根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法及系統的製作方法
2023-05-07 16:12:11 1
根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明揭示了一種根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法及系統，方法包括晶片解析隧道報文的外層頭部，進行數據的轉發以及從中提取出相應的欄位進行負載均衡計算，得到外層頭部的負載均衡計算結果；判斷是否啟用內層頭部進行負載均衡，若不啟用，則直接根據外層頭部的負載均衡計算結果選擇負載均衡鏈路進行報文發送；若啟用，晶片則繼續解析報文的內層頭部，並根據計算到的內層頭部的負載均衡計算結果選擇負載均衡鏈路進行報文發送。本發明實現了使用報文的外層數據信息實現轉發，內層數據信息實現負載均衡，這樣就可將數據報文分攤到負載均衡組的不同鏈路上，實現了真正的負載均衡，大大提高了帶寬的利用率。
【專利說明】根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及數據通信【技術領域】，尤其是涉及一種根據報文的外層信息進行數據報文的轉發行為確定，根據內層信息進行負載均衡鏈路選擇的方法及系統。
【背景技術】
[0002]傳統晶片所實現的負載均衡往往是通過提取報文頭部的一些信息，例如IP位址等，通過哈希計算得到一個哈希值，根據這個哈希值取模，而將報文分配到不同的鏈路上進行轉發。
[0003]在現有的隧道方案中，往往外層信息是承載網絡封裝的報文頭部，而內層信息則是實際用戶的報文信息。承載網絡往往採用同一條隧道來封裝用戶的多種業務，甚至同一條隧道可能承載著不同用戶的不同業務。也就是說針對承載網絡的同一條隧道，它的頭部都是相同的，這就導致僅僅根據報文的外層信息只能計算出相同的哈希值，所以無法將報文分配到不同的鏈路上進行轉發，而導致某條鏈路的負載偏高，而其他鏈路的負載偏低，導致不能實現負載均衡的目的，從而造成帶寬的浪費。
[0004]因此，現有的傳統晶片當作為隧道的中間傳輸節點的時候，只能解析外層頭部，並根據外層頭部進行數據的轉發以及提取出相應的欄位進行負載均衡的哈希計算，並得到具體的哈希值，藉此來做相應的負載均衡取餘運算，無法窺探到此類報文的內層數據，更加無法根據內層數據的相應欄位進行負載均衡計算。
[0005]在MPLS (Mult1-Protocol Label Switching,多協議標籤交換)的隧道方案中提出了熵標籤(entropy label)的概念，即在隧道的入口處，就針對內層報文頭部中相關的欄位進行哈希計算，並將該哈希值以標籤的形式添加到需要轉發的報文中。中間傳輸設備解析該entropy label,並使用標籤標識(label ID)來作為相應的負載均衡的哈希值。用該值來進行負載均衡組中鏈路的選擇。
[0006]但是該方案只適用於MPLS的隧道方案，因為該哈希值需要以標籤的形式存在於報文中，向下遊設備傳遞。又因添加的entropy label並不用於轉發，因此增加了報文的長度，降低了鏈路利用率。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法及系統，根據內層報文的相應欄位進行負載均衡鏈路的選擇，這樣可根據用戶具體的業務屬性來進行負載均衡的計算，從而將該數據報文分擔到不同的鏈路上，以實現負載均衡的作用。
[0008]為實現上述目的，本發明提出如下技術方案:一種根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法，所述報文包括外層頭部和內層頭部，所述方法包括以下步驟:
[0009]SI，晶片解析收到的所述報文的外層頭部，並根據所述外層頭部進行數據的轉發以及提取出相應的欄位進行負載均衡計算，得到外層頭部的負載均衡計算結果；
[0010]S2，判斷是否啟用所述內層頭部進行負載均衡，若不啟用，則進入步驟S3;若啟用，則進入步驟S4;
[0011]S3，根據所述外層頭部的負載均衡計算結果選擇相應的負載均衡鏈路；
[0012]S4，晶片解析所述報文的內層頭部，並從中提取出相應的欄位進行負載均衡計算，得到內層頭部的負載均衡計算結果，根據所述內層頭部的負載均衡計算結果選擇相應的負載均衡鏈路；
[0013]S5，將所述報文從選擇的負載均衡鏈路上進行發送。
[0014]優選地,所述步驟SI包括:
[0015]S11，晶片解析收到的所述報文的外層頭部，根據所述外層頭部進行轉發信息的查找，得到相應的負載均衡組；
[0016]S12，根據用戶自定義的規則以及經所述晶片解析得到的外層頭部信息，從所述外層頭部中提取出相關欄位；
