CN117240787B - 交换机负载均衡方法、装置、电子设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种交换机负载均衡方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，属于网络设备技术领域。该方法包括：获取用户负载均衡请求信息；根据所述用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；对所述负载均衡配置流表进行分析处理得到负载均衡选定策略；根据所述负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理。本申请实施例能够提高负载均衡的灵活性，以更好地适应各种复杂的负载均衡场景的需求。

Description

交换机负载均衡方法、装置、电子设备及可读存储介质

技术领域

本申请涉及网络设备技术领域，尤其涉及一种交换机负载均衡方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着信息时代的来临，各种各样的网络设备已经被广泛地应用到人们的日常生活中；由于数据处理量呈现出指数级别的增长，因此在数据处理的过程中往往利用负载均衡的方式来扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力以及提高网络的灵活性和可用性；对于交换机，往往利用硬件负载均衡或者软件负载均衡的方式来进行负载均衡；然而无论是硬件负载均衡还是软件负载均衡均存在着负载均衡灵活性较差的问题，不能很好地满足复杂多样的负载均衡要求。

发明内容

本申请实施例的主要目的在于提出一种交换机负载均衡方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，能够提高负载均衡的灵活性。

为实现上述目的，本申请实施例的第一方面提出了一种交换机负载均衡方法，所述方法包括：

获取用户负载均衡请求信息；

根据所述用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；

对所述负载均衡配置流表进行分析处理得到负载均衡选定策略；

根据所述负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理。

在一些实施例，所述获取用户负载均衡请求信息，包括：

获取用户操作请求指令；

根据所述用户操作请求指令和预设的用户命令线程确定所述用户负载均衡请求信息。

在一些实施例，所述根据所述用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表，包括：

对所述用户负载均衡请求信息进行信息提取得到配置信息；

根据所述配置信息和预设的配置流表线程确定所述负载均衡配置流表。

在一些实施例，所述对所述负载均衡配置流表进行分析处理得到负载均衡选定策略，包括：

对所述负载均衡配置流表进行解析得到数据包解析信息；

根据所述数据包解析信息从对应的寄存器中确定标识信息；

根据标识信息确定所述负载均衡选定策略。

在一些实施例，所述根据所述负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理，包括：

在所述负载均衡选定策略为轮询负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行轮询处理以确定第一发送端口，并通过所述第一发送端口将所述交换机中的待发数据包进行发送处理；

在所述负载均衡选定策略为加权轮询负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行加权轮询处理以确定第二发送端口，并通过所述第二发送端口将所述交换机中的待发数据包进行发送处理；

在所述负载均衡选定策略为哈希负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行哈希值计算判定处理以确定第三发送端口，并通过所述第三发送端口将所述交换机中的待发数据包进行发送处理。

