一種動態調整負荷分擔的方法和系統的製作方法

2023-06-10 17:34:51 1

專利名稱：：一種動態調整負荷分擔的方法和系統的製作方法
技術領域：
：本發明涉及網絡流量負荷分擔，尤其涉及一種動態調整負荷分擔的方法和系統。
背景技術：
：目前，負荷分擔的策略往往是一組具有相同優先級的路由存在多個出接口時，根據出接口之間的帶寬比例將流量負荷分擔。這種方法雖然簡單，但是卻失去了靈活性，不能根據具體網絡環境,網絡管理者的具體需要加強對負荷分擔的可控性。比如當多個出口有些空閒，有些滿負荷運作時，仍然將流量平均發送到各個接口，無法真正有效的利用空閒帶寬進行負荷分擔。現行的負荷分擔的方法是按照單純判斷負荷分擔路由條目中出接口的帶寬的相互比例進行分擔。實際上可能某個路由的出接口的帶寬相比其它分擔條目的出接口帶寬大很多，但實際上該接口的流量已經很大。不考慮該接口的具體情況將數據流按照帶寬比例進行分流，將不能做到真正的負荷分擔和最大限度的合理有效利用網絡帶寬。甚至將分擔後的流量加到該接口上之後使該接口上的疊加流量超過該接口的最大有效帶寬，出現丟包現象，這種方法顯然存在一定的問題。另外，現存的網絡環境相當複雜，由於用戶的網絡特殊需求可能會要求在某些時候流量優先從某個出接口上通過，只有當從這個接口出去的流量超過指定帶寬的時候才在若干個接口上進行負荷分擔。也可能只是設定一個接口只提供部分帶寬進行負荷分擔，現有的方法顯然無法滿足這一點。
發明內容本發明提供一種動態調整負荷分擔的方法和系統，以解決目前負荷分擔策略存在的不能合理利用空閒帶寬的問題。為了解決上述技術問題，本發明首先提供一種動態調整負荷分擔的方法，包4舌如下步驟(1)在網絡中配置多條路由，在設定的這些路由之間形成負荷分擔，利用配置命令設定所述路由出接口的優先級高低；(2)計算並根據所述路由出接口單位時間內負荷分擔流量大小以及所述路由出接口利用率，以及所述其優先級高低，動態地調整所述路由出接口的負荷分擔權重，以調整其流量。本發明所述方法，其中，步驟(l)中，所述路由出接口的優先級高低為數值，所述數值小於或等於所述網絡支持的最大負荷分擔條目數。本發明所述方法，其中，步驟(2)中，通過設定統計定時器的時間長短和計算利用率的最長統計周期的長短來控制計算所述路由出接口單位時間內負荷分擔流量大小以及所述路由出4妄口利用率。進一步地，步驟(2)包括如下步驟(2.1)定時器觸發，檢測負荷分擔流量和物理接口利用率，判斷是否只有高優先級接口開啟；(2.2)當只有高優先級接口開啟時，判斷高優先級物理接口利用率是否到水線，如果物理接口利用率沒有達到水線，不做處理，流程結束；如果物理接口利用率達到了水線，開啟其他接口，並計算新的權重，該權重保證高優先級物理接口的利用率達到水線以下，並預留緩衝，然後轉步驟(2.8);(2.3)當並非只有高優先級接口開啟時，計算各個接口負荷分擔流量和高優先級剩餘帶寬，然後判斷各個接口是否有擁塞；(2.4)如果有擁塞，則計算新的權重，該權重保證所有物理接口的利用率都達到達100°/。，最大減小丟包的比率，然後轉步驟(2.8);(2.5)如果沒有擁塞，則判斷負荷分擔組中低優先級接口負荷分擔流量是否小於高優先級剩餘帶寬；(2.6)如果負荷分擔組中低優先級接口負荷分擔流量小於高優先級剩餘帶寬，則將其餘接口的負荷分擔權重置零，負荷分擔組流量僅往高優先級接口發送，然後轉步驟(2.8);(2.7)如果負荷分擔組中低優先級接口負荷分擔流量小於高優先級剩餘帶寬，則根據負荷分擔組流量和物理接口剩餘利用率情況，計算新的權重，該權重保證高優先級物理接口的利用率達到一個水線，然後轉下一步；(2.8)將負荷分擔組流量根據權重信息發送到負荷分擔組的各個接口。