[发明专利]基于端的故障容忍的分布式数据中心负载均衡方法

摘要

本发明公开了基于端的故障容忍的分布式数据中心负载均衡方法，在源主机端维护具有自衰老机制的路径拥塞表；该方法包括基于端的路径状态评估和自适应的负载均衡；基于端的路径状态评估利用至少包含TCP数据流中的ACK到达时间和ACK确认的数据量的信息来评估当前路径的拥塞程度，利用TCP中的快重传和RTO超时事件来及时地获取故障路径的信息，将获取到的路径拥塞程度和故障信息插入到主机的拥塞表中；自适应负载均衡以TCP流中拥塞窗口为基本负载单元，利用主机拥塞表中的路径状态执行双向细粒度负载均衡机制。本发明无需特殊硬件支持，能够在大规模的数据中心中快速有效地部署，低开销、易部署，有效提高了数据中心中的通讯性能。

主权项

一种基于端的故障容忍的分布式数据中心负载均衡方法，其特征在于：该方法在源主机端维护具有自衰老机制的路径拥塞表，所述路径拥塞表记录了从该源主机出发可达的所有路径的拥塞程度；该方法包括基于端的路径状态评估和自适应的负载均衡，所述基于端的路径状态评估通过路径拥塞表为自适应的负载均衡提供实时选路指导，所述基于端的路径状态评估调用自适应的负载均衡为每个基本负载单元选路；所述基于端的路径状态评估包括：利用至少包含TCP数据流中的ACK到达时间和ACK确认的数据量的信息来评估当前路径的拥塞程度；利用TCP中的快重传和RTO超时事件来及时地获取故障路径的信息；将获取到的路径拥塞程度和故障信息插入到当前主机的拥塞表中；所述自适应的负载均衡包括：以TCP流中的拥塞窗口作为基本负载单元，利用主机拥塞表中的路径状态执行双向的细粒度负载均衡机制，包括防止路径震荡的正向数据段路由机制和反向ACK路由机制；其中，所述自适应的负载均衡包括以下步骤：在TCP层检测当前的TCP拥塞窗口，使用源路由技术控制每个基本负载单元的发送路径的步骤；在发送数据段之前，记录当前发送的拥塞窗口的起始序列号Seqbeg、终止序列号Seqend及其发送路径pid为元组(Seqbeg,Seqend,pid)的步骤；当发送ACK报文时，从当前的主机拥塞表中选取具有最小拥塞程度的路径作为其发送路径的步骤；所述基于端的路径状态评估包括以下步骤：1)在源主机发送每个拥塞窗口前，调用自适应的负载均衡为当前的负载单元选路，并记录当前发送的拥塞窗口为元组(Seqbeg,Seqend,pid)；2)目的主机接收到数据段之后，回复ACK对当前接收到的数据段进行确认；3)如果源主机未接收到新的ACK从而产生RTO超时或者触发快重传，则进入步骤7)；否则进入步骤4)；4)源主机接收到ACK报文后，根据其确认号ackno查找满足Seqbeg≤ackno≤Seqend的元组，得到当前ACK确认的数据的发送路径pid，并同时在缓存中删除所有满足条件Seqend≤ackno的元组；5)源主机根据接收到的ACK的到达时间和所确认的数据评估路径pid上的拥塞程度CL(pid)；6)将源主机针对路径pid的评估结果CL(pid)插入到其自身所维护的路径拥塞表中，结束；7)从TCP层获取当前最高的数据确认号acknohigh，在主机端缓存的元组中查找满足条件Seqbeg≤acknohigh≤Seqend的元组，并根据该元组获取当前发生故障的路径ID为pid；8)将故障路径的拥塞值设为CLm，并将其插入到该主机的拥塞表中，其中CLm表示当前该路径正发生严重拥塞或者发生链路错误，结束。