在一些实施例，所述对预设的可用端口数组进行轮询处理以确定第一发送端口，包括：

从所述可用端口数组的开始端口号进行轮询，并将所述开始端口号对应的数组下标作为发送端口号的数组下标；

基于预设的变量寄存器对所述发送端口号的数组下标进行记录；

对所述发送端口号的数组下标添加预设的第一步进值，直至所述发送端口号的数组下标大于所述可用端口数组的可用最大端口号的数组下标；

基于所述发送端口号的数组下标确定所述第一发送端口。

在一些实施例，所述对预设的可用端口数组进行加权轮询处理以确定第二发送端口，包括：

从所述可用端口数组中选定数组下标最小的第一端口，并获取所述第一端口的当前加权值和配置加权值；

在所述当前加权值小于配置加权值的情况下，对所述当前加权值添加预设的第二步进值；

在所述交换机中的待发数据包达到加权比例的情况下，对所述数组下标添加预设的第三步进值，其中，所述加权比例由所述当前加权值和所述配置加权值所决定；

基于所述数组下标确定所述第二发送端口。

在一些实施例，所述配置加权值通过以下方式得到：

获取所述第一端口的固定速率；

根据所述固定速率确定所述配置加权值。

在一些实施例，所述对预设的可用端口数组进行哈希值计算判定处理以确定第三发送端口，包括：

对所述交换机中的待发数据包进行传输属性提取得到五元组；

对所述五元组进行哈希运算到数组下标值；

根据所述数组下标值确定当前数据发送端口；以及获取预设的寄存器在预设时间段内所发送的存储数据包；

根据所述存储数据包与所述待发数据包确定数据包差值；

在所述数据包差值小于或者等于预设的判定阈值的情况下，将所述当前数据发送端口确定为所述第三发送端口。

在一些实施例，所述根据所述存储数据包与所述待发数据包确定数据包差值后，所述方法还包括：

在所述数据包差值大于所述判断阈值的情况下，对所述当前数据发送端口的数值下标值进行哈希运算。

在一些实施例，所述基于预设的变量寄存器对所述发送端口号的数组下标进行记录后，所述方法还包括：

在所述发送端口号的数组下标大于所述可用端口数组的可用最大端口号的数组下标的情况下，将所述开始端口号对应的数组下标作为所述发送端口的数组下标。

在一些实施例，所述基于所述数组下标确定所述第二发送端口前，所述方法还包括：

在所述交换机中的待发数据包未达到所述加权比例的情况下，保持所述数组下标不变。

为实现上述目的，本申请实施例的第二方面提出了一种交换机负载均衡装置，所述装置包括：

第一处理模块，用于获取用户负载均衡请求信息；

第二处理模块，用于根据所述用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；

第三处理模块，用于对所述负载均衡配置流表进行分析处理得到负载均衡选定策略；

第四处理模块，用于根据所述负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理。

为实现上述目的，本申请实施例的第三方面提出了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的交换机负载均衡方法。

为实现上述目的，本申请实施例的第四方面提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的交换机负载均衡方法。

本申请提出的交换机负载均衡方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质,交换机负载均衡方法通过获取用户负载均衡请求信息；接着根据用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；接着对负载均衡配置流表进行分析处理从而可以得到负载均衡选定策略；最后根据负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理。通过上述技术方案，能够提高负载均衡的灵活性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的交换机负载均衡方法的流程图；

图2是图1中的步骤S100的具体流程图；

图3是图1中的步骤S200的具体流程图；

图4是本申请实施例提供的实现交换机负载均衡方法的框架图；

图5是图1中的步骤S300的具体流程图；

图6是图1中的步骤S400的具体流程图；

图7是图6中的步骤S410的具体流程图；

图8是图6中的步骤S420的具体流程图；

图9是本申请实施例提供的确定配置加权值的具体流程图；

图10是图6中的步骤S430的具体流程图；

图11是本申请另一种实施例提供的哈希负载均衡策略的具体流程图；

图12是本申请另一种实施例提供的轮询负载均衡策略的具体流程图；

图13是本申请另一种实施例提供的加权轮询负载均衡策略的具体流程图；

图14是本申请实施例提供的交换机负载均衡装置的结构示意图；

图15是本申请实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

首先，对本申请中涉及的若干名词进行解析：

人工智能：是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用***的一门新的技术科学；人工智能是计算机科学的一个分支，人工智能企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家***等。人工智能可以对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能还是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用***。

自然语言处理：自然语言处理用于计算机来处理、理解以及运用人类语言（如中文、英文等），自然语言处理属于人工智能的一个分支，是计算机科学与语言学的交叉学科，又常被称为计算语言学。自然语言处理包括语法分析、语义分析、篇章理解等。自然语言处理常用于机器翻译、手写体和印刷体字符识别、语音识别及文语转换、信息意图识别、信息抽取与过滤、文本分类与聚类和观点挖掘等技术领域，它涉及与语言处理相关的数据挖掘、机器学习、知识获取、知识工程、人工智能研究和与语言计算相关的语言学研究等。

信息抽取：从自然语言文本中抽取指定类型的实体、关系、事件等事实信息，并形成结构化数据输出的文本处理技术。信息抽取是从文本数据中抽取特定信息的一种技术。文本数据是由一些具体的单位构成的，例如句子、段落、篇章，文本信息正是由一些小的具体的单位构成的，例如字、词、词组、句子、段落或是这些具体的单位的组合。抽取文本数据中的名词短语、人名、地名等都是文本信息抽取，当然，文本信息抽取技术所抽取的信息可以是各种类型的信息。

基于此，本申请实施例提供了一种交换机负载均衡方法和装置、电子设备及计算机可读存储介质，交换机负载均衡方法通过获取用户负载均衡请求信息；接着根据用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；接着对负载均衡配置流表进行分析处理从而可以得到负载均衡选定策略；最后根据负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理。通过上述技术方案，能够以较低价格实现交换机的负载均衡处理，并且负载均衡的切换过程较为灵活。

本申请实施例提供的交换机负载均衡方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，具体通过如下实施例进行说明，首先描述本申请实施例中的交换机负载均衡方法。

本申请实施例可以基于人工智能技术对相关的数据进行获取和处理。其中，人工智能是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用***。

人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互***、机电一体化等技术。人工智能软件技术主要包括计算机视觉技术、机器人技术、生物识别技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习等几大方向。