[0017]S13，對所述步驟S12提取出的欄位進行負載均衡計算，得到所述外層頭部的負載均衡計算結果。
[0018]優選地，所述步驟S4中，根據隧道類型或者所述外層報文中的欄位確定所述內層報文格式，晶片解析所述報文的內層頭部，根據用戶自定義的規則從所述內層頭部中提取出相應的欄位。
[0019]優選地，所述步驟SI和步驟S4中的負載均衡計算可採用哈希計算方法，得出外層頭部的哈希值和內層頭部的哈希值，這樣，步驟S3和步驟S4則分別根據所述外層頭部的哈希值和內層頭部的哈希值做負載均衡取模運算，根據得到的模在所述負載均衡組中選擇相應的負載均衡鏈路。
[0020]優選地，所述晶片內具有報文頭部欄位掩碼列表，用於供用戶配置參與負載均衡計算的欄位。
[0021]本發明的另一目的還在於提供一種根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的系統，所述系統包括外層頭部解析單元、外層頭部鏈路選擇單元、判斷單元、內層頭部解析單元、內層頭部鏈路選擇單元和報文發送單元:
[0022]所述外層頭部解析單元用於解析收到的所述報文的外層頭部，並根據所述外層頭部進行數據的轉發以及提取出相應的欄位進行負載均衡計算，得到外層頭部的負載均衡計算結果;
[0023]所述外層頭部鏈路選擇單元用於根據所述外層頭部的負載均衡計算結果選擇相應的負載均衡鏈路；
[0024]所述判斷單元用於判斷是否啟用所述內層頭部進行負載均衡；
[0025]所述內層頭部解析單元用於解析所述報文的內層頭部，並從所述內層頭部中提取出相應的欄位進行負載均衡計算，得到內層頭部的負載均衡計算結果；
[0026]所述內層頭部鏈路選擇單元用於根據所述內層頭部的負載均衡計算結果選擇相應的負載均衡鏈路；
[0027]所述報文發送單元將所述報文從選擇的負載均衡鏈路上進行發送。
[0028]優選地，所述外層頭部解析單元包括負載均衡組確定單元、第一提取欄位單元和第一負載均衡計算單元，所述負載均衡組確定單元用於解析收到的所述報文的外層頭部，根據所述外層頭部進行轉發信息的查找，得到相應的負載均衡組；所述第一提取欄位單元用於根據用戶自定義的規則以及經所述晶片解析得到的外層頭部信息，從所述外層頭部中提取出相關欄位；所述第一負載均衡計算單元用於對所述第一提取欄位單元提取出的欄位進行相應的負載均衡計算，得到所述外層頭部的負載均衡計算結果。
[0029]優選地，所述第一、第二負載均衡計算單元可選用哈希算法進行負載均衡計算，得出外層頭部的哈希值和內層頭部的哈希值，這樣，所述外層和內層頭部鏈路選擇單元分別根據所述外層頭部的哈希值和內層頭部的哈希值做負載均衡取模運算，根據得到的模在所述負載均衡組中選擇相應的負載均衡鏈路。
[0030]優選地，所述內層頭部解析單元包括內層頭部解析單元、第二提取欄位單元、第二負載均衡計算單元:
[0031]所述內層頭部解析單元用於根據隧道類型或者所述外層報文中的欄位確定所述內層報文格式，晶片解析所述報文的內層頭部；
[0032]所述第二提取欄位單元用於根據用戶自定義的規則從所述內層頭部中提取出相應的欄位；
[0033]所述第二負載均衡計算單元用於根據所述第二提取欄位單元中提取出的所述欄位進行相應的負載均衡計算，得到所述內層頭部的負載均衡計算結果。
[0034]優選地，所述系統內具有報文頭部欄位掩碼列表，用於供用戶配置參與負載均衡計算的欄位。
[0035]本發明的有益效果是:
[0036]1、本發明實現了使用報文的外層數據信息實現轉發，內層數據信息實現負載均衡，這樣就可以實現將該數據報文分攤到負載均衡組的不同鏈路上，實現了真正的負載均衡，大大提高了帶寬的利用率。
[0037]2、本發明優化了傳統晶片的針對於隧道報文的負載均衡方式，彌補了在傳統數據晶片上無法實現隧道報文的負載均衡的不足，提高了負載均衡的效率，適用於所有的隧道類型。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1是本發明根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法的流程示意圖；
[0039]圖2是本發明根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的系統的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0040]下面將結合本發明的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0041]本發明所揭示的一種根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法及系統，適用於各種隧道技術中的負載均衡，本發明在不修改原始轉發報文的條件下，針對外層和內層報文採用兩次報文解析，使用報文的外層數據信息實現轉發，內層數據信息實現負載均衡。
