CN102638396B - 负载均衡方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种负载均衡方法和设备。负载均衡设备接收客户端发送的IP网络配置请求消息；根据设定的负载均衡规则，将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，使至少两个客户端对应的应答报文中的网关地址封装顺序不同；将所述应答报文分别发送给对应的客户端。本发明实施例可以实现多网关场景下的负载均衡。

Description

负载均衡方法和设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种负载均衡方法和设备。

背景技术

随着网络规模的扩大和网络复杂度的提高，网络配置越来越复杂，经常出现终端位置变化和终端数量超过可分配的互联网协议(InternetProtocol，IP)地址的情况，此时可以采用动态主机配置协议(Dynamic HostConfiguration Protocol，DHCP)使终端动态获得IP地址。DHCP协议中包括服务器和客户端，DHCP服务器集中管理所有的IP网络设置信息，并负责处理客户端的DHCP请求；DHCP服务器可以向客户端通过IP网络配置信息分配网关的IP地址、域名***(Domain Name System，DNS)的IP地址等。

DHCP服务器内会保存网关列表的网关地址池，该网关地址池包含能够被分配的所有网关的IP地址。DHCP服务器接收到客户端发送的IP网络配置请求消息后，将网关地址池中的网关IP地址封装在应答(Acknowledgement，ACK)报文中发送给客户端，客户端将封装在第一个位置的网关IP地址配置为自身的默认网关地址。

但是，现有技术中，DHCP服务器在封装网关IP地址时是按照配置文件进行地址封装的，由于配置文件里的网关IP地址的顺序是固定的，因此按照配置文件进行地址封装会使得所有客户端均采用配置文件里的第一个网关作为默认网关转发报文，即使存在多个网关，也无法做到网关的负载均衡。

发明内容

本发明实施例提供一种负载均衡方法和设备，实现DHCP场景下多网关的负载均衡。

本发明实施例提供了一种负载均衡方法，包括：

接收客户端发送的IP网络配置请求消息；

根据设定的负载均衡规则，将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，使至少两个客户端对应的应答报文中的网关地址封装顺序不同；

将所述应答报文分别发送给对应的客户端。

本发明实施例提供了一种负载均衡设备，包括：

接收器，用于接收客户端发送的IP网络配置请求消息；

封装模块，用于根据设定的负载均衡规则，将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，使至少两个客户端对应的应答报文中的网关地址封装顺序不同；

发送器，用于将所述应答报文分别发送给对应的客户端。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过DHCP服务器在对不同的客户端的应答报文中使用不同的网关地址的封装顺序，可以为不同的客户端分配不同的网关地址，避免所有客户端都经由同一个网关转发报文引起的流量拥塞问题，实现多网关场景下的负载均衡。

附图说明

图1为本发明负载均衡方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明负载均衡方法另一实施例的流程示意图；

图3为图2对应的***结构示意图；

图4为本发明负载均衡方法另一实施例的流程示意图；

图5为图4对应的***结构示意图；

图6为本发明负载均衡方法另一实施例的流程示意图；

图7为本发明负载均衡设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明负载均衡方法一实施例的流程示意图，包括：

步骤11：DHCP服务器接收客户端发送的IP网络配置请求消息；

其中，根据组网方式的不同，客户端可以通过不同的方式将IP网络配置请求消息发送给DHCP服务器，例如，在环形组网方式下，客户端可以通过距离最近的具有DHCP中继功能的网关将该IP网络配置请求消息发送给DHCP服务器；在双上行组网方式下，客户端会同时向两个具有DHCP中继功能的网关发送该IP网络配置请求消息，由这两个具有DHCP中继功能的网关中的主用设备将该IP网络配置请求消息发送给DHCP服务器。

步骤12：DHCP服务器根据设定的负载均衡规则，将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，使至少两个客户端对应的应答报文中的网关地址封装顺序不同；

其中，设定的负载均衡规则可以是图2所示的就近规则，图4所示的随机规则中的至少一种。对于就近规则，可以是将距离客户端最近的具有DHCP中继功能的网关的IP地址封装在应答报文的第一个网关地址位置；对于随机规则，可以是随机生成网关地址的排列顺序，按照随机生成的顺序封装将各网关地址封装在应答报文中。

