CN116232977A - 一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法及装置 - Google Patents

一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法及装置 Download PDF

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CN116232977A CN202310043457.XA CN202310043457A CN116232977A CN 116232977 A CN116232977 A CN 116232977A CN 202310043457 A CN202310043457 A CN 202310043457A CN 116232977 A CN116232977 A CN 116232977A
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Abstract

本申请属于网络通信技术领域，具体涉及一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法及装置，用以解决传统负载均衡策略成本高效果差的问题。该方法包括：获取与网络对应的网络拓扑信息并与各个网络节点建立通信连接；根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包并解析得到数据转发请求信息；根据网络拓扑信息和数据转发请求信息确定数据流传输路径；实时获取各个网络节点的网络状态信息并判断是否存在异常；若存在异常，则根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。该方法通过实时监控网络负载动态，在网络负载异常的情况下，根据实时网络负载动态信息重新确定数据流传输路径，降低成本，提升网络负载均衡效果。

Description

一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法及装置
技术领域
本申请属于网络通信技术领域，具体涉及一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法及装置。
背景技术
负载均衡一直以来是网络传输需要考虑的重要问题。对于网络需求逐渐增加、网络环境日渐复杂的场景，路径规划算法能够在数据流转发操作之前为数据流计算合适的传输路径。通常情况下，通过将待传输的数据流分发到多条路径中的方式实现负载均衡。
传统的负载均衡策略，采用等比例分割，或者按照任意比例分割数据流，不考虑当前的网络状态，只是将数据流平均分配或者设定比例分配到多条传输链路上。通过传统的使用负载均衡器的方法，可能会造成原本拥堵的链路负载加剧，从而降低网络性能，增加了很多成本，同时也增加了设备的使用难度。
发明内容
本申请提出了一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法及装置，用以解决传统的负载均衡策略采用等比例分割或者按照任意比例分割数据流，成本较高且效果较差的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法，应用于SDN控制器，该方法包括：
获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接；
根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包，解析数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息；其中，数据转发请求信息包括源地址和目的地址；
根据网络拓扑信息和数据转发请求信息确定数据流传输路径；
根据已建立的通信连接，实时获取各个网络节点的网络状态信息并判断网络状态信息是否存在异常；其中，网络状态信息中包含当前实时状态下已建立通信连接的网络中的数据流传输速率和网络带宽状态；
若网络状态信息存在异常，则根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。
第二方面，本申请提供了一种基于链路和设备状态的网络负载均衡装置，应用于SDN控制器，该装置包括：
第一信息获取模块，用于获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与网络拓扑信息中的包含各个网络节点建立通信连接；
第二信息获取模块，用于根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包，解析数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息；其中，数据转发请求信息包括源地址和目的地址；
第一路径规划模块，用于根据网络拓扑信息和数据转发请求信息确定数据流传输路径；
第三信息获取模块，用于根据已建立的通信连接，实时获取各个网络节点的网络状态信息并判断网络状态信息是否存在异常；其中，网络状态信息中包含当前实时状态下已建立通信连接的网络中的数据流传输速率和网络带宽状态；
第二路径规划模块，用于若网络状态信息存在异常，则根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的一个或多个计算机程序，一个或多个计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述基于链路和设备状态的网络负载均衡方法。
