[发明专利]多类型出口网关的负载均衡方法

说明书

本发明公开了一种多类型出口网关的负载均衡实现方法，主要解决现有多类型出口网关在多链路同时进行大数据量传输时存在的流量分配不合理、传输时延高及网络吞吐量低的问题。其实现方案为：1)搭建多类型出口网关系统；2)对链路进行预处理，将剩余带宽最高与最低的两条链路进行流量均衡；3)引入负载均衡判别机制，计算当前链路质量，通过与初始目标阈值的比较判定链路是否处于负载均衡状态：4)对于链路负载未达到平衡的状态，采用路由碎片进行二次切割，分配到各链路中去，再进行判别，如此迭代下去直至多出口网关链路处于负载均衡状态。本发明降低了传输时延，提高了网络吞吐量，可用于各出口链路网络环境差异较大的网关系统中。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种负载均衡方法，可用于出口网关处理多链路数据传输的场景，改善传输过程中数据量分配不合理的问题。

背景技术

由于移动互联网用户的快速增加，单链路出口网关已经无法满足用户的带宽需求，因此越来越多的企业开始投入对多出口网关的研发。多出口网关不仅解决了单点失效的问题，而且提高了整个网络的吞吐量。

多出口网关多链路的接入虽然能够提升带宽，但如果链路选择不够科学，用户还是不能得到高带宽的服务。因此，研究多链路网关的负载均衡及其路由优化意义重大。考虑到多类型网关的出口链路同时包括了以太网、WIFI、3/4G蜂窝网等各不同形式的网络，传统的负载均衡方法效率不是很高，因此，需要针对网关出口链路的多样性提出一种新的负载均衡方法。

目前常用的负载均衡处理方法包括轮询法、散列法以及最小连接法等。这些方法虽然简单高效，但都缺少对于链路质量的定量分析。Y Qin等人提出了一种基于时延差异目标迭代的变尺度优化方法，(Y Qin,YE Jian-Feng.Scheme for scalable optimizationbased on Iterating for delay variation.Computer EngineeringApplications,2006,44(5):128-130)，该方法通过对各链路时延变化的监控，用迭代算法将时延低于初始阈值的链路进行流量再分配，从而在一定程度上达到了定量负载均衡的效果。然而此方法也存在不足，第一，反映链路质量的标准除了时延，还有吞吐量，剩余带宽等其他一系列标准，仅以时延作为评判参数显得有些片面。第二，在进行流量再分配的过程中，由于多类型出口网关各链路间的差异较大，可能会出现多次再分配仍然无法达到负载均衡的情况。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提出一种多类型出口网关的负载均衡方法，以增加剩余带宽作为链路负载均衡的定量度量标准，减小多类型出口网关各链路间的差异，实现各条链路在较少流量分配次数内达到负载均衡。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)搭建一个包括网关、出口链路和内网设备的多类型出口网关系统，网关通过几条不同的出口链路接入外部网络，内网设备通过该网关访问外网；

(2)测试当前各出口链路剩余带宽，找到剩余带宽最大与最小的两条出口链路，对这两条出口链路进行流量均衡直至进入差异预设值T内；

(3)测试当前各出口链路的传输时延t与剩余带宽b，得到第k个时刻n条出口链路的平均时延和平均剩余带宽；根据该平均时延和平均剩余带宽，计算第k个时刻n条链路的均衡偏移量；

(4)定义一个目标优化初始值，比较其与均衡偏移量的大小关系，当均衡偏移量时，则判定为达到负载均衡，网关出口链路到达预期效果；否则，执行步骤(5)；

(5)对出口链路中的路由碎片进行重新切分分配：

(5a)找出时延最大的出口链路与剩余带宽最小的出口链路，对经过这两条链路的路由碎片进行切分处理；

(5b)通过循环招标算法把进行切分后的路由碎片分配到各链路中，返回步骤(3)，进行下一次判定。