CN114513467A - 一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置 - Google Patents

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CN114513467A CN202210401272.7A CN202210401272A CN114513467A CN 114513467 A CN114513467 A CN 114513467A CN 202210401272 A CN202210401272 A CN 202210401272A CN 114513467 A CN114513467 A CN 114513467A
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Abstract

本发明公开了一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置，应用于包含交换机、主机及服务器的数据中心，收集交换机、主机及服务器之间的连接信息，并根据连接信息构建数据中心的网络拓扑结构；监测网络拓扑结构下各网络链路的工作信息，并根据各网络链路的工作信息相应确定各网络链路的拥塞情况；根据拥塞情况为各网络链路分配预传输的数据流量包，以均衡各网络链路上的数据流量。可见，本申请可感知数据中心各网络链路的拥塞情况，并基于各网络链路的拥塞情况控制各网络链路上传输的数据流量，从而有效改善了数据中心存在网络流量负载不均衡的问题，提升了数据中心的效率及服务质量。

Description

一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置
技术领域
本发明涉及数据中心领域，特别是涉及一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置。
背景技术
目前，数据中心作为云计算平台与分布式计算***的基础设施，发挥着重要作用。数据中心的网络流量负载均衡是保证***吞吐率和提升服务质量的重要前提。然而，受数据中心的网络拓扑结构、传输带宽、动态数据流量、设备故障等因素的影响，数据中心往往存在网络流量负载不均衡的问题，严重制约数据中心的效率，影响服务质量。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置，可感知数据中心各网络链路的拥塞情况，并基于各网络链路的拥塞情况控制各网络链路上传输的数据流量，从而有效改善了数据中心存在网络流量负载不均衡的问题，提升了数据中心的效率及服务质量。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种数据中心的网络流量负载均衡方法，应用于包含交换机、主机及服务器的数据中心，包括：
收集所述交换机、所述主机及所述服务器之间的连接信息，并根据所述连接信息构建所述数据中心的网络拓扑结构；
监测所述网络拓扑结构下各网络链路的工作信息，并根据各所述网络链路的工作信息相应确定各所述网络链路的拥塞情况；
根据所述拥塞情况为各所述网络链路分配预传输的数据流量包，以均衡各所述网络链路上的数据流量。
可选地，收集所述交换机、所述主机及所述服务器之间的连接信息，包括：
通过所述数据中心的第一设备广播包含所述第一设备的IP地址的目标信息，并通过所述数据中心中接收到所述目标信息的第二设备广播所述目标信息；
判断所述第一设备是否接收到所述目标信息；
若是，则确定所述第一设备与所述第二设备之间双向连接；
若否，则确定所述第一设备与所述第二设备之间单向连接且二者通信方向由所述第一设备指向所述第二设备；
其中，所述第一设备和所述第二设备为所述交换机、所述主机及所述服务器中的任一设备。
可选地，在根据所述连接信息构建所述数据中心的网络拓扑结构之后，在监测所述网络拓扑结构下各网络链路的工作信息之前，所述数据中心的网络流量负载均衡方法还包括：
检测所述数据中心中各设备的故障情况，以确定所述数据中心中的故障设备；
删除所述网络拓扑结构中所述故障设备对应的网络拓扑结构，得到重构的网络拓扑结构。
可选地，检测所述数据中心中各设备的故障情况，以确定所述数据中心中的故障设备，包括：
通过所述数据中心中各发送设备，向各所述发送设备对应的接收设备均发送预设数量的信息；
统计各所述发送设备的信息发送成功率，并将最低信息发送成功率对应的接收设备确定为故障设备。
可选地，监测所述网络拓扑结构下各网络链路的工作信息，并根据各所述网络链路的工作信息相应确定各所述网络链路的拥塞情况，包括：