本發明還提供一種動態調整負荷分擔的系統，其特徵在於，所述負荷分擔網絡包括接口管理子模塊、負荷分擔控制子模塊和負荷分擔轉發子模塊，其中所述接口管理子模塊與所述負荷分擔控制子模塊相連，用於提供接口管理配置命令設定路由出接口的優先級高低，並提供統計功能及時反饋所述路由出接口單位時間內負荷分擔流量大小以及所述路由出接口利用率；所述負荷分擔控制子模塊運行在分布/集中式系統的主控CPU上，與所述負荷分擔轉發子模塊相連，用於通過接口管理子模塊提供的接口，在網絡中配置多條路由，在設定的這些路由之間形成負荷分擔；根據所述路由出接口單位時間內負荷分擔流量大小以及所述路由出接口利用率，以及所述其優先級高低，動態地調整所述路由出接口的負荷分擔權重；負荷分擔權重動態調整後，提供接口，將新的權重信息同步給所述負荷分擔轉發子模塊；所述負荷分擔轉發子模塊，與所述負荷分擔控制子模塊相連，用於通過所述負荷分擔控制子模塊提供的接口，獲取所述權重信息，以調整負荷分擔組的各個出接口流量。本發明所述系統，其中，所述接口管理子模塊提供的接口管理命令包括配置路由出接口的有效帶寬大小；啟動或關閉出接口的動態負荷分擔功能；配置路由出接口的負荷分擔優先級。本發明所述系統，其中，所述負荷分擔控制子模塊生成的負荷分擔組監控流量和接口帶寬利用率的變化，計算動態權重，保證所有接口的利用率達到最大。本發明所述系統，其中，所述負荷分擔控制子模塊根據單位時間內負荷分擔流量大小以及出接口利用率情況，調整負荷分擔權重，包括如下情況(5.1)當所有接口開啟時，如果負荷分擔組中其餘接口的總流量小於高優先級接口的剩餘可用帶寬，則將其餘接口的負荷分擔權重置零，負荷分擔組流量僅往高優先級接口發送；如果負荷分擔組流量超出了高優先級接口的可用帶寬，而小於所有接口的可用帶寬和，則根據負荷分擔組流量和物理接口剩餘利用率情況，計算新的權重，該權重保證高優先級物理接口的利用率達到一個水線；如果負荷分擔組流量超過了所有接口的可用帶寬和，則計算新的權重，該權重保證所有物理接口的利用率都達到達100%,最大減小丟包的比率；(5.2)當只有高優先級接口開啟時，如果物理接口利用率沒有達到水線，不做處理；如果物理接口利用率達到了水線，開啟其他接口，並計算新的權重，該權重保證高優先級物理接口的利用率達到水線以下，並預留緩衝。進一步地，所述水線將近而不到100%。與現有技術相比，本發明能準確把握不同路由出接口的實際流量進行負荷分擔，優化負荷分擔的效果，保證所有接口的帶寬利用率達到最大。在自動進行負荷分擔的情況下，使網絡管理者能夠根據自身實際管理需要，通過指定優先路由出接口或者設定指定帶寬大小參與負荷分擔，從而提高了用戶網絡的可管理性，使用戶能夠靈活地配置實現可定製負荷分擔。進一步地，通過對每個接口設定的優先級的大小的控制，可以實現當一個接口同時屬於多個負荷分擔組中路由出接口的時候的優先出接口的控制。一個接口可能對於到達某個目的地址不是負荷分擔優先路由出接口，但是對於另一個目的地址，它可能就是優先出接口了。這種方法可以提高用戶對於網絡的可管理性，靈活的實現自己的業務需要。進一步地，通過設定接口統計時間間隔和計算利用率的最長統計周期可以使用戶根據自己的業務的實際需要，按照合適的精度計算優先路由出接口的帶寬利用率。