一種基於包分類的簡單負載均衡方法
2023-10-26 22:12:42 1
專利名稱：一種基於包分類的簡單負載均衡方法
技術領域：
本發明屬於電信通信領域的數據處理方法，特別是一種保持連結性的高速流量的簡單的負載均衡方法。
背景技術：
近些年，電信網絡的發展和建設非常迅猛，用戶不斷增多，網絡帶寬不斷增加。單個設備對於海量的數據處理需求存在很大的局限性1單個設備如計算機，板卡等的數據處理能力有限，受到CPU，內存，接口卡等硬體和數據處理軟體綜合因素的限制，無法通過單個設備完成大量數據處理；往往需要將數據進行負載均衡，使流量儘量以1∶1∶1的方式分發到接收節點。面向連結的應用中，必須不能打斷連結實現負載均衡。
2傳統的負載均衡算法如加權算法，輪循算法等，為了保證連結不被打斷——屬於同一個連結的雙向數據包經過負載均衡算法數據結果一致，通常需要記錄每個連結的數據信息，一般採用HASH散列算法，這種方法的不足之處是算法複雜，需要存儲龐大的連結信息，查找速度受限，特別在高速寬帶數據情況下表現的很突出；後來提出的改進算法(專利號200410017189.1)解決了部分問題，但是算法複雜，對硬體要求較高，實現不夠方便靈活。
電信網絡中，多數是面向連結的通信方式，包一般分為信令包和業務包，信令包負責建立、維護和拆除鏈路，鏈路建立後，才能收發業務包。比如打電話，一次通話過程就是建立、維持，拆除一個連結的過程首先是撥號，等待對方摘機，這個過程就是信令建立通話鏈路的過程；對方摘機後進行通話，進行的是業務通信。每一個業務包都有一個關鍵字和信令包建立的某個鏈路相對應，據實際通信網絡的統計分析，信令包所佔比例很小，小於1％，業務包佔99％以上。因此負載均衡主要體現在對業務包的處理上。
發明內容
本發明的目的在於提供一種基於包分類的簡單負載均衡方法，在通信網絡中實現負載均衡，根據電信網絡中數據包的特點建立數據與鏈路的關係，避免了複雜的算法，方法簡單易行，可靠實用，保證了源設備數據可以均勻的分發到各個接收節點Node，沒有打斷連結，可保證一個連結從握手建立到拆除的整個服務過程都由接收端的一個節點Node進行處理。
實現本發明的技術方案一種基於包分類的簡單負載均衡方法，該網絡中源設備分別和多個目的設備之間建立有通信鏈路，其特徵在於進行包分類，將業務包通過關鍵字和信令包關聯，業務包的關鍵字和信令包建立的鏈路有一一對應關係；信令包不進行負載均衡，每個接收點都可以收到；業務包進行負載均衡，業務包利用其key值進行取模運算，模值為接收節點的個數，根據取模運算結果分發到對應接收節點，一個鏈路從握手建立到拆除的整個服務過程都由接收端的一個節點進行處理。。
如上所述的基於包分類的簡單負載均衡方法，其特徵在於信令包進行廣播，接收點都可以收到。
本發明的原理是基於關鍵字算法的鏈路級數據的負載均衡方法；對要處理的包進行分類，將信令包和業務包分開來進行處理，同時要利用業務包與信令包建立的鏈路的關係——每個業務包只屬於唯一的鏈路，它通過關鍵字(key)和該鏈路關聯；信令包不作負載均衡處理，以廣播的形式分發，每個接收節點可以收到，並根據收到的信令建立，維護，拆除鏈路；業務包的處理通過協議分析，取出業務包的關鍵字(key)，利用其關鍵值進行取模運算，模值為接收節點的個數，根據取模運算結果將業務包分發到對應接收節點Node。比如節點數目為N，取模運算(key％N)，模值為0的包的目的地址填上對應接收節點1的地址，模值為1的包的目的地址填上對應接收節點2的地址，依此類推，模值為N-1的包的目的地址填上對應接收節點N的地址；經過處理的所有包經交換機發往接收節點。
