监测到所述叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，生成第一链路通告；所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；所述第一目的网络地址用于指示所述目标子层交换机的网络地址；

链路通告发送单元，用于将所述第一链路通告发送至各个脊交换机，以便所述脊交换机在查询到本地路由表中存在目的网络地址为所述第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第二等价路由权重实现所述目标等价路径中的数据转发。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

热点网络地址接收单元，用于接收控制器发送的热点目的网络地址；

链路通告生成单元，还用于，

当监测到所述目标链路的带宽利用率大于利用率阈值，且所述第一目的网络地址与所述热点目的网络地址相同时，基于分段路由协议，将第一目的网络地址以及所述第一分担系数，封装为所述第一链路通告。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

第二通告生成单元，用于当在下一监测周期监测到所述叶交换机与所述目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，基于分段路由协议，将所述第一目的网络地址以及第二分担系数，封装为第二链路通告，并发送至各个所述脊交换机。

再一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包含处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述任一方面所提供的数据转发方法。

再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于被处理器执行，以实现上述任一方面所提供的数据转发方法。

再一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的数据转发方法。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在通过脊交换机、叶交换机以及子层交换机构成的数据中心网络中，当叶交换机监测到与子层交换机构成的目标链路的带宽利用率较高，即构成了热点路径时，叶交换机将包含子层交换机的目的网络地址的第一链路通告发送至各个脊交换机；此时各个脊交换机可以根据第一分担系数，调整目的地址指向子层交换机的等价路径的等价路由权重，从而减小各个脊交换机经目标链路向子层交换机发送的数据，不需要重新对数据流进行路由处理，提高了解决热点路径上的丢包或时延问题的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种数据中心网络示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的数据转发方法的方法流程图。

图3是根据一示例性实施例示出的数据转发方法的方法流程图。

图4是根据一示例性实施例示出的数据转发方法的方法流程图。

图5是根据一示例性实施例示出的数据中心网络中数据转发示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的数据转发装置的结构方框图。

图7是根据一示例性实施例示出的数据转发装置的结构方框图。

图8是根据本申请一示例性实施例提供的一种通信设备。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应理解，在本申请的实施例中提到的“指示”可以是直接指示，也可以是间接指示，还可以是表示具有关联关系。举例说明，A指示B，可以表示A直接指示B，例如B可以通过A获取；也可以表示A间接指示B，例如A指示C，B可以通过C获取；还可以表示A和B之间具有关联关系。

在本申请实施例的描述中，术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系，也可以表示两者之间具有关联关系，也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。

本申请实施例中，“预定义”可以通过在设备(例如，包括终端设备和网络设备)中预先保存相应的代码、表格或其他可用于指示相关信息的方式来实现，本申请对于其具体的实现方式不做限定。

图1是根据一示例性实施例示出的一种数据中心网络示意图。该数据中心网络包括脊交换机101与脊交换机102、叶交换机111至叶交换机114以及子层交换机121至子层交换机124。其中，各个叶交换机与各个脊交换机之间具有全连接关系；叶交换机与至少一个子层交换机连接。

在数据中心网络中，通常使用Clos架构，Clos架构采用spine-leaf的交换矩阵结构，Spine(脊交换机)节点实现Leaf(叶交换机)节点间的互联，但Spine之间不互联。一般情况下，服务器被连接至数据中心的Leaf节点上，Leaf节点通常被放置在服务器机架顶部，Leaf也被称为架顶交换机。Clos架构中提供了高冗余和多路径负载均衡路径。

在数据中心网络中，任一地址上的数据可以通过子层交换机-叶交换机-脊交换机-叶交换机-子层交换机传输路径，传输至其他地址的设备(即如图1所示的S1-S4)。且由于叶交换机与脊交换机之间具有全连接关系，因此上述不同地址之间的数据传输过程中，存在多条路径可供选择。在一种可能的实现方式中，为了实现在本申请实施例所示的数据中心网络中的路由，可以采用ECMP(Equal-Cost Multi-Path Routing，等价多路径路由)算法实现路由路径的选择。