第四方面，本申请提供了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，计算机程序在被处理器执行时实现上述基于链路和设备状态的网络负载均衡方法。
根据本申请所提供的一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法，获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接；根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包，解析数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息；从而根据网络拓扑信息和数据转发请求信息确定数据流传输路径；根据已建立的通信连接，实时获取各个网络节点的网络状态信息并判断网络状态信息是否存在异常；若网络状态信息存在异常，则根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。由此可知，该方法通过实时监控网络负载动态，制定数据流转发规则，在网络负载异常的情况下，根据实时网络负载动态信息重新确定数据流传输路径，在降低成本的同时进一步提升网络负载均衡的效果。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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：
图1为本申请实施例一提供的一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法的流程图；
图2为本申请实施例二提供的一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法的流程图；
图3为本申请实施例二具体示例中提供的根据数据流传输路径重新构成的拓扑结构图；
图4为本申请实施例三提供的一种基于链路和设备状态的网络负载均衡装置的框图；
图5为本申请实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
在不冲突的情况下，本申请各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本申请。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本申请的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。
实施例一
图1为本申请实施例一提供的一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法的流程图。该方法应用于SDN控制器，参照图1，该方法包括：
步骤S110：获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接。
计算机连接的方式叫做“网络拓扑结构”(Network Topology)。网络拓扑是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，特别是计算机分布的位置以及电缆如何通过它们。
网络拓扑信息中包含网络中的各个节点、结点和各条链路。网络拓扑的节点是指一个网络端口，网络拓扑的链路是两个节点之间形成的线路。而网络拓扑中的结点是指一台网络设备，一个结点可以包含许多节点，换言之多个节点在一起就是一个结点，在网络拓扑的结点中又分为链路结点和路由结点两种，分别对应网络中的交换机以及路由器。步骤S110中所提及的“网络节点”即为上述网络拓扑中的结点，主要为交换机；SDN控制器通过向交换机发送包含链路发现协议(LLDP，Link Layer Discovery Protocol)的消息并进行握手确认，感知整个网络的结点和链路信息，从而获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与各交换机(即各个网络节点)建立通信连接。
步骤S120：根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包，解析数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息。
在一种具体的实现方式中，当用户端提交数据转发请求数据包到某个网络节点时，处于初始状态下的网络节点没有流表，因此会将数据转发请求数据包通过Packet_In消息反馈给SDN控制器，从而SDN控制器通过解析数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息。其中，数据转发请求信息包括源地址和目的地址；具体的，包括源、目的IP地址和源、目的MAC地址等。
步骤S130：根据网络拓扑信息和数据转发请求信息确定数据流传输路径。
其中，网络拓扑信息中包含网络中的各个网络节点和各条链路，数据转发请求信息包括源地址和目的地址，已经分别在上述步骤S110和S120中获取得到。基于上述两种信息和最短路径算法，为待传输的数据流规划在当前网络中的传输路径；其中，从某顶点出发，沿图的边到达另一顶点所经过的路径中，各边上权值之和最小的一条路径叫做最短路径，常见的最短路径算法包括：Dijkstra算法，Bellman-Ford算法，Floyd算法和SPFA算法等。
步骤S140：根据已建立的通信连接，实时获取各个网络节点的网络状态信息并判断网络状态信息是否存在异常。
