用于在软件定义网络中利用有限转发规则改进负载均衡的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于流量转发网络设备的设备和方法，并提出了一种通过使负载均衡适配真实流量条件来解决不均衡问题的方案。所述网络设备尝试通过重新调整有问题流的流量来本地解决不均衡问题，如果所述问题无法本地解决，则通知中央网络控制器重新配置所述网络以解决所述不均衡问题。解决所述不均衡问题。解决所述不均衡问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在软件定义网络中利用有限转发规则改进负载均衡的设备和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于在网络中转发数据端口的方法和设备。

技术介绍

[0002]软件定义网络(software
‑
defined networking，SDN)技术是一种网络管理方法，它支持动态、编程高效的网络配置，以提高网络性能并监测。SDN旨在解决以下问题：传统网络的静态架构是分散和复杂的，而当前网络需要更多的灵活性和更容易的故障排除。SDN尝试通过将网络数据包的转发过程(数据面)与路由过程(控制面)解除关联，将网络智能集中在一个网络组件中，而控制面由一个或多个控制器组成。
[0003]负载均衡在提高网络利用率方面发挥着至关重要的作用。主要理念是将流量分流到多条路径上，以便更好地利用网络容量。此类网络中的流量通常以流形式组织，流可以定义为主机到主机通信路径，或由源地址和目的地址(例如IP或MAC地址)和端口号的唯一组合连同传输协议(例如UDP或TCP)或任何其它标识符识别的套接字到套接字通信。通常，流分为宏流(也称为流量聚合或流聚合)和微流。宏流可以通过其源和目的地定义，并可以细分为微流，这些微流由更细粒度的标识符定义，如特定的服务或服务质量和/或优先级。例如，微流可以是可能的最细粒度流(即，单一TCP流)，并且不能进一步分流，因为它们会引入数据包重新排序问题。宏流是微流的组合，可以分成若干子流，这些子流可以通过不同的路径路由。通常，任何类型的流或流聚合都可以称为流。
[0004]如今，网络控制器，例如软件定义网络(software
‑
defined networking，SDN)控制器或路径计算单元(path computation element，PCE)集成了流量工程方法，以持续优化路由和负载均衡。这些集中式控制面实体利用网络的全局视图，根据网络负载和流量的统计信息，决定是否有必要分流以及分流的最有效方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例提供了用于在软件定义网络(software
‑
defined network，SDN)等网络中有效转发数据的装置和方法。转发网络设备可以检测负载不均衡问题，并根据实际流量情况调整负载均衡。适配优先在本地进行，并在需要时由网络控制器进行。此外，调整侧重于有问题流(造成不均衡问题的流)，以便使用有限数量的额外转发规则。
[0006]上述和其它目的是通过独立权利要求的主题来实现的。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中显而易见。
[0007]根据第一方面，提供了一种具有多个输出端口(120
‑
1至120
‑
N)的用于转发流量的网络设备(100)，包括：存储转发规则的存储系统(101)，所述转发规则包括用于根据给定流分配将聚合流中的流的数据包转发到所述输出端口的第一规则；电路(110)，用于：当第一输出端口(120
‑
N)上的负载与所述第一端口的目标负载不匹配时，从所述聚合流中排除所述流中的至少一个流，并通过建立将所述聚合流中的所述流中的所述至少一个流与第二输
出端口(120
‑
1)关联的第二规则来修改所述存储的转发规则，以便提高所述第一输出端口上所述目标负载与所述负载之间的匹配；根据所述存储的转发规则进行路由。根据该方面的网络设备可以在本地改变流的路由，而不需要网络的全局重新配置。例如，这可以更快地应对负载不均衡问题。
[0008]根据第二方面，提供了根据第一方面所述的网络设备(500)，其中，所述电路(510)用于：观察输出端口(520
‑
1至520
‑
N)上的负载；当第一输出端口(520
‑
N)上的负载与所述第一端口(520
‑
N)的目标负载不匹配时，根据所述流转发规则，识别转发到所述第一输出端口(520
‑
N)的流(550
‑
1至550
‑
N)中负载最重的流(550
‑
1)；将所述识别的流(550
‑
1)与第二输出端口(520
‑
1)关联。根据该方面的网络设备可以检测输出端口上的负载不均衡问题，并在本地解决负载不均衡问题，而不需要网络的全局重新配置。例如，这可以实现更快的负载均衡。
[0009]根据第三方面，提供了根据第一或第二方面所述的网络设备(500)，其中，所述电路用于：预测所述输出端口(520
‑
1至520
‑
N)上的未来负载；当所述第一输出端口(520
‑
N)上的所述未来负载与所述第一端口(520
‑
N)的所述目标负载不匹配时，根据所述流转发规则，识别转发到所述第一输出端口(520
‑
N)的所述流(550
‑
1至550
‑
