CN108055203B - 一种等价路由负载分担方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种等价路由负载分担方法及装置，其中的方法包括：实时计算各接口的剩余带宽；确定是否触发对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；如果是，基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；以及，当收到的报文命中了多条等价路由时，基于更新后的所述等价路由的权重区间进行流量负载分担。本申请可以实现充分利用带宽资源的效果。

Description

一种等价路由负载分担方法及装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种等价路由负载分担方法及装置。

背景技术

随着网络技术的发展，人们在网络中逐渐采用多出口链路来代替原有的单一出口链路，解决了因单一出口链路产生故障而导致网络业务中断的问题，在一定程度上保障了网络业务的可靠性。在网络中，通往同一目的地且开销相同的多条线路为等价路由，等价路由对通往同一个目的地的流量进行分担。但是，各等价路由之间分担的流量不均衡，可以导致部分等价路由承担的流量过多而达到带宽上限，部分等价路由承担的流量较少而使得带宽浪费。也就是说，采用多出口链路的方式面临着等价路由如何通过负载选路来实现负载分担的问题。

现有技术中，通过负载选路来实现等价路由负载分担，主流方法采用基于五元组逐流负载分担的方式。其中，五元组是指网络传输中五个重要的标识：源IP、目的IP、源端口、目的端口及协议。五元组逐流负载分担可以分为源地址分担，目的地址分担，源地址与目的地址共同分担，源地址、目的地址、源端口与目的端口共同分担，这些逐流负载分担方式的核心原理基本一致。首先，设定权重总值并将各个等价路由分配权重区间。其次，选定一种逐流负载分担方式，提取网络流量对应的逐流负载分担方数据进行32位哈希值计算，将该哈希值与设定的权重区间总值进行求余得到余数。最后，根据该余数命中的权重区间来选择该权重区间对应的等价路由的对应的接口进行流量传输。

但是现有技术存在的问题是，在实际应用中，每条业务流的流量可能大小不同，逐流负载分担方式并不能充分利用带宽资源，还可能存在因接口实际传输的流量超过阈值而影响网络业务的情况。因此需要研究一种可以充分利用带宽资源的等价路由负载分担方法。

发明内容

本申请提供一种等价路由负载分担方法，应用于网络转发设备，该方法包括：

实时计算各接口的剩余带宽；

确定是否触发了对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；

如果是，基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；以及，

当收到的报文命中了多条等价路由时，基于更新后的所述等价路由的权重区间进行流量负载分担。

可选的，所述计算各接口的剩余带宽，包括：

计算各接口单位时间内发送的数据流量与对应于各接口的上行流量阈值的第一差值；以及，计算各接口单位时间内接收到的数据流量与对应于各接口下行流量阈值的第二差值；

确定所述第一差值是否大于所述第二差值；

若第一差值大于第二差值，则取第二差值作为对应的接口的剩余带宽；反之，则取第一差值作为所述接口的剩余带宽。

可选的，所述确定是否触发对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新，包括：

检测到各接口中的任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，则触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新；

或，

基于预设的间隔时长周期性地触发对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

可选的，所述检测到各接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，则触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新，包括:

检测到各接口中任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，将该接口对应的等价路由的权重区间设置为0，并在该接口的剩余带宽不低于标准带宽阈值时，触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

可选的，所述基于更新后的所述各等价路由的权重区间进行负载分担，包括：

基于选定的负载分担方式提取地址信息并进行计算得到哈希值；

将所述哈希值与权重总值进行求余得到余数；

基于所述余数命中的权重区间选择与所述权重区间对应的等价路由的对应接口。

本申请还提供一种等价路由负载分担装置，应用于网络转发设备，该装置包括：

计算模块，用于实时计算各接口的剩余带宽；

判断模块，用于确定是否触发对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；

更新模块，如果触发所述更新，用于基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；以及，

分担模块，当收到的报文命中了多条等价路由时，用于基于更新后的所述等价路由的权重区间进行流量负载分担。

可选的，所述计算模块具体用于：

计算各接口单位时间内发送的数据流量与对应于各接口的上行流量阈值的第一差值；以及，计算各接口单位时间内接收到的数据流量与对应于各接口下行流量阈值的第二差值；

确定所述第一差值是否大于所述第二差值；

若第一差值大于第二差值，则取第二差值作为对应的接口的剩余带宽；反之，则取第一差值作为所述接口的剩余带宽。

可选的，所述判断模块具体用于：

检测到各接口中的任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，则触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新；

或，

基于预设的间隔时长周期性地触发对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

可选的，所述判断模块进一步用于:

检测到各接口中任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，将该接口对应的等价路由的权重区间设置为0，并在该接口的剩余带宽不低于标准带宽阈值时，触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