本申请实施例提供的交换机负载均衡方法，涉及网络设备技术领域。本申请实施例提供的交换机负载均衡方法可应用于交换机中。

本申请可用于众多通用或专用的计算机***环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器***、基于微处理器的***、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何***或设备的分布式计算环境等等。本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

需要说明的是，在本申请的各个具体实施方式中，当涉及到需要根据用户信息、用户行为数据，用户历史数据以及用户位置信息等与用户身份或特性相关的数据进行相关处理时，都会先获得用户的许可或者同意，而且，对这些数据的收集、使用和处理等，都会遵守相关法律法规和标准。此外，当本申请实施例需要获取用户的敏感个人信息时，会通过弹窗或者跳转到确认页面等方式获得用户的单独许可或者单独同意，在明确获得用户的单独许可或者单独同意之后，再获取用于使本申请实施例能够正常运行的必要的用户相关数据。

图1是本申请第一方面实施例提供的交换机负载均衡方法的一个可选的流程图，图1中的方法可以包括但不限于包括步骤S100至步骤S400。

步骤S100，获取用户负载均衡请求信息；

步骤S200，根据用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；

步骤S300，对负载均衡配置流表进行分析处理得到负载均衡选定策略；

步骤S400，根据负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理。

本申请实施例所示意的步骤S100至步骤S400，在进行交换机负载均衡的过程中，交换机负载均衡方法通过获取用户负载均衡请求信息；接着根据用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；接着对负载均衡配置流表进行分析处理从而可以得到负载均衡选定策略；最后根据负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理。通过上述技术方案，能够提高负载均衡的灵活性。

可以理解的是，在获取用户负载均衡请求信息的过程中，可以基于用户终端来接收用户控制指令，接着用户终端将接收到的用户控制指令转换为用户负载均衡请求信息；示例性地，可以在用户终端设置控制软件，控制软件上设置有供用户进行负载均衡选择的操作界面，因此，用户只需要在对应的操作界面上选定相应的负载均衡方式，控制软件就可以根据用户选定的负载均衡方式生成用户负载均衡请求信息。在一些实施例中，用户终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机等；服务器端可以配置成独立的物理服务器，也可以配置成多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式***，还可以配置成提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。

需要说明的是，在根据用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表之后，就可以对负载均衡配置流表进行分析处理以得到负载均衡选定策略；其中，负载均衡配置流表中携带有负载均衡选定策略的相关信息，因此对负载均衡配置流表进行分析处理就可以得到负载均衡选定策略；最后就可以根据负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理。其中，在本申请的一些实施例中，负载均衡选定策略可以包括轮询负载均衡策略、加权轮询负载均衡策略和哈希负载均衡策略。

需要说明的是，负载均衡是网络中比较重要的技术，主要有三种负载均衡的方案，DNS服务器、硬件负载均衡和软件负载均衡；硬件负载均衡的成本较高，软件负载均衡的性能一般，达不到硬件负载均衡的性能要求；本申请实施例主要通过在软件上对相关代码进行编译，并且将编译得到的编译文件加载到硬件芯片中，从而达到硬件负载均衡的性能要求；在本申请实施例中，通过软件把负载均衡的方案设定好，然后编译到可编程芯片，可以在满足硬件性能的同时支持灵活的负载均衡切换处理，还可以节省成本。

需要说明的是，负载均衡就是一种计算机网络技术，用来在多个计算机（计算机集群）、网络连接、CPU、磁碟驱动器、交换机或其他资源中分配负载，以达到最佳化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间、同时避免过载的目的。负载均衡构建在原有网络结构之上，它提供了一种透明且廉价有效的方法扩展服务器和网络设备的带宽、加强网络数据处理能力、增加吞吐量、提高网络的可用性和灵活性。

请参阅图2，在一些实施例中，步骤S100可以包括但不限于包括步骤S110至步骤S120：

步骤S110，获取用户操作请求指令；

步骤S120，根据用户操作请求指令和预设的用户命令线程确定用户负载均衡请求信息。

本申请实施例所示意的步骤S110至步骤S120，在获取用户负载均衡请求信息的过程中，首先获取用户操作请求指令，接着就可以根据用户操作请求指令和预设的用户命令线程就可以确定用户负载均衡请求信息。

需要说明的是，用户命令线程可以基于用户操作请求指令进行线程执行处理，从而就可以得到用户负载均衡请求信息；其中，线程是操作***能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位，一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务；线程是独立调度和分派的基本单位，线程可以为操作***内核调度的内核线程；同一进程中的多条线程将共享该进程中的全部***资源，如虚拟地址空间、文件描述符和信号处理等。

