一种负载均衡方法、装置和系统制造方法及图纸

本申请公开了一种负载均衡系统，应用于该系统的负载均衡方法和装置。该系统应用于包括控制器和服务器的数据中心网络。所述控制器根据DCN的网络节点的信息，生成DCN的拓扑信息，并将所述拓扑信息发送给所述服务器。所述服务器获取数据流，从多条负载均衡路径中选择所述数据流对应的转发路径，所述多条负载均衡路径是在获取所述数据流之前，或在获取所述数据流之后，根据所述拓扑信息生成的。根据所述拓扑信息生成的。根据所述拓扑信息生成的。

【技术实现步骤摘要】
一种负载均衡方法、装置和系统


[0001]本专利技术涉及网络通信
，尤其涉及一种负载均衡方法、装置和系统。

技术介绍

[0002]随着业务需求的增长，数据中心网络(data center network,DCN)中交换节点的数量在急剧增加。为了充分利用交换节点的转发能力，DCN通过为上层应用提供多条路径来实现负载均衡。当前采用的负载均衡算法主要为等价多路径(equal-cost multi-path,ECMP)技术。
[0003]如图1所示，为采用现有负载均衡技术转发数据流的过程示意图，应用于数据中心网络100。该数据中心网络100包括由接入节点组成的接入层，由汇聚节点组成的汇聚层，以及由骨干节点组成的核心层。服务器连接对应的接入节点。数据中心网络100中以(point of delivery，POD)作为基本设计单元。数据中心网络包括多个POD(例如，Pod1-Pod32),不同POD之间通过骨干集(spine set)通信，每个骨干集包括多个骨干节点(spine)。每个Pod包括多个接入节点(例如，接入节点T1-T32)，多个汇聚节点(例如汇聚节点L1-L4)，以及连接接入节点的服务器。Pod1中的服务器1包括P1、P2两个出端口，Pod1的服务器1和Pod32的服务器2之间存在4条静态转发路径F1-F4，F1-F3对应出端口P1，F4对应出端口P2，当P1、P2各剩下1G的带宽时，2条数据流,速率分别为600Mbps、1.2Gbps,需要转发到Pod32中的server2上。Pod1的服务器1通过ECMP算法,如哈希、轮询等，选择了F3、F4两条转发路径，此时F3由于转发的是600Mbps的数据流，P1出端口带宽还有剩余，而F4转发的是1.2Gbps的数据流，所以P2出端口被拥塞。
[0004]可见，由于ECMP技术是基于逐跳(hop-by-hop)进行流量均衡的，仅考虑了局部均衡，当数据中心网络内的服务器通过对应的接入节点发送数据流时，不同服务器的数据流可能都转发到同一个汇聚节点，如L2，当多条数据流都经该汇聚节点时，超过了该汇聚节点的转发能力，形成网络单节点拥塞。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种负载均衡方法、装置和系统，用于DCN中。本申请通过由服务器准确计算端到端的负载均衡路径，能够提升整个数据中心网络负载均衡的效率。本申请由权利要求定义。
[0006]第一方面，本申请公开了一种负载均衡方法，应用于数据中心网络内的服务器。该服务器获取该数据中心网络的拓扑信息；该拓扑信息包括该数据中心网络中网络节点的标识以及该网络节点与该数据中心网络中的邻接节点的连接关系。该服务器获取数据流，并从多条负载均衡路径中选择该数据流对应的转发路径。
[0007]本申请由服务器根据数据中心网络的拓扑信息来确定负载均衡路径，考虑到了整个数据中心网络的所有网络节点的运行状况，降低了负载均衡路径冲突的可能，提升了整个数据中心网络负载均衡的效率。
[0008]在一种可选的实现方式中，该多条负载均衡路径是服务器在获取该数据流之前，或在获取该数据流之后，根据该拓扑信息确定的。
[0009]在获取到数据流之后，服务器对该数据流分片，得到多个流片段，并从该多条负载均衡路径中为该多个流片段中的每个流片段分别选择对应的转发路径。通过该方法，同一条数据流的不同流片段可以同时在多个负载均衡路径被转发，提升了数据流的转发效率。
[0010]在一种可选的实现方式中，在确定该多条负载均衡路径之前，该服务器还根据该拓扑信息，确定该服务器与目的服务器之间的第一权重。例如，该服务器采用反向传播算法，计算该服务器到该目的服务器之间的中间节点与该目的服务器之间的第二权重，并根据该中间节点的第二权重，确定该服务器与该目的服务器之间的第一权重。通过第一权重，服务器可以得到与目的服务器之间的所有有效的转发路径，便于服务器从所有有效的转发路径中选取该多条负载均衡路径。
[0011]进一步地，在一种可选的实现方式中，该中间节点包括连接该服务器的多个第一跳节点以及多个第二跳节点，当确定该多条负载均衡路径时，该服务器根据该多个第一跳节点中至少一个第一跳节点的第二权重从该多个第一跳节点中选取一个第一跳节点作为第一负载均衡路径的第一跳；该第一负载均衡路径为该多条负载均衡路径中的任意一条；根据该多个第二跳节点中的至少一个第二跳节点的第二权重，选取一个第二跳节点作为该第一负载均衡路径的第二跳；或，采用随机或轮询或步长方式，从该多个第二跳节点中选取一个第二跳节点作为该第一负载均衡路径的第二跳。服务器通过该方式确定负载均衡路径，可以减少该负载均衡路径与其他服务器确定的负载均衡路径重叠的可能性，降低数据流转发冲突的概率。
[0012]在一种可选的实现方式中，该第一权重包括该服务器与该目的服务器之间的路径历史信息、网络状态信息、连通的有效路径数中的一个或多个，该网络状态信息包括网络拥塞、丢包、端口带宽、重路由、故障信息中的一种或多种；该第二权重包括与该第一权重对应的信息，例如，该第二权重包括该中间节点与该目的服务器之间的路径历史信息、网络状态信息、连通的有效路径数中的一个或多个，该网络状态信息包括网络拥塞、丢包、端口带宽、重路由、故障信息中的一种或多种。通过第一权重和第二权重来确定负载均衡路径，充分考虑了整个数据中心网络的运行状况，提升了负载均衡的效率。
