選擇負載分擔方式的方法、裝置和系統的製作方法
2023-08-06 20:16:11 3
專利名稱：選擇負載分擔方式的方法、裝置和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種選擇負載分擔方式的方法、裝置和系統。
背景技術：
鏈路聚合(Link Aggregation)是將一組物理埠捆綁在一起作為一個邏輯接口來增加帶寬的一種方法，又稱為多埠負載均衡組(Load Sharing Group)。通過在兩臺設備之間建立鏈路聚合組(Link Aggregation Group)，可以提供更高的通信帶寬和更高的可靠性，這種提高不需要硬體的升級，並且還為兩臺設備之間的通信提供了冗餘保護。引入鏈路聚合組後必須保證數據的有序性。數據流就是具有相同源MAC地址、目的MAC地址、源IP 地址和目的IP位址的一組數據包。例如，兩臺設備之間的Telnet或FTP連接就是一個數據流。為了避免數據包亂序的情況發生，在實現埠匯聚(Trunk)的時候引入了一種數據包轉發機制，確保屬於同一個數據流的數據幀按照發送的先後順序到達目的地。這種機制根據MAC地址或IP位址來區分數據流，將屬於同一數據流的數據幀通過同一條物理鏈路發送到目的地。當報文從鏈路聚合組轉發的時候，按照逐流負載分擔方式，逐流負載分擔能保證包的順序，但不能保證帶寬佔用率。在現有技術下使用鏈路聚合組時，會同時設定一種默認的負載分擔方式，當主要報文特性發生變化時，這種負載分擔方式可能就不均勻，通過手工改變負載分擔的方式，可以使其負載分擔均勻。但是該方式有如下缺點1)手工操作工作量大；現網中可能有很多鏈路聚合組，且每個鏈路聚合組的負載分擔方式可能不同，需要根據數據報文的特徵去修改其哈希負載方式，修改後需要觀測負載分擔是否均勻。2) 一種默認的負載分擔方式不能保證所有的鏈路聚合組中的成員負載分擔均勻， 現網網絡報文的可變性和複雜性決定了不能固定地通過某種方式進行負載分擔。採用手工修改負載分擔方式，可以保證負載分擔均勻，但工作量大。
發明內容
本發明實施例提供了一種選擇負載分擔方式的方法、裝置和系統，可以實現動態自適應改變負載分擔方式，使負載分擔均勻。—方面，本發明實施例提供了一種選擇負載分擔方式的方法，所述方法包括監聽鏈路聚合組中活動埠發送的報文；根據所述報文的第一報文特徵，以及第一負載分擔方式對應的哈希算法計算所述活動埠的第一帶寬佔用率，根據所述第一帶寬佔用率計算所述第一負載分擔方式對應的第一加權值；根據所述報文的第二報文特徵，以及第二負載分擔方式對應的哈希算法計算所述活動埠的第二帶寬佔用率，根據所述第二帶寬佔用率計算所述第二負載分擔方式對應的第二加權值；
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比較所述第一加權值與所述第二加權值，根據比較結果選擇負載分擔方式。另一方面，本發明實施例提供了一種選擇負載分擔方式的裝置，所述裝置包括監聽單元，用於監聽鏈路聚合組中活動埠發送的報文；第一加權值計算單元，用於根據所述報文的第一報文特徵，以及第一負載分擔方式對應的哈希算法計算所述活動埠的第一帶寬佔用率，根據所述第一帶寬佔用率計算所述第一負載分擔方式對應的第一加權值；第二加權值計算單元，用於根據所述報文的第二報文特徵，以及第二負載分擔方式對應的哈希算法計算所述活動埠的第二帶寬佔用率，根據所述第二帶寬佔用率計算所述第二負載分擔方式對應的第二加權值；選擇單元，用於比較所述第一加權值與所述第二加權值，根據比較結果選擇負載分擔方式。第三方面，本發明實施例提供了一種包括上述選擇負載分擔方式的裝置的系統。