步骤13：DHCP服务器将所述应答报文分别发送给对应的客户端。

本实施例通过DHCP服务器在不同的客户端的应答报文中使用不同的网关地址的封装顺序，可以为不同的客户端分配不同的网关地址，避免所有客户端都经由同一个网关转发报文引起的流量拥塞问题，实现多网关场景下的负载均衡。

图2为本发明负载均衡方法另一实施例的流程示意图，图3为图2对应的***结构示意图。本实施例以设定的负载均衡规则为就近规则为例说明图1所示的方法。

参见图3，以环形组网方式为例，客户端分别为PC1、PC2、PC3、PC4、PC5和PC6；客户端通过交换机接入网络，具体的，PC1和PC2通过SW1接入网络，PC3和PC4通过SW2接入网络，PC5和PC6通过SW3接入网络；***中能够被分配的网关为GW1和GW2，且GW1和GW2为部署虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol，VRRP)且开启DHCP中继功能的网关，GW1和GW2互为备份设备，客户端发送的IP网络配置请求消息可以经过GW1或GW2发送给DHCP服务器。

现有技术中，DHCP服务器接收到IP网络配置请求消息后，根据配置文件封装网关地址，例如，配置文件表明GW1为主用设备，GW2为备用设备，则DHCP服务器向请求的客户端发送的应答报文，即ACK报文中封装的网关地址的顺序均为(GW1的地址，GW2的地址)；客户端接收到ACK报文后将第一个网关地址位置的网关地址配置成默认网关地址，即客户端均将GW1配置成默认网关。在这种情况下，GW1很容易拥塞。另一方面，假设SW2和SW3之间出现故障，此时，PC5和PC6的报文实际上是经由GW2传输的，如果依然为PC5和PC6指定默认网关为GW1，则PC5和PC6发送的报文会先经过GW2再经过GW1才能转发出去，这样会降低GW1的转发带宽。

为了解决上述问题，本实施例中在分配网关地址时将靠近客户端的网关分配给客户端作为默认网关。靠近客户端的网关是指客户端在发送IP网络配置请求消息时该消息经由的网关。例如，上述的SW2和SW3之间出现故障后，PC5发送的消息会经由GW2转发给DHCP服务器，则靠近PC5的网关就是GW2。当DHCP服务器根据配置信息确定当前处于环形组网方式时，可以采用本实施例的方式进行网关地址封装。

参见图2，本实施例包括：

步骤21：客户端向DHCP服务器发送IP网络配置请求消息。

步骤22：具有DHCP中继功能的网关侦听到该IP网络配置请求消息后，在该IP网络配置请求消息中添加自身的IP地址，并将包含自身的IP地址的IP网络配置请求消息，发送给DHCP服务器。

其中，客户端向DHCP服务器发送的消息只会被一个具有DHCP中继功能的网关转发，例如，被GW1或GW2转发，这些消息在经过GW1或GW2时会被网关GW1或GW2添加自己的IP地址。

例如，PC1发送的IP网络配置请求消息被GW1侦听后，GW1对该消息进行终结处理后发送给DHCP服务器，此时会携带GW1的IP地址。GW1进行终结处理可以是将来自PC1的IP网络配置请求消息中的局域网标识去除再通过三层转发或其他处理，以实现局域网之间的互通。这样就可以实现PC1发送的IP网络配置请求消息被发送给DHCP服务器。

步骤23：DHCP服务器将网关地址封装在ACK报文中发送给客户端，该ACK报文封装的第一个位置的网关地址为该IP网络配置请求消息中携带的具有DHCP中继功能的网关的地址。

其中，DHCP服务器内会保存网关地址列表的网关地址池，该网关地址池内包含能够被分配的网关的IP地址，例如GW1和GW2，并在封装ACK报文时，将网关地址池内的网关地址按照一定的顺序进行封装。

