CN105376168A - 一种负载均衡的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载均衡的方法，该方法包括：对于每一级交换装置，在发送每个信元前根据目的接入装置的ID号查询单播转发表，得到到达该目的接入装置的所有链路；在所述所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元。本发明还同时公开了一种负载均衡的装置。

Description

一种负载均衡的方法与装置

技术领域

本发明涉及移动通信领域中的数据交换技术，尤其涉及一种负载均衡的方法与装置。

背景技术

目前，交换网络实现了交换***中交换接入装置之间的数据交换。交换网络分为单级交换网络和三级CLOS交换网络。单级交换网络组网简单，容量小；三级CLOS交换网络组网复杂，容量大。由于单级交换网络组网简单，每条链路只对应一个接入装置，不存在多个接入装置共用一条链路的情况，因此，在交换网络中到达不同接入装置的数据流不会相互影响。

在三级CLOS交换网络中，如图1所示，它由三级交换单元组成，接入装置发出的信元分别经过三级交换装置到达目的接入装置，在一级交换和二级交换中，一条链路可以到达多个接入装置，因此，不同的接入装置的数据流会相互影响。传统的负载均衡方法不区分数据流，而是在所有链路中做负载均衡。因此，可能会导致到达某个装置的数据流一直在一条或某几条链路中传输，从而导致了数据流的局部拥塞和带宽浪费的问题。

数据在交换网络中以信元为单位进行传输，如图2所示，一级交换装置接收到发往接入装置N-1和装置N的信元，目前两条链路均可到达目的接入装置。按照传统的负载均衡方式，两条链路不区分信元的目的地，因此，在两条链路中轮询发送信元，第一个信元发往0号二级交换装置，第二个信元发往1号二级交换装置，第三个还是发往0号二级交换装置，…，依次类推。那么，发往接入装置N-1的信元全部送往0号二级交换装置，然后发往N-1号三级交换装置；发往接入装置N的信元全部发往1号二级交换装置，然后发往N号三级交换装置。最终导致的结果是：发往接入装置N-1的信元全部拥堵在N-1号三级交换装置，发往接入装置N的信元全部拥堵在N号三级交换装置。同时，目的接入装置N与N-1的两条链路均只有一条链路收到信元，另一条链路的带宽完全浪费。

如上所述，传统的负载均衡方法无法保证到达每个目的接入装置的信元均衡的分配在所有可以到达的链路上，这种负载均衡方式可能会导致信元在某个交换装置的拥堵，使得交换能力下降，同时会导致带宽的浪费。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种负载均衡的方法与装置。

本发明实施例提供了一种负载均衡的方法，该方法包括：

对于每一级交换装置，在发送每个信元前根据目的接入装置的ID号查询单播转发表，得到到达该目的接入装置的所有链路；在所述所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元。

其中，所述在所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元，包括：

对应于每一级交换装置设置对应的负载均衡掩码表，在所述查询单播转发表的同时或之后，查询所述负载均衡掩码表；

将所述单播转发表和所述负载均衡掩码表的查询结果进行相与运算，并从相与的结果中选择一条链路号较小的链路，通过该条链路将信元发出；

将所述负载均衡掩码表中对应该条已选择链路的掩码置0，剩余未被选择链路的掩码不变，将修改后的掩码写回负载均衡掩码表。

其中，所述负载均衡掩码表中记录有发送所述信元已经选择的链路和未选择的链路，当与一个目的接入装置的ID号对应的所有链路都被选择后，该行的表项为该接入装置可达的所有链路。

优选的，该方法还包括：将所述与每个目的接入装置对应的负载均衡掩码表的表项初始值设置为0，在读取单播转发表后，且未开始选择链路时，将读取的所有链路写入所述负载均衡掩码表中。

