CN103346950B - 一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊方法及装置，所述方法包括步骤：S1，接口板对收到的上行流量进行分流控制，截取数据帧中的相关字段信息；S2，根据用户设计的分流规则对截取到的相关字段信息进行计算；S3，根据计算结果进行数据帧重构，修改报文对应字段或者添加额外的自定义标识，从而使进入接口板的上行流量满足分流条件；S4，对接口板即将发送的上行流量进行分流控制。通过本发明，能够将带有同样VLAN标识的无线业务灵活的分流到机架中的不同业务处理板，从而实现整机单IP下行，用户业务负载均摊。

Description

一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊方法及装置

技术领域

本发明涉及电子通信领域，特别涉及一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊方法及装置。

背景技术

为了更为清楚地理解本发明，首先对于几个本领域通用的技术术语进行解释。

接口板：机架式无线控制器整机对外统一接口，提供上下行流量进出的物理接口，负责数据的转发，业务分流等功能。

业务板处理板：机架式无线控制器中负责业务处理的单板。具有高性能多核处理器，高速内存，提供强大的业务处理能力，是整机业务处理的核心。

无线接入点（AP，WirelessAccessPoint）：也称无线网桥、无线网关，作为一个连接有线网络和无线网络的桥梁，将各个无线网络客户端连接在一起，并且把无线网络接入以太网。

无线接入控制器（AC，WirelessAccessControler）：负责管理无线网络中的AP，包括下发配置、修改相关配置参数等，并且将AP接入的无线数据进行转发路由处理。

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）：虚拟局域网，是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的数据交换技术。

机架式无线控制器一般由接口板，主控板以及多块业务处理板组成。采用高性能多核并行处理器作为业务处理平台，高速转发芯片作为数据转发平台，提供运营级核心级业务处理能力。

机架式无线控制器在整个网络中主要负责处理无线数据与有线数据之间的转换以及无线用户和AP的管理、认证等工作。当无线用户、AP、AC之间正常关联之后，用户上行业务通过AP将无线数据通过有线网络发送到AC，首先进入接口板，接口板根据数据帧中的802.1QVLAN标识将业务发送到主控板，经过主控板的交换平面，最终到达业务板处理板。数据进入业务板的协议栈，进而找到上行接口到达互联网。下行业务同样在业务处理板被加入802.1QVLAN标识，经过主控板的交换平面进入接口，之后到达AP，最终发送给无线用户。这就实现了无线用户与目标网络的正常数据交互。

在运营级核心网络中，一台机架式无线控制器通常需要控制管理数以千计，甚至数以万计的AP。而这些AP一般带有相同的802.1QVLAN标识，同属于一个二层网络，通过交换机的一个高速端口或者聚合链路与AC的接口板对接，所有用户业务最终经过AP、交换机带有同一个VLAN标识进入AC。如果这些业务带有同一个VLAN标识进入不同AC业务板，会给板间路由设计以及交换平面转发带来很大的不便。这就要求AC能够将用户业务灵活的分流到不同的业务处理板，实现机架式无线控制器对用户业务负载均摊。

当前最普遍的方法就是在AP接入的二层交换机处，将AP划分到不同的VLAN，经过交换机后，不同AP的业务被打上不同的VLAN标识，进入AC。在AC内部根据VLAN标识进行转发，不同VLAN的业务被转发到不同的AC业务板，从而实现AP业务的分流。

另外一种方案是无线业务同样带有同一个VLAN标识进入AC，同一个VLAN与多个业务处理板同时绑定，无线业务随机到达不同的业务处理板。业务处理板的下行接口直接将无线业务二层透传，或者将接口配置成本地模式，***中不进行板间接口的路由同步，各自处理到达本地的业务。这样也实现了AP业务的分流。

然而，第一种方案，在现网组网中带来很大的不便，在设备升级之前，一般所在区域的AP以及二层网络已经部署完毕。下行的二层网络很多时候只有一个VLAN，这种方案的分流就无法实现了。

第二种方案，首先AP流量是随机分配到不同的业务处理板，不能保证精确的负载均摊，同时AC也不能实现对AP的完全控制。这种方案一般在现网中不推荐使用。

因此，现有技术非常需要一种能够将带有同样VLAN标识的无线业务灵活的分流到机架中的不同业务处理板，从而实现整机单IP下行，用户业务负载均摊的技术。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊方法及装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊方法，其特征在于包括步骤：

