一種鏈路負載均衡裝置及管理伺服器的製作方法
2023-10-19 07:58:27 1
專利名稱：一種鏈路負載均衡裝置及管理伺服器的製作方法
技術領域：
本發明涉及網絡技木，尤其涉及ー種鏈路負載均衡裝置及管理伺服器。
背景技術：
隨著網絡應用的不斷發展，出於對網際網路訪問速度提升、業務的持續性、以及增強出口鏈路可用性和穩定性的要求考慮，現在多數企業尤其是大企業逐步採用多鏈路接入Internet。但是如果僅僅是簡單地引入多條物理鏈路，而不採取任何措施，就會造成引入的多條鏈路之間完全獨立，因此不能有效得解決鏈路帶寬利用不均、呑吐量相對低和響應速 度慢的問題。為了解決上述問題，引入了鏈路負載均衡機制。請參考圖1，傳統的鏈路負載均衡機制中，負載均衡設備(LB)均可接入多條鏈路，每條鏈路對應一個運營商(ISP)。當用戶從內網去訪問公網的時候，用戶業務報文經過負載均衡設備，設備內置的負載均衡裝置會提供多種調度算法在多條鏈路之間進行的負載分擔。例如訪問電信的連結選擇電信的鏈路出去等。當然，調度算法也可按照最小負載分擔實施。通常情況下，鏈路負載均衡裝置還提供鏈路健康檢查機制，比如通過發ICMP或TCP包探測鏈路的狀態，實時監測各個鏈路的健康狀態，一旦發現某條鏈路故障(down)，立刻將該鏈路上的流量切換到其他可用鏈路上，從而保障業務的持續性。然而一旦ー個LB設備有一條或者更多鏈路出於故障狀態，其他鏈路必然要承擔更多的業務，但業務量過大時，可能會導致部分業務報文被丟棄。由於鏈路的故障可能需要較長時間才能排查清楚和修復，在鏈路修復之前，業務報文被丟棄的情況無法得到解決。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種負載均衡裝置，應用於包括一個多個出口鏈路的區域負載均衡設備上，其中該負載均衡設備與一個或多個鄰居區域負載均衡設備通過區域鏈路相連，所述區域鏈路獨立於所述出ロ鏈路；其中各區域的負載均衡設備均受控於管理伺服器；該裝置包括狀態採集単元、管理交互單元以及均衡控制單元，其中狀態採集単元，用於採集自身的狀態信息，所述狀態信息至少包括自身需要處理的實際業務流量大小；管理交互単元，用於採集到的狀態信息上報給所述管理伺服器，並接收管理伺服器下發的區域均衡指令；均衡控制單元，用於根據區域均衡指令則將至少部分業務流量通過ー個或多個區域鏈路發送給ー個或者多個鄰居區域的負載均衡設備；或者用於從ー個或多個區域鏈路上接收來自一個或者多個鄰居區域的負載均衡設備的業務流量，井根據預設的負載分擔算法將來自鄰居區域的業務流量分擔到自身的ー個或多個出ロ鏈路上。本發明還提供ー種管理伺服器，用於管理多個區域的負載均衡設備，其中每個區域的負載均衡設備均包括ー個或多個出ロ鏈路以及獨立於所述出ロ鏈路的區域鏈路，所述區域鏈路用於連接兩個相鄰區域的負載均衡設備；該管理伺服器包括信息交互単元，用於接收各個區域的負載均衡設備上報的狀態信息，其中所述狀態信息至少包括負載均衡設備需要處理的實際業務流量大小；區域調度單元，用於判斷負載均衡設備的實際業務流量大小是否已經達到預設的上限，如果是，則向該負載均衡設備發送區域均衡指令以指示該負載均衡設備將至少部分業務流量通過區域鏈路發送到一個或多個鄰居區域的負載均衡設備上。本發明引入了區域間的業務流量調度機制，使得業務流量負載壓力較大的LB上的業務流量能夠分擔到其他區域的LB上去，充分利用當前全局網絡中空閒的帶寬資源，有效降低了某個LB當前業務流量突發或某個出ロ鏈路故障引發的業務流量被丟棄風險。