监测所述网络拓扑结构下目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的带宽利用率，并根据各所述网络链路的带宽利用率计算所述目标发送端与所述目标接收端之间的链路带宽平均利用率；
判断目标网络链路的带宽利用率是否大于等于所述链路带宽平均利用率；其中，所述目标网络链路为所述目标发送端与所述目标接收端之间任一网络链路；
若是，则确定所述目标网络链路拥塞；
若否，则确定所述目标网络链路非拥塞。
可选地，监测所述网络拓扑结构下目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的带宽利用率，包括：
每隔预设时间均获取所述网络拓扑结构下所有通信端口的发送数据量、接收数据量及发送数据与接收数据之间的持续时长；
根据SU=[(SI2+AI2)-(SI1+AI1)]/(T2-T1)求取所有所述通信端口的当前端口速率；其中，SU为目标通信端口的当前端口速率；SI1、SI2分别为最近两次先后获取的所述目标通信端口的发送数据量；AI1、AI2分别为最近两次先后获取的所述目标通信端口的接收数据量；T1、T2分别为最近两次先后获取的所述目标通信端口的持续时长；
将所述目标网络链路两端连接的两个通信端口的当前端口速率中的较小值作为所述目标网络链路的当前已用带宽；
将所述目标网络链路的当前已用带宽除以所述目标网络链路的固有带宽，得到所述目标网络链路的当前带宽利用率。
可选地，根据所述拥塞情况为各所述网络链路分配预传输的数据流量包，包括：
根据预设数据包拆分策略判断所述网络拓扑结构下目标发送端向目标接收端预传输的数据流量包是否需要拆分；
若是，则基于所述目标发送端与所述目标接收端之间的非拥塞网络链路的可用带宽拆分所述数据流量包，并为拆分得到的子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输，以使所述目标接收端通过组装所述子数据流量包得到所述目标发送端传输过来的所述数据流量包；
若否，则从所述目标发送端与所述目标接收端之间的非拥塞网络链路中选择任一网络链路传输所述数据流量包，以使所述目标接收端接收到所述目标发送端传输过来的所述数据流量包。
可选地，根据预设数据包拆分策略判断所述网络拓扑结构下目标发送端向目标接收端预传输的数据流量包是否需要拆分，包括：
获取所述数据流量包经由所述目标发送端与所述目标接收端之间的各网络链路的通信时延，并将各所述网络链路的通信时延的最小值作为拆分阈值；
判断所述数据流量包的传输要求时延是否小于所述拆分阈值；
若是，则确定所述数据流量包需要拆分；
若否，则确定所述数据流量包不需要拆分。
可选地，获取所述数据流量包经由所述目标发送端与所述目标接收端之间的各网络链路的通信时延，包括：
将所述数据流量包的总大小除以目标网络链路的可用带宽，得到所述数据流量包经由所述目标网络链路的发送时延；其中，所述目标网络链路为所述目标发送端与所述目标接收端之间任一网络链路；
将所述目标网络链路的长度除以电磁波传播速率，得到所述数据流量包经由所述目标网络链路的传播时延；
将所述数据流量包的拆分延迟、组装延迟及排队延迟求和，得到所述数据流量包经由所述目标网络链路的处理延迟；
将所述发送时延、所述传播时延及所述处理延迟求和，得到所述数据流量包经由所述目标网络链路的通信时延。
可选地，基于所述目标发送端与所述目标接收端之间的非拥塞网络链路的可用带宽拆分所述数据流量包，并为拆分得到的子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输，包括：
将所述目标发送端与所述目标接收端之间的所有非拥塞网络链路的可用带宽求和，得到所述目标发送端与所述目标接收端之间的总可用带宽；
将目标非拥塞网络链路的可用带宽除以所述总可用带宽，得到所述目标非拥塞网络链路的可用带宽占比；其中，所述目标非拥塞网络链路为所述目标发送端与所述目标接收端之间的任一非拥塞网络链路；
将所述目标非拥塞网络链路的可用带宽占比乘以所述数据流量包的总大小，得到所述目标非拥塞网络链路上预传输的子数据流量包的大小；
按照所有所述非拥塞网络链路上预传输的子数据流量包的大小拆分所述数据流量包，并为拆分得到的子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种数据中心的网络流量负载均衡装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于在执行所述计算机程序时实现上述任一种数据中心的网络流量负载均衡方法的步骤。