优选的，该方法还包括：

在所有链路都被选择之前，在所述负载均衡掩码表中记录发送所述信元已经选择的链路和未选择的链路；

在所有链路都被选择后，将所述负载均衡掩码表中的表项重新修改为该接入装置可达的所有链路。

本发明实施例还提供了一种负载均衡的装置，该装置设置于每一级交换装置中，包括：链路查询模块和信元发送模块；其中，

所述链路查询模块，用于在发送每个信元前根据目的接入装置的ID号查询单播转发表，得到到达该目的接入装置的所有链路；

所述信元发送模块，用于在所述链路查询模块获得的所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元。

其中，所述信元发送模块，用于对应于每一级交换装置设置对应的负载均衡掩码表，在所述查询单播转发表的同时或之后，查询所述负载均衡掩码表；

将所述单播转发表和所述负载均衡掩码表的查询结果进行相与运算，并从相与的结果中选择一条链路号较小的链路，通过该条链路将信元发出；

将所述负载均衡掩码表中对应该条已选择链路的掩码置0，剩余未被选择链路的掩码不变，将修改后的掩码写回负载均衡掩码表。

其中，所述信元发送模块包括：设置查询模块、计算选择模块和掩码处理模块；其中，

所述设置查询模块，用于对应于每一级交换装置设置对应的负载均衡掩码表，在所述查询单播转发表的同时或之后，查询所述负载均衡掩码表；

所述计算选择模块，用于将所述单播转发表和所述负载均衡掩码表的查询结果进行相与运算，并从相与的结果中选择一条链路号较小的链路，通过该条链路将信元发出；

所述掩码处理模块，用于将所述负载均衡掩码表中对应该条已选择链路的掩码置0，剩余未被选择链路的掩码不变，将修改后的掩码写回负载均衡掩码表。

优选的，所述掩码处理模块，还用于将所述与每个目的接入装置对应的负载均衡掩码表的表项初始值设置为0，在读取单播转发表后，且未开始选择链路时，将读取的所有链路写入所述负载均衡掩码表中。

优选的，所述掩码处理模块，还用于在所有链路都被选择之前，在所述负载均衡掩码表中记录发送所述信元已经选择的链路和未选择的链路；

在所有链路都被选择后，将所述负载均衡掩码表中的表项重新修改为该接入装置可达的所有链路。

本发明实施例提供的负载均衡的方法与装置，对于每一级交换装置，在发送每个信元前根据目的接入装置的ID号查询单播转发表，得到到达该目的接入装置的所有链路；在所述所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元。本发明的实施例可通过区分信元到达的目的接入装置，在每一级交换装置处将到达每个目的接入装置的信元均衡的分配在可达的链路上，从而可以保证到达该目的接入装置的信元在所有链路上均衡分配数据流，从而提高带宽的利用率，提高交换能力。

附图说明

在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为三级CLOS交换网络的结构示意图；

图2为传统的三级CLOS交换网络的负载均衡信元流向图；

图3为本发明实施例所述负载均衡的方法实现流程图；

图4为本发明实施例所述三级CLOS交换网络的负载均衡信元流向图；

图5为本发明实施例所述负载均衡的装置结构示意图；

图6为本发明实施例所述负载均衡的装置中信元发送模块的结构示意图；

图7为本发明实施例所述负载均衡掩码表的结构示意图。

具体实施方式

本发明的实施例中，对于每一级交换装置，在发送每个信元前根据目的接入装置的ID号查询单播转发表，得到到达该目的接入装置的所有链路；在所述所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图3为本发明实施例所述负载均衡的方法实现流程图，如图3所示，该方法包括：

步骤301：对于每一级交换装置，在发送每个信元前根据目的接入装置的ID号查询单播转发表，得到到达该目的接入装置的所有链路；

步骤302：在所述所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元。

本发明的实施例中，所述步骤302具体包括：

步骤3021：对应于每一级交换装置设置对应的负载均衡掩码表，在所述查询单播转发表的同时或之后，还查询所述负载均衡掩码表；

步骤3022：将所述单播转发表和所述负载均衡掩码表的查询结果进行相与运算，并从相与的结果中选择一条链路号较小的链路，通过该条链路将信元发出；

步骤3023：将所述负载均衡掩码表中对应该条已选择链路的掩码置0，剩余未被选择链路的掩码不变，将修改后的掩码写回负载均衡掩码表。

优选的，在本发明的一个实施例中，上述步骤3022也可为：将所述单播转发表和所述负载均衡掩码表的查询结果进行相与运算，并从相与的结果中选择一条链路号较大的链路，通过该条链路将信元发出。