S1，接口板对收到的上行流量进行分流控制，截取数据帧中的相关字段信息；

S2，根据用户设计的分流规则对截取到的相关字段信息进行计算；

S3，根据计算结果进行数据帧重构，修改报文对应字段或者添加额外的自定义标识，从而使进入接口板的上行流量满足分流条件；

S4，对接口板即将发送的上行流量进行分流控制。

优选的，对于下行报文，在接口板处将报文汇总，即进行上行时分流的一个逆过程，数据帧被重构之后，进而下行发送到对应的AP，达到无线用户。

优选的，根据无线业务中的源MAC地址将流量对应为不同的VLANID，从而实现分流。

优选的，根据源MAC地址的最后两个bit将所有业务映射到4个不同的VLAN。

优选的，根据报文中的VLANTAG字段将流量对应为不同的VLANID，从而实现分流。

优选的，根据报文中的802.1QVLANTAG中的PRI字段，将3比特的PRI字段映射到8个不同的VLAN。

优选的，解析用户流量中的源MAC地址，对齐进行hash运算，根据运算结果对应为不同的VLANID进行分流。

优选的，所述方法通过在机架式无线控制器的接口板上设置分流模块实现。

优选的，所述方法通过在机架式无线控制器的接口板和主控板上分别设置分流模块实现。

优选的，在所述机架式无线控制器不同的业务处理板上，接口在处理无线报文时，配置同一个下行IP地址，使用本地模式，不进行***同步，各自处理收到的用户业务。

根据本发明的另一方面，提供了一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊装置，其特征在于包括：

入口分流控制单元，用于对接口板收到的上行流量进行分流控制，截取数据帧中的相关字段信息，发送相关数据以及命令给规则控制单元；并根据规则控制单元返回的计算结果进行数据帧重构，修改报文对应字段或者添加额外的自定义标识，从而使进入接口板的上行流量满足分流条件；

规则控制单元，用于根据用户设计的分流规则进行计算，并将计算结果返回给入口分流控制单元；

出口分流控制单元，用于对接口板即将发送的流量进行分流控制。

优选的，对于下行报文，在接口板处将报文汇总，即进行上行时分流的一个逆过程，数据帧被重构之后，进而下行发送到对应的AP，达到无线用户。

优选的，根据无线业务中的源MAC地址将流量对应为不同的VLANID，从而实现分流。

优选的，根据源MAC地址的最后两个bit将所有业务映射到4个不同的VLAN。

优选的，根据报文中的VLANTAG字段将流量对应为不同的VLANID，从而实现分流。

优选的，根据报文中的802.1QVLANTAG中的PRI字段，将3比特的PRI字段映射到8个不同的VLAN。

优选的，解析用户流量中的源MAC地址，对齐进行hash运算，根据运算结果对应为不同的VLANID进行分流。

优选的，所述装置设置于所述机架式无线控制器的接口板上。

优选的，所述装置分别设置于所述机架式无线控制器的接口板和主控板上。

优选的，在所述机架式无线控制器不同的业务处理板上，接口在处理无线报文时，配置同一个下行IP地址，使用本地模式，不进行***同步，各自处理收到的用户业务。

通过本发明，能够将带有同样VLAN标识的无线业务灵活的分流到机架中的不同业务处理板，从而实现整机单IP下行，用户业务负载均摊。

附图说明

图1例示了本发明实施例一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊装置的整机结构图；

图2例示了本发明实施例一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊装置的结构图；

图3例示了本发明实施例一种优选的分流算法示意图；

图4例示了本发明实施例另一种优选的分流算法示意图；

图5例示了本发明实施例使用802.1QVLANTAG中的PRI字段进行分流的映射示意图；

图6例示了本发明实施例由SMAC字段映射VLAN的示意图；

图7例示了本发明实施例由SMAC字段映射VLAN的下行流量转换示意图；

图8例示了本发明实施例一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊装置的替换结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1例示了本发明实施例一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊装置的整机结构图。

如图1所示，本发明通过在AC的接口板上设置一分流模块实现，进入AC的无线用户流量在上行时首先到达接口板，在接口板处进入分流模块。分流模块对数据帧进行高速，高精确性匹配以及重构，使得输出的流量被加入不同的802.1QVLAN标识，然后进入主控板，进而到达业务处理板，进而上行到达目标网络。下行流量在进入接口板时进行报文汇总，从而发送到无线用户。