N)中未来负载最重的流(550
‑
1)；将所述识别的流(550
‑
1)与第二输出端口(520
‑
1)关联。根据该方面的网络设备可以实现本地负载均衡，以预测预期的未来负载。如果预计未来流非常大，则可以转发该流，以便在对应的输出端口上不会出现负载均衡问题。
[0010]根据第四方面，提供了根据第一至第三方面中任一项所述的网络设备(500)，其中，所述电路(510)还用于：当第一输出端口(750)上的负载或预测负载(701)与所述第一端口的目标负载(702)不匹配时，识别转发到所述第一输出端口的最大流的集合(720)，其中，选择所述集合(720)中的流数量，使得如果将一个或多个流添加到所述流集合(720)中，则所述流集合中的所述流的总数据速率将大于所述负载或预测负载(701)与所述目标负载(702)之间的差值；将所述识别的流分配给除所述第一输出端口(750)以外的一个或多个输出端口。根据该方面的网络设备可以在本地有效解决负载均衡问题。由于只有最大的流才考虑转发到不同的输出端口，这使得可以使用少量新规则(这可以有效利用本地存储进行转发规则)和较少的本地计算需求在本地重新配置网络。
[0011]根据第五方面，提供了根据第一至第四方面中任一项所述的网络设备(100)，其中，所述第一规则和所述第二规则存储在转发表(801)中，其中，所述转发表(801)存储转发规则，所述转发规则是将输入流重定向到组表(821)的规则，或将输入流与输出端口关联的规则(822)；每个重定向转发规则(821)由所述转发表中所述重定向转发规则(821)的条目指向的组表定义。根据该方面的网络设备可以在本地有效解决负载均衡问题。对于不会在输出端口上导致负载均衡问题的流量，可以使用组表，从而可以提供一种只使用有限的规则转发大量数据(并且可以在输出端口上良好分配)的有效方法。对于大型和/或有问题的流，可以使用将流与输出端口关联的规则。这可以提供有效的转发，同时快速地本地解决负载不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有多个输出端口(120
‑
1至120
‑
N)的用于转发流量的网络设备(100)，其特征在于，包括：存储转发规则的存储系统(101)，所述转发规则包括用于根据给定流分配将聚合流中的流的数据包转发到所述输出端口的第一规则；电路(110)，用于：
‑
当第一输出端口(120
‑
N)上的负载与所述第一端口的目标负载不匹配时，从所述聚合流中排除所述流中的至少一个流，并通过建立将所述聚合流的所述流中的所述至少一个流与第二输出端口(120
‑
1)关联的第二规则来修改所述存储的转发规则，以便提高所述第一输出端口上所述目标负载与所述负载之间的匹配；
‑
根据所述存储的转发规则进行路由。2.根据权利要求1所述的网络设备(500)，其特征在于，所述电路(510)用于：
‑
观察输出端口(520
‑
1至520
‑
N)上的负载；
‑
当第一输出端口(520
‑
N)上的负载与所述第一端口(520
‑
N)的目标负载不匹配时，根据所述流转发规则，识别转发到所述第一输出端口(520
‑
N)的流(550
‑
1至550
‑
N)中负载最重的流(550
‑
1)；
‑
将所述识别的流(550
‑
1)与第二输出端口(520
‑
1)关联。3.根据权利要求1或2所述的网络设备(500)，其特征在于，所述电路用于：
‑
预测所述输出端口(520
‑
1至520
‑
N)上的未来负载；
‑
当所述第一输出端口(520
‑
N)上的所述未来负载与所述第一端口(520
‑
N)的所述目标负载不匹配时，根据所述流转发规则，识别转发到所述第一输出端口(520
‑
N)的所述流(550
‑
1至550
‑
N)中未来负载最重的流(550
‑
1)；
‑
将所述识别的流(550
‑
1)与第二输出端口(520
‑
1)关联。4.根据权利要求1至3中任一项所述的网络设备(500)，其特征在于，所述电路(510)还用于：
‑
当第一输出端口(750)上的负载或预测负载(701)与所述第一端口的目标负载(702)不匹配时，识别转发到所述第一输出端口的最大流的集合(720)，其中，选择所述集合(720)中的流数量，使得如果将一个或多个流添加到所述流集合(720)中，则所述流集合中的所述流的总数据速率将大于所述负载或预测负载(701)与所述目标负载(702)之间的差值；
‑
将所述识别的流分配给除所述第一输出端口(750)以外的一个或多个输出端口。5.根据权利要求1至4中任一项所述的网络设备(100)，其特征在于，所述第一规则和所述第二规则存储在转发表(801)中，其中，所述转发表(801)存储转发规则，所述转发规则是将输入流重定向到组表(821)的规则，或将输入流与输出端口关联的规则(822)；每个重定向转发规则(821)指向组表中在多条路径上实现流量分流的条目集合。6.根据权利要求5所述的网络设备(100)，其特征在于，所述转发表(801)和所述组表存储在三态内容存取存储器(ternary content access mem...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰瑞米，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：