圖I是ー種現有技術中負載均衡的示意圖。圖2是本發明一種實施方式中負載均衡裝置的邏輯結構圖。圖3是本發明一種實施方式中管理伺服器的邏輯結構圖。圖4是本發明一種實施方式中區域調度的示意圖。圖5是本發明另ー種實施方式中區域調度的示意圖。
具體實施例方式現有技術當前解決問題的思路仍然局限在本地網絡問題從本地著手，未有從網絡全局的角度對負載均衡進行更為深入地考量。本發明不僅僅考慮本地網絡的業務流量均衡問題，還引入區域的概念，使得業務流量在整個網絡全局趨向均衡。以電腦程式為例，本發明實施的網絡環境中包括管理伺服器以及位於多個負載均衡區域中的負載均衡設備(LB)，每個LB均包括ー個或多個出ロ鏈路。在一種實施方式中，本發明提供一種負載均衡裝置，其應用於LB上，其中該LB與一個或多個鄰居區域的LB通過區域鏈路相連，所述區域鏈路獨立於所述出ロ鏈路；其中各區域的LB均受控於該管理伺服器；該負載均衡裝置包括狀態採集単元、管理交互單元以及均衡控制單元。所述管理伺服器包括信息交互單元以及區域調度單元。請參考圖2以及圖3，以下描述管理伺服器與各個LB之間的交互與區域調度的控制過程。步驟101，狀態採集單元採集LB自身的狀態信息；步驟102，管理交互単元將採集到的業務負載信息上報給所述管理伺服器的信息交互單元；在優選的實施方式中，狀態信息可以包括LB需要處理的實際業務流量大小，當然也可以是ー個實際業務流量大小與出口鏈路總帶寬的比值(間接上報了實際業務流量大小)。當實際業務流量大小超過ー個預定的上限吋，比如超過了出口鏈路總帶寬或者說出ロ鏈路總帶寬的90% (也可以是其他比例)時，這說明出口鏈路正在承受較大的壓力，隨時可能會發生業務流量被丟棄的情況。管理伺服器可以通過信息交互単元接收到各個區域的LB發送的狀態信息，這樣ー來管理伺服器就可以對全局各個區域的狀況有清晰的掌控，管理伺服器上可以預先配置有各個LB的出ロ鏈路的帶寬信息，也就是說管理伺服器預先就可以獲知每個LB的出口鏈路總帶寬，當然出口鏈路總帶寬也可以由各個LB自行上報。當LB出ロ鏈路狀態發生變化的時候，比如某個出ロ鏈路故障吋，LB可以將該出ロ鏈路的狀態作為所述狀態信息報告給管理伺服器，管理伺服器的信息交互単元可以對先前保存的該LB的出口鏈路信息進行更新。步驟103，區域調度單元根據LB上報的狀態信息判斷LB的業務流量負載是否已經達到預設的上限，如果是，則向該LB發送區域均衡指令以指示該LB將至少部分業務流量通過區域鏈路發送到鄰居區域的負載均衡設備上；步驟104，均衡控制單元根據管理伺服器發出的區域均衡指令則將至少部分業務流量通過區域鏈路發送給鄰居區域的負載均衡設備；或者用於從區域鏈路上接收來自其他區域的負載均衡設備的業務流量，井根據預設的負載分擔算法將來自其他區域的業務流量分擔到自身的ー個或多個出ロ鏈路上。
負載均衡設備與管理伺服器之間交互可以使用私有協議或者基於ー些標準協議的改進來實現，所述管理伺服器是一個邏輯意義上的設備，並不局限於物理伺服器，管理伺服器完全可以是運行在某臺LB上的邏輯意義上的伺服器。負載均衡設備可以定期(比如30秒)將自身出口鏈路的狀態信息上報給管理伺服器，這裡的周期是可以由管理員根據實際需要來調整。管理伺服器的區域調度單元可以獲知當前最新的各個負載均衡設備的實際業務流量的大小。請參考圖3以及圖4，假設業務流量負載上限是出口鏈路總帶寬，如果某個負載均衡設備的實際業務流量超過了這個上限，這就意味著出口鏈路沒有空閒帶寬(出ロ鏈路總帶寬減去實際業務流量大小)，實際上該負載均衡設備需要更多的空閒帶寬來承載超過上限部分的業務流量。此時管理伺服器可以發送區域均衡指令給該覆蓋均衡設備，區域均衡指令可以包括管理伺服器指定的區域調度業務流量的大小(比如40Mbps)。