CN118250214A - 一种基于内容感知的微服务路由系统及路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微服务路由领域，具体来说是一种基于内容感知的微服务路由系统，包括：内容标识符生成模块，负责为传输数据内容生成唯一标识符；内容索引建立模块，能够构建内容与网络拓扑或节点间的映射表；内容感知的一致性哈希策略模块，结合一致性哈希算法和内容属性来映射数据至网络节点或位置；路由决策模块，基于数据内容标识符由索引表推导最佳的传输路径或下一跳节点；动态路由更新模块，根据网络状态、拓扑变化或内容访问模式的变化，动态调整路由决策。本发明还提供一种基于所述微服务路由系统的路由方法。本发明优点在于：可以根据用户的地理位置或语言偏好来选择服务实例，提高系统选择的服务质量，实现对于用户服务方案的优选。

Description

一种基于内容感知的微服务路由系统及路由方法

技术领域

本发明涉及微服务路由领域，具体来说是一种基于内容感知的微服务路由系统及路由方法。

背景技术

微服务路由算法是微服务架构中用于确定将请求路由到哪个服务实例的技术。这些算法旨在优化负载均衡、服务可用性、性能和系统可靠性。

以下是一些常见的微服务路由算法。

轮询(Round Robin)：按顺序将请求分发给服务实例。每个请求依次发送到不同的实例，直到所有实例都接收到请求，然后重新开始。这种算法简单且均衡，但无法考虑服务实例的负载情况。

随机选择(Random Selection)：随机选择可用的服务实例来处理请求。虽然简单，但可能导致不均匀的负载分布。

加权轮询(Weighted Round Robin)：根据服务实例的性能、容量或其他因素分配不同的权重，以便将更多的请求发送到性能更好或更强大的实例上。

最少连接(Least Connections)：将请求发送到当前连接数最少的服务实例上。这种算法尝试确保所有实例的负载尽可能均衡。

IP散列(IP Hashing)：根据请求的源IP地址将请求路由到特定的服务实例。这有助于将同一客户端的请求路由到相同的服务实例，从而保持一致的会话状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于内容感知的微服务路由系统和路由方法，它旨在解决现有微服务路由算法在负载均衡、服务质量和系统可靠性方面存在的不足。

为了实现上述目的，设计一种基于内容感知的微服务路由系统，包括：内容标识符生成模块，该模块负责为传输数据内容生成唯一标识符；内容索引建立模块，该模块能够构建内容与网络拓扑或节点间的映射表；内容感知的一致性哈希策略模块，该模块结合一致性哈希算法和内容属性来映射数据至网络节点或位置，所述一致性哈希策略包括节点哈希及内容属性与节点的映射；路由决策模块，该模块基于数据内容标识符由索引表推导最佳的传输路径或下一跳节点，包括：提取传输数据包含的内容属性；比较内容属性哈希值与节点哈希值，确定数据映射节点；动态路由更新模块，该模块根据网络状态、拓扑变化或内容访问模式的变化，动态调整路由决策；其中，所述动态路由更新模块根据内容访问频率，实时调整内容与节点间映射表，以提高响应速度和资源使用效率。

本发明还提供一种基于所述微服务路由系统的路由方法，所述方法根据请求的内容或上下文信息，在多个微服务实例中动态决定请求的路由目标，所述方法包括S1.内容标识符生成：为内容生成唯一的标识符或描述符，以便网络设备能够识别和处理这些内容；S2.内容索引建立：构建内容的索引或映射表，将内容标识符与网络拓扑或节点之间的关联建立起来，采用内容感知的一致性哈希算法，使相似内容能够映射到相近的节点或位置；S3.路由决策：根据数据包携带的内容标识符，通过查询内容索引来确定最佳的传输路径或下一跳节点，所述步骤S3包括：S31.内容属性提取：从传输的数据包中提取内容属性，包括关键字、标签、哈希值或其他元数；S32.路由决策步骤：比较内容属性和节点哈希值的位置，根据距离或其他条件确定数据的最终映射节点；S4.动态路由更新：根据网络状态、拓扑变化或内容访问模式的变化，动态更新内容感知路由的决策，以确保网络的有效性和性能。

优选的，本发明所述方法根据数据包所携带的内容属性或标签来选择路由路径，所述内容属性或标签为内容的特征或标识符，包括数据包的内容类型、标签或关键字。

优选的，本发明方法所述步骤S2具体如下：内容感知的一致性哈希算法包括如下步骤S21.节点哈希：将网络节点或位置映射到哈希环上；S22.内容属性和节点的映射：结合内容属性的哈希值和节点的哈希值，决定数据的映射位置。

优选的，本发明方法所述步骤S32具体如下：选择内容属性哈希值在环上顺时针或逆时针方向离其最近的节点作为路由节点。

本发明同现有技术相比，其优点在于：

1、本发明可以基于请求涉及的业务域来优化路由决策，因而更适合有复杂业务逻辑的场景。

2、本发明可以确保请求被发送到最合适处理特定请求的服务实例，实现智能化的负载分配。

3、通过对请求内容的理解和分析，该方案能够将请求更高效地分配到服务实例，减少不必要的延迟和资源浪费。

4、内容感知的一致性哈希算法减少了服务实例变更时的影响，使得服务分布更加稳定，进而提高了整个系统的可靠性。

附图说明

图1、是本发明路由系统方框图；

图2、是本发明路由方法方框流程图；

图3、是节点哈希逻辑示意图；

图4、是内容属性和节点的映射示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1和图2，微服务内容感知路由是指根据请求的内容或特定的上下文信息，动态地决定将请求路由到哪个微服务或服务实例。这种路由方式考虑了请求的特定属性或内容，以确保将请求发送到最适合处理该请求的服务上。这种路由方式可以基于多种因素来确定路由，如：