其中，各个网络节点的网络状态信息中包含当前实时状态下已建立通信连接的网络中的数据流传输速率和网络带宽状态，数据流传输速率具体包括与SDN控制器相连的各个网络节点的端口发送速率以及通信连接链路中的数据发送速率。网络状态信息是在SDN控制器已与当前网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接后实时获取的网络状态信息，通过监测网络状态信息来判断其中包含的实时网络带宽状态是否异常；其中，异常包括：设备故障的异常状态、链路拥塞的异常状态、和/或负载不均的异常状态中的一种或多种。
步骤S150：若网络状态信息存在异常，则根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。
其中，若网络状态信息中包含的实时网络带宽状态异常，则重新获取以更新当前网络的网络拓扑信息，并基于当前网络拓扑信息、网络状态信息和数据转发请求信息为待传输的数据流重新规划在当前网络中的传输路径。
综上所述，根据本实施例所提供的一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法，获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接；根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包，解析数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息；从而根据网络拓扑信息和数据转发请求信息确定数据流传输路径；根据已建立的通信连接，实时获取各个网络节点的网络状态信息并判断网络状态信息是否存在异常；若网络状态信息存在异常，则根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。由此可知，该方法通过实时监控网络负载动态，制定数据流转发规则，在网络负载异常的情况下，根据实时网络负载动态信息重新确定数据流传输路径，在降低成本的同时进一步提升网络负载均衡的效果。
实施例二
图2为本申请实施例二提供的一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法的流程图。该方法应用于SDN控制器，参照图2，该方法包括：
步骤S210：获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接。
步骤S210中所提及的“网络节点”指的是网络拓扑中的结点，主要为交换机；SDN控制器通过向交换机发送包含链路发现协议(LLDP，Link Layer Discovery Protocol)的消息并进行握手确认，感知整个网络的结点和链路信息，从而获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与各交换机(即各个网络节点)建立通信连接。
在一种可选的实现方式中，步骤S210具体包括：
向网络中的各个网络节点发送第一请求信息，获取各个网络节点响应于第一请求信息发回的第一响应信息；
根据第一响应信息，获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接；
其中，第一请求信息用于向各个网络节点发送连接请求，其中包含链路发现协议；第一响应信息是网络节点确认与SDN控制器建立通信连接的确认信息，其中包括网络节点以及相关链路的信息；进而根据第一响应信息，得到的网络拓扑信息中包含整个网络的网络节点和链路信息。
步骤S220：根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包，解析数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息。
在一种可选的实现方式中，当用户端提交数据转发请求数据包到某个网络节点时，处于初始状态下的网络节点没有流表，因此会将数据转发请求数据包通过Packet_In消息反馈给SDN控制器，从而SDN控制器通过解析数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息。其中，数据转发请求信息包括源地址和目的地址；具体的，包括源、目的IP地址和源、目的MAC地址等。
步骤S230：根据网络拓扑信息和数据转发请求信息确定数据流传输路径。
其中，网络拓扑信息中包含网络中的各个网络节点和各条链路，数据转发请求信息包括源地址和目的地址，已经分别在上述步骤S210和S220中获取得到。基于上述两种信息，为待传输的数据流规划在当前网络中的传输路径。
在一种可选的实现方式中，步骤S230具体包括：
根据数据转发请求信息中包括的源地址和目的地址，确定已建立通信连接的网络中链路的起点和终点；具体的，将数据流传输的源地址确定为链路起点，将数据流传输的目的地址确定为链接终点；
根据网络拓扑信息和最短路径算法，确定数据流传输路径；；其中，从某顶点出发，沿图的边到达另一顶点所经过的路径中，各边上权值之和最小的一条路径叫做最短路径，常见的最短路径算法包括：Dijkstra算法，Bellman-Ford算法，Floyd算法和SPFA算法等；
将数据流传输路径发送至已建立通信连接的网络中包含的各个网络节点；在一种可选的实现方式中，将数据传输路径以流表形式发送给相关网络节点，流表中包含分割后的数据流ID，数据流带宽，以及该数据流的传输路径。
步骤S240：根据已建立的通信连接，实时获取各个网络节点的网络状态信息并判断网络状态信息是否存在异常。