在本发明的一个实施例中，所述负载均衡掩码表中记录发送所述信元已经选择的链路和未选择的链路，例如：可在负载均衡掩码表的每一行中对应记录与一个目的接入装置的ID号对应的已经选择的链路和未选择的链路，当与某个目的接入装置的ID号对应的所有链路都被选择后，该行的表项重新修改为该接入装置可达的所有链路。

优选的，在本发明一个实施例中，该方法还包括：将所述与每个目的接入装置对应的负载均衡掩码表的表项初始值设置为0，在读取单播转发表后，且未开始选择链路时，将读取的所有链路写入所述负载均衡掩码表中。

优选的，在本发明一个实施例中，该方法还包括：

在所有链路都被选择之前，在所述负载均衡掩码表中记录发送所述信元已经选择的链路和未选择的链路；

在所有链路都被选择后，将所述负载均衡掩码表中的表项重新修改为该接入装置可达的所有链路。

这里，由于对应每个接入装置的ID号的链路掩码是独立的，因此，在交换装置中，对于到达每个接入装置的信元都可以均衡的分配在可达链路中。

可见，本发明的实施例可通过区分信元到达的目的接入装置，在每一级交换装置处将到达每个目的接入装置的信元均衡的分配在可达的链路上，从而可以保证到达该目的接入装置的信元在所有链路上均衡分配数据流，从而提高带宽的利用率，提高交换能力。

下面结合一具体应用场景对本发明的方法进行详细描述。

本场景中，三级CLOS交换网络结构示意图如图4所示，数据发送模式与图2所示相同，以便于比较两种负载均衡差异。0号一级交换装置接收到发往接入装置N-1和接入装置N的信元，两种信元均可通过0号二级交换装置和1号二级交换装置、N-1号三级交换装置和N号三级交换装置到达N-1号目的接入装置和N号目的接入装置。如图2所示，按照传统的负载均衡方式，信元并不能均等的分配在所有可达的链路中，导致信元的局部拥塞和带宽的浪费。

在本场景的实施例中，由于所述负载均衡的方法在每级交换装置中的处理方式是一样的，现在以一级交换装置的处理方式为例，本实施例的具体处理方式如下：

步骤一：读取单播转发表，得到发往N-1号接入装置的链路有两条，分别为0号链路和1号链路；

步骤二：在读取单播转发表的同时或之后，读取负载均衡掩码表，目前对应负载均衡掩码表的表项全为0，为了保证从单播转发表读取的数据与负载均衡掩码表中的表项相与不为0，当负载均衡掩码表的表项全为0时，自动修改为从所述单播转发表中读取的数据，即：链路号为0和1的两条链路；

步骤三：将单播转发表的读取结果和负载均衡掩码表的读取结果相与，得到链路0和链路1两条链路，则此时选择链路号较小的链路，即0号链路，因此，发往N-1号接入装置的信元将从0号链路发出；

步骤四：修改负载均衡掩码表，即：将负载均衡掩码表的表项中的0号链路的掩码置0，那么，当前负载均衡掩码为未被选择的1号链路的掩码，将该掩码写到负载均衡掩码表中的相应地址；

这里，所述的地址为转发的单播ID号对应的地址，因为负载均衡掩码表和单播转发表是一一对应的，表中的每一行表示单播ID号。例如：现在转发的信元的ID号为0，那么该相应地址就是0号地址。

本发明实施例中，所述负载均衡掩码表可采用图7所示结构，其中，所述行标号代表单播的ID号，如0–N-1所示；所述列标号代表链路号，如0-M-1所示；对于单播转发表中的每一个位置，要么为1，要么为0，1则表示该链路可达目的接入装置，0表示该链路不可以到达接入装置。对于负载均衡掩码表的每个位置，1表示该链路可以选择，0表示不可以选择，所以如果在前一次发送信元时选择了某条链路，那么该ID号对应的位置将会置为0，表示该链路已被选择过。