ECMP是指，到达一个目的地有多条相同度量值的路由项(路由路径)，这样就可以使用不超过3条这样的路径来转发流量。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，在静态路由和OSPF中基本上都支持ECMP功能。而在本申请实施例中示出的数据中心网络，其任一地址与其他地址之间，都存在具有多条相同度量值的路由路径。

可选的，该数据中心网络还包括控制器(图中未示出)，该控制器可以部署采集点探针对网络中的应用流进行监控，在一个采集点上能够精确的探测到每一条数据流的转发状态，为描述方便，数据流定义为从源IP主机到目的IP主机的一条流，数据流的转发状态包括流量大小、时延、丢包等关键信息。控制器接收各个采集点探针的数据，统计所有数据流的转发状态，构建出整网的流量拓扑图。

需要注意的是，如图1所示的数据中心网络是一种示意型的结构，可选的，本申请涉及的数据中心网络可以包含其他数量的脊交换机、叶交换机以及子层交换机以实现本申请涉及的全部或部分方案，本申请对交换机的数量不设限制。

图2是根据一示例性实施例示出的数据转发方法的方法流程图。该方法由如图1所示的数据中心网络中的脊交换机执行。如图2所示，该数据转发方法可以包括如下步骤：

步骤201，接收目标叶交换机发送的第一链路通告。

在本实施方式中，当图1所示系统中的某个叶交换机监测到与某个子层交换机之间的链路的带宽利用率较高时，可以向各个脊交换机发送第一链路通告。举例来说，当图1中的叶交换机2监测到与子层交换机2之间的链路的带宽利用率较高时，表明该链路传输的数据流量较大，在这种情况下，为了避免丢包、时延等现象的发生，叶交换机2可以向各个脊交换机发送链路通告。

可选的，上述目标叶交换机发送的第一链路通告，可以是基于IGP SR协议发送的链路通告，也可以是基于BGP SR协议发送的链路通告。在IGP SR协议与BGP SR协议中，各个交换机均可以向周围的交换机发送链路通告，以实现各个交换机之间的路由信息的交互。

可选的，该第一链路通告中包括第一分担系数以及第一目的网络地址。

在本实施方式中，当图1所示系统中的任意一个叶交换机，监测到自身与子层交换机之间的目标链路的带宽利用率较大，可能出现数据丢包或数据延时的情况时，则该叶交换机可以生成与该目标链路对应的第一链路通告。该第一链路通告中包含第一目标网络地址，该第一目标网络地址是目标子层交换机对应的目标网络地址(即目标IP地址)。

即当叶交换机监测到自身与目标子层交换机之间的目标链路的带宽利用率较大，构成热点路径时，此时目标子层交换机的网络地址信息即为热点路径中数据流对应的传输终点的第一目标网络地址，叶交换机可以将该第一目标网络地址封装至链路通告中，并发送至各个脊交换机，以便各个脊交换机对传输至目标网络地址的数据进行调节。

在一个具体应用示例中，该第一链路通告是目标叶交换机监测到该目标叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，向各个该脊交换机发送的。其中，该利用率阈值可以根据应用场景的需要灵活设置。

该目标叶交换机可以是各个叶交换机中的任意一个。即该数据中心网络中的任意一个叶交换机，监测到该自身与子层交换机之间的目标链路的带宽利用率较大，可能出现数据丢包或数据延时的情况时，则该叶交换机即作为目标叶交换机向各个脊交换机发送链路通告。

当目标叶交换机监测到目标叶交换机与对应的目标子层交换机构成的链路中，存在带宽利用率大于利用率阈值的链路时，则说明该带宽利用率大于利用率阈值的目标链路属于热点路径，很大可能性造成丢包和时延，此时目标叶交换机可以向各个脊交换机发送链路通告，以便各个脊交换机对数据流进行调整从而缓解热点路径中带宽利用率过大的情况。

步骤202，当查询到本地路由表中存在目的网络地址为第一目的网络地址的目标等价路径时，根据该第一分担系数，调整该目标等价路径的第一等价路由权重，以便该脊交换机根据调整后的第二等价路由权重实现该目标等价路径中的数据转发。