本發明的突出優點是算法簡單，對硬體要求很低，容易實現。
圖1，為源設備和目的接收設備示意圖。
圖2，本發明實施例的實施流程圖(接收節點數目為4)。
具體的實施方式圖1為源設備和目的接收設備示意圖，在源端設備上進行負載均衡，將輸入的數據進行負載均衡算法處理後輸出到網絡，一般通過交換機接乙太網；接收節點也連節點也連接在此乙太網上，根據包的目的地址分別選擇接收。
圖2描述了一個接收節點數目為4的實施流程圖。通過軟體，對接收的包進行協議分析，將包分為信令和業務包——如果是信令包，直接將包的目的地址修改為廣播地址(FF-FF-FF-FF-FF-FF)，以便於所有的接收節點接收。如果是業務包，那麼取出業務包的關鍵字key，然後取模(key％4)，模值為0的包的目的地址填上對應接收節點1的地址，模值為1的包的目的地址填上對應接收節點2的地址，依此類推。經過處理的所有包經交換機發往接收節點。接收節點僅接收目的地址是自己的包。
實施舉例在中國聯通分組域網絡，有PCF和PDSN設備，聯通用戶通過PDSN訪問網際網路，每個用戶在使用時會建立一個鏈路，PDSN的容量是根據可以容納的用戶數據來決定的，比如單個PDSN的容量是十萬用戶，那麼一個四十萬用戶的地區需要配置4個PDSN，當用戶接入訪問時，要通過負載均衡將用戶均勻分到4個PDSN設備。
前面提到包分類，這裡分為信令包和業務包，信令包協議是A11，業務包是GRE包。首先由A11信令包建立一個雙向鏈路，然後用戶可以訪問互連網，數據是GRE包，每個GRE包中有一個欄位KEY，這個KEY值和A11信令建立的鏈路一一對應，上行和下行雙向的GRE包的欄位KEY值是相同的，根據該發明的算法，可以保證一個用戶的所有數據被一個PDSN處理。
雖然通過實施例子描述了本發明，本領域普通技術人員知道，本發明有許多變形和變化而不脫離本發明的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化而不脫離本發明的精神。
權利要求
1.一種基於包分類的簡單負載均衡方法，該網絡中源設備分別和多個目的設備之間建立有通信鏈路，其特徵在於進行包分類，將業務包通過關鍵字和信令包關聯，業務包的關鍵字和信令包建立的鏈路有一一對應關係；信令包不進行負載均衡，每個接收點都可以收到；業務包進行負載均衡，業務包利用其key值進行取模運算，模值為接收節點的個數，根據取模運算結果分發到對應接收節點，一個鏈路從握手建立到拆除的整個服務過程都由接收端的一個節點進行處理。。
2.如權利要求1所述的基於包分類的簡單負載均衡方法，其特徵在於信令包進行廣播，接收點都可以收到。
全文摘要
一種基於包分類的簡單負載均衡方法，該網絡中源設備分別和多個目的設備之間建立有通信鏈路，其特徵在於進行包分類，將業務包通過關鍵字和信令包關聯，業務包的關鍵字和信令包建立的鏈路有一一對應關係；信令包不進行負載均衡，每個接收點都可以收到；業務包進行負載均衡，業務包利用其key值進行取模運算，模值為接收節點的個數，根據取模運算結果分發到對應接收節點，一個鏈路從握手建立到拆除的整個服務過程都由接收端的一個節點進行處理。運用此方法可以保證源設備業務可以均勻的分發到各個接收節點，不會打斷連接，可保證一個連接從握手建立到拆除的整個服務過程都由接收端的一個節點進行處理，該方法簡單易行，可靠實用。
文檔編號H04L29/06GK1946057SQ200610124778
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月16日 優先權日2006年10月16日
發明者戴長江 申請人:武漢虹旭信息技術有限責任公司