[发明专利]一种基于叶-脊拓扑结构的流量负载分担方法、装置及系统

说明书

本申请涉及移动通信领域，尤其涉及一种基于叶‑脊拓扑结构的流量负载分担方法、装置及系统。在基于叶‑脊拓扑结构的流量负载分担方法中，第一叶设备通过多条路径向第二叶设备发送多个拥塞探测消息，且每个拥塞探测消息携带拥塞值，所述拥塞值用于指示所述拥塞探测消息经过的路径的拥塞程度。该第一叶设备依据每条路径的拥塞值，选择至少一条路径向所述第二叶设备发送数据。通过本申请提供的方案，实现了整个网络的负载分担。

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及以太网络的流量负载分担。

背景技术

在当今以太网络里，为了降低链路故障对业务的影响，通常将多个链路互作备份，当主用链路出现故障时，将流量切换到备用链路上，以保证业务的质量和可靠性。但这种方式不能使业务流量同时在主备链路上转发，无法有效利用链路的带宽。

为了支持流量负载分担，通常会将设备的多个物理链路捆在一起，组成一个逻辑链路，如图1所示。图1是现有技术中由多个物理链路组成一个逻辑链路的示意图。在图1中，服务器通过两个物理链路连接到设备1，这两个物理链路组成逻辑链路LAG1。设备1又通过两个物理链路，连接到设备2和设备3，这两个物理链路组成逻辑链路LAG2。当通过一个逻辑链路发送报文时，根据相应的负载均衡(英文：load balancing)算法，来选择其中一个物理链路发送所述报文。而当有物理链路故障时，则将该故障的物理链路退出逻辑链路，使得报文不会负载分担到有故障的物理链路上。

当今已演化到采用两层叶-脊(leaf-spine)拓扑架构来组建数据中心网络。图2是现有技术中的两层leaf-spine拓扑架构示意图。图2中，叶(leaf)设备通过多个物理链路连接到不同的脊(spine)设备。所述多个物理链路组成一个逻辑链路。这样，leaf设备和leaf设备之间的东西向流量，就通过多个物理链路，在各个spine设备间负载分担。如何有效地将各业务流量负载分担到逻辑链路里的各个物理链路上，影响着上述数据中心网络里业务流量转发的质量和性能。

为了实现各业务流量能最大程度地均匀分担到逻辑链路里的各个物理链路，同时又保证报文不乱序，业界提出了静态哈希算法。该算法主要根据报文的特征字段，得到逻辑链路下的物理链路索引。因此，同样的报文特征字段值会产生同样的哈希结果。这种静态哈希方式，由于具有同样特征字段的多条流都会被哈希到同一条链路上，因此会出现哈希不均衡，造成某个物理链路负载过大，甚至出现拥塞而导致报文丢弃，而某些物理链路负载较轻，带宽利用率低，如图3所示。图3是现有技术中采用静态哈希算法导致哈希不均衡的leaf-spine网络拓扑示意图。

图3中，leaf设备通过组成逻辑链路的各个物理链路连接到不同的spine设备。leaf设备到spine设备的流量在逻辑链路上进行哈希负载分担。如果哈希不均，则会导致到部分spine设备的流量出现拥塞甚至丢弃，降低了数据中心业务质量和用户体验。

为解决静态哈希算法哈希不均带来的链路负载不均衡的弊端，新型商业转发芯片支持了一种动态负载分担(英文：dynamic load balancing，简称：DLB)算法。也即：在保持各业务报文不乱序的情况下，根据逻辑链路下各物理链路的负载情况，选择负载最轻的一条物理链路将报文发送出去，如图4所示。

图4是现有技术中采用DLB算法进行本地负载分担的leaf-spine拓扑示意图。图4中，在服务器1请求向服务器3发送数据时，leaf设备1到spine设备1的链路1已经负载过重，而leaf设备1到spine设备2的链路2负载较轻。此时leaf设备1在采用DLB算法对新业务流量负载分担时，会将该新业务流量分担到负载轻的链路2上。而若按照静态哈希算法，则新业务流量仍会继续分担到负载已过大的链路1上。DLB算法最终的效果，可以使得逻辑链路的本地各物理链路负载更均衡。