[0042]以IPv4in IPv4的隧道技術為具體實施例，介紹本發明所揭示的一種根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法。晶片作為隧道的中間傳輸節點時，如圖1所示，晶片首先解析收到的報文的外層頭部，根據外層的IPv4的頭部進行IP轉發信息的查找，得到相應的負載均衡組，使得該報文可以在該負載均衡組中進行鏈路的選擇。
[0043]其次，根據用戶自定義的規則以及經晶片解析得到的外層頭部信息，從外層頭部中提取出相關欄位，並對這些欄位進行負載均衡計算，得到外層頭部的負載均衡計算結果，本發明實施例中的負載均衡算法採用哈希算法，當然，哈希算法只是負載均衡運算的一種，而不是唯一的方式，本發明並不局限於使用哈希算法，其他負載均衡計算算法也同樣可以。
[0044]根據從外層頭部中提取出的欄位計算得到外層頭部的哈希值A。晶片內提供一個掩碼的列表供用戶配置需要參與HASH計算的欄位。以IP頭部為例，用戶可以靈活配置使用IP頭部中一個或者多個欄位，例如=IP目的地址，IP源地址，DSCP(DifferentiatedServices Code Point，差分服務代碼點)等。當然，這裡的掩碼的列表不限於IP掩碼列表，是針對各種報文頭部中各個欄位的掩碼。
[0045]然後，判斷系統是否啟用了內層負載均衡，若未啟用，則根據外層頭部的哈希值A做負載均衡取模運算或者其他運算，根據得到的結果在負載均衡組中選擇相應的負載均衡鏈路，並將報文從選擇的負載均衡鏈路上進行發送。
[0046]若啟用了，則根據隧道類型或者外層報文中的欄位確定內層報文格式，晶片繼續解析隧道報文的內層頭部，根據用戶自定義的規則，從內層頭部中提取出相應的欄位進行負載均衡的哈希計算，得到內層頭部的哈希值B，根據內層頭部的哈希值B做負載均衡取模運算或者其他運算，根據得到的結果在負載均衡組中選擇相應的負載均衡鏈路，並將報文從選擇的負載均衡鏈路上進行發送。
[0047]基於根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法，本發明還對應揭示了一種根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的系統，包括外層頭部解析單元、外層頭部鏈路選擇單元、判斷單元、內層頭部解析單元、內層頭部鏈路選擇單元和報文發送單元。
[0048]其中，外層頭部解析單元包括負載均衡組確定單元、第一提取欄位單元和第一負載均衡計算單元，負載均衡組確定單元用於解析收到的報文的外層頭部，根據外層頭部進行轉發信息的查找，得到相應的負載均衡組；第一提取欄位單元用於根據用戶自定義的規則以及經晶片解析得到的外層頭部信息，從外層頭部中提取出相關欄位；第一負載均衡計算單元用於對第一提取欄位單元提取出的欄位進行哈希計算，得到外層頭部的哈希值A。
[0049]外層頭部鏈路選擇單元用於根據外層頭部的哈希值A做負載均衡取模運算，根據得到的模在負載均衡組中選擇相應的負載均衡鏈路。
[0050]判斷單元用於判斷是否啟用內層頭部進行負載均衡，若不啟動，則將隧道報文送給外層頭部鏈路選擇單元，若啟動，則將隧道報文送給內層頭部鏈路選擇單元。
[0051]內層頭部解析單元包括內層頭部解析單元、第二提取欄位單元、第二負載均衡計算單元，內層頭部解析單元用於根據隧道類型或者外層報文中的欄位確定內層報文格式，晶片解析報文的內層頭部；第二提取欄位單元用於根據用戶自定義的規則從內層頭部中提取出相應的欄位；第二負載均衡計算單元用於根據第二提取欄位單元中提取出的欄位進行負載均衡的哈希計算，得到內層頭部的哈希值B。
[0052]內層頭部鏈路選擇單元用於根據內層頭部的哈希值B做負載均衡取模運算，根據得到的模在負載均衡組中選擇相應的負載均衡鏈路。
[0053]報文發送單元用於將隧道報文從根據外層頭部選擇的負載均衡鏈路上或者根據內層頭部選擇的負載均衡鏈路上進行發送。
[0054]本專利所適用的隧道技術不限於IPv4 in IPv4, IPv4 in IPv6, IPv6 in IPv4,IPv6 in IPv6, GRE over MPLS (基於多標籤交換的通用路由封裝)等隧道技術。