请参阅图3，在一些实施例中，步骤S200可以包括但不限于包括步骤S210至步骤S220：

步骤S210，对用户负载均衡请求信息进行信息提取得到配置信息；

步骤S220，根据配置信息和预设的配置流表线程确定负载均衡配置流表。

本申请实施例所示意的步骤S210至步骤S220，在根据用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表的过程中，首先对用户负载均衡请求信息进行信息提取从而得到与用户负载均衡请求信息对应的配置信息；接着根据配置信息执行预设的配置流表线程，从而就可以得到负载均衡配置流表，为了后续的负载均衡策略选定做好前提准备。

需要说明的是，对用户负载均衡请求信息进行信息提取的过程中就可以得到配置信息；其中，配置信息携带有用户所选定的负载均衡策略信息；后续就可以根据配置信息对配置流表线程进行执行处理，从而就可以得到负载均衡配置流表。

请参阅图4，用户命令线程和配置流表线程均设置于控制面；本申请实施例的执行主体主要包括数据面和控制面；控制面上设置有用户命令性界面线程和配置流表线程，用户命令性界面线程用于接受用户的请求，配置流表线程用于配置流表。后续的负载均衡策略均在数据面上实现。

需要说明的是，在本申请的实施例中，流就是在一段时间内经过同一个网络的一系列具有相同属性的顺序发送的报文集合。流表是芯片中一张张转发表，每张流表都是由很多流表项组成。

请参阅图5，在一些实施例中，步骤S300可以包括但不限于包括步骤S310至步骤S330：

步骤S310，对负载均衡配置流表进行解析得到数据包解析信息；

步骤S320，根据数据包解析信息从对应的寄存器中确定标识信息；

步骤S330，根据标识信息确定负载均衡选定策略。

本申请实施例所示意的步骤S310至步骤S330，对负载均衡配置流表进行分析处理得到负载均衡选定策略的过程中，首先对负载均衡配置流表进行解析处理就可以得到数据包解析信息；接着根据数据包解析信息从对应的寄存器中确定标识信息；最后根据标识信息就可以确定对应的负载均衡选定策略，以便于后续进行负载均衡策略的选定处理。

需要说明的是，对负载均衡配置流表进行解析就可以得到数据包解析信息；接着根据数据包解析信息就可以从对应的寄存器中确定标识信息；通过寄存器中的标识信息就可以确定负载均衡选定策略。对于不同的负载均衡选定策略，寄存器中的标识信息都会对应不同，因此从对应的寄存器中确定标识信息就可以确定对应的负载均衡选定策略。在本申请的实施例中，在接收到负载均衡配置流表之后，就会将负载均衡配置流表配置到数据面的寄存器，因此就可以根据寄存器中的标识信息来确定对应的负载均衡选定策略。

请参阅图6，在一些实施例中，步骤S400可以包括但不限于包括步骤S410至步骤S430：

步骤S410，在负载均衡选定策略为轮询负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行轮询处理以确定第一发送端口，并通过第一发送端口将交换机中的待发数据包进行发送处理；

步骤S420，在负载均衡选定策略为加权轮询负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行加权轮询处理以确定第二发送端口，并通过第二发送端口将交换机中的待发数据包进行发送处理；

步骤S430，在负载均衡选定策略为哈希负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行哈希值计算判定处理以确定第三发送端口，并通过第三发送端口将交换机中的待发数据包进行发送处理。

本申请实施例所示意的步骤S410至步骤S430，根据负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理的过程中，在负载均衡选定策略为轮询负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行轮询处理以确定第一发送端口，并通过第一发送端口将交换机中的待发数据包进行发送处理；在负载均衡选定策略为加权轮询负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行加权轮询处理以确定第二发送端口，并通过第二发送端口将交换机中的待发数据包进行发送处理；在负载均衡选定策略为哈希负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行哈希值计算判定处理以确定第三发送端口，并通过第三发送端口将交换机中的待发数据包进行发送处理。通过负载均衡选定策略的确定，可以选择不同的负载均衡策略，从而使得负载均衡的过程能够更加灵活，用户只需要根据实际情况进行选定即可，带来了很大的便利性和灵活性。

需要说明的是，轮询负载均衡策略不需要记录当前所有连接的状态，其为一种无状态的调度算法；轮询调度算法并不能动态感知每个实例的负载。轮询算法并没有考虑每个端口的处理能力，实际中可能并不是这种情况；由于每个端口的配置、安装的业务应用等不同，其处理能力会不一样；所以，加权轮询算法的原理就是：根据服务器的不同处理能力，给每个服务器分配不同的权值，使其能够接受相应权值数的服务请求。