可选的，所述分担模块具体用于：

基于选定的负载分担方式提取地址信息并进行计算得到哈希值；

将所述哈希值与权重总值进行求余得到余数；

基于所述余数命中的权重区间选择与所述权重区间对应的等价路由的对应接口。

本申请中，通过实时计算各接口的剩余带宽，并确定是否触发了对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；如果是，基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；以及，当收到的报文命中了多条等价路由时，基于更新后的所述等价路由的权重区间进行流量负载分担。

由于采用基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新，因此可以根据各接口的实际情况实现权重区间的动态更新，从而达到充分利用带宽资源的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种实现等价路由负载分担的组网图；

图2是本申请一实施例提供的一种实现等价路由负载分担的组网图；

图3是本申请一实施例提供的一种等价路由负载分担方法的流程图；

图4是本申请一实施例提供的一种剩余带宽算法的数据表；

图5是本申请一实施例提供的一种等价路由负载分担装置的逻辑框图；

图6是本申请一实施例提供的承载所述一种等价路由负载分担装置的网络转发设备的硬件结构图。

具体实施方式

现有技术中，如果采用普通的网络转发设备实现等价路由的负载分担，主流方法是采用基于五元组的逐流负载分担方式。其中，五元组是指网络传输中五个重要的标识：源地址、目的地址、源端口、目的端口及协议。与之相应的，具体的负载分担方式可以分为源地址分担，目的地址分担，源地址与目的地址共同分担，源地址、目的地址、源端口与目的端口共同分担，上述负载分担方式的核心原理基本一致。

下面以源地址和目的地址共同分担为例，对等价路由负载分担的实现进行具体说明。首先，设定权重总值并将各个等价路由按权重分配权重区间。其次，基于选定的负载分担方式提取地址信息并进行计算得到哈希值，将该哈希值与设定的权重区间总值进行求余得到余数。最后，根据该余数命中的权重区间来选择该权重区间对应的等价路由的对应的接口进行流量传输；其中，上述等价路由具有一一对应的接口。

上述等价路由是指网络转发设备中存在的多条去往同一目的地址且开销相同的路由表项，这些路由表项即等价路由；其中，多条等价路由可以对通往同一目的地址的流量进行流量负载分担。

上述权重区间是指用于体现各等价路由的权重分配情况的区间。例如，路由A和路由B互为等价路由，如果路由A和路由B的权重分配为1:2，且先设定权重总值为3000，则与路由A对应的权重区间可以设置为[0-1000],与路由B对应的权重区间可以设置为[0-3000]。

但是该方法中，每条业务流的流量可能大小不同，逐流负载分担方式并不能充分利用带宽资源，还可能存在因接口实际传输的流量超过阈值而影响网络业务的情况。

现有技术中，还可以采用专用负载分担设备实现等价路由的负载分担，请参考图1，图1为一种实现等价路由负载分担的组网图。其中，专用负载分担设备部署于运营商A和运营商B的网络中，主机A、主机B与主机C均和专用负载分担设备连接，线路1和线路2互为等价路由，线路3和线路4互为等价路由。此时，如果主机A需要访问运营商A的网络业务，专用负载分担设备先进行运营商线路的选择，再进行负载分担。但是该方法需要更换网络设备，会造成基础建设资源的浪费。

鉴于以上考虑，本申请提出一种等价路由负载分担方法，通过实时计算各接口的剩余带宽，并确定是否触发了对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；如果是，基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；以及，当收到的报文命中了多条等价路由时，基于更新后的所述等价路由的权重区间进行流量负载分担。

一方面，由于采用基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新，因此可以根据各接口的实际情况实现权重区间的动态更新，从而达到充分利用带宽资源的效果。

另一方面，请参考图2，普通的网络转发设备搭载对应于上述等价路由负载分担方法的逻辑算法后，可以实现动态的负载分担，从而实现了传统的专用负载分担设备的功能。

下面通过具体实施例并结合具体的应用场景对本申请进行描述。

请参考图3，图3是本申请一实施例提供的一种等价路由负载分担方法，应用于网络转发设备，执行以下步骤：

S101，实时计算各接口的剩余带宽；

S102，确定是否触发了对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；

S103，如果是，基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；

S104，以及，当收到的报文命中了多条等价路由时，基于更新后的所述等价路由的权重区间进行流量负载分担。

上述网络转发设备可以包括非专用于负载分担的通用转发设备；例如，可以是路由器或者交换机等部署于运营商网络的通用转发设备；其中，所述通用转发设备在负载分担方面的能力不及专用负载均衡器。

