[发明专利]一种高速网络的负载均衡方法

说明书

技术领域

本发明属于负载均衡技术领域，尤其涉及一种高速网络的负载均衡方法。

背景技术

为了提高网络的安全性，一些安全监测设备用来对用户流量进行实时监测，可随着网络速度的不断提高，业务量和数据流量的不断增长，使单一的服务器根本无法承担，此时如果对设备进行硬件升级，将造成资源浪费且投入成本较高，针对这种情况，一些负载均衡的方法应运而生。

负载均衡的方法是一种廉价、有效、透明的方法，可以扩展现有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，提高网络的灵活性和可用性。负载均衡的主要原理是：高速网络的数据流送至负载均衡器，负载均衡器根据某种方法将高速数据流均衡分配到多台低速的服务器上，实现对高速网络的流量均衡和监控。所以在负载均衡器中负载均衡方法至关重要。

目前的负载均衡方法主要有静态均衡和动态均衡，静态均衡方法主要有：哈希均衡算法（哈希运算）、静态优先权调度算法、轮询调度算法、权重轮询调度算法，动态均衡方法主要有：最少连接数均衡算法和最快响应时间均衡算法。评价一种负载均衡方法优劣的一个重要指标就是均衡度L，即各个服务器间的带宽利用率偏差，其计算公式为：                                                ，其中flow1，flow2为两个通道的当前流量值，flow为两个通道的平均理想流量值。以上各种负载均衡方法在对各个服务器分配数据流量时，都没有考虑各个服务器的当前流量负载情况，所以存在各个服务器间的均衡度不高的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的负载均衡方法均衡度不高的问题，提出了一种高速网络的负载均衡方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高速网络的负载均衡方法，具体包括如下步骤：

S1. IP数据包首部信息提取，包括提取源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号；

S2. 哈希运算，对提取的IP首部信息进行哈希运算，将哈希运算的结果对4求模取余数，根据求模得出的值来分配IP数据包的指示信息到相应的存储队列中；

S3. 队列分发及存储管理，包括队列的写操作管理和读操作管理；

S4. 多态并行分类及调度，该过程根据各个队列反馈的空、满状态信息和端口流量指示信息，通过控制两次轮询操作之间的时间间隔，采用最小流量优先和满队列优先的策略轮询各个队列，从各个队列中轮询读出相应的IP分组的指示信息，根据指示信息从数据缓存器中读出相应的数据分组，转发到相应的目的端口上。具体包括如下步骤：

S41. 每次转发完一个数据分组时，保存端口流量信息并询问各个队列；

S42. 首先判断是否存在满队列，如果存在，再判断是否存在多个满队列，如果只有一个满队列，就计算其相应的轮询等待时间，启动等待时间计时器，到达轮询等待时间时，转发该满队列的数据分组到相应的目的端口上；如果存在多个满队列，根据这几个满队列统计的已发送数据流量值，选中满队列中端口流量值最小的队列，计算其轮询等待时间，启动等待时间计时器，到达轮询等待时间时转发该队列的数据分组到相应的目的端口上，另外，如果多个满队列中有两个以上的队列的数据流量值相等，且它们的流量值最小，则转发端口号最小的满队列的数据分组到相应的目的端口上；如果不存在满队列，选中所有队列中的非空队列；

S43. 比较各个非空队列已发送的数据流量值，判断非空队列中是否只有一个队列的流量值最小，如果是，就计算该队列的轮询等待时间，启动等待时间计时器，到达轮询等待时间时，就直接转发该队列对应的数据分组到相应的目的端口上；否则，选中端口号最小的队列，计算其轮询等待时间，启动等待时间计时器，达到轮询等待时间时，转发该队列对应的数据分组到相应的目的端口上。

步骤S2中，所述的哈希运算为IPSX哈希算法。

本发明的有益效果：本发明利用将静态均衡与动态自适应均衡相结合的动态自适应哈希均衡策略，提出了一种前端利用静态哈希均衡算法和后端利用多态并行分类及调度算法的高速网络负载均衡方法，该方法利用了当前流量负载情况，使得高速数据流可以均衡分配到多个低速网络接口上，提高各个子通道相互间的均衡度。

附图说明

图1是本发明的高速网络负载均衡方法的逻辑框图。 

图2是本发明的高速网络负载均衡方法的流程图。

图3是本发明的多态并行分类及调度算法的流程图。

具体实施方式