值得注意的是管理伺服器指定的進行區域調度的業務流量大小並不一定是前述超過上限部分的業務流量。比如說當前負載均衡設備的出ロ鏈路帶寬是300Mbps，實際業務流量大小是320Mpbs，此時超出上限部分的業務流量大小是20Mbps。如果鄰居區域的負載均衡設備空閒的帶寬超過20Mbps (比如100Mbps)，此時管理伺服器的區域調度單元可以將40Mbps的業務流量調度到鄰居區域的負載均衡設備上。對於鄰居區域的負載均衡設備而言，從區域鏈路上接收到的業務流量與本區域的內網業務流量並無ニ致，負載均衡裝置同樣可以按照預定的負載分擔算法將這些業務流量分擔到自身的ー個或多個出口鏈路上去。在優選的實施方式中，狀態信息還可以包括出口鏈路狀態信息，管理伺服器的信息交互單元收到出ロ鏈路狀態信息時可以更新前述出ロ總帶寬以及預設的上限，比如說如果某個LB的出ロ鏈路總帶寬為300Mbps，預設的上限為300Mbps*0. 9=270Mbps，而有ー個出ロ鏈路(帶寬為120Mbps)發生故障，則出ロ鏈路總帶寬變更為180Mbps，而預設的上限相應變更為180Mbps*0. 9=162Mbps。請參考圖5，在實際區域調度過程中，調度過程非常靈活。假設負載均衡設備I (LBl)的實際業務流量已經超過了上限，比如超過了 80Mbps (可以理解為空閒帶寬為-80Mbps)。LBl只有一個鄰居LB2，而LB2沒有任何空閒帶寬可以「借給」LB1。由於管理伺服器獲知了全局各個LB的空閒帶寬，此時管理伺服器發現LB2的鄰居LB3以及LB4都有空閒帶寬，其中LB3的空閒帶寬是40Mbps，LB4的空閒帶寬是100Mbps。在一種實施方式中，管理伺服器可以將LB2的業務流量調度80Mbps到LB4上，並將LBl的業務流量調度80Mbps到LB2上，這樣ー來，所有LB的實際業務流量大小都沒有超過預定的上限。在另ー種實施方式中，區域調度單元將LB2上20Mbps的業務流量調度到LB3上，將LB2上60Mbps的業務流量調度到LB4上，將LBl上80Mbps的業務流量調度到LB2上；這種實施方式中的調度考慮了更為均衡調度機制，可以讓業務流量更加分散。由於LB上的實際業務流量可能會發生變化。當LB的實際業務流量減少吋，LB的區域控制單元優先將業務流量分擔到自身的出口鏈路上。LB此前將一部分業務流量通過區域鏈路發送到鄰居區域上去也可以理解為ー種業務流量的分擔，LB可以將區域鏈路視為ー個臨時性的出ロ鏈路，但這個臨時出ロ鏈路對於均衡控制單元來說，其優先級低於自身的出ロ鏈路。比如說，當LBl的流量下降50Mbps時，LBl的均衡控制單元此時只需要向區域鏈路(連接到LB2的區域鏈路)上發送30Mbps的業務流量。假設LB2其他業務流量沒有發生變化，此時LB2也會將調度到LB3以及LB4上的業務流量相應減少50Mbps。
本發明引入了區域間的業務流量調度機制，使得業務流量負載壓力較大的LB上的業務流量能夠分擔到其他區域的LB上去，充分利用當前全局網絡中空閒的帶寬資源，有效降低了某個LB當前業務流量突發或某個出ロ鏈路故障引發的業務流量被丟棄風險。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。
權利要求