本發明實施例提供了選擇負載分擔方式的方法、裝置和系統。其中，交換機監聽鏈路聚合組中活動埠發送的報文；根據第一報文特徵，計算當前使用的第一負載分擔方式的第一加權值；根據第二報文特徵，計算除當前使用的負載分擔方式之外的第二負載分擔方式的第二加權值；比較所述第一加權值與所述第二加權值，當所述第一加權值不大於所述第二加權值時，選擇所述第一負載分擔方式，當所述第一加權值大於所述第二加權值時， 選擇所述第二加權值對應的所述第二負載分擔方式。由此實現了負載分擔方式的動態自適應調整，無需人工配置，節省了大量的時間成本和經濟成本。
圖1為本發明實施例提供的一種選擇負載分擔方式的方法流程圖；圖2為本發明實施例提供的選擇負載分擔方式的系統架構圖；圖3為本發明實施例提供的另一種選擇負載分擔方式的方法流程圖；圖4為本發明實施例提供的一種選擇負載分擔方式的裝置示意圖。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。圖1為本發明實施例提供的一種選擇負載分擔方式的方法流程圖。如圖1所示， 本實施例包括以下步驟步驟101，第一交換機中的監聽埠監聽鏈路聚合組中的活動埠發送的報文。優選地，指定第一交換機中的鏈路聚合組之外的某個埠為監聽埠，將所述第一交換機中的鏈路聚合組中的活動埠發送的報文鏡像到所述監聽埠。圖2為本發明實施例提供的選擇負載分擔方式的系統架構圖。圖2包括第一交換機、第二交換機以及分別連接第一交換機和第二交換機的第一終端和第二終端。這裡需要說明的是，本發明對第一交換機中的活動埠的數量並沒有限制。鏈路聚合組用來連接兩個交換機設備(或者其他網絡設備)，邏輯鏈路的帶寬增加了大約(n-1)倍，η為聚合的路數。通過設備內部控制，可以合理地將數據分配在被聚合連接的設備上，實現負載分擔。圖2中，η為4，即第一交換機有4個活動埠，分別為埠
51、埠 2、埠 3、埠 4。步驟102，第一交換機根據監聽埠監聽到的報文的第一報文特徵，以及第一負載分擔方式對應的哈希算法計算所述活動埠的第一帶寬佔用率，根據所述第一帶寬佔用率計算所述第一負載分擔方式對應的第一加權值。優選地，所述鏈路聚合組中的第一交換機設備支持多種負載分擔方式，包括 SMAC(英文全稱Source Medium/Media Access Control，S卩源 MAC)方式、DMAC(英文全稱 destination Medium/Media Access Control，即目的 MAC)方式、SMAC 異或 DMAC 方式、 SIP(英文全稱Source Internet Protocol，即源 IP)方式、DIP(英文全稱Destination Internet Protocol,即目的IP)方式、SIP異或DIP方式等。優選地，將目前正在使用的負載分擔方式作為第一負載分擔方式，第一負載分擔方式對應的哈希算法要使用到的報文特徵為第一報文特徵。可選地，對應於各種負載分擔方式，計算活動埠的帶寬佔用率時所使用的報文特徵是不同的，所使用的哈希算法也是不同的。例如，假設第一負載分擔方式為SMAC方式，則第一報文特徵包括Source MAC Address (源MAC地址)、VLAN(虛擬區域網信息)、 Khertype (乙太網類型欄位及值)、Source Module ID (源模塊編號)、Port ID (埠號) 特徵。