DHCP服务器在收到IP网络配置请求消息后，首先确认该IP网络配置请求消息中是否携带网关的IP地址，如果携带，则将该网关的地址封装在所述客户端对应的应答报文的第一个网关地址位置。ACK报文中有一个字段为OPTION3字段，该字段用于封装上述的一定顺序的网关地址。本实施例中，假设PC1发送的IP网络配置请求消息中携带的具有DHCP中继功能的网关的地址为GW1的地址，那么DHCP服务器为PC1生成的对应的ACK报文中的网关地址的顺序为(GW1的地址，GW2的地址)，也就是GW1的地址排在第一个位置。

当DHCP服务器保存的网关地址中包括三个以上的网关地址时，DHCP服务器还可以对除具有中继功能的网关的地址之外的多个剩余网关地址随机产生封装顺序，根据随机产生的封装顺序将所述多个剩余网关地址封装在所述应答报文的对应位置。

步骤24：客户端将ACK报文中的第一个位置的网关地址配置成自身的默认网关地址。

例如，由于PC1对应的ACK报文中第一个位置的网关地址为GW1的地址，则PC1将GW1配置成自身的默认网关。

本实施例通过DHCP服务器将具有DHCP中继功能的网关的地址配置成客户端的默认网关地址，可以实现将靠近用户的网关地址作为客户端的默认网关地址，满足环形组网下多网关的负载均衡需求。

图4为本发明负载均衡方法另一实施例的流程示意图，图5为图4对应的***结构示意图。本实施例以设定的负载均衡规则为随机规则为例对图1所示方法予以说明。

参见图5，以双上行组网方式为例，客户端分别为PC1、PC2；客户端通过交换机接入网络，具体的，PC1和PC2通过SW1接入网络；***中能够被分配的网关为GW1和GW2，其中，GW1和GW2为部署了VRRP且开启DHCP中继功能的网关，也就是说，GW1和GW2互为备份网关，客户端发送的IP网络配置请求消息可以经过GW1或GW2发送给DHCP服务器。

现有技术中，DHCP服务器接收到IP网络配置请求消息后，根据配置文件封装网关地址，例如，配置文件表明GW1为主用设备，GW2为备用设备，则DHCP服务器向请求的客户端发送的ACK报文中封装网关地址的顺序均为(GW1的地址，GW2的地址)；客户端接收到ACK报文后将第一个网关地址位置的网关地址配置成默认网关地址，即客户端均将GW1配置成默认网关。在这种情况下，GW1很容易拥塞。

为了解决上述问题，本实施例中在分配网关地址时将不同网关分配给不同的客户端作为默认网关。具体地，本实施例采用随机分配方式，由于网关是随机分配的，不同的客户端就基本会被分配不同的默认网关，例如，将GW1分配给PC1作为默认网关，将GW2分配给PC2作为默认网关。当DHCP服务器根据配置信息确定当前处于双上行组网方式时，可以采用本实施例进行网关地址封装。

参见图4，本实施例包括：

步骤41：客户端向DHCP服务器发送IP网络配置请求消息。

步骤42：DHCP服务器根据网关地址池内的网关地址随机产生封装顺序，按照随机产生的封装顺序将网关地址封装在ACK报文中，并将ACK报文发送给客户端。

DHCP服务器收到该IP网络配置请求消息后，如果确定该IP网络配置请求消息中不包含具有DHCP中继功能的网关的IP地址时，DHCP服务器根据网关地址池内的网关地址随机产生封装顺序，按照随机产生的封装顺序将网关地址封装在ACK报文中，并将ACK报文发送给客户端。

例如，网关地址池内的网关地址为GW1的地址和GW2地址，则DHCP服务器可以进行随机运算，例如计算rand2，之后用rand2的值对2取余(rand2％2)，如果取余后的值为0则第一个位置的网关地址为GW1的地址，余为1则第一个位置的网关地址为GW2。例如，计算的rand2的值为5，则对2取余后的值rand2％2＝1，则封装顺序为GW2的地止-GW1的地址。