本例中，需要先统计各接口在单位时间内发送的数据流量和接收流量，再基于剩余带宽算法计算出各接口的剩余带宽。

其中，流量统计的功能可以是网络转发设备通过自带的功能来实现，也可以通过外接的具有流量统计功能的设备来实现。

在示出的一种实施方式中，所述算法具体可以包括：网络转发设备计算各接口单位时间内发送的数据流量与对应于各接口的上行流量阈值的第一差值；以及，计算各接口单位时间内接收到的数据流量与对应于各接口下行流量阈值的第二差值；确定所述第一差值是否大于所述第二差值；若第一差值大于第二差值，则取第二差值作为对应的接口的剩余带宽；反之，则取第一差值作为所述接口的剩余带宽。

例如，在实际应用中，请参考图4，网络转发设备采用三个接口来实现本例的技术方案，分别命名为接口1、接口2、接口3，并统计各接口每秒发送的数据流量和接收的数据流量；其中，每个接口都有各自的上行流量阈值和下行流量阈值。具体地，以1秒为单位时间，接口1在该单位时间内发送20MB数据流量并接收40MB数据流量，而接口1的上行流量阈值为100MB且下行流量阈值也为100MB，则所述第一差值为80MB，所述第二差值为60MB，可以确定接口1的剩余带宽为60MB。其他接口采用相同的方法进行剩余带宽的计算。

在本例中，计算得到剩余带宽后，如果网络转发设备检测到各接口中的任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，则触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新。可以理解的是，所述标准带宽阈值可以根据实际应用场景进行调整，持续时长的预设阈值也可以根据实际需求进行设置。

例如，将标准带宽阈值设置为5MB，持续时长的预设阈值设置为5秒，如果网络转发设备检测到接口1中的剩余带宽低于5MB的持续时长达到5秒，就会触发对与接口1对应的等价路由的权重区间进行更新。

通过这种方式，只有所述剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，才触发所述权重区间更新。也就是说，带宽短暂波动时剩余带宽在短时间内低于标准带宽阈值，并不会触发所述权重更新，可以节省资源。

在示出的一种实施方式中，如果网络转发设备检测到各接口中任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，则将该接口对应的等价路由的权重区间设置为0，并在该接口的剩余带宽不低于标准带宽阈值时，触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

通过这种方式，当任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，先将该接口对应的等价路由的权重区间设置为0，可以停止使用该等价路由，使该接口有充分的时间释放缓存，利于后续重新投入使用。

在示出的另一种实施方式中，网络转发设备基于预设的间隔时长周期性地触发对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新。其中，间隔时长可以根据实际需求进行调整；例如，某段时间内对接口的超载情况并不在意，可以将间隔时长设置为较大的值；如果某段时间内对接口的超载情况在意，也就是说，需要尽快处理接口出现的超载情况，就可以将间隔时长设置为较小的值。

通过这种实施方式，在确定是否触发权重区间更新时无需关注剩余带宽情况，只需根据设定的间隔时长周期性地触发权重区间更新即可。

本例中，如果确定触发了权重区间的更新，则基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新。例如，针对前述接口1、接口2和接口3，在某1秒内得出得到各接口剩余带宽如下：接口1剩余带宽20MB，接口2剩余带宽40MB，接口3剩余带宽20MB，先设置有权重总值4000，再根据各接口剩余带宽的比例进行权重区间的设置，与接口1对应的等价路由的权重区间可以设置为[0-1000],与接口2对应的等价路由的权重区间可以设置为[0-3000]，与接口3对应的等价路由的权重区间可以设置为[0-4000]。

在本例中，如果网络转发设备收到的报文命中了多条等价路由时，网络转发设备基于选定的负载分担方式提取地址信息并进行计算得到哈希值；其中所述选定的负载分担方式可以是：源地址分担，目的地址分担，源地址和目的地址共同分担，源地址、目的地址、源端口和目的端口共同分担。可以理解的是，负载分担方式并不限于以上几种。同时，不同负载分担方式的核心原理大致相同，不同之处对本技术方案的实现没有影响。

例如，以源地址和目的地址共同分担进行说明。网络转发设备提取报文中的源地址和目的地址，进行32位哈希值计算。

在本例中，计算得到32位哈希值后，将该哈希值与前述权重总值进行求余得到余数，并基于所述余数命中的权重区间选择与所述权重区间对应的等价路由的对应接口。

例如，求得的余数命中前述权重区间[0-1000]，则选择接口1进行报文转发；求得的余数命中前述权重区间[0-3000]，则选择接口2进行报文转发；求得的余数命中前述权重区间[0-4000]，则选择接口3进行报文转发。

本实施例中，通过计算各接口的剩余带宽，并确定是否触发对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；如果是，基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；以及，当收到的报文命中了多条等价路由时，基于更新后的所述等价路由的权重区间进行流量负载分担。

一方面，由于采用基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新，因此可以根据各接口的实际情况实现权重区间的动态更新，从而达到充分利用带宽资源的效果。