当脊交换机接收到第一链路通告后，可以将封装的第一链路通告进行解析处理，以得到第一链路通告中包含的第一分担系数以及第一目的网络地址。其中，该脊交换机与目标子层交换机之间的路径可以被认为是该脊交换机需要调整的数据流的路径。而链路通告解析出的第一分担系数，即用于指示该脊交换机，对以第一目的网络地址为目的网络地址的等价路径的等价路由权重进行调整，使得从脊交换机经过目标链路传输的数据得以减小，缓解目标链路的带宽占用率。

由于叶交换机与脊交换机之间为全连接，因此目标链路中可能存在各个脊交换机发送而来的数据流，此时为了缓解热点路径中带宽利用率过大的问题，叶交换机可以向各个脊交换机分别发送第一链路通告，并将各第一目的网络地址封装在第一链路通告中，发送至对应脊交换机。

当脊交换机对第一链路通告进行解析后，获得了该脊交换机传输至目标链路的数据流的路径后，可以根据链路通告中的第一分担系数，控制数据流通过等价路径向目标子层交换机的转发过程，从而使得热点链路中的数据流量减小，进而缓解了目标链路中带宽利用率过大的情况。

综上所述，在通过脊交换机、叶交换机以及子层交换机构成的数据中心网络中，当叶交换机监测到与子层交换机构成的目标链路的带宽利用率较高，即构成了热点路径时，叶交换机将包含子层交换机的目的网络地址的第一链路通告发送至各个脊交换机；此时各个脊交换机可以根据第一分担系数，调整目的地址指向子层交换机的等价路径的等价路由权重，从而减小各个脊交换机经目标链路向子层交换机发送的数据，不需要重新对数据流进行路由处理，提高了解决热点路径上的丢包或时延问题的效率。

图3是根据一示例性实施例示出的数据转发方法的方法流程图。该方法由如图1所示的数据中心网络中的叶交换机执行。如图3所示，该数据转发方法可以包括如下步骤：

步骤301，当监测到该叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，生成第一链路通告。

当各个叶交换机中的任意一个，监测到该自身与子层交换机之间的目标链路的带宽利用率较大，可能出现数据丢包或数据延时的情况时，则该叶交换机可以生成与该目标链路对应的链路通告。

步骤302，将该第一链路通告发送至各个脊交换机，以便所述脊交换机在查询到本地路由表中存在目的网络地址为第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，并根据调整后的第二等价路由权重实现所述目标等价路径中的数据转发。

当叶交换机生成与该目标链路对应的第一链路通告后，可以将该斗殴链路通告发送至各个脊交换机，脊交换机对该第一链路通告进行解析处理，得到第一分担系数以及第一目的网络地址。此时脊交换机需要查询路由表，自身与第一目的网络地址之间是否存在等价路径，当存在时，则需要根据第一分担系数，调整目标等价路径的第一等价路由权重，以实现对各个目标等价路径中的数据流量进行控制，从而减小目标链路中的数据流量，进而缓解了目标链路中带宽利用率过大的情况。

综上所述，在通过脊交换机、叶交换机以及子层交换机构成的数据中心网络中，当叶交换机监测到与子层交换机构成的目标链路的带宽利用率较高，即构成了热点路径时，叶交换机将包含子层交换机的目的网络地址的第一链路通告发送至各个脊交换机；此时各个脊交换机可以根据第一分担系数，调整目的地址指向子层交换机的等价路径的等价路由权重，从而减小各个脊交换机经目标链路向子层交换机发送的数据，不需要重新对数据流进行路由处理，提高了解决热点路径上的丢包或时延问题的效率。

图4是根据一示例性实施例示出的数据转发方法的方法流程图。该方法由如图1所示的数据中心网络中的叶交换机、脊交换机以及控制器共同执行。如图4所示，该数据转发方法可以包括如下步骤：

步骤401，各个叶交换机对与子层交换机构成的目标链路进行监测，当目标叶交换机监测到目标叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，生成第一链路通告。