SMAC方式所對應的哈希算法如下索引Index= SA[42: 40] SA [34: 32] @ SA [26: 24] @ SA [18: 16] θ SA [10: 8] θ SA [2:0] θ YLAN [10: 8] θ YLAN [2: 0] θ Ethertype [10: 2] Ethertype [2: 0] θ SRC.M0DID [2: 0] θ SRC—PORT—TGID [2: 0]可選地，監聽時間t內，經過鏈路聚合組中活動埠的報文，並且根據第一負載分擔方式對應的哈希算法和第一報文特徵計算出一個索引值，根據所述索引值在鏈路聚合轉發表中查找發送報文的活動埠。計算時間t內，監聽埠監聽到的報文由哪個活動埠發送出去，進一步計算每個活動埠的帶寬佔用率。計算出每個活動埠的帶寬佔用率後， 利用加權值算法計算第一負載分擔方式的帶寬佔用率加權值。計算帶寬佔用率加權值的算法為Ioadvalue =( |埠 1帶寬佔用率-平均帶寬佔用率| +1埠 2帶寬佔用率-平均帶寬佔用率I+...+I埠 η帶寬佔用率-平均帶寬佔用率Ι)*100;優選地，根據所述第一帶寬佔用率計算所述第一負載分擔方式對應的第一加權值之後還包括設置閾值，根據所述閾值修正所述第一加權值。步驟103，第一交換機根據監聽埠監聽到的報文的第二報文特徵，以及第二負載分擔方式對應的哈希算法計算所述活動埠的第二帶寬佔用率，根據所述第二帶寬佔用率計算所述第二負載分擔方式對應的第二加權值。優選地，除當前使用的負載分擔方式外，其他負載分擔方式為第二負載分擔方式， 第二負載分擔方式所對應的哈希算法使用到的報文特徵為第二報文特徵。可選地，對應於各種負載分擔方式，計算活動埠的帶寬佔用率時所使用的報文特徵是不同的，所使用的哈希算法也是不同的。例如，第二負載分擔方式為DMAC方式時， 第二報文特徵包括Destination MAC Address (目的MAC地址)、VLAN (虛擬區域網信息)、 Khertype (乙太網類型欄位及值)、S0urce Module ID (源模塊編號)、Port ID(埠號)。 DMAC方式對應的哈希算法如下
索引Index= DA[42: 40] DA [34: 32] DA [26: 24] DA [18: 16] DA [10: 8] DA [2:0] YLAN [10: 8] YLAN [2: 0] Ethertype [10: 2]
Ethertype [2: 0] θ SRC.MODID [2: 0] θ SRC_P0RT_TGID [2: 0]在一段時間內，監聽埠監聽到鏈路聚合組中的活動埠發送的報文後，根據第二負載分擔方式對應的哈希算法和第二報文特徵預計算每個活動埠的帶寬佔用率。然後根據計算帶寬佔用率的加權值的算法，預計算第二負載分擔方式對應的第二加權值。經過一段時間後，預計算出所有第二負載分擔方式的第二加權值。優選地，預計算出所有第二負載分擔方式的第二加權值之後，比較得出所有第二加權值的最小值。步驟104，第一交換機比較所述第一加權值與所述第二加權值的最小值，根據比較結果選擇負載分擔方式。優選地，所述根據比較結果選擇負載分擔方式具體為當所述第一加權值不大於所述第二加權值的最小值時，選擇所述第一負載分擔方式；當所述第一加權值大於所述第二加權值中的最小值時，選擇所述第二加權值中的最小值對應的所述第二負載分擔方式。優選地，對第一加權值增加一個閾值，根據所述閾值修正所述第一加權值，以免過於頻繁地修改負載分擔方式。本步驟具體可以為，第一交換機比較修正後的第一加權值與所述第二加權值中的最小值，當所述修正後的第一加權值不大於所述第二加權值中的最小值時，選擇所述第一負載分擔方式；當所述修正後的第一加權值大於所述第二加權值中的最小值時，選擇所述第二加權值中的最小值對應的所述第二負載分擔方式。圖3為本發明實施例提供的另一種選擇負載分擔方式的方法流程圖。如圖3所示， 本實施例包括以下步驟步驟301，第一交換機中的監聽埠監聽鏈路聚合組中的活動埠發送的報文。