在一种可选的实现方式中，各个网络节点的网络状态信息中包含当前实时状态下已建立通信连接的网络中的数据流传输速率和网络带宽状态。网络状态信息是在SDN控制器已与当前网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接后实时获取的网络状态信息，通过监测网络状态信息来判断其中包含的实时网络带宽状态是否异常；其中，异常包括：设备故障的异常状态、链路拥塞的异常状态、和/或负载不均的异常状态中的一种或多种；则步骤S240具体包括：
根据已建立的通信连接，获取当前实时状态下已建立通信连接的网络中的数据流传输速率；其中，数据流传输速率包括与SDN控制器相连的各个网络节点的端口发送速率以及通信连接链路中的数据发送速率；
根据数据流传输速率，确定当前实时状态下已建立通信连接的网络的网络带宽状态，得到网络状态信息，并判断网络状态信息是否存在异常。
在一种可选的实现方式中，通过如下方式判断网络状态信息是否存在异常：
获取得到的网络状态信息中的实时网络带宽状态可能存在以下四种情况：
(1)在预设时间内，如100秒，某条链路出口处数据流发送速率为0，但该链路入口处数据流发送速率不为0，表明该链路处于拥塞状态或者链路出口的转发设备处于故障状态；
(2)在预设时间内，如100秒，某条链路入口处数据流发送速率为0，但该链路出口处数据流发送速率不为0，表明该链路入口的转发设备可能处于故障状态；
(3)某条链路数据流实时网络带宽大于该链路带宽一定比例(如80％)，该比例超过第一预设阈值(如50％)，表明该链路较繁忙；
(4)某条链路数据流实时网络带宽小于该链路带宽一定比例(如10％)，该比例超过第二预设阈值(如50％)，表明该链路较空闲。
若上述(1)或(2)的情况出现，则表明当前网络处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态，则在网络状态信息中包含实时网络带宽状态处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态的异常信息；
若上述(3)和(4)的情况同时出现，则表明当前网络处于负载不均状态，则在网络状态信息中包含实时网络带宽状态处于负载不均的异常状态的异常信息。
其中，预设时间、第一预设阈值和第二预设阈值由本领域技术人员在实施该方法时视场景情况具体决定，在此不作限制。
步骤S250：若网络状态信息存在异常且异常为设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态，则启动数据流重发算法，根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。
在一种可选的实现方式中，步骤S250具体包括以下步骤：
步骤一：将当前实时状态下已建立通信连接的网络中包含的数据流传输路径重新构成拓扑结构图，得到更新后的网络拓扑信息；在重新构成的拓扑结构图中，去掉处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态的链路；
步骤二：获取处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态中的链路，检查链路上数据流的五元组；其中，五元组通常是指源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口和传输层协议；若五元组中的源IP地址不是已建立通信连接的网络中链路的起点，则检查上一跳链路是否处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态；
步骤三：重复检查上一跳链路，直至上一跳链路是不处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态的正常链路，将正常链路的出口节点作为新的链路终点，重新根据最短路径算法确定数据流传输路径。
步骤S260：若网络状态信息存在异常且异常为负载不均的异常状态，则启动数据流分割算法，根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。
在一种可选的实现方式中，步骤S260具体包括以下步骤：
步骤一：将当前实时状态下已建立通信连接的网络中包含的数据流传输路径重新构成拓扑结构图，得到更新后的网络拓扑信息；在重新构成的拓扑结构图中，将链路被数据流传输路径使用的次数和该链路的当前占用带宽作为该条链路的权值；
步骤二：从网络拓扑信息中包含的链路的起点开始，根据起点与下一跳节点之间的链路权值确定数据流分割依据；其中，在拓扑结构图中将链路被数据流传输路径使用的次数和当前占用带宽作为链路的权值，则步骤二具体包括：
若链路被数据流传输路径使用的次数为0或1，则根据当前链路对应的数据流传输路径的后续链路的剩余带宽值，将最小剩余带宽值作为数据流分割依据；
若链路被数据流传输路径使用的次数大于1，则将当前链路的剩余带宽值作为数据流分割依据。
步骤三：根据数据流分割依据对已建立通信连接的网络中的数据流进行分割，按照剩余带宽值比例将数据流分割到一个或多个下一跳节点对应的链路中。
步骤四：将下一跳节点作为新的链路起点，重复上述步骤二和步骤三直至数据流的目的地址对应网络拓扑信息中包含链路的终点。
为了便于理解，下面以一个具体示例为例，详细描述步骤S260的具体实现细节。图3为本实施例具体示例中提供的根据数据流传输路径重新构成的拓扑结构图，针对图3示出的拓扑结构图，在其对应的网络中数据流传输路径的确定过程如下：