步骤五：继续读取单播转发表，得到发往N号接入装置的链路有两条，分别为0号链路和1号链路，重复上述步骤二、三、四，确定发往N号接入装置的信元从0号链路发出；

步骤六：继续读取单播转发表，得到发往N-1号接入装置的链路为两条，分别为0号链路和1号链路；

需要说明的是，本发明的实施例中，各级交换装置每收到一个单播信元就要读取一次单播转发表，当然也要读取一次负载均衡掩码表。

步骤七：读取发往所述N-1号接入装置的负载均衡掩码表，只有1号链路；

步骤八：由于负载均衡链路掩码表的表项中只有1号链路的掩码，因此，选择1号链路发送信元；

步骤九：由于到达所述N-1号接入装置的所有链路均被选择了一次，因此，负载均衡掩码表的表项重新设置为0，并写入负载均衡掩码表中；

步骤十：读取单播转发表，得到发往N号接入装置的链路为两条，分别为0号链路和1号链路，重复所述步骤七、八、九，确定信元从1号链路发出；由于到达所述N号接入装置的所有链路也均被选择了一次，因此，负载均衡掩码表的表项重新设置为0，并写入负载均衡掩码表中。

对于第二、三级交换装置中的负载均衡处理方法与上述一级交换装置中的处理方法相同，此处不再详述。

上述过程中，发往N-1号和N号接入装置的信元在各自可达的链路中轮询发送了一遍，后面的信元一直重复上述步骤，如图4所示，通过这种方式，到达N号和N-1号装置的信元均可在各自所有可达的链路中平均分配，达到了负载均衡的目的。

本发明实施例还提供了一种负载均衡的装置，如图5所示，该装置设置于每一级交换装置中，包括：链路查询模块51和信元发送模块52；其中，

所述链路查询模块51，用于在发送每个信元前根据目的接入装置的ID号查询单播转发表，得到到达该目的接入装置的所有链路；

所述信元发送模块52，用于在所述链路查询模块51获得的所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元。

其中，所述信元发送模块52，具体用于对应于每一级交换装置设置对应的负载均衡掩码表，在所述查询单播转发表的同时或之后，查询所述负载均衡掩码表；

将所述单播转发表和所述负载均衡掩码表的查询结果进行相与运算，并从相与的结果中选择一条链路号较小的链路，通过该条链路将信元发出；

将所述负载均衡掩码表中对应该条已选择链路的掩码置0，剩余未被选择链路的掩码不变，将修改后的掩码写回负载均衡掩码表。

其中，所述信元发送模块52包括：设置查询模块521、计算选择模块522和掩码处理模块523，如图6所示；其中，

所述设置查询模块521，用于对应于每一级交换装置设置对应的负载均衡掩码表，在所述查询单播转发表的同时或之后，查询所述负载均衡掩码表；

所述计算选择模块522，用于将所述单播转发表和所述负载均衡掩码表的查询结果进行相与运算，并从相与的结果中选择一条链路号较小的链路，通过该条链路将信元发出；

所述掩码处理模块523，用于将所述负载均衡掩码表中对应该条已选择链路的掩码置0，剩余未被选择链路的掩码不变，将修改后的掩码写回负载均衡掩码表。

在本发明的一个实施例中，所述负载均衡掩码表中记录发送所述信元已经选择的链路和未选择的链路，例如：可在负载均衡掩码表的每一行中对应记录与一个目的接入装置的ID号对应的已经选择的链路和未选择的链路，当与某个目的接入装置的ID号对应的所有链路都被选择后，该行的表项重新修改为该接入装置可达的所有链路。

优选的，在本发明一个实施例中，所述掩码处理模块523，还用于将所述与每个目的接入装置对应的负载均衡掩码表的表项初始值设置为0，在读取单播转发表后，且未开始选择链路时，将读取的所有链路写入所述负载均衡掩码表中。