[0013]在一种可选的实现方式中，该数据中心网络中故障网络节点的数目达到或超过阈值后，检测到一个该故障网络节点恢复正常时，该服务器根据更新的数据中心网络的拓扑信息，重新生成负载均衡路径。进一步地，在一种可选的实现方式中，该更新的数据中心网络的拓扑信息包括节点状态变更信息，该节点状态变更信息包括该数据中心网络的网络节点发生故障的信息或该数据中心网络的故障网络节点恢复正常的信息。通过该方式，服务器不会在数据中心网络的拓扑信息一发生变化就重新确定负载均衡路径，减少了服务器的计算工作量。
[0014]在一种可选的实现方式中，当检测到突发流时，该服务器根据该拓扑信息，生成增量负载均衡路径，根据该增量负载均衡路径发送该突发流。进一步地，在一种可选的实现方式中，当该突发流转发完成后，该服务器删除该增量负载均衡路径。通过该方式转发突发流，不会对原有的数据流所承载的业务产生冲击，避免降低这些业务的服务质量(quality of service,QoS)。另一方面，突发流发送完后就删除增量负载均衡路径，降低数据中心网
络的转发节点的工作负载。
[0015]在一种可选的实现方式中，服务器接收该数据中心网络中的控制器发送的该拓扑信息，该拓扑信息是该控制器根据拓扑模型参数以及该数据中心网络的网络节点的信息生成的。通过该方法，数据中心网络中的服务器不需要自己生成整个数据中心网络的拓扑信息，并且，服务器根据该拓扑信息，生成负载均衡路径，可以提高负载均衡的效率。
[0016]在一种可选的实现方式中，该拓扑模型参数包括数据中心网络的组网方式和\或网络节点的双归属性。通过该方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载均衡方法，应用于数据中心网络内的服务器，包括：获取所述数据中心网络的拓扑信息；所述拓扑信息包括所述数据中心网络中网络节点的标识以及所述网络节点与所述数据中心网络中的邻接节点的连接关系；获取数据流；从多条负载均衡路径中选择所述数据流对应的转发路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多条负载均衡路径是在获取所述数据流之前，或在获取所述数据流之后，由所述服务器根据所述拓扑信息确定的，所述从多条负载均衡路径中选择所述数据流对应的转发路径包括：对所述数据流分片，得到多个流片段，从所述多条负载均衡路径中为所述多个流片段中的每个流片段分别选择对应的转发路径。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述拓扑信息，确定所述服务器与目的服务器之间的第一权重，所述第一权重用于确定多条负载均衡路径。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述服务器与目的服务器之间的第一权重包括：采用反向传播算法，计算所述服务器到所述目的服务器之间的中间节点与所述目的服务器之间的第二权重，并根据所述中间节点的第二权重，确定所述服务器与所述目的服务器之间的所述第一权重。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中间节点包括连接所述服务器的多个第一跳节点以及多个第二跳节点，当确定所述多条负载均衡路径时，所述方法还包括：根据所述多个第一跳节点中至少一个第一跳节点的第二权重从所述多个第一跳节点中选取一个第一跳节点作为第一负载均衡路径的第一跳；所述第一负载均衡路径为所述多条负载均衡路径中的任意一条；根据所述多个第二跳节点中的至少一个第二跳节点的第二权重，选取一个第二跳节点作为所述第一负载均衡路径的第二跳；或，采用随机或轮询或步长方式，从所述多个第二跳节点中选取一个第二跳节点作为所述第一负载均衡路径的第二跳。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第一权重包括所述服务器与所述目的服务器之间的路径历史信息、网络状态信息、连通的有效路径数中的一个或多个，所述网络状态信息包括网络拥塞、丢包、端口带宽、重路由、故障信息中的一种或多种；所述第二权重包括与所述第一权重对应的信息。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述数据中心网络中故障网络节点的数目达到或超过阈值后，检测到一个所述故障网络节点恢复正常时，根据更新的数据中心网络的拓扑信息，重新生成负载均衡路径。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述更新的数据中心网络的拓扑信息包括节点状态变更信息，所述节点状态变更信息包括所述数据中心网络的网络节点发生故障的信息或所述数据中心网络的故障网络节点恢复正常的信息。9.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当检测到突发流时，根据所述拓扑信息，生成增量负载均衡路径，根据所述增量负载均衡路径发送所述突发流。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述突发流转发完成后，删除所述增量负载均衡路径。11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述数据中心网络的拓扑信息包括：接收所述数据中心网络中的控制器发送的所述拓扑信息，所述拓扑信息是所述控制器根据拓扑模型参数以及所述数据中心网络的网络节点的信息生成的。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述拓扑模型参数包括数据中心网络的组网方式和\或网络节点的双归属性。13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述网络节点的信息包括所述服务器的信息，所述服务器的信息是通过与所述服务器连接的第一跳节点向所述控制器发送的。14.一种服务器，其特征在于，包括：第一获取单元，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志斌，郭建军，孟超，于海峰，胡中华，李凤凯，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：