如果設定的時間較短則可以較為及時的發現接口的利用率的變化，進行負荷分擔，反之，則可以避免對於突發流量的振蕩負荷分擔。圖l是本發明實施例動態負荷分擔流程圖；圖2是本發明應用實例負荷分擔組網示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。本發明所述的動態調整負荷分擔的系統涉及以下三個子模塊負荷分擔控制子模塊，負荷分擔轉發子模塊和接口管理子模塊。A)接口管理子模塊與所述負荷分擔控制子模塊相連，主要負責以下功能1)提供相關命令，配置路由出接口的有效帶寬大小；設定某個接口在參與負荷分擔的時候配指定大小的帶寬參與負荷分:ia,如果沒有配置該命令，則按照該接口物理鏈路的有效帶寬參與負荷分擔；2)提供相關命令，開啟或關閉出接口的動態負荷分擔功能；3)提供相關命令，配置路由出接口的負荷分擔優先級；動態負荷分擔組中，只要高優先級接口的帶寬允許，流量會優先發送到高優先級出接口；4)提供統計功能及時反饋當前時段指定接口的帶寬利用率。B)負荷分擔控制子模塊運行在分布/集中式系統的主控CPU上，與所述負荷分擔轉發子模塊相連，作為核心模塊，主要負責以下功能1)通過接口管理子模塊提供的接口，生成動態負荷分擔組；當路由條目存在多個出接口時，如果出接口啟用了動態負荷分擔功能，生成動態負荷分擔組。與普通負荷分擔組的差異在於，它不僅僅依據接口帶寬機械的將流量按比例發送。而是監控流量和接口帶寬利用率的變化，計算動態權重，保證所有^r口的利用率達到最大；2)根據單位時間內負荷分擔流量大小以及出接口利用率情況，調整負荷分擔權重；下面所提及流量為負荷分擔組處理的流量，提及接口利用率為物理接口利用率，包含其他任意流量；動態負荷分擔組各接口的初始權重根據帶寬比率算出；2.1)當所有接口開啟時，如果負荷分擔組中其餘接口的總流量小於高優先級接口(網絡管理員指定的優先出接口)的剩餘可用帶寬，說明高優先級接口有能力處理所有該負荷分擔組的流量。將其餘接口的負荷分擔權重置0，流量僅往高優先級"l妄口發送；2.2)當所有接口開啟時，如果流量超出了高優先級接口的可用帶寬，而小於所有接口的可用帶寬和；根據流量和接口剩餘利用率情況，計算新的權重。該權重保證高優先級接口的利用率達到一個水線(如95%,不用滿所有剩餘帶寬是為了防止網絡流量變化造成報文丟棄的概率)，同時，其餘接口也不會造成擁塞，不出現普通靜態負荷分擔時，有些接口滿負荷運作，有些接口還有大量剩餘帶寬的現象；2.3)當所有接口開啟時，如果流量超過了所有接口的可用帶寬和；計算新的權重，該權重保證所有接口的利用率都達到達100%，最大減小丟包的比率；2.4)當只有高優先級接口開啟時，如果接口利用率沒有達到水線，不做處理；2.5)當只有高優先級接口開啟時，如果接口利用率達到了水線，開啟其他接口，並計算新的權重。該權重保證高優先級接口的利用率達到水線以下，預留2°/。左右的緩沖，避免流量與高優先級接口水線帶寬相仿時，出現頻繁的震蕩；3)負荷分擔權重動態調整後，提供接口，將新的權重信息同步給負荷分擔轉發子模塊；通過良好的封裝，可以向負荷分擔轉發子模塊完全屏蔽掉負荷分擔控制子模塊對於權重的調整；這樣，採用動態負荷分擔功能時，原有負荷分擔轉發子模塊無需做任何的修改；C)負荷分擔轉發子模塊，與所述負荷分擔控制子模塊相連，主要負責以下功能1)通過負荷分擔控制子模塊提供的接口，獲取權重信息；2)將流量根據權重比率發送到負荷分擔組的各個出接口。本發明通過對路由出接口的優先級和帶寬利用率進行相關控制和檢查，實現了一種動態可管理負荷分擔的方法。