在数据中心网络的运行过程中，各个叶交换机可以对各自与子层交换机构成的目标链路进行监测，即各个叶交换机可以分别监测通过自身的各个端口向各个子层交换机发送的数据量的带宽大小，某个端口的带宽利用率大于利用率阈值时，则说明叶交换机与通过该端口连接的子层交换机之间，构成的目标链路构成了热点路径，存在数据丢包以及数据延时的风险。

此时热点路径对应的叶交换机(即目标叶交换机)则可以根据该目标链路生成对应的第一链路通告。

在一种可能的实现方式中，叶交换机和脊交换机上运行SR(Segment Routing，分段路由)协议，可以是IGP(interior Gateway Protocols，内部网关协议)SR或者是BGP(Border Gateway Protocol，边际网关协议)SR协议，以IGPSP中的OSPF(Open ShortestPath First，开放式最短路径优先)SR为例进行说明，使用扩展的OSPF SR对指定路由进行控制，利用OSPFv2扩展前缀TLV和OSPFv2 Prefix-SID子TLV扩展消息携带路由的分担系数。其中，OSPFv2扩展前缀TLV如下表1所示，OSPFv2Prefix-SID子TLV扩展消息如下表2所示。

表1

表2

步骤402，目标叶交换机将该第一链路通告发送至各个脊交换机，相应的，脊交换机接收到目标叶交换机发送的第一链路通告。

当目标叶交换机生成了对应的链路通告后，可以基于SR协议，将链路通告发送至目标数据中心中的各个脊交换机中。

步骤403，脊交换机对该第一链路通告进行解析处理，获取第一分担系数以及第一目标网络地址。

在一种可能的实现方式中，各个脊交换机中的任意一个脊交换机，对如表1与表2所示的通告进行解析处理，从而获取出链路通告中的第一分担系数，以及链路通告中的地址前缀信息(即第一目标网络地址)。

当脊交换机获取到地址前缀信息后，可以根据该地址前缀信息查询本地路由表，从而确定出该脊交换机与该地址前缀信息所构成的各个目标数据流路径。

例如，当脊交换机101接收到链路通告后，解析出该链路通告中的地址前缀信息指示地址为S3，则脊交换机则可以根据该地址进行路由，获得脊交换机101-叶交换机113-子层交换机3-S3，脊交换机101-叶交换机114-子层交换机3-S3，共两条目标数据流路径。

步骤404，当查询到本地路由表中存在目的网络地址为第一目的网络地址的目标等价路径时，脊交换机根据该第一分担系数，调整该目标等价路径的第一等价路由权重。

在一种可能的实现方式中，将该目标等价路径中，下一跳地址为该目标叶交换机的物理地址的目标等价路径，确定为分担调整路径；将该第一分担系数，更新为等价路由权重中与该分担调整路径对应的权重值，以获得该调整后的第二等价路由权重。

当该脊交换机与目标子层交换机之间存在多条等价路径时，由于脊交换机与叶交换机之间全连接，因此脊交换机可以通过各个叶交换机，向目标子层交换机通过等价路径发送数据，而由于目标叶交换机与目标子层交换机之间是热点路径，因此脊交换机-目标叶交换机-目标子层交换机这条等价路径是热点路径，该路径的流量过大。因此脊交换机可以根据下一跳地址，判断各个等价路径中，是否会经过目标叶交换机，并将经过目标叶交换机的等价路径的权重值替换为第一分担系数，从而减小脊交换机-目标叶交换机-目标子层交换机这条等价路径中的数据流量。

例如，由于脊交换机至目标子层交换机的各个等价路径，在未被调整的情况下，各个等价路径的数据传输量是相同的，即数据传输权重均可以认为是1。而当确定出目标等价路径中的分担调整路径时，可以将该分担调整路径的数据传输权重重新确定为第一分担系数(例如为0.5)，此时脊交换机向目标子层交换机传输的数据流的路径(以路径为共有三条为例)的数据传输量的权重比值为0.5:1:1。

在数据中心网络中还可以包括控制器，该控制器可以在数据中心网络中的各个数据链路部署采集点探针对网络中的应用流进行监控，在一个采集点上能够精确的探测到每一条数据流(定义为源IP主机到目的IP主机的一条流)的转发状态，数据流的转发状态包括流量大小、时延、丢包等关键信息。