假设每条链路带宽为10，每条链路对应权值(w，c)，w代表该条链路的当前占用带宽，c代表当前链路被数据流传输路径使用的次数。如果有带宽为8的数据流从网络节点A流入，要从网络节点E流出，则A为数据流传输路径的起点，E为数据流传输路径的终点。根据权值可知为链路AD分割带宽为3的数据流，为链路AB分割带宽为5的数据流。由于链路AD的被使用的次数为1，因此AD对应的路径AD→DE被分割的数据流带宽为3。由于链路AB被使用的次数为2，因此继续通过网络节点B分割数据流。与网络节点B连接的链路为BE和BC，两条链路的当前剩余带宽分别为6和7，因此为链路BE分割带宽为2的数据流，为链路BC分割带宽为3的数据流。由于两条链路的使用次数都为1，因此链路BE所在的数据流传输路径AB→BE被分配的数据流带宽为2，链路BC所在的数据流传输路径AB→BC→CE被分配的数据流带宽为3。
步骤S270：将重新确定的数据流传输路径发送至已建立通信连接的网络中包含的各个网络节点。
在一种可选的实现方式中，SDN控制器将重新确定的数据传输路径以流表形式发送给相关网络节点，流表中包含分割后的数据流ID，数据流带宽，以及该数据流的传输路径
综上所述，根据本实施例所提供的一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法，获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接；根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包，解析数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息；从而根据网络拓扑信息和数据转发请求信息确定数据流传输路径；根据已建立的通信连接，实时获取各个网络节点的网络状态信息；若网络状态信息存在异常，则根据第二网络状态信息中不同的异常信息种类分别通过数据流重发算法和数据流分割算法更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。由此可知，该方法通过实时监控网络负载动态，制定数据流转发规则，在网络负载异常的情况下，根据实时网络负载动态信息分别通过数据流重发算法和数据流分割算法重新确定数据流传输路径，在降低成本的同时进一步提升网络负载均衡的效果。
实施例三
图4为本申请实施例三提供的一种基于链路和设备状态的网络负载均衡装置的框图。该装置应用于SDN控制器，参照图4，该装置包括：
第一信息获取模块31，用于获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与网络拓扑信息中的包含各个网络节点建立通信连接；
第二信息获取模块32，用于根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包，解析数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息；其中，数据转发请求信息包括源地址和目的地址；
第一路径规划模块33，用于根据网络拓扑信息和数据转发请求信息确定数据流传输路径；
第三信息获取模块34，用于根据已建立的通信连接，实时获取各个网络节点的网络状态信息并判断网络状态信息是否存在异常；其中，网络状态信息中包含当前实时状态下已建立通信连接的网络中的数据流传输速率和网络带宽状态；
第二路径规划模块35，用于若网络状态信息存在异常，则根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。
可选地，第一信息获取模块31具体用于：
向网络中的各个网络节点发送第一请求信息，获取各个网络节点响应于第一请求信息发回的第一响应信息；
根据第一响应信息，获取与网络相对应的网络拓扑信息，并与网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接。
可选地，第一路径规划模块33具体用于：
根据数据转发请求信息中包括的源地址和目的地址，确定已建立通信连接的网络中链路的起点和终点；
根据网络拓扑信息和最短路径算法，确定数据流传输路径；
将数据流传输路径发送至已建立通信连接的网络中包含的各个网络节点。
可选地，第三信息获取模块34具体用于：
根据已建立的通信连接，获取当前实时状态下已建立通信连接的网络中的数据流传输速率；其中，数据流传输速率包括与SDN控制器相连的各个网络节点的端口发送速率以及通信连接链路中的数据发送速率；
根据数据流传输速率，确定当前实时状态下已建立通信连接的网络的网络带宽状态，得到网络状态信息，并判断网络状态信息是否存在异常；其中，异常包括：设备故障的异常状态、链路拥塞的异常状态、和/或负载不均的异常状态中的一种或多种。
可选地，第二路径规划模块35具体用于：
若异常为设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态，则启动数据流重发算法，根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径；
若异常为负载不均的异常状态，则启动数据流分割算法，根据网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。
可选地，第二路径规划模块35具体用于：
将当前实时状态下已建立通信连接的网络中包含的数据流传输路径重新构成拓扑结构图，得到更新后的网络拓扑信息；
获取处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态中的链路，检查链路上数据流的五元组，若五元组中的源IP地址不是已建立通信连接的网络中链路的起点，则检查上一跳链路是否处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态；
重复检查上一跳链路，直至上一跳链路是不处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态的正常链路，将正常链路的出口节点作为新的链路终点，重新根据最短路径算法确定数据流传输路径；
