CN107846365A - 一种基于sdn的负载均衡实现***及方法 - Google Patents

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李宇翔
谭小波
刘文学
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    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/12—Avoiding congestion; Recovering from congestion
    • H04L47/125—Avoiding congestion; Recovering from congestion by balancing the load, e.g. traffic engineering
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Abstract

本发明的技术方案包括一种基于SDN的负载均衡实现***及方法，该***包括终端、控制器、交换机及多个后端服务器，用于实现：在达到负载均衡时，生成将终端的业务分配到后端服务器的报文，报文包括终端IP和虚拟IP地址，以及还包括用于业务处理的数据包；生成交换机可识别的流表，并将流表发送至交换机；根据流表预设的规则对虚拟IP地址进行修改，以及接收后端服务器发送的数据包并进行IP地址的还原；接收交换机发送的数据包，以及执行对应的业务运算并生成相应数据包，其中数据包包括报文。发明的有益效果为：实现了链路级的负载均衡，相比传统代理级的负载均衡；极大的提高了负载均衡的转发性能；动态修改流表规则，可实现网络的灵活定制。

Description

一种基于SDN的负载均衡实现***及方法
技术领域
本发明涉及一种基于SDN的负载均衡实现***及方法，属于计算机数据处理领域。
背景技术
负载均衡(Load Balance，简称LB)是一种服务器或网络设备的集群技术。负载均衡将特定的业务(网络服务、网络流量等)分担给多个服务器或网络设备，从而提高了业务处理能力，保证了业务的高可用性。
例如：某***每天有7000万笔的业务量，单台服务器满负荷也只能处理5000万笔业务，单台服务器根本无法处理这么大的业务量。此时可以再增加一台处理能力相同的服务器，将所有业务分摊到这两台服务器，让他们分别处理一部分，负载均衡技术正是解决了如何将业务分摊到两台甚至多台服务器。
目前实现负载均衡的方式主要通过全代理来实现，通过全代理实现的负载均衡，客户端要与全代理建立连接，代理再与后端服务器建立连接，需要建立两次连接，这极大的降低了负载均衡的性能。
如图1所示的全代理的负载均衡实现流程，具体如下：首先客户端和全代理(负载均衡全代理)建立TCP链接，将HTTP请求发送至全代理，全代理对HTTP请求进行解析，进行会话管理、访问控制等操作，之后根据负载均衡算法为该HTTP请求分配一个后端服务器，并将处理后的HTTP请求转发至该后端服务器，服务器在处理完成之后，将HTTP响应报文发送给全代理，经由全代理将该响应报文返回给客户端。这样一次请求需要建立两次连接。
SDN：软件定义网络；
OpenFlow：SDN控制平面与转发平面通信协议；
OpenFlow交换机：支持OpenFlow协议的软件交换机。
发明内容
本发明的技术方案提供了一种基于SDN的负载均衡实现***及方法，基于SDN技术的负载均衡实现了链路级的负载均衡，一次请求只需要建立一次连接，解决了现有技术的不足。
本发明的技术方案包括一种基于SDN的负载均衡实现***，该***包括终端、控制器、交换机及多个后端服务器，其中：终端，用于在达到负载均衡时，生成将终端的业务分配到后端服务器的报文，报文包括终端IP和虚拟IP地址，以及还包括用于业务处理的数据包；控制器，用于生成交换机可识别的流表，并将流表发送至所述交换机；交换机，用于接收所述终端发送的请求指令以及接收所述控制器发送的流表，根据流表预设的规则对虚拟IP地址进行修改，并将修改的数据包进行发送，以及接收所述后端服务器发送的数据包并进行IP地址的还原；后端服务器，用于接收所述交换机发送的数据包，以及执行对应的业务运算并生成相应数据包，其中数据包包括报文。
根据所述的基于SDN的负载均衡实现***，其特征在于：所述终端进一步为用于执行业务处理的服务器，所述后端服务器用于分担业务负载调度的数据库。
根据所述的基于SDN的负载均衡实现***，其中控制器还包括：流表规则定制模块，用于自定义流表规则，并将流表规则发送至所述交换机和服务器，所述流表规则用于对控制器的IP转换进行进行限定。
根据所述的基于SDN的负载均衡实现***，其中交换机用于执行以下步骤：在对任意数据包执行IP转换时记录转换规则，并将转换标识同时记载于数据包和控制器中；当流表规则发生动态变化时，校验经过控制器的数据包是否存在历史转换标识，若存在则调用历史转换规则对数据包执行还原转换，若不存在历史转换标识，则使用新的转换对数据包执行转换。
根据所述的基于SDN的负载均衡实现***，其中交换机还包括：当识别到经过的数据包不存在于终端时，将数据包发送至控制器进行存储或删除。
本发明的技术方案还包括一种基于SDN的负载均衡实现方法，其特征在于，该方法包括：在达到负载均衡时，生成将终端的业务分配到后端服务器的报文，报文包括终端IP和虚拟IP地址，以及还包括用于业务处理的数据包；生成交换机可识别的流表，并将流表发送至交换机；接收终端发送的请求指令以及接收控制器发送的流表，根据流表预设的规则对虚拟IP地址进行修改，并将修改的数据包进行发送，以及接收后端服务器发送的数据包并进行IP地址的还原；接收交换机发送的数据包，以及执行对应的业务运算并生成相应数据包，其中数据包包括报文。
本发明的有益效果为：实现了链路级的负载均衡，相比传统代理级的负载均衡；极大的提高了负载均衡的转发性能；动态修改流表规则，可实现网络的灵活定制。
附图说明
图1所示为根据本现有技术的全代理的负载均衡实现流程图；
图2所示为根据本发明实施方式的总体结构框图；
图3所示为根据本发明实施方式的交互图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的基于SDN的负载均衡实现***及方法适用于服务器负载均衡的实现。
图2所示为根据本发明实施方式的总体结构框图。其中包括终端，交换机、控制器、多个服务器，其中交换机为OpenFlow
与传统的负载均衡不同，基于OpenFlow的负载均衡的转发最终是通过流表实现的。
首先控制器根据负载均衡的规则，生成OpenFlow交换机可以识别的流表，并将流表派发给OpenFlow交换机。
当OpenFlow交换机在接到发给虚拟IP的数据包后，根据流表中设定的规则，将数据包中的目的IP修改为后端服务器的IP，然后进行转发。当在本地流表中查找不到时，则将数据包交由控制器处理或者丢弃。
后端服务器的响应报文通过OpenFlow交换机时，交换机根据流表，将报文的源地址被还原为虚服务的VSIP，再返回给客户端，完成整个负载调度过程。
图3所示为根据本发明实施方式的交互图。
其包括以下流程：
(1)终端用户请求数据包的发送，即业务请求，此时目的IP＝虚拟IP地址，源IP＝终端IP地址；
(2)交换机根据流表处理数据包，此时目的IP＝(后端)服务器IP地址，源IP＝终端IP地址；
(3)服务器对交换机的响应，根据流表处理数据包目的IP＝终端IP，源IP＝服务器IP地址；
(4)交换机对终端进行相应，其中目的IP＝终端IP，源IP＝虚拟IP地址。
从以上流程可以看出，客户端请求到达负载均衡时，并没有建立连接而只是修改了IP包中的目的地址，然后将IP包直接转发到对应的服务器，从而实现了链路级的负载均衡，一次请求只是建立了一次连接，这样极大的提高了负载均衡的转发性能。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (6)