1.一種負載均衡裝置，應用於包括一個多個出口鏈路的區域負載均衡設備上，其中該負載均衡設備與一個或多個鄰居區域負載均衡設備通過區域鏈路相連，所述區域鏈路獨立於所述出ロ鏈路；其中各區域的負載均衡設備均受控於管理伺服器；該裝置包括狀態採集単元、管理交互單元以及均衡控制單元，其特徵在於 狀態採集単元，用於採集自身的狀態信息，所述狀態信息至少包括自身需要處理的實際業務流量大小； 管理交互単元，用於採集到的狀態信息上報給所述管理伺服器，並接收管理伺服器下發的區域均衡指令； 均衡控制單元，用於根據區域均衡指令則將至少部分業務流量通過ー個或多個區域鏈路發送給ー個或者多個鄰居區域的負載均衡設備；或者用於從ー個或多個區域鏈路上接收來自ー個或者多個鄰居區域的負載均衡設備的業務流量，井根據預設的負載分擔算法將來自鄰居區域的業務流量分擔到自身的ー個或多個出口鏈路上。
2.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，其中所述至少部分業務流量的大小是所述區域均衡指令指定的。
3.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，其中通過區域鏈路接收至少部分業務流量的鄰居區域是由區域均衡指令指定的。
4.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述狀態信息還包括負載均衡設備的出ロ鏈路狀態信息。
5.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述管理交互単元進ー步用於以定期的方式將所述狀態信息上報給管理伺服器。
6.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述均衡控制單元用於優先使用一個或多個出口鏈路分擔業務流量，在ー個或多個出口鏈路負載達到預定上限時使用所述區域鏈路。
7.—種管理伺服器，用於管理多個區域的負載均衡設備，其中每個區域的負載均衡設備均包括ー個或多個出ロ鏈路以及獨立於所述出ロ鏈路的區域鏈路，所述區域鏈路用於連接兩個相鄰區域的負載均衡設備；其特徵在於，該管理伺服器包括 信息交互単元，用於接收各個區域的負載均衡設備上報的狀態信息，其中所述狀態信息至少包括負載均衡設備需要處理的實際業務流量大小； 區域調度單元，用於判斷負載均衡設備的實際業務流量大小是否已經達到預設的上限，如果是，則向該負載均衡設備發送區域均衡指令以指示該負載均衡設備將至少部分業務流量通過區域鏈路發送到一個或多個鄰居區域的負載均衡設備上。
8.如權利要求7所述的伺服器，其特徵在於，所述區域調度單元進ー步用於在所述區域均衡指令中指定所述至少部分業務流量的大小。
9.如權利要求7所述的伺服器，其特徵在於，所述區域均衡指令中指定了ー個或多個鄰居區域。
10.如權利要求7所述的伺服器，其特徵在於，所述預設的上限與負載均衡設備的出ロ鏈路總帶寬對應或為該出口鏈路總帶寬的預定比例，所述狀態信息還包括負載均衡設備的出ロ鏈路狀態信息，所述信息交互單元進一步根據出ロ鏈路狀態信息更新所述預設的上限。
全文摘要
本發明提供一種負載均衡裝置，包括狀態採集單元，用於採集自身的狀態信息，所述狀態信息至少包括自身需要處理的實際業務流量大小；管理交互單元，用於採集到的狀態信息上報給所述管理伺服器，並接收管理伺服器下發的區域均衡指令；均衡控制單元，用於根據區域均衡指令則將至少部分業務流量通過區域鏈路發送給鄰居區域的負載均衡設備；或者用於從區域鏈路上接收來自鄰居區域的負載均衡設備的業務流量，並根據預設的負載分擔算法將來自鄰居區域的業務流量分擔到自身的出口鏈路上。本發明引入了區域間的業務流量調度機制，可充分利用當前全局網絡中空閒的帶寬資源。
文檔編號H04L12/56GK102752225SQ201210270710
公開日2012年10月24日 申請日期2012年8月1日 優先權日2012年8月1日
發明者姜躍 申請人:杭州迪普科技有限公司