操作网络节点以负载均衡的技术的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及结合负载均衡来操作通信网络的网络节点的技术。可以用方法、计算机程序产品或网络节点的形式来实现该技术。
【背景技术】
[0002]在多协议标签交换(MPLS)通信网络中，数据分组从一个路由器行进至下一个路由器，其中每个路由器做出独立的数据分组转发决定。即，每个路由器分析数据分组的头部，并且每个路由器运行网络层路由算法。每个路由器基于它对数据分组头部的分析和路由算法来独立地选择数据分组的下一跳(下一个路由器)。
[0003]为了选择下一跳，路由器可以确定数据分组属于哪个转发等价类(FEC)。然后，路由器将FEC映射到下一跳。就转发决定而言，映射到同一 FEC的不同数据分组是无法区分的。也就是说，属于特定FEC的并且从公共网络节点发出的所有数据分组将遵循同一路径通过通信网络(或者如果在使用特定类型的多路径路由，则它们都将遵循与FEC相关联的一组路径之一)。
[0004]在传统互联网协议(IP)转发中，当数据分组穿过网络时，每个路由器重新检查数据分组的路由数据(通常包括在数据分组的头部中)并将其指派给FEC。相反，在MPLS通信网络中，特定数据分组向特定FEC的指派通常仅当分组进入MPLS通信网络时完成一次。向其指派数据分组的FEC被编码为短固定长度值(称为“标签”)并被包括在数据分组的头部中。因此，当数据分组被转发到它的下一跳时，与数据分组一同发送标签；也就是说在转发数据分组之前对数据分组“加标签”。在后续路由器处，不存在对数据分组的头部的进一步分析。相反，标签被用作指定下一跳的索引和新标签。用新标签来替换旧标签，并将分组转发给它的下一跳。也就是说，在MPLS转发中，一旦将数据分组指派给FEC，则不通过后续路由器来完成进一步的头部分析(即，通过标签来驱动所有转发，其中标签本身代表FEC)。
[0005]MPLS通信网络与传统网络相比具有多个优点:首先，能够通过低性能路由器(“交换机”)来完成MPLS转发，所述低性能路由器(“交换机”)能够完成标签查找和替换，但是不需要能够分析数据分组的头部，或者至少不需要能够以足够的速度分析头部。
[0006]其次，由于在数据分组进入网络处的路由器(入口路由器)处向FEC指派数据分组，即使不能从数据分组的头部导出信息，入口路由器在确定指派时也可以使用与数据分许有关的任意信息。例如，到达入口路由器的不同端口的数据分组可以被指派给不同的FEC0另一方面，传统转发会仅考虑包括在数据分组头部中的信息。
[0007]第三，可以对在特定路由器处进入通信网络的数据分组与在不同路由器处进入网络的同一分组进行不同地标记，并且因此能够轻易地做出取决于入口路由器的转发决定。此外，确定如何向FEC指派数据分组的过程可能是复杂的，原因在于这些过程只需要在入口路由器处执行一次。仅转发加标签的数据分组的其他路由器不需要执行这些过程。
[0008]如果要通过通信网络从第一路由器向第二路由器路由的数据分组量超过了特定阈值，则经由多条路径而不是经由单个路径来从第一路由器向第二路由器路由数据分组以充分均衡数据分组的负载(“负载均衡”)可能是有利的。然而，IP/MPLS网络不支持在所有类型的通信网络拓扑中适用的数据分组的自身负载均衡。具体地，IP/MPLS通信网络不支持在包括环形拓扑的聚合/回程网络拓扑中的数据分组的负载均衡。
【发明内容】
[0009]希望提供一种在任意网络拓扑中(具体地在IP/MPLS通信网络的任意拓扑中)适用的负载均衡机制。
[0010]根据本公开的一方面，提供了一种操作通信网络的网络节点的方法，所述网络节点与下游网络节点连接并与非下游无环路备选(LFA)网络节点连接。所述方法包括:在网络节点处接收包括负载均衡标识符的数据分组，所述负载均衡标识符指示是否允许经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡；如果负载均衡标识符指示允许经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡，并且如果网络节点决定经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡，则改变数据分组的负载均衡标识符，使得它指示不允许经由另一非下游LFA网络节点对数据分组进行另一负载均衡；以及向非下游LFA网络节点转发这样修改的数据分组。下游网络节点可以是LFA或“正常”网络节点。
[0011]在该方面的一种实现中，经由非下游LFA网络节点(其可以被称为远程LFA)的路由跳数可能是有限的。有时这是需要的，原因在于在非下游LFA网络节点上的路由跳期间，数据分组没有接近目的网络节点(以特定度量)。因此，使用多个非下游LFA网络节点可以导致数据分组在通信网络内的永久环回，这是要避免的。因此，该方法还可以在具有环形拓扑的通信网络上工作，在环形拓扑中，其间具有相连的多个等开销路径的入口 /出口节点对的数量较低，并且下游LFA也不可用。
[0012]在本公开的示例的上下文中，关于特定网络节点的“LFA网络节点”在一种变形中可以意味着不是特定网络节点的直接相邻网络节点的网络节点。从LFA网络节点到目的网络节点的最短路径不会通过特定网络节点返回。用这种方式，不允许数据分组从LFA网络节点发送回特定网络节点(原因在于LFA网络节点通常目的是经由最短路径向目的网络节点发送数据分组)。