本发明提供了一种数据中心的网络流量负载均衡方法，应用于包含交换机、主机及服务器的数据中心，收集交换机、主机及服务器之间的连接信息，并根据连接信息构建数据中心的网络拓扑结构；监测网络拓扑结构下各网络链路的工作信息，并根据各网络链路的工作信息相应确定各网络链路的拥塞情况；根据拥塞情况为各网络链路分配预传输的数据流量包，以均衡各网络链路上的数据流量。可见，本申请可感知数据中心各网络链路的拥塞情况，并基于各网络链路的拥塞情况控制各网络链路上传输的数据流量，从而有效改善了数据中心存在网络流量负载不均衡的问题，提升了数据中心的效率及服务质量。
本发明还提供了一种数据中心的网络流量负载均衡装置，与上述负载均衡方法具有相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种数据中心的网络流量负载均衡方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种数据中心的网络流量负载均衡***的工作流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种数据中心的网络流量负载均衡装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置，可感知数据中心各网络链路的拥塞情况，并基于各网络链路的拥塞情况控制各网络链路上传输的数据流量，从而有效改善了数据中心存在网络流量负载不均衡的问题，提升了数据中心的效率及服务质量。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种数据中心的网络流量负载均衡方法的流程图。
该数据中心的网络流量负载均衡方法应用于包含交换机、主机及服务器的数据中心，包括：
步骤S1：收集交换机、主机及服务器之间的连接信息，并根据连接信息构建数据中心的网络拓扑结构。
具体地，本申请的数据中心由交换机、主机（计算节点）及服务器构成。本申请收集交换机、主机及服务器之间的连接信息，并将这些连接信息保存记录下来，以根据交换机、主机及服务器之间的连接信息构建数据中心的网络拓扑结构。
步骤S2：监测网络拓扑结构下各网络链路的工作信息，并根据各网络链路的工作信息相应确定各网络链路的拥塞情况。
具体地，本申请监测数据中心的网络拓扑结构下各网络链路（数据中心的网络拓扑结构下各设备之间的通信链路）的工作信息，并对各网络链路的工作信息进行分析，以根据各网络链路的分析结果相应确定各网络链路的拥塞情况，从而为后续数据流量调度提供参考。
步骤S3：根据拥塞情况为各网络链路分配预传输的数据流量包，以均衡各网络链路上的数据流量。
具体地，本申请根据数据中心的网络拓扑结构下各网络链路的拥塞情况，为各网络链路分配预传输的数据流量包，目的是使不同网络链路的数据流量处于相对均衡状态。
可见，本申请可感知数据中心各网络链路的拥塞情况，并基于各网络链路的拥塞情况控制各网络链路上传输的数据流量，从而有效改善了数据中心存在网络流量负载不均衡的问题，提升了数据中心的效率及服务质量。
在上述实施例的基础上：
作为一种可选的实施例，收集交换机、主机及服务器之间的连接信息，包括：
通过数据中心的第一设备广播包含第一设备的IP地址的目标信息，并通过数据中心中接收到目标信息的第二设备广播目标信息；
判断第一设备是否接收到目标信息；
若是，则确定第一设备与第二设备之间双向连接；
若否，则确定第一设备与第二设备之间单向连接且二者通信方向由第一设备指向第二设备；
其中，第一设备和第二设备为交换机、主机及服务器中的任一设备。
具体地，本申请基于信息互发机制收集交换机、主机、服务器之间的连接信息。信息互发机制的过程如下：通过数据中心的第一设备广播包含第一设备的IP（InternetProtocol，互联网协议）地址的目标信息（广播的意思是向数据中心的其它设备均发送目标信息），并通过数据中心中接收到目标信息的第二设备广播目标信息，然后判断第一设备是否接收到目标信息；若第一设备接收到目标信息，则确定第一设备与第二设备之间双向连接，即第一设备与第二设备之间可信息互发；若第一设备未接收到目标信息，则确定第一设备与第二设备之间单向连接，且二者通信方向由第一设备指向第二设备。
比如，一个主机X广播一条包含其IP地址的信息x，一台主机Y收到该信息x后广播信息x，如果主机X再次收到该信息x，则建立主机X与主机Y之间的双向连接；如果主机X没有收到该信息x，则建立主机X与主机Y之间的单向连接，且二者通信方向由主机X指向主机Y。
作为一种可选的实施例，在根据连接信息构建数据中心的网络拓扑结构之后，在监测网络拓扑结构下各网络链路的工作信息之前，数据中心的网络流量负载均衡方法还包括：
检测数据中心中各设备的故障情况，以确定数据中心中的故障设备；
删除网络拓扑结构中故障设备对应的网络拓扑结构，得到重构的网络拓扑结构。