优选的，在本发明一个实施例中，所述掩码处理模块523，还用于在所有链路都被选择之前，在所述负载均衡掩码表中记录发送所述信元已经选择的链路和未选择的链路；

在所有链路都被选择后，将所述负载均衡掩码表中的表项重新修改为该接入装置可达的所有链路。

本发明的实施例可通过区分信元到达的目的接入装置，在每一级交换装置处将到达每个目的接入装置的信元均衡的分配在可达的链路上，从而可以保证到达该目的接入装置的信元在所有链路上均衡分配数据流，从而提高带宽的利用率，提高交换能力。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种负载均衡的方法，其特征在于，该方法包括：

对于每一级交换装置，在发送每个信元前根据目的接入装置的ID号查询单播转发表，得到到达该目的接入装置的所有链路；在所述所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元，包括：

对应于每一级交换装置设置对应的负载均衡掩码表，在所述查询单播转发表的同时或之后，查询所述负载均衡掩码表；

将所述单播转发表和所述负载均衡掩码表的查询结果进行相与运算，并从相与的结果中选择一条链路号较小的链路，通过该条链路将信元发出；

将所述负载均衡掩码表中对应该条已选择链路的掩码置0，剩余未被选择链路的掩码不变，将修改后的掩码写回负载均衡掩码表。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述负载均衡掩码表中记录有发送所述信元已经选择的链路和未选择的链路，当与一个目的接入装置的ID号对应的所有链路都被选择后，该行的表项为该接入装置可达的所有链路。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：将所述与每个目的接入装置对应的负载均衡掩码表的表项初始值设置为0，在读取单播转发表后，且未开始选择链路时，将读取的所有链路写入所述负载均衡掩码表中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在所有链路都被选择之前，在所述负载均衡掩码表中记录发送所述信元已经选择的链路和未选择的链路；

在所有链路都被选择后，将所述负载均衡掩码表中的表项重新修改为该接入装置可达的所有链路。

6.一种负载均衡的装置，其特征在于，该装置设置于每一级交换装置中，包括：链路查询模块和信元发送模块；其中，

所述链路查询模块，用于在发送每个信元前根据目的接入装置的ID号查询单播转发表，得到到达该目的接入装置的所有链路；

所述信元发送模块，用于在所述链路查询模块获得的所有链路中，轮询发送到达相应目的接入装置的所述信元。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述信元发送模块，用于对应于每一级交换装置设置对应的负载均衡掩码表，在所述查询单播转发表的同时或之后，查询所述负载均衡掩码表；

将所述单播转发表和所述负载均衡掩码表的查询结果进行相与运算，并从相与的结果中选择一条链路号较小的链路，通过该条链路将信元发出；

将所述负载均衡掩码表中对应该条已选择链路的掩码置0，剩余未被选择链路的掩码不变，将修改后的掩码写回负载均衡掩码表。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信元发送模块包括：设置查询模块、计算选择模块和掩码处理模块；其中，

所述设置查询模块，用于对应于每一级交换装置设置对应的负载均衡掩码表，在所述查询单播转发表的同时或之后，查询所述负载均衡掩码表；

所述计算选择模块，用于将所述单播转发表和所述负载均衡掩码表的查询结果进行相与运算，并从相与的结果中选择一条链路号较小的链路，通过该条链路将信元发出；

所述掩码处理模块，用于将所述负载均衡掩码表中对应该条已选择链路的掩码置0，剩余未被选择链路的掩码不变，将修改后的掩码写回负载均衡掩码表。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述掩码处理模块，还用于将所述与每个目的接入装置对应的负载均衡掩码表的表项初始值设置为0，在读取单播转发表后，且未开始选择链路时，将读取的所有链路写入所述负载均衡掩码表中。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述掩码处理模块，还用于在所有链路都被选择之前，在所述负载均衡掩码表中记录发送所述信元已经选择的链路和未选择的链路；

在所有链路都被选择后，将所述负载均衡掩码表中的表项重新修改为该接入装置可达的所有链路。