控制器接收各个采集点探针的数据，统计所有数据流的转发状态，构建出整网的流量拓扑图。同时识别出这些数据流的业务类型和流量大小，按照优先级进行标识，那些QOS要求高且流量大的数据流其热点等级高，反之则较低，热点等级高的路由称为高热点等级路由，并将高热点等级路由对应的目标网络地址下发到叶交换机和脊交换机进行精确控制。叶交换机和脊交换机可以在控制器监测到热点路径，或叶路由器自身监测到热点路径时，能自动调整热点路径上的高热点等级数据流量，而且不影响其余数据的转发。

因此在一种可能的实现方式中，控制器对数据中心网络中的数据链路进行监测，并根据监测结果确定出高热点等级路由，并将各个高热点等级路由对应的热点目标网络地址下发至各个交换机，此时脊交换机接收控制器发送的高热点等级路由信息；当第一目标网络地址与该热点网络地址相同时，根据该第一分担系数，调整该第一等价路由权重。

即当控制器识别出高热点等级路由后，并将高热点等级路由的热点目标网络地址下发至脊交换机时，脊交换机可以将热点目标网络地址，与通过链路通告解析出的第一目标网络地址进行比对，当热点目标网络地址与第一目标网络地址相匹配时，说明此时目标数据流路径上是需要调整的高热点等级数据流量；相应的，当不匹配时，则说明向第一目标网络地址上传输的数据是除高热点等级数据流量之外的其他数据，不对其转发过程进行调整。

在一种可能的实现方式中，当叶交换机监测到该目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，获取经过该目标链路的目标数据流对应的路由信息；当该目标数据流对应的路由信息与该高热点等级路由信息相匹配时，基于分段路由协议，将该第一目标网络地址以及该第一分担系数，封装为该第一链路通告。

相应的，当叶交换机接收到高热点等级路由信息对应的热点目标网络地址时，当该第一目标网络地址与该热点目标网络地址相匹配时，则说明向第一目标网络地址发送的数据是需要调整的高热点等级数据流量；而该第一目标网络地址与该热点目标网络地址不匹配时，则说明目标数据流上是除高热点等级数据流量之外的其他数据，不进行链路通告的封装操作。

例如，当高热点等级路由信息，包括脊交换机101-叶交换机113-子层交换机3-S3，脊交换机101-叶交换机114-子层交换机3-S3在内的多条路由路径时，当目标链路为叶交换机114-子层交换机3，此时第一目标网络地址指向子层交换机3，且热点目标网络地址也指向子层交换机3，则说明第一目标网络地址与该热点目标网络地址(即第一目标网络地址与该热点网络地址相同)。

在一种可能的实现方式中，当在下一监测周期监测到该叶交换机与该子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，叶交换机基于分段路由协议，将该第一目的网络地址以及第二分担系数，封装为第二链路通告，并发送至各个该脊交换机。

相应的，在脊交换机中，接收该目标叶交换机发送的第二链路通告；该第二链路通告是该目标叶交换机在下一监测周期监测到该目标叶交换机与该目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，向各个该脊交换机发送的；对该第二链路通告进行解析处理，并根据解析得到的第二分担系数，调整该目标等价路径的第二等价路由权重，以便该脊交换机根据调整后的第三等价路由权重进行该目标等价路径中的数据转发。

倘若在下一个监测周期内叶交换机仍然发现目标链路的流量仍然偏大，则叶交换机可以基于分段路由协议，将第二分担系数封装为第二链路通告，从而进一步调整脊交换机的数据发送流程。

在一种可能的实现方式中，当脊交换机当在指定时间段内，未接收到目标叶交换机发送的第三链路通告时，将该目标等价路径的等价路由权重更新为该第一等价路由权重。

当在指定时间段内，未接收到目标叶交换机发送的第三链路通告时，说明此时目标链路中暂时不存在热点链路的问题，此时可以将等价路径中的等价路由权重还原成默认的第一等价路由权重。