該方法即能準確把握不同路由出接口的實際流量進行負荷分擔，優化負荷分擔的效果，保證所有接口的帶寬利用率達到最大。同時允許將流量優先發送到某個出口，提供的有效管理手段，幫助網絡管理者根據具體的需求對負荷分擔實施一定的可控性。本發明通過設定統計定時器的時間長短和計算利用率的最長統計周期的長短，可以有效的控制負荷分擔對流量情況的敏感性。如果對當前的流量比較敏感，需要及時響應某個接口流量過大的時候進行負荷分擔，可以將統計定時器的時間和計算利用率的最長統計周期設置的短一些。反之，可以將上述的兩個時間設置的長一些，避免頻繁振蕩。進一步地，由於一個出接口可能同時屬於多個負荷分擔組中某個路由條目的出接口，可能在不同組中有不同的優先級，所以配置優先級數值被設計為一個數值，大小和當前系統支持的最大負荷分擔條目數相關。假定採用配置靜態路由的方法進行負荷分擔，如圖l所示，本發明實施例動態負荷分擔流程包括如下步驟步驟IOI,接口管理子模塊配置多條路由(支持所有的動態路由協議生成的路由)，設定到達目的地址Dst(Destination,目的地)有多個下一跳或者出接口，這些出接口都當前有效，在設定的這些路由之間形成負荷分擔，利用配置命令設定所述路由出接口的優先級高低，然後設置定時器時間；步驟102，負荷分擔控制子模塊控制定時器觸發，檢測負荷分擔流量和接收接口管理子模塊反饋的物理接口利用率；步驟103，負荷分擔控制子模塊判斷是否只有高優先級接口開啟，如果只有高優先級接口開啟，則轉下一步;.如果並非只有高優先級接口開啟時，轉步驟106;步驟104,當只有高優先級接口開啟時，負荷分擔控制子模塊判斷高優先級物理接口利用率是否到水線，如果物理接口利用率沒有達到水線，不做處理，轉步驟113,如果物理接口利用率達到水線，轉步驟下一步；步驟105，如果物理接口利用率達到了水線，負荷分擔控制子模塊開啟其他接口，並計算新的權重，該權重保證高優先級物理接口的利用率達到水線以下，預留2%左右的緩衝，然後轉步驟112;步驟106，當並非只有高優先級接口開啟時，負荷分擔控制子模塊計算各個接口負荷分擔流量和高優先級剩餘帶寬；步驟107，負荷分擔控制子模塊判斷各個接口是否有擁塞，如果有，則轉下一步；如果沒有，則轉步驟109;步驟108，如果有擁塞，則負荷分擔控制子模塊計算新的權重，該權重保證所有物理接口的利用率都達到達100%,最大減小丟包的比率，然後轉步驟112;步驟109,如果沒有擁塞，則負荷分擔控制子模塊判斷負荷分擔組中低優先級接口負荷分擔流量是否小於高優先級剩餘帶寬，如果小於，則轉步驟111;如果並不小於，則轉下一步；步驟110,如果負荷分擔組中低優先級接口負荷分擔流量不小於高優先級剩餘帶寬，則負荷分擔控制子模塊根據負荷分擔組流量和物理接口剩餘利用率情況，計算新的權重，該權重保證高優先級物理接口的利用率達到一個水線，同時，其餘接口也不會造成擁塞，然後轉下一步；步驟111，如果負荷分擔組中低優先級接口負荷分擔流量小於高優先級剩餘帶寬，說明高優先級接口有能力處理所有該負荷分擔組的流量，負荷分擔控制子模塊將其餘接口的負荷分擔權重置零，負荷分擔組流量僅往高優先級接口發送，然後轉步驟112;步驟112，同步到負荷分擔轉發子模塊，負荷分擔轉發子模塊通過負荷分擔控制子模塊提供的接口，獲取權重信息，將負荷分擔組流量根據權重信息發送到負荷分擔組的各個接口；步驟113，流程結束。