優選地，指定第一交換機中的鏈路聚合組之外的某個埠為監聽埠，用於監聽第一交換機中所有活動埠發送的報文。步驟302，第一交換機根據監聽埠監聽到的報文的第一報文特徵，以及第一負載分擔方式對應的哈希算法計算各個活動埠的第一帶寬佔用率，根據所述第一帶寬佔用率計算所述第一負載分擔方式對應的第一加權值。第一交換機設備支持多種負載分擔方式，將目前正在使用的負載分擔方式作為第一負載分擔方式。這裡以第一負載分擔方式為SMAC方式進行舉例，詳細闡述根據報文特徵和第一負載分擔方式的哈希算法計算活動埠帶寬佔用率的方法。使用SMAC方式時，根據報文中的Source MAC Address (源MAC地址)、VLAN (虛擬區域網信息)Jthertype (乙太網類型欄位及值)、S0urce Module ID (源模塊編號)、Port ID(埠號)特徵進行哈希計算，算法如下索引Index= SA[42: 40] SA [34: 32] @ SA [26: 24] @ SA [18: 16] θ SA [10: 8] θ SA [2:0] θ YLAN [10: 8] θ YLAN [2: 0] θ Ethertype [10: 2]
Ethertype [2: 0] θ SRC.M0DID [2: 0] θ SRC_P0RT_TGID [2: 0]使用上面的算法得到一個3比特的索引值，然後從鏈路聚合轉發表中查詢所述索引值對應的活動埠。以下面的報文為例報文中 SA = 0x000102030405 ；VLAN = 0x24 ；Ethertype = 0x0800 ；Source Module ID = 7 ；Port ID = 4，使用上面的哈希算法計算出索引值為6。因此如果採用SMAC負載分擔方式，該報文由鏈路聚合轉發表中的第七個埠轉發。如圖2所示，假設第一交換機中有4個活動埠，分別為埠 1、埠 2、埠 3、埠 4，其鏈路聚合轉發表如表1所示。表 權利要求
1.一種選擇負載分擔方式的方法，其特徵在於，所述方法包括監聽鏈路聚合組中活動埠發送的報文；根據所述報文的第一報文特徵，以及第一負載分擔方式對應的哈希算法計算所述活動埠的第一帶寬佔用率，根據所述第一帶寬佔用率計算所述第一負載分擔方式對應的第一加權值；根據所述報文的第二報文特徵，以及第二負載分擔方式對應的哈希算法計算所述活動埠的第二帶寬佔用率，根據所述第二帶寬佔用率計算所述第二負載分擔方式對應的第二加權值；比較所述第一加權值與所述第二加權值，根據比較結果選擇負載分擔方式。
2.如權利要求1所述的選擇負載分擔方式的方法，其特徵在於，所述根據比較結果選擇負載分擔方式包括當所述第一加權值不大於所述第二加權值時，選擇所述第一負載分擔方式；當所述第一加權值大於所述第二加權值時，選擇所述第二加權值對應的所述第二負載分擔方式進行報文轉發。
3.如權利要求1或2所述的選擇負載分擔方式的方法，其特徵在於，所述第一負載分擔方式為當前使用的負載分擔方式；所述第二負載分擔方式為除所述第一負載分擔方式之外的任一負載分擔方式；當存在多個第二負載分擔方式時，所述第二加權值為所述多個第二負載分擔方式對應的加權值中的最小值。
4.如權利要求1-3中任意一項所述的選擇負載分擔方式的方法，其特徵在於，所述根據所述第一帶寬佔用率計算所述第一負載分擔方式對應的第一加權值之後還包括設置閾值，根據所述閾值修正所述第一加權值；所述比較所述第一加權值與所述第二加權值，根據比較結果選擇負載分擔方式具體包括比較所述修正後的第一加權值與所述第二加權值，當所述修正後的第一加權值不大於所述第二加權值時，選擇所述第一負載分擔方式；當所述修正後的第一加權值大於所述第二加權值時，選擇所述第二加權值對應的所述第二負載分擔方式。