值得注意的是，本申请实施例中的第一发送端口、第二发送端口和第三发送端口并不特指交换机中的某个特定端口；在本申请中，利用第一发送端口、第二发送端口和第三发送端口只是为了区分不同的负载均衡选定策略下所选定的发送端口，并且第一发送端口、第二发送端口和第三发送端口也并不是分别只对应一个端口；第一发送端口、第二发送端口和第三发送端口用于指代在基于对应的负载均衡选定策略下所选定的多个发送端口。示例性地，基于轮询负载均衡策略下所选定的多个发送端口都可以统一称为第一发送端口；基于加权轮询负载均衡策略所选定的多个发送端口都可以统一称为第二发送端口。

请参阅图7，在一些实施例中，步骤S410可以包括但不限于包括步骤S411至步骤S414：

步骤S411，从可用端口数组的开始端口号进行轮询，并将开始端口号对应的数组下标作为发送端口号的数组下标；

步骤S412，基于预设的变量寄存器对发送端口号的数组下标进行记录；

步骤S413，对发送端口号的数组下标添加预设的第一步进值，直至发送端口号的数组下标大于可用端口数组的可用最大端口号的数组下标；

步骤S414，基于发送端口号的数组下标确定第一发送端口。

本申请实施例所示意的步骤S411至步骤S414，在负载均衡选定策略为轮询负载均衡策略的情况下，首先从可用端口数组的开始端口号进行轮询，并将开始端口号对应的数组下标作为发送端口号的数组下标；接着基于预设的变量寄存器对发送端口号的数组下标进行记录；然后对发送端口号的数组下标添加预设的第一步进值，直至发送端口号的数组下标大于可用端口数组的可用最大端口号的数组下标；最后基于发送端口号的数组下标确定第一发送端口。

需要说明的是，轮询负载均衡策略不需要记录当前所有连接的状态，其为一种无状态的调度算法；在本申请的实施例中，可用端口数组表征交换机中可以被调度的端口的集合，并且可用端口数组中的每一个端口元素都标注有数组下标，用于区分不同的端口，并且可用端口数组中的数组下标可以是按顺序排列的自然数。在本申请的实施例中，可用端口数组的开始端口号可以为数组下标最小的端口号。

可以理解的是，从可用端口数组的开始端口号进行轮询操作，每选定一个发送端口就会将接收到的数据包从该端口进行调度发送，接着对下一个发送端口进行选定处理，以此循环进行端口的选定处理，实现负载均衡操作。

值得注意的是，对发送端口号的数组下标添加预设的第一步进值，其中第一步进值可以为1，以使得在进行轮询负载均衡的策略选定发送端口的过程中可以对可用端口数组中的所有端口进行选定，提高了轮询负载均衡策略的负载均衡效果，提高了负载均衡的可靠性。

值得注意的是，交换机中的变量寄存器还会对发送端口号的数组下标进行记录处理，以记录在执行轮询负载均衡的过程中对可用端口数组中的哪些具体端口进行了选定。对发送端口号的数组下标添加预设的第一步进值，直至发送端口号的数组下标大于可用端口数组的可用最大端口号的数组下标，以使得可以对可用端口数组中任何一个端口进行选定。其中，任何一个发送端口号的数组下标都具有唯一性，因此可以通过发送端口号的数组下标来确定对应的发送端口。

请参阅图8，在一些实施例中，步骤S420可以包括但不限于包括步骤S421至步骤S424：

步骤S421，从可用端口数组中选定数组下标最小的第一端口，并获取第一端口的当前加权值和配置加权值；

步骤S422，在当前加权值小于配置加权值的情况下，对当前加权值添加预设的第二步进值；

步骤S423，在交换机中的待发数据包达到加权比例的情况下，对数组下标添加预设的第三步进值，其中，加权比例由当前加权值和配置加权值所决定；

步骤S424，基于数组下标确定第二发送端口。

本申请实施例所示意的步骤S421至步骤S424，在利用加权轮询负载均衡策略来选定发送端口的过程中，可以从可用端口数组中选定数组下标最小的第一端口，并获取第一端口的当前嘉权值和配置加权值；在当前加权值小于配置加权值的情况下，对当前加权值添加预设的第二步进值；在交换机中的待发数据包达到加权比例的情况下，就可以对数组下标添加预设的第三步进值，其中，加权比例由当前加权值和配置加权值所决定；最后根据数组下标就可以确定第二发送端口。加权轮询负载均衡策略还考虑了发送端口的数据负载转发能力，因此可以使得负载均衡能够更加稳定可靠，具有较高的适用性。