进一步地，本申请还可在根据交换机、主机及服务器之间的连接信息构建数据中心的网络拓扑结构之后，先检测数据中心中各设备的故障情况，以确定数据中心中的故障设备，然后删除数据中心的网络拓扑结构中故障设备对应的网络拓扑结构，得到重构的网络拓扑结构，以监测重构的网络拓扑结构下各网络链路的工作信息。
作为一种可选的实施例，检测数据中心中各设备的故障情况，以确定数据中心中的故障设备，包括：
通过数据中心中各发送设备，向各发送设备对应的接收设备均发送预设数量的信息；
统计各发送设备的信息发送成功率，并将最低信息发送成功率对应的接收设备确定为故障设备。
具体地，本申请的设备故障检测具体方法为信息发送成功率排序机制。在介绍该方法之前，首先给出信息发送成功的定义：正常的设备A发送信息到设备B，设备B收到该信息并发送确认信息到设备A，若设备A收到该确认信息，则认为设备A向设备B成功完成一次信息发送；若设备A未收到设备B发送的确认信息，则认为设备B发生故障。
信息发送成功率排序机制的过程如下：通过数据中心中各发送设备，向各发送设备对应的接收设备均发送预设数量的信息，然后统计各发送设备的信息发送成功次数，并基于各发送设备的信息发送成功次数相应计算各发送设备的信息发送成功率，并将最低信息发送成功率对应的接收设备确定为故障设备。
比如，假设数据中心中设备A向设备B发送信息，设备C向设备D发送信息，以及设备E向设备F发送信息。分别令设备A向设备B、设备C向设备D、设备E向设备F发送n次信息，并分别统计设备A、C、E各自的信息发送成功次数m1、m2、m3，则设备A、C、E各自的信息发送成功率分别为m1/n、m2/n、/m3/n。对上述信息发送成功率进行降序排列，将最低信息发送成功率对应的接收设备确定为故障设备。
作为一种可选的实施例，监测网络拓扑结构下各网络链路的工作信息，并根据各网络链路的工作信息相应确定各网络链路的拥塞情况，包括：
监测网络拓扑结构下目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的带宽利用率，并根据各网络链路的带宽利用率计算目标发送端与目标接收端之间的链路带宽平均利用率；
判断目标网络链路的带宽利用率是否大于等于链路带宽平均利用率；其中，目标网络链路为目标发送端与目标接收端之间任一网络链路；
若是，则确定目标网络链路拥塞；
若否，则确定目标网络链路非拥塞。
具体地，数据中心的网络拓扑结构下各网络链路的拥塞感知原理为：监测网络拓扑结构下目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的带宽利用率，并将目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的带宽利用率求和，得到目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的总带宽利用率，将总带宽利用率除以目标发送端与目标接收端之间的网络链路总数量，得到目标发送端与目标接收端之间的链路带宽平均利用率，然后判断目标发送端与目标接收端之间任一网络链路（称为目标网络链路）的带宽利用率是否大于等于链路带宽平均利用率；若大于等于链路带宽平均利用率，则确定目标网络链路拥塞（流量过载）；若小于链路带宽平均利用率，则确定目标网络链路非拥塞（轻载）。
比如，发送端A与接收端B之间一共有m条网络链路且m条网络链路的带宽利用率分别为U1,…, Um，则发送端A与接收端B之间的链路带宽平均利用率为
Figure 31857DEST_PATH_IMAGE002
。如果发送端A与接收端B之间的某网络链路的带宽利用率大于等于链路带宽平均利用率
Figure 214576DEST_PATH_IMAGE003
，则标记该网络链路为流量过载；否则，标记该网络链路为轻载。
作为一种可选的实施例，监测网络拓扑结构下目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的带宽利用率，包括：
每隔预设时间均获取网络拓扑结构下所有通信端口的发送数据量、接收数据量及发送数据与接收数据之间的持续时长；
根据SU=[(SI2+AI2)-(SI1+AI1)]/(T2-T1)求取所有通信端口的当前端口速率；其中，SU为目标通信端口的当前端口速率；SI1、SI2分别为最近两次先后获取的目标通信端口的发送数据量；AI1、AI2分别为最近两次先后获取的目标通信端口的接收数据量；T1、T2分别为最近两次先后获取的目标通信端口的持续时长；
将目标网络链路两端连接的两个通信端口的当前端口速率中的较小值作为目标网络链路的当前已用带宽；
将目标网络链路的当前已用带宽除以目标网络链路的固有带宽，得到目标网络链路的当前带宽利用率。