综上所述，在通过脊交换机、叶交换机以及子层交换机构成的数据中心网络中，当叶交换机监测到与子层交换机构成的目标链路的带宽利用率较高，即构成了热点路径时，叶交换机将包含子层交换机的目的网络地址的第一链路通告发送至各个脊交换机；此时各个脊交换机可以根据第一分担系数，调整目的地址指向子层交换机的等价路径的等价路由权重，从而减小各个脊交换机经目标链路向子层交换机发送的数据，不需要重新对数据流进行路由处理，提高了解决热点路径上的丢包或时延问题的效率。

图5是根据一示例性实施例示出的数据中心网络中数据转发示意图。在如图5所示的数据中心网络中，脊交换机与叶交换机构成Clos架构，子层交换机与服务器连接。

控制器500在所有叶交换机和子层交换机之间的链路上部署了采集探针，周期性采集链路上的数据流，用于监测Leaf接入侧的业务流量，控制器分析出目的IP为S3的数据流为高热点等级路由，并将该路由下发到所有脊交换机与叶交换机。从脊交换机到S3的下行流量，在6个路径下进行分担，分别是脊交换机1－叶交换机3－子层交换机3－S3，脊交换机1－叶交换机4－子层交换机3－S3，脊交换机2－叶交换机3－子层交换机3－S3，脊交换机2－叶交换机4－子层交换机3－S3，脊交换机3－叶交换机3－子层交换机3－S3，脊交换机3－叶交换机4－子层交换机3－S3。当在某个时刻脊交换机1和叶交换机3之间的链路故障，各个设备上的业务都执行了正常的切换，此时叶交换机4监测到叶交换机4和子层交换机3之间的链路带宽利用率过高，成为热点链路。

叶交换机4向脊交换机1、脊交换机2、脊交换机3发送地址为S3的链路通告，通告中的Prefix SID消息中携带分担系数0.5；

脊交换机1接收到链路通告消息，从Prefix SID消息中解析出路由和分担系数，本地S3路由对应的路径为脊交换机1－叶交换机4-子层交换机3-S3，不存在等价路径，不作分担调整；

脊交换机2接收到链路通告消息，从Prefix SID消息中解析出路由和分担系数，本地S3路由对应的路径为脊交换机2－叶交换机3－子层交换机3-S3，脊交换机2－叶交换机4－子层交换机3-S3，将脊交换机2－叶交换机4－子层交换机3-S3路径的ECMP权重调整为0.5；

脊交换机3接收到链路通告消息，从Prefix SID消息中解析出路由和分担系数，本地S3路由对应的路径为脊交换机3－叶交换机3－子层交换机3-S3，脊交换机3－叶交换机4－子层交换机3-S3，将脊交换机3－叶交换机4－子层交换机3-S3路径的ECMP权重调整为0.5；

此时叶交换机4－子层交换机3链路上的流量减少，倘若在下一个监测周期内发现流量仍然偏大，则可以继续向上游发送S3路由的链路状态通告，分担系数的值根据链路新监测到流量来确定，直到监测到链路流量恢复正常为止，或者是到达了三个周期为止。

通过上述数据流调整方式，SDN控制器和设备可以实时精确的调整数据中心网络中的高热点等级数据流的转发路径，及时将数据流从热点链路中迁走，避免链路故障、更新路由表造成的流量损失，减少了热点链路发生丢包和时延的可能性，也进一步提升了ECMP路径的利用率。

图6是根据一示例性实施例示出的一种数据转发系统的结构方框图。

所述系统应用于数据中心网络中的脊交换机；所述数据中心网络还包括叶交换机以及子层交换机；每个叶交换机与每个脊交换机之间为全连接；所述叶交换机与至少一个子层交换机连接；所述系统包括：

链路通告接收单元601，用于接收目标叶交换机发送的第一链路通告；所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；所述第一链路通告是所述目标叶交换机监测到所述目标叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，向各个所述脊交换机发送；所述第一目的网络地址用于指示所述目标子层交换机的网络地址；

数据转发单元602，用于当查询到本地路由表中存在目的网络地址为所述第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第二等价路由权重进行所述目标等价路径中的数据转发。