将重新确定的数据流传输路径发送至已建立通信连接的网络中包含的各个网络节点。
可选地，第二路径规划模块35具体用于：
将当前实时状态下已建立通信连接的网络中包含的数据流传输路径重新构成拓扑结构图，得到更新后的网络拓扑信息；
从网络拓扑信息中包含的链路的起点开始，根据起点与下一跳节点之间的链路权值确定数据流分割依据；其中，在拓扑结构图中将链路被数据流传输路径使用的次数和当前占用带宽作为链路的权值；
根据数据流分割依据对已建立通信连接的网络中的数据流进行分割，按照剩余带宽值比例将数据流分割到一个或多个下一跳节点对应的链路中；
将下一跳节点作为新的链路起点，重复这一步骤之前的两个步骤直至数据流的目的地址对应网络拓扑信息中包含链路的终点；
将重新确定的数据流传输路径发送至已建立通信连接的网络中包含的各个网络节点。
可选地，第二路径规划模块35具体用于：
若链路被数据流传输路径使用的次数为0或1，则根据当前链路对应的数据流传输路径的后续链路的剩余带宽值，将最小剩余带宽值作为数据流分割依据；
若链路被数据流传输路径使用的次数大于1，则将当前链路的剩余带宽值作为数据流分割依据。
上述各个模块的具体方法原理可参照方法实施例一和实施例二相应部分的描述，此处不再赘述。
实施例四
图5为本申请实施例四提供的一种电子设备的结构示意图，本申请具体实施例并不对电子设备的具体实现做限定。参照图5，该电子设备包括：
至少一个处理器401；与至少一个处理器通信连接的存储器402；通信接口403；以及通信总线404。
其中：
处理器401、存储器402、以及通信接口403通过通信总线404完成相互间的通信。
通信接口403，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。
存储器402存储有可被至少一个处理器401执行的一个或多个计算机程序405，一个或多个计算机程序405被上述至少一个处理器401执行，以使至少一个处理器401能够执行上述基于链路和设备状态的网络负载均衡方法。
实施例五
本申请实施例五提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现上述基于链路和设备状态的网络负载均衡方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读存储介质上，计算机可读存储介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。
如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读程序指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存或其他存储器技术、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读程序指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本申请操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本申请的各个方面。
这里所描述的计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包(Software DevelopmentKit，SDK)等等。
这里参照根据本申请实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其他实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本申请的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims (11)

1.一种基于链路和设备状态的网络负载均衡方法，其特征在于，应用于SDN控制器，该方法包括：
获取与所述网络相对应的网络拓扑信息，并与所述网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接；
根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包，解析所述数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息；其中，所述数据转发请求信息包括源地址和目的地址；
根据所述网络拓扑信息和所述数据转发请求信息确定数据流传输路径；
根据所述已建立的通信连接，实时获取所述各个网络节点的网络状态信息并判断所述网络状态信息是否存在异常；其中，所述网络状态信息中包含当前实时状态下已建立通信连接的网络中的数据流传输速率和网络带宽状态；
若所述网络状态信息存在异常，则根据所述网络状态信息更新所述网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取与所述网络相对应的网络拓扑信息，并与所述网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接包括：
向所述网络中的各个网络节点发送第一请求信息，获取所述各个网络节点响应于所述第一请求信息发回的第一响应信息；
根据所述第一响应信息，获取与所述网络相对应的网络拓扑信息，并与所述网络拓扑信息中包含的各个网络节点建立通信连接。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述网络拓扑信息和所述数据转发请求信息确定数据流传输路径包括：
根据所述数据转发请求信息中包括的源地址和目的地址，确定已建立通信连接的网络中链路的起点和终点；