具体地，链路带宽利用率的计算原理：链路带宽利用率Utilization(U)=链路已用带宽/链路固有带宽。
链路已用带宽的计算原理：Step1.每隔一段时间向交换机发送一个状态请求信息，以通过交换机获取数据中心的网络拓扑结构下所有通信端口的发送数据量（字节数）Send_Imformation(SI)、接收数据量Accept_Imformation(AI)及发送数据与接收数据之间的持续时长Time(T)。Step2.通信端口速率Seep_Up(SU)=[(SI2+AI2)-(SI1+AI1)]/(T2-T1)。Step3.基于通信端口速率计算公式，链路A->B的已用带宽Band_Width(BW)计算如下：首先计算通信端口A的端口速率SUA和通信端口B的端口速率SUB，其次比较两者，并选择两者中较小值作为链路A->B的已用带宽，即BW=min(SUA, SUB)。
作为一种可选的实施例，根据拥塞情况为各网络链路分配预传输的数据流量包，包括：
根据预设数据包拆分策略判断网络拓扑结构下目标发送端向目标接收端预传输的数据流量包是否需要拆分；
若是，则基于目标发送端与目标接收端之间的非拥塞网络链路的可用带宽拆分数据流量包，并为拆分得到的子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输，以使目标接收端通过组装子数据流量包得到目标发送端传输过来的数据流量包；
若否，则从目标发送端与目标接收端之间的非拥塞网络链路中选择任一网络链路传输数据流量包，以使目标接收端接收到目标发送端传输过来的数据流量包。
具体地，本申请为数据中心的网络拓扑结构下各网络链路分配预传输的数据流量包的过程包括：根据预设数据包拆分策略判断数据中心的网络拓扑结构下目标发送端向目标接收端预传输的数据流量包是否需要拆分；若需要拆分，则基于目标发送端与目标接收端之间的非拥塞网络链路的可用带宽拆分数据流量包，得到多个子数据流量包，并对多个子数据流量包进行顺序标号，然后为多个子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输，以使目标接收端通过组装接收到的子数据流量包得到目标发送端传输过来的数据流量包，具体可按照子数据流量包的标号组装和恢复目标发送端向目标接收端实际传输的数据流量包；若不需要拆分，则从目标发送端与目标接收端之间的非拥塞网络链路中选择任一网络链路传输未拆分的数据流量包，以使目标接收端接收到目标发送端传输过来的数据流量包。
作为一种可选的实施例，根据预设数据包拆分策略判断网络拓扑结构下目标发送端向目标接收端预传输的数据流量包是否需要拆分，包括：
获取数据流量包经由目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的通信时延，并将各网络链路的通信时延的最小值作为拆分阈值；
判断数据流量包的传输要求时延是否小于拆分阈值；
若是，则确定数据流量包需要拆分；
若否，则确定数据流量包不需要拆分。
具体地，本申请的数据包拆分策略为：获取数据流量包经由目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的通信时延，并将各网络链路的通信时延的最小值作为拆分阈值，然后判断数据流量包的传输要求时延是否小于拆分阈值；若小于拆分阈值，则数据流量包需要拆分；若不小于拆分阈值，则数据流量包不需要拆分。
比如，若发送端A至接收端B之间存在m条网络链路，则计算当前待传输的数据流量包经由发送端A至接收端B间每一条网络链路的通信时延D1,D2,…,Dm。选择网络链路通信时延最小值作为拆分阈值Split_Threshold(ST),即ST=min（D1,D2,…,Dm）。如果数据流量包的传输要求时延小于拆分阈值ST，则需要对数据流量包进行拆分；否则无需拆分。
作为一种可选的实施例，获取数据流量包经由目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的通信时延，包括：
将数据流量包的总大小除以目标网络链路的可用带宽，得到数据流量包经由目标网络链路的发送时延；其中，目标网络链路为目标发送端与目标接收端之间任一网络链路；
将目标网络链路的长度除以电磁波传播速率，得到数据流量包经由目标网络链路的传播时延；
将数据流量包的拆分延迟、组装延迟及排队延迟求和，得到数据流量包经由目标网络链路的处理延迟；
将发送时延、传播时延及处理延迟求和，得到数据流量包经由目标网络链路的通信时延。