值得注意的是，每个端口都具有对应的当前加权值和配置加权值，并且加权值代表着该端口的数据转发调度的能力，可以根据该端口的数据传输速率进行决定。本申请实施例中的第三步进值可以为1，以使得可以对可用端口数组中的任意一个端口都进行轮询选定。其中，加权比例可以为当前加权值和配置加权值得比值。其中，任何一个发送端口号的数组下标都具有唯一性，因此可以通过发送端口号的数组下标来确定对应的发送端口。

可以理解的是，在交换机中的待发数据包达到加权比例的情况下，才会选定下一个端口进行后续的数据发送处理，使得轮询的每个数据发送端口都可以根据其本身的数据转发能力进行后续的数据发送处理。

请参阅图9，在一些实施例中，配置加权值可以包括但不限于包括步骤S425至步骤S426：

步骤S425，获取第一端口的固定速率；

步骤S426，根据固定速率确定配置加权值。

本申请实施例所示意的步骤S425至步骤S426，在确定配置加权值的过程中，首先获取第一端口的固定速率，接着根据固定速率来确定对应的配置加权值。示例性地，配置的加权值由端口固定速率确定，例如有3个端口（100G，100G，10G），其加权值分别是（10，10，1）。

请参阅图10，在一些实施例中，步骤S430可以包括但不限于包括步骤S431至步骤S435：

步骤S431，对交换机中的待发数据包进行传输属性提取得到五元组；

步骤S432，对五元组进行哈希运算到数组下标值；

步骤S433，根据数组下标值确定当前数据发送端口；以及获取预设的寄存器在预设时间段内所发送的存储数据包；

步骤S434，根据存储数据包与待发数据包确定数据包差值；

步骤S435，在数据包差值小于或者等于预设的判定阈值的情况下，将当前数据发送端口确定为第三发送端口。

本申请实施例所示意的步骤S431至步骤S435，对预设地可用端口数组进行哈希值计算判定处理以确定第三发送端口的过程中，首先对交换机中的待发数据包进行传输属性提取处理就可以得到五元组，接着根据五元组进行哈希运算就可以得到数组下标值；接着根据数组下标值确定当前数据发送端口；以及获取预设的寄存器在预设时间段内所发送的存储数据包；接着根据存储数据包与待发数据包确定数据包差值；在数据包差值小于或者等于预设的判定阈值的情况下，将当前数据发送端口确定为第三发送端口。通过上述技术方案，基于哈希负载均衡策略进行负载均衡处理，使得数据的负载均衡具有更高的可靠性和稳定性，很好地防止数据拥塞的情况发生。

需要说明的是，本申请实施例中的五元组即为数据包的源地址，目的地址，协议，源端口和目的端口。对上述五元组进行哈希运算就可以得到对应的数组下标值。

请参阅图11，在一些实施例中，执行完上述步骤S434后还可以包括但不限于包括步骤S436：

步骤S436，在数据包差值大于判断阈值的情况下，对当前数据发送端口的数值下标值进行哈希运算。

本申请实施例所示意的步骤S436，根据存储数据包与待发数据包确定数据包差值，接着将数据包差值与判断阈值进行比较，在数据包差值大于判断阈值的情况下，就会对当前数据发送端口的数值下标值进行哈希运算，以继续求取哈希值，为了后续的哈希负载均衡策略执行做好准备。

请参阅图12，在一些实施例中，执行完上述步骤S412后还可以包括但不限于包括步骤S415：

步骤S415，在发送端口号的数组下标大于可用端口数组的可用最大端口号的数组下标的情况下，将开始端口号对应的数组下标作为发送端口的数组下标。

本申请实施例所示意的步骤S415，将发送端口号的数组下标与可用端口数组的可用最大端口号的数组下标进行比较，在发送端口号的数组下标大于可用端口数组的可用最大端口号的数组下标的情况下，将开始端口号对应的数组下标作为发送端口的数组下标，以完成可用端口数组的一个轮询循环，接着重新从开始端口号开始新一轮的轮询操作，重新选定数据发送端口。

请参阅图13，在一些实施例中，执行完上述步骤S424前还可以包括但不限于包括步骤S427：

步骤S427，在交换机中的待发数据包未达到加权比例的情况下，保持数组下标不变。

本申请实施例所示意的步骤S427，在交换机中的待发数据包还没达到加权比例的情况下，就会使得数组下标保持不变，从而继续利用该数组下标对应的端口进行数据转发传输处理；在在交换机中的待发数据包达到加权比例的情况下，才会利用下一个选定的发送端口进行数据的转发处理。