步骤43：客户端将ACK报文中的第一个位置的网关地址配置成自身的默认网关地址。

例如，上述的封装顺序为(GW2的地址，GW1的地址)时，则将GW2的地址配置成默认网关地址。

本实施例通过DHCP服务器采用随机方式确定封装顺序，可以使得不同的客户端具体不同的默认网关，可以满足双上行组网下多网关的负载均衡需求。

上述方式分别以靠近客户端的方式和随机方式进行了网关分配，也可以将两者结合。

图6为本发明负载均衡方法另一实施例的流程示意图，本实施例以设定的负载均衡规则为就近规则结合随机规则为例对图1所示的方法予以说明，本实施例包括：

步骤61：客户端向DHCP服务器发送IP网络配置请求消息。

步骤62：DHCP服务器确定所述IP网络配置请求消息中是否包括具有DHCP中继功能的网关的地址，当包括时，执行步骤63，否则，执行步骤65。

步骤63：DHCP服务器确定保存的网关地址池中是否包括所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址，若是，执行步骤64，否则，执行步骤65。

步骤64：DHCP服务器将所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址封装在ACK报文的第一个位置，并在所述网关地址池内存在多个剩余网关地址时，根据多个剩余网关地址随机产生封装顺序，根据随机产生的封装顺序将所述多个剩余网关地址封装在所述应答报文的对应位置，所述剩余网关地址是所述网关地址池内除已经确定封装位置的网关地址之外的网关地址；

例如，DHCP服务器内保存的网关地址池内包括的网关地址为：GW1的地址、GW2的地址、GW3的地址、GW4的地址。由于具有DHCP中继功能的网关，也就是GW3的地址包含在网关地址池内，则ACK报文的第一个位置为GW3的地址，对于剩余地址的顺序可以采用如下方式确定：

首先，对于除GW3的地址之外的地址进行随机运算，确定第二个位置的网关地址。例如，除GW3的地址之外的地址为：GW1的地址、GW2的地址和GW4的地址，计算rand3，再用rand3对3取余，将余值指示的网关地址确定为第二个位置的网关地址，其中，余值可能为0、1、2，分别对应GW1、GW2、GW4。具体如rand3为8，则对3取余后为2，则第二个位置的网关地址为GW4的地址。

其次，再对剩余的网关地址进行随机运算：计算rand2，再用rand2对2取余，将余值指示的网关地址确定为第三个位置的网关地址，其中，余值可能为0、1，分别对应GW1、GW2。具体如rand2为2，则对2取余后为0，则第三个位置的网关地址为GW1的地址。

经过上述运算后可以确定ACK报文中网关地址的封装顺序为：(GW3的地址，GW4的地址，GW1的地址，GW2的地址)。

当网关地址池内的地址个数更多时，可以依此类推。

步骤65：DHCP服务器根据所述网关地址池内的网关地址随机产生封装顺序，根据随机产生的封装顺序将所述网关地址池中的网关地址封装在所述ACK报文的对应位置。

步骤66：DHCP服务器将封装后的ACK报文发送给客户端。

步骤67：客户端将ACK报文中的第一个位置的网关地址配置成自身的默认网关地址。

本实施例通过DHCP服务器将具有DHCP中继功能的网关的地址封装在ACK报文的第一个位置，以及采用随机方式确定网关地址池内其余网关地址的封装顺序，可以实现不同客户端的默认网关地址不同，满足负载均衡需求。

图7为本发明负载均衡设备一实施例的结构示意图，该设备用于实现本发明上述各方法实施例，具体可以为DHCP服务器，该设备包括接收器71、封装模块72和发送器73；接收器71用于接收客户端发送的IP网络配置请求消息；封装模块72用于根据设定的负载均衡规则，将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，使至少两个客户端对应的应答报文中的网关地址封装顺序不同；发送器73用于将所述应答报文分别发送给对应的客户端。

可选的，当所述IP网络配置请求消息中包含具有DHCP中继功能的网关的IP地址，且所述网关地址池内包含所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址时，所述封装模块72具体用于将所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址封装在所述客户端对应的应答报文的第一个网关地址位置，进一步地，如果所述网关地址池内存在多个剩余网关地址，所述封装模块72还用于根据多个剩余网关地址随机产生封装顺序，根据随机产生的封装顺序将所述多个剩余网关地址封装在所述应答报文的对应位置，所述剩余网关地址是所述网关地址池内除已经确定封装位置的网关地址之外的网关地址。