具体地，链路通信时延的计算原理：通信时延Delay(D)表示数据流量包从发送端传送到接收端需要的总时间，它由3个部分构成：发送时延、传播时延及处理时延，即通信总时延=发送时延+传播时延+处理时延；其中，发送时延Send_Delay(SD)=数据流量包总大小/链路可用带宽，链路可用带宽Available Bandwidth(AB)=链路固有带宽-链路已用带宽；传播时延Propagation_Delay(PD)=链路长度/电磁波传播速率；处理延迟Other_Delay(OD)=数据流量包拆分延迟+数据流量包组装延迟+数据流量包排队延迟。
作为一种可选的实施例，基于目标发送端与目标接收端之间的非拥塞网络链路的可用带宽拆分数据流量包，并为拆分得到的子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输，包括：
将目标发送端与目标接收端之间的所有非拥塞网络链路的可用带宽求和，得到目标发送端与目标接收端之间的总可用带宽；
将目标非拥塞网络链路的可用带宽除以总可用带宽，得到目标非拥塞网络链路的可用带宽占比；其中，目标非拥塞网络链路为目标发送端与目标接收端之间的任一非拥塞网络链路；
将目标非拥塞网络链路的可用带宽占比乘以数据流量包的总大小，得到目标非拥塞网络链路上预传输的子数据流量包的大小；
按照所有非拥塞网络链路上预传输的子数据流量包的大小拆分数据流量包，并为拆分得到的子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输。
具体地，本申请提供三种数据包拆分方法（以发送端A、接收端B、发送端A与接收端B之间存在m条网络链路为例进行说明）：
第一、等量拆分方式，即将原始数据流量包拆分成若干个大小相同的子数据流量包，再将这些子数据流量包分摊到发送端A与接收端B之间的m条网络链路上。该方法的好处在于，操作简单，开销低。但拆分子数据流量包的最佳数目不容易确定。
第二、链路平均拆分方式，即将原始数据流量包按照发送端A与接收端B之间的m条网络链路数目进行拆分。每个拆分的子数据流量包的流量相同。比如，一个大小为100G的数据流量包要从发送端A传输到接收端B，而发送端A与接收端B之间存在m条链路，则数据流量包可拆分为m个大小均为100G/m的子数据流量包。
第三、链路可用带宽比例拆分方式，即将原始数据流量包按照发送端A与接收端B之间的m条网络链路数目及链路可用带宽进行拆分，每条网络链路传输子数据流量包的大小与该网络链路的可用带宽大小成正相关性。比如，一个大小为100G的数据流量包要从发送端A传输到接收端B，发送端A与接收端B之间存在m条链路且每条链路可用带宽分别为AB1,AB2,…,ABm,则将其拆分为m个子数据流量包，且每个子数据流量包的大小按比例
Figure 62490DEST_PATH_IMAGE005
,
Figure 316754DEST_PATH_IMAGE007
,…,
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计算。
本申请对于目标发送端与目标接收端之间的所有非拥塞网络链路，采用链路可用带宽比例拆分方式将数据流量包进行传输：将目标发送端与目标接收端之间的所有非拥塞网络链路的可用带宽求和，得到目标发送端与目标接收端之间的总可用带宽；将目标发送端与目标接收端之间的任一非拥塞网络链路（称为目标非拥塞网络链路）的可用带宽除以总可用带宽，得到目标非拥塞网络链路的可用带宽占比；将目标非拥塞网络链路的可用带宽占比乘以数据流量包的总大小，得到目标非拥塞网络链路上预传输的子数据流量包的大小，从而得到目标发送端与目标接收端之间的所有非拥塞网络链路上预传输的子数据流量包的大小。
基于此，本申请按照目标发送端与目标接收端之间的所有非拥塞网络链路上预传输的子数据流量包的大小拆分待传输的数据流量包，并为拆分得到的子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输。
另外，本申请还提供一种数据中心的网络流量负载均衡***，该***包括六大模块，分别是网络拓扑信息收集模块、设备故障检测模块、链路监测与拥塞感知模块、数据流量包拆分与标记模块、数据路由算法调度模块、数据流量包组装恢复模块。模块间的逻辑关系如图2所示：
（1）网络拓扑信息收集模块：该模块主要负责收集交换机、主机及服务器之间的连接信息，并根据连接信息构建数据中心的网络拓扑结构，便于后续模块使用。
（2）设备故障检测模块：该模块主要负责检测数据中心中各设备的故障情况，以确定数据中心中的故障设备；删除网络拓扑信息收集模块构建的网络拓扑结构中故障设备对应的网络拓扑结构，得到重构的网络拓扑结构。
（4）链路监测与拥塞感知模块：该模块包括两个子模块，分别是链路监测模块与拥塞感知模块。基于网络拓扑信息收集模块与设备故障检测模块保存下来的重构的网络拓扑结构，链路监测模块首先对网络拓扑结构下各个网络链路的通信已用带宽/可用带宽、通信时延、链路带宽利用率进行实时监测。然后，拥塞感知模块主要负责对网络拓扑结构下各网络链路的拥塞情况进行实时感知，量化各网络链路的拥塞程度，以为后续数据流量调度提供参考。