图2例示了本发明实施例一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊装置的结构图，即上述的分流模块。如图2所示，所述装置执行以下流程：

入口分流控制单元对接口板收到流量进行分流控制，截取数据帧的802.1Q字段、源MAC地址字段等信息，发送相关数据以及命令给规则控制单元；

规则控制单元根据用户设计的分流规则进行计算，并将计算结果返回给入口分流控制单元；

入口分流控制单元根据返回结果进行数据帧重构，修改报文对应字段或者添加额外的自定义标识，从而使进入接口板的流量满足分流条件；

出口分流控制单元对接口板即将发送的流量进行分流控制，其实现过程与入口分流控制单元处原理一致，最终将发送出的报文带有特定的分流标识，满足分流条件。

关于上述规则控制单元中所设置的分流规则，本发明中可采用多种算法，本领域技术人员应理解，任何可用的分流规则均可用于实现本发明，以下实施例仅出于示意的目的，无意构成对于本发明的限制。

用户上行报文分流算法，在分流模块中可根据无线业务中的源MAC地址或者报文中的VLANTAG字段进行分流。

附图3例示了本发明实施例一种优选的分流算法示意图。

如图3所示，通过分析报文中的源MAC地址，将流量均摊到不同的VLAN中，在对报文中源MAC地址（用户对应AP的地址）的分析过程中，可以根据用户的灵活配置取MAC地址中的不同字段，例如使用MAC地址的最后两个bit可以将所有业务映射到4个不同的VLAN。这样即可根据不同报文中的SMAC地址特性将不同流量转换成不同的VLAN，实现分流。

附图4例示了本发明实施例另一种优选的分流算法示意图。

如图4所示，例如可以根据用户上行报文中的802.1QVLANTAG中的PRI字段（UserPriority）进行分流。

PRI字段占用3个bit，在802.1P协议中定义的优先级有8种，最高优先级为7，应用于关键性网络流量，如路由选择信息协议（RIP）和开放最短路径优先（OSPF）协议的路由表更新。优先级6和5主要用于延迟敏感应用程序，如交互式视频和语音。优先级4到1主要用于受控负载应用程序，如流式多媒体和关键性业务流量等。优先级0是缺省值，并在没有设置其它优先级值的情况下自动启用。

我们取其中的PRI字段进行映射，图5例示了本发明实施例使用802.1QVLANTAG中的PRI字段进行分流的映射示意图。

优选的，报文中PRI字段可以由AP侧自行添加，或者由AC下发规则到AP，根据规则进行添加，可以不按照802.1P的规定进行设置，例如我们只使用前4个优先级等等。

此外，优选的，本发明实施例再给出第三种示意分流算法。解析用户流量中的SMAC，对齐进行hash运算，这个较适用于现网中有大量AP且使用不同规格，不同厂商，MAC地址没有规律的情况。对SMAC进行hash运算，根据运算结果进行分流，能更有效的保证业务在不同业务板之间的负载均衡。但是分流模块中的hash运算也存在缺点，比如占用更多的CPU、内存资源。

分流算法主要对用户上行流量的报文头进行解析，可以根据现网不同环境，进行灵活配置，实现不同场景下有效的分流。在此，我们以第一种较简单的分流算法进行示例性介绍。所有用户业务进入接口板时都带有vlanM标识，在接口板的入口分流控制单元对报文进行解析，取出报文的SMAC字段，发送给规则控制单元；规则控制单元取SMAC中的最后两个bit，将其映射为vlanA，vlanB，vlanC。如附图6所示：

SMACa1、SMACa2、SMACa3中最后两个bit为00；

SMACb1、SMACb2、SMACb3中最后两个bit为01；

SMACc1、SMACc2、SMACc3中最后两个bit为10。

同理，出口分流控制单元根据规则控制模块的计算结果，将流量打上不同的802.1QVLAN标识vlanA、vlanB、vlanC，报文重构完成后被送达主控板。在主控板的交换平面中报文分别通过通道1、通道2、通道3转发，最终带有不同的VLAN标识到达业务处理板。

不同的业务处理板上，接口在处理无线报文时，可以配置同一个下行IP地址，使用本地模式，不进行***同步，各自处理收到的用户业务。从而实现对用户业务的负载均摊。

用户下行报文分流算法，业务处理板通过本板接口处理后的报文分别带有vlanA、vlanB、vlanC几个不同的VLAN标识。分别经过主控板的3个通道转发到接口板，在接口板的入口分流控制单元需要将报文汇总，也就是上行时分流的一个逆过程，在分流算法中按照VLAN标识中的VID字段进行分流即可，原理如图7所示。