如圖2所示，本發明應用實例負荷分擔組網示意圖1)在路由器A為普通流量配置三條相同Metric的靜態路由(其中，Metric是路由算法用以確定到達目的地的最佳路徑的計量參數)，分別指向B、C、D負荷分擔；視頻流，固定走鏈路a,可以由PQ(PriorityQueueing,優先隊列)保證其優先級；稅務流，固定走鏈路b,可以由PQ保證其優先級；數據流，在a、b、c鏈路之間負荷分擔。鏈路a、b、c物理帶寬分別為8M、4M、4M;2)發送上述三種流量，調整其大小，觀察負荷分擔的效果以及丟包情況；3)啟用動態負荷分擔，配置與鏈路a、b、c相連的接口為負荷分擔優先級依次遞減出口，將調整周期設置為5秒；4)利用圖2所示流程觀察動態負荷分擔的效果以及丟包情況，對比結果如下表所示tableseeoriginaldocumentpage13tableseeoriginaldocumentpage14可見，使用本發明提出的基於路由出接口優先級和帶寬利用率的負荷分擔策略，提供給網絡管理者一種靈活的手段，根據自己的需要進行一定可控的負荷分擔。同時根據出接口帶寬的利用率情況動態調整負荷分擔，能夠充分利用網絡帶寬，真正有效和合理的進行分擔，提高網絡效率和可靠性。本發明所述方案，並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用。對本發明技術所屬領域的普通技術人員來說，可根據本發明作出各種相應的改變和變形，而所有這些相應的改變和變形都屬於本發明權利要求的保護範圍。權利要求1、一種動態調整負荷分擔的方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)在網絡中配置多條路由，在設定的這些路由之間形成負荷分擔，利用配置命令設定所述路由出接口的優先級高低；(2)計算並根據所述路由出接口單位時間內負荷分擔流量大小以及所述路由出接口利用率，以及所述其優先級高低，動態地調整所述路由出接口的負荷分擔權重，以調整其流量。2、如權利要求l所述方法，其特徵在於，步驟(l)中，所述路由出接口的優先級高低為數值，所述數值小於或等於所述網絡支持的最大負荷分擔條目數。3、如權利要求l所述方法，其特徵在於，步驟(2)中，通過設定統計定時器的時間長短和計算利用率的最長統計周期的長短來控制計算所述路由出接口單位時間內負荷分擔流量大小以及所述路由出接口利用率。4、如權利要求1或3所述方法，其特徵在於，步驟(2)包括如下步驟(2.1)定時器觸發，檢測負荷分擔流量和物理接口利用率，判斷是否只有高優先級接口開啟；(2.2)當只有高優先級接口開啟時，判斷高優先級物理接口利用率是否到水線，如果物理接口利用率沒有達到水線，不做處理，流程結束；如果物理接口利用率達到了水線，開啟其他接口，並計算新的權重，該權重保證高優先級物理接口的利用率達到水線以下，並預留緩衝，然後轉步驟(2.8);(2.3)當並非只有高優先級接口開啟時，計算各個接口負荷分擔流量和高優先級剩餘帶寬，然後判斷各個接口是否有擁塞；(2.4)如果有擁塞，則計算新的權重，該權重保證所有物理接口的利用率都達到達100%,最大減小丟包的比率，然後轉步驟(2.8);(2.5)如果沒有擁塞，則判斷負荷分擔組中低優先級接口負荷分擔流量是否小於高優先級剩餘帶寬；(2.6)如果負荷分擔組中低優先級接口負荷分擔流量小於高優先級剩2餘帶寬，則將其餘接口的負荷分擔權重置零，負荷分擔組流量僅往高優先級接口發送，然後轉步驟(2.8);(2.7)如果負荷分擔組中低優先級接口負荷分擔流量小於高優先級剩餘帶寬，則根據負荷分擔組流量和物理接口剩餘利用率情況，計算新的權重，該權重保證高優先級物理接口的利用率達到一個水線，然後轉下一步；(2.8)將負荷分擔組流量根據權重信息發送到負荷分擔組的各個接口。