（4）数据流量包拆分与标记模块：该模块包括两个子模块，分别是数据包拆分模块与子数据包标记模块。数据包拆分模块首先将原始较大的数据流量包拆分成若干个子数据流量包。子数据包流量标记模块对拆分后的子数据流量包进行顺序标号，方便后续模块调用。
（5）数据流量路由算法调度模块：该模块主要负责根据各网络链路的拥塞情况为各网络链路分配预传输的数据流量包，以均衡各网络链路上的数据流量，即基于当前实时保存的网络拓扑结构以及拆分得到的子数据流量包，设计各子数据流量包与不同网络链路之间的映射法则，给出数据流量包路由方法，使得不同网络链路的数据流量处于相对均衡状态。
（6）数据流量包组装恢复模块：该模块主要负责基于数据流量路由算法调度模块与子数据包标记模块的结果，将接收端接收的子数据流量包按照事先标定的顺序组装和恢复，并给出最终的数据流量包调度结果。
本申请提供的负载均衡***的详细介绍请参考上述负载均衡方法的实施例，本申请在此不再赘述。
请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种数据中心的网络流量负载均衡装置的结构示意图。
该数据中心的网络流量负载均衡装置，包括：
存储器100，用于存储计算机程序；
处理器200，用于在执行计算机程序时实现上述任一种数据中心的网络流量负载均衡方法的步骤。
本申请提供的负载均衡装置的详细介绍请参考上述负载均衡方法的实施例，本申请在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于，应用于包含交换机、主机及服务器的数据中心，包括：
收集所述交换机、所述主机及所述服务器之间的连接信息，并根据所述连接信息构建所述数据中心的网络拓扑结构；
监测所述网络拓扑结构下各网络链路的工作信息，并根据各所述网络链路的工作信息相应确定各所述网络链路的拥塞情况；
根据所述拥塞情况为各所述网络链路分配预传输的数据流量包，以均衡各所述网络链路上的数据流量。
2.如权利要求1所述的数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于，收集所述交换机、所述主机及所述服务器之间的连接信息，包括：
通过所述数据中心的第一设备广播包含所述第一设备的IP地址的目标信息，并通过所述数据中心中接收到所述目标信息的第二设备广播所述目标信息；
判断所述第一设备是否接收到所述目标信息；
若是，则确定所述第一设备与所述第二设备之间双向连接；
若否，则确定所述第一设备与所述第二设备之间单向连接且二者通信方向由所述第一设备指向所述第二设备；
其中，所述第一设备和所述第二设备为所述交换机、所述主机及所述服务器中的任一设备。
3.如权利要求1所述的数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于，在根据所述连接信息构建所述数据中心的网络拓扑结构之后，在监测所述网络拓扑结构下各网络链路的工作信息之前，所述数据中心的网络流量负载均衡方法还包括：
检测所述数据中心中各设备的故障情况，以确定所述数据中心中的故障设备；
删除所述网络拓扑结构中所述故障设备对应的网络拓扑结构，得到重构的网络拓扑结构。
4.如权利要求3所述的数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于，检测所述数据中心中各设备的故障情况，以确定所述数据中心中的故障设备，包括：
通过所述数据中心中各发送设备，向各所述发送设备对应的接收设备均发送预设数量的信息；
统计各所述发送设备的信息发送成功率，并将最低信息发送成功率对应的接收设备确定为故障设备。
5.如权利要求1所述的数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于，监测所述网络拓扑结构下各网络链路的工作信息，并根据各所述网络链路的工作信息相应确定各所述网络链路的拥塞情况，包括：
监测所述网络拓扑结构下目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的带宽利用率，并根据各所述网络链路的带宽利用率计算所述目标发送端与所述目标接收端之间的链路带宽平均利用率；
判断目标网络链路的带宽利用率是否大于等于所述链路带宽平均利用率；其中，所述目标网络链路为所述目标发送端与所述目标接收端之间任一网络链路；
若是，则确定所述目标网络链路拥塞；
若否，则确定所述目标网络链路非拥塞。
