一种基于虚拟IPv4地址池的IPv4终端、IPv6服务互通业务负载均衡系统的制作方法

本发明涉及负载均衡技术领域，具体为基于虚拟IPv4地址池的IPv4终端、IPv6服务互通业务负载均衡系统。

背景技术：

近年来，互联网正处于从IPv4向IPv6迁移的过渡期，在这个过渡期内，存在着IPv4终端访问IPv6资源以及IPv6终端访问IPv4资源的需求。在这一过滤后期，IPv4终端访问IPv6服务将成为主流。有状态的NAT64通过NAT64静态地址绑定的机制，为IPv4终端用户提供访问IPv6内容(IPv4/IPv6互通业务)的能力。

一般地，单台NAT64设备即可满足上述IPv4终端到IPv6服务的互通业务应用的需求，但对于运营商场景下，用户连接请求多和数据传输量大的情况下，单台NAT64设备将成为服务的瓶颈，在负载过重的情况下，可能会导致运行缓慢甚至无法正常服务，所以需要负载均衡技术克服以上的问题。

针对上述IPv4终端访问IPv6服务的场景，可以利用传统的负载均衡系统，如LVS，对IPv4地址和IPv6地址进行负载均衡，多台NAT64转换设备提供地址翻译服务，它们设备配置不同的IPv4地址池，这些地址池相互独立，不交叉、不重复，对应每个IPv4地址的报文只由其中一台设备处理。

现有技术的缺点：在此类负载均衡系统中存在以下问题：不同NAT64设备配置不同的IPv4地址池，且地址池相互独立，当某台设备发生故障里，此地址池变为无效，造成地址池的浪费；在IPv4客户端访问IPv6服务的流程中，由于需要绑定IPv4地址池中的地址与端口，当此设备发生故障时，此IPv6服务将无法访问，造成单点故障。这是在网络可靠性要求中，非常致命的痛点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供基于虚拟IPv4地址池的IPv4终端、IPv6服务互通业务负载均衡系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于虚拟IPv4地址池的IPv4终端、IPv6服务互通业务负载均衡系统，包括IPv4终端、IPv6服务器、交换机以及多个集群服务器，所述IPv4终端接入IPv4网络，所述IPv6服务器接入IPv6网络，所述IPv4网络和所述IPv6网络分别接入交换机，所述交换机连接多个集群服务器。

优选的，所述多个集群服务器包括第一集群服务器、第二集群服务器、第三集群服务器、第N集群服务器，N为大于3的整数，多个集群服务器完全一致，均包括共同的IPv6地址池、共同的虚拟IPv4地址、共同的地址静态绑定信息。

优选的，其使用方法包括以下步骤：

A、IPv4终端从自身的地址端口向IPv6服务对应的IPv4地址端口发送报文，报文到达交换机后，转发给接管了该虚拟IP地址的某台集群服务器；

B、该集群服务器根据报文的源IP地址和目地IP地址通用一致性散列算法计算哈希值，并在整个集群的网络接口链路信息中找到对应的链路信息，如果是本地链路，则由本地服务器处理，如果是邻居链路，则转发给该邻居节点；

C、实际处理的节点，根据配置的IPv6地址池与NAT64地址绑定信息进行IPv4/IPv6地址转换，IPv4报转化为IPv6报文，并转发到IPv6服务器；

D、IPv6服务器的响应则直接发往刚刚进行IPv4/IPv6地址转换的集群服务器，由于目的IPv6地址匹配IPv6地址并与静态地址绑定表一致，IPv6报文转化为IPv4报文，并转发给IPv4终端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够实现IPv4地址池的合理利用，避免单点故障造成的IPv4终端/IPv6服务互通业务故障，并充分利用IPv4地址池，避免有限的IPv4地址浪费。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的节点自组织方式的流程图；

图3为本发明的分配虚拟IP地址流程图；

图4为本发明的负载均衡业务调度的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：基于虚拟IPv4地址池的IPv4终端、IPv6服务互通业务负载均衡系统，包括IPv4终端1、IPv6服务器2、交换机3以及多个集群服务器，所述IPv4终端1接入IPv4网络4，所述IPv6服务器2接入IPv6网络5，所述IPv4网络4和所述IPv6网络5分别接入交换机3，所述交换机3连接多个集群服务器；多个集群服务器包括第一集群服务器6、第二集群服务器7、第三集群服务器8、第N集群服务器，N为大于3的整数，多个集群服务器完全一致，均包括共同的IPv6地址池、共同的虚拟IPv4地址、共同的地址静态绑定信息，用于IPv4访问IPv6内容的地址绑定。

本发明的使用方法包括以下步骤：

A、IPv4终端从自身的地址端口向IPv6服务对应的IPv4地址端口发送报文，报文到达交换机后，转发给接管了该虚拟IP地址的某台集群服务器；

B、该集群服务器根据报文的源IP地址和目地IP地址通用一致性散列算法计算哈希值，并在整个集群的网络接口链路信息中找到对应的链路信息，如果是本地链路，则由本地服务器处理，如果是邻居链路，则转发给该邻居节点，如图4所示；

C、实际处理的节点，根据配置的IPv6地址池与NAT64地址绑定信息进行IPv4/IPv6地址转换，IPv4报转化为IPv6报文，并转发到IPv6服务器；

D、IPv6服务器的响应则直接发往刚刚进行IPv4/IPv6地址转换的集群服务器，由于目的IPv6地址匹配IPv6地址并与静态地址绑定表一致，IPv6报文转化为IPv4报文，并转发给IPv4终端。

本发明中的集群自组织与维护流程：

由定时器以及网络接口状态的变化触发，通过集群内IPv4/IPv6组播方式实现。集群组播交互的信息包括，网络接口链路信息以及虚拟IP选举信息。当达到稳定状态时，每个虚拟IP地址都对应于某设备的某一个网络接口链路，且虚拟IPv4地址均衡地分配在集群各设备上，在选举完成之后，还要响应交换机对于虚拟IP的ARP查询。当某台设备故障时，在一定时间内集群内其它设备自动清理该节点，重新选择分配虚拟IP地址，达到稳定状态。主要的处理流程如图2、图3所示。

本发明能够实现IPv4地址池的合理利用，避免单点故障造成的IPv4终端/IPv6服务互通业务故障，并充分利用IPv4地址池，避免有限的IPv4地址浪费。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。