5、一種動態調整負荷分擔的系統，其特徵在於，所述負荷分擔網絡包括接口管理子模塊、負荷分擔控制子模塊和負荷分擔轉發子模塊，其中所述接口管理子模塊與所述負荷分擔控制子模塊相連，用於提供接口管理配置命令設定路由出接口的優先級高低，並提供統計功能及時反饋所述路由出接口單位時間內負荷分擔流量大小以及所述路由出接口利用率；所述負荷分擔控制子模塊運行在分布/集中式系統的主控CPU上，與所述負荷分擔轉發子模塊相連，用於通過接口管理子模塊提供的接口，在網絡中配置多條路由，在設定的這些路由之間形成負荷分擔；根據所述路由出接口單位時間內負荷分擔流量大小以及所述路由出接口利用率，以及所述其優先級高低，動態地調整所述路由出接口的負荷分擔權重；負荷分擔權重動態調整後，提供接口，將新的權重信息同步給所述負荷分擔轉發子模塊；所述負荷分擔轉發子模塊，與所述負荷分擔控制子模塊相連，用於通過所述負荷分擔控制子模塊提供的接口，獲取所述權重信息，以調整負荷分擔組的各個出接口流量。6、如權利要求5所述系統，其特徵在於，所述接口管理子模塊提供的接口管理命令包括配置路由出接口的有效帶寬大小；啟動或關閉出接口的動態負荷分擔功能；配置路由出接口的負荷分擔優先級。7、如權利要求5所述系統，其特徵在於，所述負荷分擔控制子模塊生成的負荷分擔組監控流量和接口帶寬利用率的變化，計算動態權重，保證所有接口的利用率達到最大。8、如權利要求5所述系統，其特徵在於，所述負荷分擔控制子模塊根據單位時間內負荷分擔流量大小以及出接口利用率情況，調整負荷分擔權重，包括如下情況(5.1)當所有接口開啟時，如果負荷分擔組中其餘接口的總流量小於高優先級接口的剩餘可用帶寬，則將其餘接口的負荷分擔權重置零，負荷分擔組流量僅往高優先級接口發送；如果負荷分擔組流量超出了高優先級接口的可用帶寬，而小於所有接口的可用帶寬和，則根據負荷分擔組流量和物理接口剩餘利用率情況，計算新的權重，該權重保證高優先級物理接口的利用率達到一個水線；如果負荷分擔組流量超過了所有接口的可用帶寬和，則計算新的權重，該權重保證所有物理接口的利用率都達到達100%，最大減小丟包的比率；(5.2)當只有高優先級接口開啟時，如果物理接口利用率沒有達到水線，不做處理；如果物理接口利用率達到了水線，開啟其他接口，並計算新的權重，該權重保證高優先級物理接口的利用率達到水線以下，並預留緩衝。9、如權利要求8所述系統，其特徵在於，所述水線將近而不到100%。全文摘要本發明首先公開了一種動態調整負荷分擔的方法，包括如下步驟(1)在網絡中配置多條路由，在設定的這些路由之間形成負荷分擔，利用配置命令設定所述路由出接口的優先級高低；(2)計算並根據所述路由出接口單位時間內負荷分擔流量大小以及所述路由出接口利用率，以及所述其優先級高低，動態地調整所述路由出接口的負荷分擔權重，以調整其流量。本發明還公開了一種動態調整負荷分擔的系統，所述負荷分擔網絡包括接口管理子模塊、負荷分擔控制子模塊和負荷分擔轉發子模塊。本發明能準確把握不同路由出接口的實際流量進行負荷分擔，優化負荷分擔的效果，保證所有接口的帶寬利用率達到最大。文檔編號H04L12/24GK101110775SQ200710122868公開日2008年1月23日申請日期2007年7月6日優先權日2007年7月6日發明者通冷,喻敬海,軼鄭申請人:中興通訊股份有限公司