自适应负载平衡制造技术

在示例中，提供了用于在交换机内提供本地负载平衡的网络设备，包括可操作为可通信地耦接到第一网络的第一网络接口；可操作为可通信地耦接到第二网络的多个第二网络接口，第二网络包括服务节点的服务池；提供可操作用于提供网络交换的交换引擎的一个或多个逻辑元件；以及包括可操作用于进行以下操作的负载平衡引擎的一个或多个逻辑元件：根据负载平衡配置通过本地硬件将传入网络流量负载平衡到服务池；检测加入到服务池的新的服务节点；以及调整负载平衡配置以考虑新的服务节点；其中交换引擎和负载平衡引擎被配置为被提供在与彼此和与所述第一网络接口和多个第二网络接口相同的硬件上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自适应负载平衡相关申请交叉引用本申请要求于2015年4月23日递交的名为“MethodandApparatusforAdaptiveLoadBalancinginAutomatedFabrics(用于自动化结构中的自适应负载平衡的方法和装置)”的美国临时申请62/152,022的优先权，该临时申请的全部内容通过引用整体被结合于此。
本公开总地涉及通信的领域，并且更具体地涉及用于提供网络交换机上的自适应负载平衡的方法和装置。
技术介绍
数据中心越来越多地被企业用于有效的协作、数据存储、和资源管理。典型的数据中心网络包括无数的网络元件，包括服务器、负载均衡器、路由器、交换机等。连接网络元件的网络提供对于数据中心服务的安全的用户访问以及用于共享资源的部署、互连和聚集的基础设施。在数据中心中提高操作效率和优化资源利用是数据中心管理人员面临的一些挑战。数据中心管理人员寻求一种始终支持各种应用和服务的弹性基础设施。被合理计划的数据中心网络提供应用和数据完整性，并进一步优化应用的可用性和性能。附图说明当结合附图阅读时，根据以下详细描述可以最好地理解本公开。要强调的是，根据行业中的标准做法，各种特征不一定按比例绘制，并且仅仅出于说明的目的。明确地或隐含地示出的比例仅提供了一个说明性示例。在其他示例中，为了讨论的清楚，各种特征的尺寸可以被任意增大或减小。图1A是根据本说明书的一个或多个示例的企业计算环境的网络层级图；图1B是根据本说明书的一个或多个示例的计算集群的更详细的视图；图2A是示出了根据本说明书的一个或多个示例的用于在网络环境中提供服务装备的系统的物理视图的简化示意图；图2B是示出了根据本说明书的一个或多个示例的系统的逻辑图的简化示意图；图3是根据本说明书的一个或多个示例的网络交换机的框图；图4是根据本说明书的一个或多个示例的路由表的框图；图5是根据本说明书的一个或多个示例的由交换机执行的方法的流程图；图6是根据本说明书的一个或多个示例的负载平衡的方法的流程图；图7是根据本说明书的一个或多个示例的方法的框图；图8是根据本说明书的一个或多个示例的叶脊架构的框图；图9是根据本说明书的一个或多个示例的配置自适应负载平衡的方法的流程图；图10是根据本说明书的一个或多个示例的自适应负载平衡中加入新的节点的方法的流程图；图11根据本说明书的一个或多个示例的自适应负载平衡中移除节点的方法的流程图。概述在示例中，存在提供用于在交换机内提供本地负载平衡的网络装置，包括可操作为可通信地耦接到第一网络的第一网络接口；可操作为可通信地耦接到第二网络的多个第二网络接口，第二网络包括服务节点的服务池；提供可操作以提供网络交换的交换引擎的一个或多个逻辑元件；以及包括负载平衡引擎的一个或多个逻辑元件，所述负载平衡引擎用于：根据负载平衡配置，通过本地硬件，将传入网络流量负载平衡到服务池；检测加入到服务池的新的服务节点；以及调整负载平衡配置以考虑新的服务节点；其中，交换引擎和负载平衡引擎被配置为被提供在与彼此和与所述第一网络接口和多个第二网络接口相同的硬件上。具体实施方式以下的公开提供了用于实现本公开的不同特征的许多不同的实施例或示例。在已知计算系统的示例中，可以提供工作负载服务器集群作为物理服务器或作为虚拟机，以向端用户或客户端提供所期望的特征。仅提供一个非限制性的例子，工作负载服务器可以提供网站。当多个用户对于网站同时进行大量的连接时，需要在服务器机群中的各种服务器之间适当地分配工作负载。为此，来自客户端设备的传入流量可以被路由到网络交换机。之后，网络交换机可以转发流量到负载平衡器。通常使用的负载平衡器的示例是运行Linux操作系统并且被提供有完整网络堆栈的网络装备或虚拟装备，以及用于确定将流量发送到哪个服务器的负载平衡逻辑。例如，工作负载集群可以包括可以是物理服务器或虚拟机的16个节点。负载平衡器自身也可以是物理装备或虚拟装备。一旦接收到分组，负载平衡器确定在16个工作负载服务器中的每一个上的负载。之后，负载平衡器应用算法以确定用来处理流量的适当的节点。这可以包括例如标识负荷最少的节点并且分配流量到该节点。每个节点可以具有其自己的IP地址，在一个实施例中该IP地址不暴露给端用户客户端设备。然而，客户端设备仅仅知道负载平衡器自身的IP地址。因此，负载平衡器可以修改分组头部，例如，通过将其分配给工作负载服务器中的一个的虚拟IP(VIP)。然后负载平衡器可以将分组返回到交换机，其将分组路由到适当的工作负载服务器。在该示例中，传入分组从交换机传输到负载平衡器，该负载平衡器可以提供在全功能操作系统(例如Linux)上运行的软件形式的完整的OSI7层“堆栈”。因此，传入分组被向上提取(abstracted)到OSI模型的较高层中的一层，例如第6层或第7层，使得它能够由负载平衡软件处理。