数据帧被重构之后，流量中的VLAN标识被还原，进而下行发送到对应的AP，达到无线用户。

分流模块在***中是一个高优先级***模块，采用高效率分流算法，可以实现数据帧前128字节精确匹配，线速转发。当前的方案优先采用根据数据帧的MAC地址以及VLAN标识中VID字段进行分流，后续可以针对报文其他字段以及***的级联进行扩展，从而实现更高精确性，更灵活的分流算法。

优选的，考虑到在实际应用中接口板在大流量时可能存在压力过大问题，可以将分流模块设计为两个部分分别在接口板与主控板上实现，从而分担接口板的业务压力。其结构如附图8所示。

以上是对本发明的优选实施例进行的详细描述，但本领域的普通技术人员应该意识到，在本发明的范围内和精神指导下，各种改进、添加和替换都是可能的，例如使用可实现同种功能目的的算法、使用不同的编程语言（如C、C++、Java等）实现等。这些都在本发明的权利要求所限定的保护范围内。

Claims (20)

1.一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊方法，其特征在于包括步骤：

S1，接口板对收到的上行流量进行分流控制，截取数据帧中的相关字段信息；

S2，根据用户设计的分流规则对截取到的相关字段信息进行计算；

S3，根据计算结果进行数据帧重构，修改报文对应字段或者添加额外的自定义标识，从而使进入接口板的上行流量满足分流条件，其中，所述自定义标识为VLAN标识；

S4，对接口板即将发送的上行流量进行分流控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

对于下行报文，在接口板处将报文汇总，即进行上行时分流的一个逆过程，数据帧被重构之后，进而下行发送到对应的AP，达到无线用户。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

根据无线业务中的源MAC地址将流量对应为不同的VLANID，从而实现分流。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

根据源MAC地址的最后两个bit将所有业务映射到4个不同的VLAN。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

根据报文中的VLANTAG字段将流量对应为不同的VLANID，从而实现分流。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

根据报文中的802.1QVLANTAG中的PRI字段，将3比特的PRI字段映射到8个不同的VLAN。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

解析用户流量中的源MAC地址，对齐进行hash运算，根据运算结果对应为不同的VLANID进行分流。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述方法通过在机架式无线控制器的接口板上设置分流模块实现。

9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述方法通过在机架式无线控制器的接口板和主控板上分别设置分流模块实现。

10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

在所述机架式无线控制器不同的业务处理板上，接口在处理无线报文时，配置同一个下行IP地址，使用本地模式，不进行***同步，各自处理收到的用户业务。

11.一种机架式无线控制器用户业务板间负载均摊装置，其特征在于包括：

入口分流控制单元，用于对接口板收到的上行流量进行分流控制，截取数据帧中的相关字段信息，发送相关数据以及命令给规则控制单元；并根据规则控制单元返回的计算结果进行数据帧重构，修改报文对应字段或者添加额外的自定义标识，从而使进入接口板的上行流量满足分流条件，其中，所述自定义标识为VLAN标识；

规则控制单元，用于根据用户设计的分流规则进行计算，并将计算结果返回给入口分流控制单元；

出口分流控制单元，用于对接口板即将发送的流量进行分流控制。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于：

对于下行报文，在接口板处将报文汇总，即进行上行时分流的一个逆过程，数据帧被重构之后，进而下行发送到对应的AP，达到无线用户。

13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于：

根据无线业务中的源MAC地址将流量对应为不同的VLANID，从而实现分流。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于：

根据源MAC地址的最后两个bit将所有业务映射到4个不同的VLAN。

15.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于：

根据报文中的VLANTAG字段将流量对应为不同的VLANID，从而实现分流。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于：

根据报文中的802.1QVLANTAG中的PRI字段，将3比特的PRI字段映射到8个不同的VLAN。

17.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于：

解析用户流量中的源MAC地址，对齐进行hash运算，根据运算结果对应为不同的VLANID进行分流。

18.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于：

所述装置设置于所述机架式无线控制器的接口板上。

19.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于：

所述装置分别设置于所述机架式无线控制器的接口板和主控板上。

20.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于：

在所述机架式无线控制器不同的业务处理板上，接口在处理无线报文时，配置同一个下行IP地址，使用本地模式，不进行***同步，各自处理收到的用户业务。