[0013]如果所述负载均衡标识符指示不允许经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡，则网络节点可以向下游网络节点(例如向下游LFA网络节点或向与目的网络节点的最短路径连接的下一跳)转发数据分组。然而，根据一种实施方式，即使负载均衡标识符指示不允许经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡，然而在通信网络中发生了将不利地影响或妨碍向下游网络节点转发数据分组的故障的情况下，网络节点也可以向非下游LFA网络节点(或不同的非下游LFA网络节点)转发数据分组。备选地，如果负载均衡标识符指示不允许经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡，并且如果已经在通信网络中发生了将不利地影响或禁止向下游网络节点转发数据分组的故障，则还可以丢弃数据分组。
[0014]通信网络可以是MPLS通信网络，并且网络节点可以是标签交换路由器(LSR)。然而，本公开不限于此。本公开的变形可以例如还适用于“纯粹的”IP通信系统(其没有MPLS功能)。在这种情况下，可以通过附加功能来扩展标准IP功能。
[0015]数据分组可以包括标签，所述标签包括负载均衡标识符和数据分组目的IP地址。如果负载均衡标识符指示允许经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡，则网络节点可以将数据分组视为属于第一转发等价类(FEC)，并且如果负载均衡标识符指示不允许经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡，则网络节点可以将数据分组视为属于第二 FEC。用这种方式，能够使用用于处理属于不同FEC的数据分组的标准功能来执行负载均衡(即改变负载均衡标识符和转发数据分组)。
[0016]在网络节点处接收数据分组之前，所述网络节点可以针对与可达目的网络节点相对应的至少一个IP目的地址分配第一标签和第二标签，其中第一标签包括IP目的地址和指示允许经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡的负载均衡标识符，并且第二标签包括IP目的地址和指示不允许经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡的负载均衡标识符。然后，网络节点可以向邻居网络节点传送第一标签和第二标签(“标签分发协议(LDP)消息”)。
[0017]所述目的IP地址和负载均衡标识符可以一起形成多拓扑互联网协议(MT IP)地址。
[0018]在网络节点中存储的路由信息对于第一 FEC和第二 FEC 二者可以相同(但不必须相同)，网络节点根据所述在网络节点中存储的路由信息来转发数据分组。
[0019]在网络节点处接收数据分组之前，网络节点可以执行以下过程:基于网络节点中存储的路由信息，确定下一跳标签转发条目(NHLFE)的集合，所述NHLFE的集合被指派给目的IP地址和指示数据分组属于第一 FEC的负载均衡标识符；以及向所述NHLFE的集合添加新NHLFE，所述新NHLFE包括作为下一跳的非下游LFA网络节点的IP地址，其中新NHLFE包括以下指令:交换数据分组的标签，使得负载均衡标识符指示数据分组属于第二 FEC。在针对负载均衡的网络节点多个非下游LFA网络节点可用的情况下，可以向所述NHLFE的集合添加多个新NHLFE，每个新NHLFE包括作为下一跳的非下游LFA网络节点中的一个的IP地址，其中新NHLFE包括以下指令:交换数据分组的标签，使得负载均衡标识符指示数据分组属于第二 FEC。
[0020]如果非下游LFA网络节点不是网络节点的直接邻居(远程非下游LFA网络节点)，则将已在网络节点处从位于网络节点和非下游LFA网络节点之间的邻居网络接收到的附加标签(“外部标签”)附至(“推至”)数据分组，其中附加标签包括数据分组目的IP地址(与非下游LFA网络节点的相对应)和指示不允许经由非下游LFA网络节点对数据分组进行负载均衡的负载均衡标识符(外部标签可以与(远程)LFA节点的MT-1P地址结合，因此用这种方式在标签中对远程LFA节点的IP地址编码，但是IP地址本身不在数据分组中)。[0021 ] 通常，作为第一选项(IP/MPLS选项)，IP地址可能不位于数据分组的头部中，但是标签标识目的网络节点。作为第二选项，IP地址可以显式地位于数据分组的头部中(纯IP选项)。
[0022]可以向邻居网络节点转发数据分组。在特定变形中，附加标签的推送具有以下效果:防止数据分组被发送回网络节点，并防止数据分组被发送至不是下游LFA网络节点的网络节点(通过邻居网络节点“隧道传输”数据分组)。通过隧道传输，可以确保在特定节点和远程LFA之间的中间网络节点不将数据分组路由回到特定网络节点。另一方面，通过选择一个网络节点作为远程LFA网络节点，该网络节点本身根据定义具有LFA网络节点所需的所有属性，能够确保LFA网络节点自身将不把数据分组路由回到特定节点。
[0023]根据本公开的另一方