请求头信息：根据请求中的标头信息，例如用户代理、授权令牌、设备类型等，来决定路由到相应的服务实例。例如，可以根据用户的地理位置或语言偏好来选择服务实例。

URL路径：根据请求的URL路径或参数来进行路由。不同的路径可能对应着不同的服务或服务版本。

内容类型：基于请求的内容类型(如JSON、XML等)或其他特定的数据格式进行路由。

业务逻辑：考虑请求所涉及的业务领域或业务逻辑，将请求路由到最能够处理该业务领域的服务实例。

内容感知路由算法通常是指在网络中根据内容属性来进行路由决策的算法。这种算法与传统的基于地址的路由不同，它不是根据节点的地址来决定数据包的传输路径，而是根据数据包所携带的内容属性或标签来选择路由路径。

内容感知路由算法主要思想是利用内容的特征或标识符，如数据包的内容类型、标签、关键字等，来确定数据包的最佳传输路径。这种方式可以提高网络的效率和灵活性，特别是在内容密集型网络环境中。

内容感知路由算法包括以下关键步骤：

1.内容标识符生成：为内容生成唯一的标识符或描述符，以便网络设备能够识别和处理这些内容。

2.内容索引建立：构建内容的索引或映射表，将内容标识符与网络拓扑或节点之间的关联建立起来。

2.1内容感知的一致性哈希(Content-Aware Consistent Hashing)结合了一致性哈希算法和内容感知路由的思想。一致性哈希算法旨在解决传统哈希表中节点增减导致数据重新映射的问题，而内容感知的一致性哈希进一步考虑了数据内容属性，使相似内容能够映射到相近的节点或位置。基本的一致性哈希算法的工作原理是将数据或内容标识符哈希到一个固定的范围(比如环形空间)中，然后根据节点在这个范围内的位置，确定数据的映射位置。而内容感知的一致性哈希在这一过程中加入了内容属性的考量。

内容感知一致性哈希的关键点：

(1)节点哈希：将网络节点或位置映射到哈希环上，参见图3。

Key＝Hash(node)。

(2)内容属性和节点的映射：结合内容属性的哈希值和节点的哈希值，决定数据的映射位置，参见图4。

Key＝Hash(content,node)。

3.路由决策：根据数据包携带的内容标识符，通过查询内容索引来确定最佳的传输路径或下一跳节点。

(1)内容属性提取：从传输的数据包中提取内容属性，这可以是关键字、标签、哈希值或其他元数据。

(2)路由决策：比较内容属性和节点哈希值在环上的位置，根据距离或其他条件确定数据的最终映射节点。一种简单的方法是选择内容属性哈希值在环上顺时针或逆时针方向离其最近的节点作为路由节点。

4.动态路由更新：根据网络状态、拓扑变化或内容访问模式的变化，动态更新内容感知路由的决策，以确保网络的有效性和性能。

具体核心代码如下：

以上所述，仅为此发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，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，根据本发明的技术方案和新型的构思加于等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于内容感知的微服务路由系统，其特征在于包括

(a).内容标识符生成模块，该模块负责为传输数据内容生成唯一标识符；

(b).内容索引建立模块，该模块能够构建内容与网络拓扑或节点间的映射表；

(c).内容感知的一致性哈希策略模块，该模块结合一致性哈希算法和内容属性来映射数据至网络节点或位置，所述一致性哈希策略包括节点哈希及内容属性与节点的映射；

(d).路由决策模块，该模块基于数据内容标识符由索引表推导最佳的传输路径或下一跳节点，包括： 提取传输数据包含的内容属性； 比较内容属性哈希值与节点哈希值，确定数据映射节点；

(e).动态路由更新模块，该模块根据网络状态、拓扑变化或内容访问模式的变化，动态调整路由决策; 其中，所述动态路由更新模块根据内容访问频率，实时调整内容与节点间映射表，以提高响应速度和资源使用效率。

2.一种基于如权利要求1所述微服务路由系统的路由方法，其特征在于所述方法根据请求的内容或上下文信息，在多个微服务实例中动态决定请求的路由目标，所述方法包括

S1.内容标识符生成：为内容生成唯一的标识符或描述符，以便网络设备能够识别和处理这些内容；

S2.内容索引建立：构建内容的索引或映射表，将内容标识符与网络拓扑或节点之间的关联建立起来，采用内容感知的一致性哈希算法，使相似内容能够映射到相近的节点或位置；

S3.路由决策：根据数据包携带的内容标识符，通过查询内容索引来确定最佳的传输路径或下一跳节点，所述步骤S3包括：

S31.内容属性提取：从传输的数据包中提取内容属性，包括关键字、标签、哈希值或其他元数；

S32.路由决策步骤：比较内容属性和节点哈希值的位置，根据距离或其他条件确定数据的最终映射节点；

S4.动态路由更新：根据网络状态、拓扑变化或内容访问模式的变化，动态更新内容感知路由的决策，以确保网络的有效性和性能。

3.如权利要求2所述的一种基于内容感知的微服务路由方法，其特征在于所述方法根据数据包所携带的内容属性或标签来选择路由路径，所述内容属性或标签为内容的特征或标识符，包括数据包的内容类型、标签或关键字。

4.如权利要求2所述的一种基于内容感知的微服务路由方法，其特征在于所述步骤S2具体如下：内容感知的一致性哈希算法包括如下步骤

S21.节点哈希：将网络节点或位置映射到哈希环上；

S22.内容属性和节点的映射：结合内容属性的哈希值和节点的哈希值，决定数据的映射位置。

5.如权利要求4所述的一种基于内容感知的微服务路由方法，其特征在于所述步骤S32具体如下：选择内容属性哈希值在环上顺时针或逆时针方向离其最近的节点作为路由节点。