6.如权利要求5所述的数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于，监测所述网络拓扑结构下目标发送端与目标接收端之间的各网络链路的带宽利用率，包括：
每隔预设时间均获取所述网络拓扑结构下所有通信端口的发送数据量、接收数据量及发送数据与接收数据之间的持续时长；
根据SU=[(SI2+AI2)-(SI1+AI1)]/(T2-T1)求取所有所述通信端口的当前端口速率；其中，SU为目标通信端口的当前端口速率；SI1、SI2分别为最近两次先后获取的所述目标通信端口的发送数据量；AI1、AI2分别为最近两次先后获取的所述目标通信端口的接收数据量；T1、T2分别为最近两次先后获取的所述目标通信端口的持续时长；
将所述目标网络链路两端连接的两个通信端口的当前端口速率中的较小值作为所述目标网络链路的当前已用带宽；
将所述目标网络链路的当前已用带宽除以所述目标网络链路的固有带宽，得到所述目标网络链路的当前带宽利用率。
7.如权利要求1-6任一项所述的数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于，根据所述拥塞情况为各所述网络链路分配预传输的数据流量包，包括：
根据预设数据包拆分策略判断所述网络拓扑结构下目标发送端向目标接收端预传输的数据流量包是否需要拆分；
若是，则基于所述目标发送端与所述目标接收端之间的非拥塞网络链路的可用带宽拆分所述数据流量包，并为拆分得到的子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输，以使所述目标接收端通过组装所述子数据流量包得到所述目标发送端传输过来的所述数据流量包；
若否，则从所述目标发送端与所述目标接收端之间的非拥塞网络链路中选择任一网络链路传输所述数据流量包，以使所述目标接收端接收到所述目标发送端传输过来的所述数据流量包。
8.如权利要求7所述的数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于，根据预设数据包拆分策略判断所述网络拓扑结构下目标发送端向目标接收端预传输的数据流量包是否需要拆分，包括：
获取所述数据流量包经由所述目标发送端与所述目标接收端之间的各网络链路的通信时延，并将各所述网络链路的通信时延的最小值作为拆分阈值；
判断所述数据流量包的传输要求时延是否小于所述拆分阈值；
若是，则确定所述数据流量包需要拆分；
若否，则确定所述数据流量包不需要拆分。
9.如权利要求8所述的数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于，获取所述数据流量包经由所述目标发送端与所述目标接收端之间的各网络链路的通信时延，包括：
将所述数据流量包的总大小除以目标网络链路的可用带宽，得到所述数据流量包经由所述目标网络链路的发送时延；其中，所述目标网络链路为所述目标发送端与所述目标接收端之间任一网络链路；
将所述目标网络链路的长度除以电磁波传播速率，得到所述数据流量包经由所述目标网络链路的传播时延；
将所述数据流量包的拆分延迟、组装延迟及排队延迟求和，得到所述数据流量包经由所述目标网络链路的处理延迟；
将所述发送时延、所述传播时延及所述处理延迟求和，得到所述数据流量包经由所述目标网络链路的通信时延。
10.如权利要求7所述的数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于，基于所述目标发送端与所述目标接收端之间的非拥塞网络链路的可用带宽拆分所述数据流量包，并为拆分得到的子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输，包括：
将所述目标发送端与所述目标接收端之间的所有非拥塞网络链路的可用带宽求和，得到所述目标发送端与所述目标接收端之间的总可用带宽；
将目标非拥塞网络链路的可用带宽除以所述总可用带宽，得到所述目标非拥塞网络链路的可用带宽占比；其中，所述目标非拥塞网络链路为所述目标发送端与所述目标接收端之间的任一非拥塞网络链路；
将所述目标非拥塞网络链路的可用带宽占比乘以所述数据流量包的总大小，得到所述目标非拥塞网络链路上预传输的子数据流量包的大小；
按照所有所述非拥塞网络链路上预传输的子数据流量包的大小拆分所述数据流量包，并为拆分得到的子数据流量包选择相适用的非拥塞网络链路传输。
11.一种数据中心的网络流量负载均衡装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于在执行所述计算机程序时实现如权利要求1-10任一项所述的数据中心的网络流量负载均衡方法的步骤。
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