之后，分组被解提取(de-abstracted)到较低层并且返回到交换机，该交换机将其转发到适当的工作负载服务器。一旦接收到分组，工作负载服务器再次将分组向上提取到OSI模型的更高层之一。本说明书的专利技术人已经意识到，负载平衡器和其开销表现出减少网络环境的可扩展性并且减缓网络的流量处理的潜在瓶颈。具体地，在OSI堆栈上下传送分组的过程虽然从人类角度来看非常快速，但是从网络角度来看可能是重大的瓶颈。然而，本申请的专利技术人已经意识到，例如交换机或路由器的网络设备，除了执行其日常网络交换功能之外，还可以被配置为在本地用作负载平衡器。在这种情况下，无需提供在操作系统上运行的应用中的负载平衡算法，交换机可以通过更快的解决方案(例如可编程硬件而不是通用的软件驱动的处理器)提供负载平衡。这意味着负载平衡逻辑大部分或全部在硬件层面处理。此外，交换机通常在OSI模型的较低层(例如第1层和第2层)操作。因此，这减少了通过OSI堆栈提取和解提取分组的开销。因此，交换机自身变成负载平衡器，并且并非作为瓶颈，而是能够通过在硬件层操作来提供兆兆位级带宽。在示例中，流量桶和节点的概念被描述。流量可以被拆分为“桶”。每个桶可以被分配到节点。流量桶作为用于标识将被重定向的流量子集的分类器。可以根据粒度需要而创建许多流量桶。为了流量的桶化，可以在算法中使用各种L2/L3头部字段。通过选择不同字段，可以创建许多桶。通过示例的方式，我们可以使用B0、B1、B2、B3、B4…Bn来指代流量桶。流量节点作为用于流量转发的“下一跳”。节点是具有从交换机可到达的相关联的IP地址的实体。通过示例的方式，我们可以使用N0、N1、N2、N3…Nm来指代节点。可以建立映射以将流量桶关联到节点。该关联创建用于转发每个桶的流量的分组路径。其可以包括流量桶到节点的一对一映射，或流量桶到节点的多对一映射(即，多个桶可以被分配个单个节点)。该架构实现了优于某些现有部署的实质优点。例如，一些现有负载平衡器存在诸如低效率和高开销之类的缺点。在一个示例中，低容量负载平衡器提供大约40Gbps，而更高端的负载平衡器提供大约200Gbps。如以上所讨论的，通过用可编程硬件而不用在由软件编程的通用处理器上运行的软件来对负载平衡引擎进行编程，提升了速度和可扩展性。可编程硬件包括例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在交换机内提供本地负载平衡的网络装置，包括：第一网络接口，可操作用于可通信地耦接到第一网络；多个第二网络接口，可操作用于可通信地耦接到第二网络，所述第二网络包括服务节点的服务池；一个或多个逻辑元件，包括可操作用于提供网络交换的交换引擎；一个或多个逻辑元件，包括可操作用于进行以下操作的负载平衡引擎：根据负载平衡配置，通过本地硬件，将传入网络流量负载平衡到所述服务池；检测被加入到所述服务池的新的服务节点；以及调整所述负载平衡配置以考虑所述新的服务节点；其中，所述交换引擎和负载平衡引擎被配置为被提供在与彼此和与所述第一网络接口和多个第二网络接口相同的硬件上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.23 US 62/152,022;2016.04.09 US 15/095,0371.一种用于在交换机内提供本地负载平衡的网络装置，包括：第一网络接口，可操作用于可通信地耦接到第一网络；多个第二网络接口，可操作用于可通信地耦接到第二网络，所述第二网络包括服务节点的服务池；一个或多个逻辑元件，包括可操作用于提供网络交换的交换引擎；一个或多个逻辑元件，包括可操作用于进行以下操作的负载平衡引擎：根据负载平衡配置，通过本地硬件，将传入网络流量负载平衡到所述服务池；检测被加入到所述服务池的新的服务节点；以及调整所述负载平衡配置以考虑所述新的服务节点；其中，所述交换引擎和负载平衡引擎被配置为被提供在与彼此和与所述第一网络接口和多个第二网络接口相同的硬件上。2.根据权利要求1所述的网络装置，其中，所述网络装置是交换机。3.根据权利要求2所述的网络装置，其中，所述交换机是在脊-叶架构中的叶交换机。4.根据权利要求2所述的网络装置，其中，调整所述负载平衡配置包括确定配置数据未被缓存，并且针对配置数据询问网络管理器装置。5.根据权利要求4所述的网络装置，其中，调整所述负载平衡配置还包括缓存所述配置数据。6.根据权利要求2所述的网络装置，其中，调整所述负载平衡配置包括确定所述配置数据被缓存，并且使用所述缓存的配置数据。7.根据权利要求1-6中的任一项所述的网络装置，其中，所述本地硬件包括三态内容可寻址存储器(TCAM)。8.一种在交换机内提供本地负载平衡的方法，包括：通过第一网络接口可通信地耦接到第一网络；通过多个第二网络接口，可通信地耦接到第二网络，所述第二网络包括服务节点的服务池；提供网络交换；提供负载平衡，包括：根据负载平衡配置，通过本地硬件，将传入网络流量负载平衡到所述服务池；检测加入到所述服务池的新的服务节点；以及调整所述负载平衡配置以考虑所述新的服务节点。9.根据权利要求8所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉金德拉·库马尔·斯如木斯，萨钦·维贾伊·维莎瓦鲁佩，莎马尔·夏尔马，穆利·维特拉，
申请(专利权)人：思科技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US