根据所述网络拓扑信息和最短路径算法，确定数据流传输路径；
将所述数据流传输路径发送至所述已建立通信连接的网络中包含的各个网络节点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据已建立的通信连接，实时获取所述各个网络节点的网络状态信息并判断所述网络状态信息是否存在异常包括：
根据已建立的通信连接，获取当前实时状态下已建立通信连接的网络中的数据流传输速率；其中，所述数据流传输速率包括与所述SDN控制器相连的各个网络节点的端口发送速率以及所述通信连接链路中的数据发送速率；
根据所述数据流传输速率，确定当前实时状态下所述已建立通信连接的网络的网络带宽状态，得到网络状态信息，并判断所述网络状态信息是否存在异常；其中，所述异常包括：设备故障的异常状态、链路拥塞的异常状态、和/或负载不均的异常状态中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径包括：
若所述异常为设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态，则启动数据流重发算法，根据所述网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径；
若所述异常为负载不均的异常状态，则启动数据流分割算法，根据所述网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述启动数据流重发算法，根据所述网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径包括：
将当前实时状态下已建立通信连接的网络中包含的数据流传输路径重新构成拓扑结构图，得到更新后的网络拓扑信息；
获取处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态中的链路，检查所述链路上数据流的五元组，若所述五元组中的源IP地址不是已建立通信连接的网络中链路的起点，则检查上一跳链路是否处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态；
重复检查上一跳链路，直至上一跳链路是不处于设备故障的异常状态和/或链路拥塞的异常状态的正常链路，将所述正常链路的出口节点作为新的链路终点，重新根据最短路径算法确定数据流传输路径；将重新确定的数据流传输路径发送至所述已建立通信连接的网络中包含的各个网络节点。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述启动数据流分割算法，根据所述网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径包括：
将当前实时状态下已建立通信连接的网络中包含的数据流传输路径重新构成拓扑结构图，得到更新后的网络拓扑信息；
从所述网络拓扑信息中包含的链路的起点开始，根据所述起点与下一跳节点之间的链路权值确定数据流分割依据；其中，在拓扑结构图中将链路被所述数据流传输路径使用的次数和当前占用带宽作为所述链路的权值；
根据所述数据流分割依据对所述已建立通信连接的网络中的数据流进行分割，按照剩余带宽值比例将数据流分割到一个或多个下一跳节点对应的链路中；
将所述下一跳节点作为新的链路起点，重复权利要求7中这一步骤之前的两个步骤直至所述数据流的目的地址对应所述网络拓扑信息中包含链路的终点；
将重新确定的数据流传输路径发送至所述已建立通信连接的网络中包含的各个网络节点。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述起点与下一跳节点之间的链路权值确定数据流分割依据包括：
若所述链路被所述数据流传输路径使用的次数为0或1，则根据当前链路对应的数据流传输路径的后续链路的剩余带宽值，将最小剩余带宽值作为数据流分割依据；
若所述链路被所述数据流传输路径使用的次数大于1，则将当前链路的剩余带宽值作为数据流分割依据。
9.一种基于链路和设备状态的网络负载均衡装置，其特征在于，应用于SDN控制器，该装置包括：
第一信息获取模块，用于获取与所述网络相对应的网络拓扑信息，并与所述网络拓扑信息中的包含各个网络节点建立通信连接；
第二信息获取模块，用于根据已建立的通信连接，获取用户端发出的数据转发请求数据包，解析所述数据转发请求数据包的内容得到数据转发请求信息；其中，所述数据转发请求信息包括源地址和目的地址；
第一路径规划模块，用于根据所述网络拓扑信息和所述数据转发请求信息确定数据流传输路径；
第三信息获取模块，用于根据已建立的通信连接，实时获取所述各个网络节点的网络状态信息并判断所述网络状态信息是否存在异常；其中，所述网络状态信息中包含当前实时状态下已建立通信连接的网络中的数据流传输速率和网络带宽状态；
第二路径规划模块，用于若所述网络状态信息存在异常，则根据所述网络状态信息更新网络拓扑信息，重新确定数据流传输路径。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的一个或多个计算机程序，一个或多个所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。
11.一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，所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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