为了更好地说明本申请实施例的交换机负载均衡方法，下面提出一个具体的实施方式进行阐述说明。

初始化一个可用端口数组，数组元素由每个端口号组成，即数组下标index可确定具体端口号。

数据包进入可编程交换机P4的管道PIPELINE之后，读取负载均衡选择寄存器，判断出用户选择的负载均衡方案。

如果选择轮询负载均衡方案，执行以下流程：

从可用端口数组第一个端口号init_port（最开始端口号）开始轮循，此时的init_port的index值赋给send_port的index。

用寄存器register记录send_port的当前index值。

如果send_port的index值大于max_port的index值，将init_port的index值赋给send_port的index。

否则send_port的index值加1。

从send_port端口发送数据包。

如果选择加权轮循负载均衡方案，执行以下流程：

默认读取可用端口数组中index值最小的端口，获取current（当前）加权值，以及配置的加权值，如果current加权值小于配置的加权值，则这个端口的current加权值加1。

当发送的数据包达到加权比例时，index值加1，即数据包发送到下一个端口。

配置的加权值由端口固定速率确定，例如有3个端口（100G，100G，10G），其加权值分别是（10，10，1）。

确定发送端口，并将数据包报文从确定的端口发出。

如果选择hash负载均衡方案，执行以下流程：

对五元组（src_addr,dst_addr,protol，src_port,dst_port）进行hash运算，hash运算之后得到一个index值，保证得到的index的值在可用端口数组的范围之间。

通过index值确定发送的端口，同时增加一个寄存器存储10s内的发送的数据包，判断当前要发送的端口号发送的数据包与其他端口发送的数据包差值，如果差值大于设定的阈值，则对当前要发送端口的index进行再次hash运算，否则将数据包报文从当前确定的端口发出。

其中，init_port:最开始端口号；send_port:发送端口号；max_port: 可用最大端口号；src_addr: 源地址；dst_addr: 目的地址；protol: 协议；src_port: 源端口；dst_port: 目的端口；可用端口数组格式：port_array[] ={port1_num, port2_num... port_max_num }。

请参阅图14，本申请实施例还提供一种交换机负载均衡装置10，可以实现上述交换机负载均衡方法，该装置包括：

第一处理模块100，用于获取用户负载均衡请求信息；

第二处理模块200，用于根据用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；

第三处理模块300，用于对负载均衡配置流表进行分析处理得到负载均衡选定策略；

第四处理模块400，用于根据负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理。

该交换机负载均衡装置的具体实施方式与上述交换机负载均衡方法的具体实施例基本相同，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述交换机负载均衡方法。该电子设备可以为包括平板电脑、车载电脑等任意智能终端。

请参阅图15，图15示意了另一实施例的电子设备700的硬件结构，电子设备700包括：

处理器710，可以采用通用的CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本申请实施例所提供的技术方案；

存储器720，可以采用只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）、静态存储设备、动态存储设备或者随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)等形式实现。存储器720可以存储操作***和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器720中，并由处理器710来调用执行本申请实施例的交换机负载均衡方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述交换机负载均衡方法。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

本申请实施例提供的交换机负载均衡方法、交换机负载均衡装置、电子设备及存储介质，交换机负载均衡方法通过获取用户负载均衡请求信息；接着根据用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；接着对负载均衡配置流表进行分析处理从而可以得到负载均衡选定策略；最后根据负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理。通过上述技术方案，能够以较低价格实现交换机的负载均衡处理，并且负载均衡的切换过程较为灵活。

本申请实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本申请实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的步骤，或者组合某些步骤，或者不同的步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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，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实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。

以上参照附图说明了本申请实施例的优选实施例，并非因此局限本申请实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请实施例的权利范围之内。

Claims (14)

1.一种交换机负载均衡方法，其特征在于，所述方法包括：

获取用户负载均衡请求信息；

根据所述用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；

对所述负载均衡配置流表进行分析处理得到负载均衡选定策略；

根据所述负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理；

其中，所述根据所述负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理，包括：

在所述负载均衡选定策略为轮询负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行轮询处理以确定第一发送端口，并通过所述第一发送端口将所述交换机中的待发数据包进行发送处理；

在所述负载均衡选定策略为加权轮询负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行加权轮询处理以确定第二发送端口，并通过所述第二发送端口将所述交换机中的待发数据包进行发送处理；

在所述负载均衡选定策略为哈希负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行哈希值计算判定处理以确定第三发送端口，并通过所述第三发送端口将所述交换机中的待发数据包进行发送处理。

2.根据权利要求1所述的交换机负载均衡方法，其特征在于，所述获取用户负载均衡请求信息，包括：

获取用户操作请求指令；

根据所述用户操作请求指令和预设的用户命令线程确定所述用户负载均衡请求信息。

3.根据权利要求1所述的交换机负载均衡方法，其特征在于，所述根据所述用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表，包括：