可选的，当所述IP网络配置请求消息中包含具有DHCP中继功能的网关的IP地址，且所述网关地址池内不包含所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址时，所述封装模块72具体用于根据所述网关地址池内的网关地址随机产生封装顺序，根据随机产生的封装顺序将所述网关地址池中的网关地址封装在所述应答报文的对应位置。

可选的，当所述IP网络配置请求消息中不包含具有DHCP中继功能的网关的IP地址时，所述封装模块72具体用于：根据所述网关地址池内的网关地址随机产生封装顺序，根据随机产生的封装顺序将所述网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中。

本实施例通过DHCP服务器在对不同的客户端的应答报文中使用不同的网关地址的封装顺序，可以为不同的客户端分配不同的网关地址，避免所有客户端都经由同一个网关转发报文引起的流量拥塞问题，实现多网关场景下的负载均衡

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种负载均衡方法，其特征在于，包括：

接收客户端发送的IP网络配置请求消息；

根据设定的负载均衡规则，将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，使至少两个客户端对应的应答报文中的网关地址封装顺序不同；

将所述应答报文分别发送给对应的客户端；

其中，当所述IP网络配置请求消息中包含具有DHCP中继功能的网关的IP地址时，所述将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，包括：

如果所述网关地址池内包含所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址，将所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址封装在所述客户端对应的应答报文的第一个网关地址位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，还包括：

当所述网关地址池内存在多个剩余网关地址时，根据多个剩余网关地址随机产生封装顺序，根据随机产生的封装顺序将所述多个剩余网关地址封装在所述应答报文的对应位置，所述剩余网关地址是所述网关地址池内除已经确定封装位置的网关地址之外的网关地址。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

当所述IP网络配置请求消息中包含具有DHCP中继功能的网关的IP地址时，所述将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，包括：

如果所述网关地址池内不包含所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址，根据所述网关地址池内的网关地址随机产生封装顺序，根据随机产生的封装顺序将所述网关地址池中的网关地址封装在所述应答报文的对应位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，包括：

当所述IP网络配置请求消息中不包含具有DHCP中继功能的网关的IP地址时，根据所述网关地址池内的网关地址随机产生封装顺序，并根据随机产生的封装顺序将所述网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中。

5.一种负载均衡设备，其特征在于，包括：

接收器，用于接收客户端发送的IP网络配置请求消息；

封装模块，用于根据设定的负载均衡规则，将网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中，使至少两个客户端对应的应答报文中的网关地址封装顺序不同；

发送器，用于将所述应答报文分别发送给对应的客户端；

其中，当所述IP网络配置请求消息中包含具有DHCP中继功能的网关的IP地址，且所述网关地址池内包含所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址时，所述封装模块具体用于将所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址封装在所述客户端对应的应答报文的第一个网关地址位置。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，如果所述网关地址池内存在多个剩余网关地址，所述封装模块还用于根据所述多个剩余网关地址随机产生封装顺序，根据随机产生的封装顺序将所述多个剩余网关地址封装在所述应答报文的对应位置，所述剩余网关地址是所述网关地址池内除已经确定封装位置的网关地址之外的网关地址。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，当所述IP网络配置请求消息中包含具有DHCP中继功能的网关的IP地址，且所述网关地址池内不包含所述具有DHCP中继功能的网关的IP地址时，所述封装模块具体用于根据所述网关地址池内的网关地址随机产生封装顺序，根据随机产生的封装顺序将所述网关地址池中的网关地址封装在所述应答报文的对应位置。

8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，当所述IP网络配置请求消息中不包含具有DHCP中继功能的网关的IP地址时，所述封装模块具体用于：

根据所述网关地址池内的网关地址随机产生封装顺序，并根据随机产生的封装顺序将所述网关地址池内的网关地址封装在每个客户端对应的应答报文中。