5.如權利要求1-4中任意一項所述的選擇負載分擔方式的方法，其特徵在於，所述根據比較結果選擇負載分擔方式之後還包括計算選擇後的所述負載分擔方式下報文的索引值，並根據所述索引值查詢鏈路聚合轉發表，選擇所述鏈路聚合轉發表中所述索引值對應的埠發送所述報文。
6.一種選擇負載分擔方式的裝置，其特徵在於，所述裝置包括監聽單元，用於監聽鏈路聚合組中活動埠發送的報文；第一加權值計算單元，用於根據所述報文的第一報文特徵，以及第一負載分擔方式對應的哈希算法計算所述活動埠的第一帶寬佔用率，根據所述第一帶寬佔用率計算所述第一負載分擔方式對應的第一加權值；第二加權值計算單元，用於根據所述報文的第二報文特徵，以及第二負載分擔方式對應的哈希算法計算所述活動埠的第二帶寬佔用率，根據所述第二帶寬佔用率計算所述第二負載分擔方式對應的第二加權值；選擇單元，用於比較所述第一加權值與所述第二加權值，根據比較結果選擇負載分擔方式。
7.如權利要求6所述的選擇負載分擔方式的裝置，其特徵在於，所述選擇單元具體用於當所述第一加權值不大於所述第二加權值時，選擇所述第一負載分擔方式；當所述第一加權值大於所述第二加權值時，選擇所述第二加權值對應的所述第二負載分擔方式進行報文轉發。
8.如權利要求6或7所述的選擇負載分擔方式的裝置，其特徵在於，所述第一負載分擔方式為當前使用的負載分擔方式；所述第二負載分擔方式為除所述第一負載分擔方式之外的任一負載分擔方式；當存在多個第二負載分擔方式時，所述第二加權值為所述多個第二負載分擔方式對應的加權值中的最小值。
9.如權利要求6-8中任意一項所述的選擇負載分擔方式的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括設置單元，用於設置閾值，根據所述閾值修正所述第一加權值；所述選擇單元具體用於比較所述修正後的第一加權值與所述第二加權值，當所述修正後的第一加權值不大於所述第二加權值時，選擇所述第一負載分擔方式；當所述修正後的第一加權值大於所述第二加權值時，選擇所述第二加權值對應的所述第二負載分擔方式。
10.如權利要求6-9中任意一項所述的選擇負載分擔方式的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括計算單元，用於計算選擇後的所述負載分擔方式下報文的索引值，並根據所述索引值查詢鏈路聚合轉發表。
11.如權利要求10所述的選擇負載分擔方式的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括發送器，用於根據所述鏈路聚合轉發表中所述索引值對應的埠發送報文。
12.一種包括如權利要求6-11任意一項所述的選擇負載分擔方式的裝置的系統。
全文摘要
本發明涉及一種選擇負載分擔方式的方法、裝置和系統。交換機監聽鏈路聚合組中活動埠發送的報文；根據報文的第一報文特徵以及第一負載分擔方式對應的哈希算法計算活動埠的第一帶寬佔用率，然後根據第一帶寬佔用率計算第一負載分擔方式對應的第一加權值；根據報文的第二報文特徵以及第二負載分擔方式對應的哈希算法計算活動埠的第二帶寬佔用率，然後根據第二帶寬佔用率計算第二負載分擔方式對應的第二加權值；比較第一加權值與第二加權值，根據比較結果選擇負載分擔方式。本發明解決了動態自適應均衡負載分擔的問題。
文檔編號H04L12/56GK102447619SQ20111035443
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者周廣證, 黃建兵 申請人:華為技術有限公司