对所述用户负载均衡请求信息进行信息提取得到配置信息；

根据所述配置信息和预设的配置流表线程确定所述负载均衡配置流表。

4.根据权利要求1所述的交换机负载均衡方法，其特征在于，所述对所述负载均衡配置流表进行分析处理得到负载均衡选定策略，包括：

对所述负载均衡配置流表进行解析得到数据包解析信息；

根据所述数据包解析信息从对应的寄存器中确定标识信息；

根据所述标识信息确定所述负载均衡选定策略。

5.根据权利要求1所述的交换机负载均衡方法，其特征在于，所述对预设的可用端口数组进行轮询处理以确定第一发送端口，包括：

从所述可用端口数组的开始端口号进行轮询，并将所述开始端口号对应的数组下标作为发送端口号的数组下标；

基于预设的变量寄存器对所述发送端口号的数组下标进行记录；

对所述发送端口号的数组下标添加预设的第一步进值，直至所述发送端口号的数组下标大于所述可用端口数组的可用最大端口号的数组下标；

基于所述发送端口号的数组下标确定所述第一发送端口。

6.根据权利要求1所述的交换机负载均衡方法，其特征在于，所述对预设的可用端口数组进行加权轮询处理以确定第二发送端口，包括：

从所述可用端口数组中选定数组下标最小的第一端口，并获取所述第一端口的当前加权值和配置加权值；

在所述当前加权值小于所述配置加权值的情况下，对所述当前加权值添加预设的第二步进值；

在所述交换机中的待发数据包达到加权比例的情况下，对所述数组下标添加预设的第三步进值，其中，所述加权比例由所述当前加权值和所述配置加权值所决定；

基于所述数组下标确定所述第二发送端口。

7.根据权利要求6所述的交换机负载均衡方法，其特征在于，所述配置加权值通过以下方式得到：

获取所述第一端口的固定速率；

根据所述固定速率确定所述配置加权值。

8.根据权利要求1所述的交换机负载均衡方法，其特征在于，所述对预设的可用端口数组进行哈希值计算判定处理以确定第三发送端口，包括：

对所述交换机中的待发数据包进行传输属性提取得到五元组；

对所述五元组进行哈希运算得到数组下标值；

根据所述数组下标值确定当前数据发送端口；以及获取预设的寄存器在预设时间段内所发送的存储数据包；

根据所述存储数据包与所述待发数据包确定数据包差值；

在所述数据包差值小于或者等于预设的判定阈值的情况下，将所述当前数据发送端口确定为所述第三发送端口。

9.根据权利要求8所述的交换机负载均衡方法，其特征在于，所述根据所述存储数据包与所述待发数据包确定数据包差值后，所述方法还包括：

在所述数据包差值大于所述判定阈值的情况下，对所述当前数据发送端口的数值下标值进行哈希运算。

10.根据权利要求5所述的交换机负载均衡方法，其特征在于，所述基于预设的变量寄存器对所述发送端口号的数组下标进行记录后，所述方法还包括：

在所述发送端口号的数组下标大于所述可用端口数组的可用最大端口号的数组下标的情况下，将所述开始端口号对应的数组下标作为所述发送端口的数组下标。

11.根据权利要求6所述的交换机负载均衡方法，其特征在于，所述基于所述数组下标确定所述第二发送端口前，所述方法还包括：

在所述交换机中的待发数据包未达到所述加权比例的情况下，保持所述数组下标不变。

12.一种交换机负载均衡装置，其特征在于，所述装置包括：

第一处理模块，用于获取用户负载均衡请求信息；

第二处理模块，用于根据所述用户负载均衡请求信息生成负载均衡配置流表；

第三处理模块，用于对所述负载均衡配置流表进行分析处理得到负载均衡选定策略；

第四处理模块，用于根据所述负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理；

其中，所述根据所述负载均衡选定策略对交换机进行负载均衡调度处理，包括：

在所述负载均衡选定策略为轮询负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行轮询处理以确定第一发送端口，并通过所述第一发送端口将所述交换机中的待发数据包进行发送处理；

在所述负载均衡选定策略为加权轮询负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行加权轮询处理以确定第二发送端口，并通过所述第二发送端口将所述交换机中的待发数据包进行发送处理；

在所述负载均衡选定策略为哈希负载均衡策略的情况下，对预设的可用端口数组进行哈希值计算判定处理以确定第三发送端口，并通过所述第三发送端口将所述交换机中的待发数据包进行发送处理。

13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至11任一项所述的交换机负载均衡方法。

14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至11中任一项所述的交换机负载均衡方法。