[0055]本發明的技術內容及技術特徵已揭示如上，然而熟悉本領域的技術人員仍可能基於本發明的教示及揭示而作種種不背離本發明精神的替換及修飾，因此，本發明保護範圍應不限於實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發明的替換及修飾，並為本專利申請權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法，所述報文包括外層頭部和內層頭部，其特徵在於，所述方法包括以下步驟: SI，晶片解析收到的所述報文的外層頭部，並根據所述外層頭部進行數據的轉發以及提取出相應的欄位進行負載均衡計算，得到外層頭部的負載均衡計算結果； S2，判斷是否啟用所述內層頭部進行負載均衡，若不啟用，則進入步驟S3;若啟用，則進入步驟S4 ； S3，根據所述外層頭部的負載均衡計算結果選擇相應的負載均衡鏈路； S4，晶片解析所述報文的內層頭部，並從中提取出相應的欄位進行負載均衡計算，得到內層頭部的負載均衡計算結果，根據所述內層頭部的負載均衡計算結果選擇相應的負載均衡鏈路； S5，將所述報文從選擇的負載均衡鏈路上進行發送。
2.根據權利要求1所述的根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法，其特徵在於，所述步驟SI包括: S11，晶片解析收到的所述報文的外層頭部，根據所述外層頭部進行轉發信息的查找，得到相應的負載均衡組； S12，根據用戶自定義的規則以及經所述晶片解析得到的外層頭部信息，從所述外層頭部中提取出相關欄位； S13，對所述步驟S12提取出的欄位進行負載均衡計算，得到所述外層頭部的負載均衡計算結果。
3.根據權利要求1所述的根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法，其特徵在於，所述步驟S4中，根據隧道類型或者所述外層報文中的欄位確定所述內層報文格式，晶片解析所述報文的內層頭部，根據用戶自定義的規則從所述內層頭部中提取出相應的欄位。
4.根據權利要求1?3任意一項所述的根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的方法，其特徵在於，所述晶片內具有報文頭部欄位掩碼列表，用於供用戶配置參與負載均衡計算的欄位。
5.一種根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的系統，所述報文包括外層頭部和內層頭部，其特徵在於，所述系統包括外層頭部解析單元、外層頭部鏈路選擇單元、判斷單元、內層頭部解析單元、內層頭部鏈路選擇單元和報文發送單元: 所述外層頭部解析單元用於解析收到的所述報文的外層頭部，並根據所述外層頭部進行數據的轉發以及提取出相應的欄位進行負載均衡計算，得到外層頭部的負載均衡計算結果; 所述外層頭部鏈路選擇單元用於根據所述外層頭部的負載均衡計算結果選擇相應的負載均衡鏈路； 所述判斷單元用於判斷是否啟用所述內層頭部進行負載均衡； 所述內層頭部解析單元用於解析所述報文的內層頭部，並從所述內層頭部中提取出相應的欄位進行負載均衡計算，得到內層頭部的負載均衡計算結果； 所述內層頭部鏈路選擇單元用於根據所述內層頭部的負載均衡計算結果選擇相應的負載均衡鏈路； 所述報文發送單元將所述報文從選擇的負載均衡鏈路上進行發送。
6.根據權利要求5所述的根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的系統，其特徵在於，所述外層頭部解析單元包括負載均衡組確定單元、第一提取欄位單元和第一負載均衡計算單元，所述負載均衡組確定單元用於解析收到的所述報文的外層頭部，根據所述外層頭部進行轉發信息的查找，得到相應的負載均衡組；所述第一提取欄位單元用於根據用戶自定義的規則以及經所述晶片解析得到的外層頭部信息，從所述外層頭部中提取出相關欄位；所述第一負載均衡計算單元用於對所述第一提取欄位單元提取出的欄位進行相應的負載均衡計算，得到所述外層頭部的負載均衡計算結果。
7.根據權利要求5所述的根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的系統，其特徵在於，所述內層頭部解析單元包括內層頭部解析單元、第二提取欄位單元、第二負載均衡計算單元: 所述內層頭部解析單元用於根據隧道類型或者所述外層報文中的欄位確定所述內層報文格式，晶片解析所述報文的內層頭部； 所述第二提取欄位單元用於根據用戶自定義的規則從所述內層頭部中提取出相應的欄位； 所述第二負載均衡計算單元用於根據所述第二提取欄位單元中提取出的所述欄位進行相應的負載均衡計算，得到所述內層頭部的負載均衡計算結果。
8.根據權利要求5?7任意一項所述的根據隧道報文的用戶信息實現負載均衡的系統，其特徵在於，所述系統內具有報文頭部欄位掩碼列表，用於供用戶配置參與負載均衡計算的欄位。
【文檔編號】H04L12/803GK104468391SQ201410782080
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月16日 優先權日:2014年12月16日
【發明者】方沛昱, 姚飛 申請人:盛科網絡（蘇州）有限公司