[发明专利]实现负载均衡的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信领域的自动负载技术，尤其是涉及一种在多个下一跳线路带宽不均等时的自动负载技术。

背景技术

在当前客户应用网络中，为实现线路可靠性，客户通常会使用两条或以上线路（以2条线路情况居多），这两条或以上线路可用于主备模式，也可用于负载模式，取决于客户在三层交换机上配置的路由工作模式。当一条线路异常，客户业务流量切换到另外一条线路上转发，从而保障数据线路可靠性。

主备模式。由于线路租赁费用非常昂贵，客户通常会租用一条高带宽和一条低带宽的线路，低带宽线路容易拥塞，因此为避免不必要的线路拥塞导致丢包问题，客户通常采用一主一备的方式，即只使用高带宽作为主线路工作，另外一条线路作为备份使用。客户业务数据进入三层交换机后，由于是主备模式故从主线路转发出去，只有当主线路异常时才从备份线路转发。对于三层交换机设备而言，主备线路对应主备路由模式，主备路由模式时对于同一个路由前缀只有一个出接口和相应下一跳，前缀、出接口、下一跳均被写入了核心路由表，而对应到备份线路的出接口和相应下一跳则没有写入核心路由表。当主线路异常时，例如对应主线路的出接口down，对应主线路的路由则被删除，此时会将对应备份线路出接口和相应下一跳写入核心路由表代替主线路工作。

负载模式。主备模式导致在主线路正常时备份线路完全没有被利用，从而浪费。如果将第二条备份线路与第一条线路都同时用于转发，即对于同一个前缀有两个出口和相应下一跳，当客户业务报文比较随机分布时，这两条线路数据转发流量会接近1:1。

对应到上面两种模式，其技术原理如图1所示：

对于三层交换机而言一般都支持等价路由（Equal-Cost Multi-path Routing，简称等价路由表）功能。交换芯片提供负载均衡功能，采用hash算法的方式，从2个或以上的下一跳中选取其中一个下一跳作为此次报文转发的依据。在此过程中主要涉及两个处理流程：1、路由查找；2、下一跳选择。

其中下一跳选择又可细分为hash计算以及下一跳管理两个部分。

Hash计算。是根据此流量中特定的key信息（如IP五元组、VRF等信息，不同芯片可能会选取不同信息作为key值）按照hash计算方法进行一次hash计算，得到一个hash值。因hash计算方法与本发明无关，不再赘述。

下一跳的管理中所涉及的管理信息包括：下一跳总数表、等价路由信息、下一跳信息表，其中下一跳总数表包含每一个路由表项中前缀所对应的下一跳总数值，表示某一前缀共有几个下一跳出口。等价路由信息包含等价路由标识和下一跳起始值，下一跳起始值表示某一前缀下一跳的起始地址，等价路由标识用于表示对应的前缀是否有多个下一跳接口。具体下一跳信息表主要包括目的mac地址、出接口、vlan信息。

流量报文进入三层交换机后，经过前期逻辑判断该报文需要被路由转发，于是根据该报文的前缀在路由表中查找，如果返回等价路由标识为的设定的第二值，如0，表示该前缀只有一个下一跳，此种情况与本发明无关，后续转发过程从略。如果返回等价路由表中的标识为设定的第一值，如1，表示该前缀有多个下一跳，同期还会返回下一跳总数值和下一跳起始值。然后从报文头部中获取hash所需的关键字段信息进行hash计算，得到一个hash值。将hash值与下一跳总数值求余运算，得到一个索引值。将索引值结合下一跳起始值偏移以找到等价路由信息中的下一跳索引值，根据下一跳索引值在具体下一跳信息表中查找，就可以得到封装下一跳所需的头部信息，然后封装相应头部信息后转发出去。

一般而言，当客户的ip等关键字段随机分布情况下，hash计算结果都会覆盖到整个下一跳中包含的所有下一跳，以使得真正达到负载均衡的效果。

现有技术存在的主要问题：

主备模式。这两条线路如果采用主备模式，即三层交换机工作在路由主备模式，则主线路正常时备份线路完全没有被利用，客户资源没有得到最大化利用，浪费资源。

负载模式。由于线路租赁费用昂贵，客户通常会租用一条高带宽和一条低带宽线路。如果采用负载模式，当客户业务报文比较随机分布时，这两条线路数据转发会接近1:1。由于低带宽线路较高带宽线路带宽低很多，通常都不会达到1:1线路带宽比，现有技术负载方式会导致低带宽线路丢包，引起客户业务中断，而且高带宽线路此时带宽也没有被充分利用。

综上所述，当客户使用两条或以上线路与外界通信时，只要这两条或以上线路带宽不相等，无论通信设备采用主备模式还是负载模式，都无法很好的解决这两种模式所带来的问题。发明内容