在一种可能的实现方式中，所述数据转发单元，还用于，

将所述目标等价路径中，下一跳地址为所述目标叶交换机的物理地址的目标等价路径，确定为分担调整路径；

根据所述第一分担系数，更新等价路由权重中与所述分担调整路径对应的权重值，以获得所述调整后的第二等价路由权重。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

热点地址接收单元，用于接收控制器发送的热点目的网络地址；

所述数据转发单元，还用于，

当所述第一目的网络地址与所述热点目的网络地址相同时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

第二通告接收单元，用于接收所述目标叶交换机发送的第二链路通告；所述第二链路通告是所述目标叶交换机在下一监测周期监测到所述目标叶交换机与所述目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，向各个所述脊交换机发送的；

第二数据转发单元，用于对所述第二链路通告进行解析处理，并根据解析得到的第二分担系数，调整所述目标等价路径的第二等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第三等价路由权重进行所述目标等价路径中的数据转发。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

权重重置单元，用于当在指定时间段内，未接收到目标叶交换机发送的第三链路通告时，将所述目标等价路径的等价路由权重更新为所述第一等价路由权重。

综上所述，在通过脊交换机、叶交换机以及子层交换机构成的数据中心网络中，当叶交换机监测到与子层交换机构成的目标链路的带宽利用率较高，即构成了热点路径时，叶交换机将包含子层交换机的目的网络地址的第一链路通告发送至各个脊交换机；此时各个脊交换机可以根据第一分担系数，调整目的地址指向子层交换机的等价路径的等价路由权重，从而减小各个脊交换机经目标链路向子层交换机发送的数据，不需要重新对数据流进行路由处理，提高了解决热点路径上的丢包或时延问题的效率。

图7是根据一示例性实施例示出的一种数据转发系统的结构方框图。所述系统应用于数据中心网络中的叶交换机；所述数据中心网络还包括脊交换机以及子层交换机；每个叶交换机与每个脊交换机之间为全连接；所述叶交换机与至少一个子层交换机连接；所述系统包括：

链路通告生成单元701，当监测到所述叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，生成第一链路通告；所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；所述第一目的网络地址用于指示所述目标子层交换机的网络地址；

链路通告发送单元702，用于将所述第一链路通告发送至各个脊交换机，以便所述脊交换机在查询到本地路由表中存在目的网络地址为所述第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第二等价路由权重实现所述目标等价路径中的数据转发。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

热点网络地址接收单元，用于接收控制器发送的热点目的网络地址；

链路通告生成单元，还用于，

当监测到所述目标链路的带宽利用率大于利用率阈值，且所述第一目的网络地址与所述热点目的网络地址相同时，基于分段路由协议，将第一目的网络地址以及所述第一分担系数，封装为所述第一链路通告。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

第二通告生成单元，用于当在下一监测周期监测到所述叶交换机与所述目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，基于分段路由协议，将所述第一目的网络地址以及第二分担系数，封装为第二链路通告，并发送至各个所述脊交换机。

综上所述，在通过脊交换机、叶交换机以及子层交换机构成的数据中心网络中，当叶交换机监测到与子层交换机构成的目标链路的带宽利用率较高，即构成了热点路径时，叶交换机将包含子层交换机的目的网络地址的第一链路通告发送至各个脊交换机；此时各个脊交换机可以根据第一分担系数，调整目的地址指向子层交换机的等价路径的等价路由权重，从而减小各个脊交换机经目标链路向子层交换机发送的数据，不需要重新对数据流进行路由处理，提高了解决热点路径上的丢包或时延问题的效率。

请参阅图8，其是根据本申请一示例性实施例提供的一种通信设备，所述通信设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的数据转发方法。

其中，处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施方式中的方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施方式中的方法。

存储器可以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、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

在一示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行以实现上述方法中的全部或部分步骤。例如，该计算机可读存储介质可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种数据转发方法，其特征在于，所述方法用于数据中心网络中的脊交换机；所述数据中心网络还包括叶交换机以及子层交换机；每个叶交换机与每个脊交换机之间为全连接；所述叶交换机与至少一个子层交换机连接；所述方法包括：

接收目标叶交换机发送的第一链路通告，所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；所述第一链路通告是所述目标叶交换机监测到所述目标叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，向各个所述脊交换机发送的；所述第一目的网络地址用于指示所述目标子层交换机的网络地址；