另一方面，普通的网络转发设备搭载对应于上述等价路由负载分担方法的逻辑算法后，可以实现动态的负载分担，从而实现了传统的专用负载分担设备的功能。

与上述方法实施例相对应，本申请还提供了装置的实施例。

请参考图5，图5是本申请一实施例提供的一种等价路由负载分担装置20，应用于网络转发设备；其中，请参考图6，作为承载所述等价路由负载分担装置20的网络转发设备所涉及的硬件架构中，通常包括CPU、内存、非易失性存储器、网络接口以及内部总线等；以软件实现为例，所述等价路由负载分担装置20通常可以理解为加载在内存中的计算机程序，通过CPU运行之后形成的软硬件相结合的逻辑装置，所述等价路由负载分担装置20包括：

计算模块201，用于事实计算各接口的剩余带宽；

判断模块202，用于确定是否触发了对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；

更新模块203，如果触发所述更新，用于基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；以及，

分担模块204，当收到的报文命中了多条等价路由时，用于基于更新后的所述等价路由的权重区间进行流量负载分担。

在本例中，所述计算模块具体用于：

计算各接口单位时间内发送的数据流量与对应于各接口的上行流量阈值的第一差值；以及，计算各接口单位时间内接收到的数据流量与对应于各接口下行流量阈值的第二差值；

确定所述第一差值是否大于所述第二差值；

若第一差值大于第二差值，则取第二差值作为对应的接口的剩余带宽；反之，则取第一差值作为所述接口的剩余带宽。

在本例中，所述判断模块具体用于：

检测到各接口中的任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，则触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新；

或，

基于预设的间隔时长周期性地触发对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

在本例中，所述判断模块进一步用于:

检测到各接口中任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，将该接口对应的等价路由的权重区间设置为0，并在该接口的剩余带宽不低于标准带宽阈值时，触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

在本例中，所述分担模块具体用于：

基于选定的负载分担方式提取地址信息并进行计算得到哈希值；

将所述哈希值与权重总值进行求余得到余数；

基于所述余数命中的权重区间选择与所述权重区间对应的等价路由的对应接口。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种等价路由负载分担方法，其特征在于，包括：

实时计算各接口的剩余带宽；

确定是否触发了对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；

如果是，基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；以及，

当收到的报文命中了多条等价路由时，基于更新后的所述等价路由的权重区间进行流量负载分担；

其中，所述确定是否触发对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新，包括：

检测到各接口中的任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，则触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各接口的剩余带宽，包括：

计算各接口单位时间内发送的数据流量与对应于各接口的上行流量阈值的第一差值；以及，计算各接口单位时间内接收到的数据流量与对应于各接口下行流量阈值的第二差值；

确定所述第一差值是否大于所述第二差值；

若第一差值大于第二差值，则取第二差值作为对应的接口的剩余带宽；反之，则取第一差值作为所述接口的剩余带宽。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测到各接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，则触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新，包括:

检测到各接口中任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，将该接口对应的等价路由的权重区间设置为0，并在该接口的剩余带宽不低于标准带宽阈值时，触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于更新后的所述各等价路由的权重区间进行负载分担，包括：

基于选定的负载分担方式提取地址信息并进行计算得到哈希值；

将所述哈希值与权重总值进行求余得到余数；

基于所述余数命中的权重区间选择与所述权重区间对应的等价路由的对应接口。

5.一种等价路由负载分担装置，其特征在于，包括：

计算模块，用于实时计算各接口的剩余带宽；

判断模块，用于确定是否触发对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；

更新模块，如果触发所述更新，用于基于各接口的剩余带宽对与各接口对应的等价路由的权重区间进行更新；以及，

分担模块，当收到的报文命中了多条等价路由时，用于基于更新后的所述等价路由的权重区间进行流量负载分担；所述判断模块具体用于：

检测到各接口中的任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，则触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

计算各接口单位时间内发送的数据流量与对应于各接口的上行流量阈值的第一差值；以及，计算各接口单位时间内接收到的数据流量与对应于各接口下行流量阈值的第二差值；

确定所述第一差值是否大于所述第二差值；

若第一差值大于第二差值，则取第二差值作为对应的接口的剩余带宽；反之，则取第一差值作为所述接口的剩余带宽。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述判断模块进一步用于:

检测到各接口中任一接口的剩余带宽低于标准带宽阈值的持续时长达到预设阈值，将该接口对应的等价路由的权重区间设置为0，并在该接口的剩余带宽不低于标准带宽阈值时，触发对与该接口对应的等价路由的权重区间进行更新。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述分担模块具体用于：

基于选定的负载分担方式提取地址信息并进行计算得到哈希值；

将所述哈希值与权重总值进行求余得到余数；

基于所述余数命中的权重区间选择与所述权重区间对应的等价路由的对应接口。

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