1.一种基于SDN的负载均衡实现***，该***包括终端、控制器、交换机及多个后端服务器，其中：
终端，用于在达到负载均衡时，生成将终端的业务分配到后端服务器的报文，报文包括终端IP和虚拟IP地址，以及还包括用于业务处理的数据包；
控制器，用于生成交换机可识别的流表，并将流表发送至所述交换机；
交换机，用于接收所述终端发送的请求指令以及接收所述控制器发送的流表，根据流表预设的规则对虚拟IP地址进行修改，并将修改的数据包进行发送，以及接收所述后端服务器发送的数据包并进行IP地址的还原；
后端服务器，用于接收所述交换机发送的数据包，以及执行对应的业务运算并生成相应数据包，其中数据包包括报文。
2.根据权利要求1所述的基于SDN的负载均衡实现***，其特征在于：
所述终端进一步为用于执行业务处理的服务器，所述后端服务器用于分担业务负载调度的数据库。
3.根据权利要求1所述的基于SDN的负载均衡实现***，其特征在于，所述的控制器还包括：
流表规则定制模块，用于自定义流表规则，并将流表规则发送至所述交换机，所述流表规则用于对控制器的IP转换进行进行限定。
4.根据权利要求1所述的基于SDN的负载均衡实现***，其特征在于，所述的交换机用于执行以下步骤：
在对任意数据包执行IP转换时记录转换规则，并将转换标识同时记载于数据包和控制器中；
当流表规则发生动态变化时，校验经过控制器的数据包是否存在历史转换标识，若存在则调用历史转换规则对数据包执行还原转换，若不存在历史转换标识，则使用新的转换对数据包执行转换。
5.根据权利要求1所述的基于SDN的负载均衡实现***，其特征在于，所述的交换机还包括：
当识别到经过的数据包不存在于终端时，将数据包发送至控制器进行存储或删除。
6.一种基于SDN的负载均衡实现方法，其特征在于，该方法包括：
在达到负载均衡时，生成将终端的业务分配到后端服务器的报文，报文包括终端IP和虚拟IP地址，以及还包括用于业务处理的数据包；
生成交换机可识别的流表，并将流表发送至交换机；
接收终端发送的请求指令以及接收控制器发送的流表，根据流表预设的规则对虚拟IP地址进行修改，并将修改的数据包进行发送，以及接收后端服务器发送的数据包并进行IP地址的还原；
接收交换机发送的数据包，以及执行对应的业务运算并生成相应数据包，其中数据包包括报文。
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