当查询到本地路由表中存在目的网络地址为所述第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第二等价路由权重实现所述目标等价路径中的数据转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，包括：

将所述目标等价路径中，下一跳地址为所述目标叶交换机的物理地址的目标等价路径，确定为分担调整路径；

将所述第一分担系数，更新为所述等价路由权重中与所述分担调整路径对应的权重值，以获得所述调整后的第二等价路由权重。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收控制器发送的热点目的网络地址；

所述根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，包括：

当所述第一目的网络地址与所述热点目的网络地址相同时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重之后，还包括：

接收所述目标叶交换机发送的第二链路通告；所述第二链路通告是所述目标叶交换机在下一监测周期监测到所述目标叶交换机与所述目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，向各个所述脊交换机发送的；

对所述第二链路通告进行解析处理，并根据解析得到的第二分担系数，调整所述目标等价路径的第二等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第三等价路由权重进行所述目标等价路径中的数据转发。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重之后，还包括：

当在指定时间段内，未接收到目标叶交换机发送的第三链路通告时，将所述目标等价路径的第二等价路由权重更新为所述第一等价路由权重。

6.一种数据转发方法，其特征在于，所述方法用于数据中心网络中的叶交换机；所述数据中心网络还包括脊交换机以及子层交换机；每个叶交换机与每个脊交换机之间为全连接；所述叶交换机与至少一个子层交换机连接；所述方法包括：

当监测到所述叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，生成第一链路通告；所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；所述第一目的网络地址用于指示所述目标子层交换机的网络地址；

将所述第一链路通告发送至各个脊交换机，以便所述脊交换机在查询到本地路由表中存在目的网络地址为所述第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，并根据调整后的第二等价路由权重实现所述目标等价路径中的数据转发。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收控制器发送的热点目的网络地址；

所述当监测到所述叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，生成第一链路通告，包括：

当监测到所述目标链路的带宽利用率大于利用率阈值，且所述第一目的网络地址与所述热点目的网络地址相同时，基于分段路由协议，将第一目的网络地址以及所述第一分担系数，封装为所述第一链路通告。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述将所述第一链路通告发送至各个脊交换机之后，还包括：

当在下一监测周期监测到所述叶交换机与所述目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，基于分段路由协议，将所述第一目的网络地址以及第二分担系数，封装为第二链路通告，并发送至各个所述脊交换机。

9.一种数据转发系统，其特征在于，所述系统应用于数据中心网络中的脊交换机；所述数据中心网络还包括叶交换机以及子层交换机；每个叶交换机与每个脊交换机之间为全连接；所述叶交换机与至少一个子层交换机连接；所述系统包括：

链路通告接收单元，用于接收目标叶交换机发送的第一链路通告；所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；所述第一链路通告是所述目标叶交换机监测到所述目标叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，向各个所述脊交换机发送；所述第一目的网络地址用于指示所述目标子层交换机的网络地址；

数据转发单元，用于当查询到本地路由表中存在目的网络地址为所述第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，以便所述脊交换机根据调整后的第二等价路由权重进行所述目标等价路径中的数据转发。

10.一种数据转发系统，其特征在于，所述系统应用于数据中心网络中的叶交换机；所述数据中心网络还包括脊交换机以及子层交换机；每个叶交换机与每个脊交换机之间为全连接；所述叶交换机与至少一个子层交换机连接；所述系统包括：

链路通告生成单元，当监测到所述叶交换机与目标子层交换机构成的目标链路的带宽利用率大于利用率阈值时，生成第一链路通告；所述第一链路通告包括第一分担系数以及第一目的网络地址；所述第一目的网络地址用于指示所述目标子层交换机的网络地址；

链路通告发送单元，用于将所述第一链路通告发送至各个脊交换机，以便所述脊交换机在查询到本地路由表中存在目的网络地址为所述第一目的网络地址的目标等价路径时，根据所述第一分担系数，调整所述目标等价路径的第一等价路由权重，并根据调整后的第二等价路由权重实现所述目标等价路径中的数据转发。

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