一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置与流程

本发明涉及数据中心，具体为一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置。

背景技术：

1、近年来，数据中心呈现爆炸式的急速发展，大量公司开始建立自己的大型互联网数据中心。云计算技术的出现对数据中心网络提出了新的挑战，比如网络安全、虚拟机迁移、多租户管理、负载均衡等。

2、负载均衡的本质是对数据包中的数据进行实时分析，合理分配数据流给多个节点设备，以达到避免网络拥塞和提高qos的目的。负载均衡根据负载均衡位置的不同，可划分为服务器负载均衡和链路负载均衡。服务器负载均衡是指从网络的服务端调配资源，通常会架多个服务器，将数据流分发给多个服务器处理以实现负载均衡。链路负载均衡使用的方法是在传输数据时合理增加冗余链路，一来可以提高数据传输速率，二来可以避免某条链路过载而造成的单点故障。

3、由于传统网络中负载均衡技术是分布式的，只能达到局部负载均衡的效果，这使得数据中心在负载均衡部署方面仍然面临着非常大的挑战。基于以上的原因，本发明提出一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置来解决现有技术的不足之处。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数据中心的网络流量负载均衡方法，包括以下步骤：

3、s1：网络流量负载均衡系统的架构，网络流量负载均衡系统包括拓扑发现模块、网络资源监测模块、算法模块和流表导入模块组成；

4、s2：启动网络流量负载均衡系统，并对网络流量负载均衡系统内部各个模块进行初始化操作；

5、s3：网络流量负载均衡系统中的拓扑发现模块发现节点的位置信息以及各个节点之间的链路关系，获得全局网络拓扑并将其进行存储；

6、s4：网络流量负载均衡系统的网络资源监测模块周期性的监测数据中心的网络状态；

7、s5：数据中心的网络流量流入，算法模块对数据中心的流量进行处理；

8、s6：网络流量负载均衡系统的流表导入模块将算法模块计算处理处的最优传输路径封装呈流表项并下发，数据中心网络流量根据新的流表项进行流量的分配操作。

9、优选的，所述步骤1中的拓扑发现模块是用于发现节点的位置信息以及各个节点之间的链路关系，从而达到会的全局网络拓扑的目的；

10、所述网络资源监测模块是用于监测网络状态，从连接控制器的交换机中获取网络流量、传输时延以及丢包率信息，并将其储存供后续的算法模块使用；

11、所述算法模块是用于根据拓扑发现模块和网络资源监测模块提供的信息，通过模块内部相应的算法计算找出网络中最佳的路径；

12、所述流表导入模块是用于根据算法模块选出的路径信息创建流变项，并根据流表项中的流表发送给分配路径相关的交换机，交换机根据新创建的流表项分配数据中心的网络流量。

13、优选的，所述步骤3中的拓扑发现模块发现节点的位置信息以及各个节点之间的链路关系包括以下的步骤：

14、s31：当交换机与控制器连接成功之后，控制器为交换机生成流表项，通过流表项分配链路发现协议包；

15、s32：控制器向所有的交换机发送携带链路发现协议数据包的packet_out消息；

16、s33：交换机在接收到控制器分配的链路发现协议数据包后，根据流表项指令，从相应端口向所有相邻的交换机转发数据包，相邻的交换机接收后，再根据流表项指令将数据包发送到控制器，通过控制器的解析即可发现链路的拓扑信息。

17、优选的，所述步骤4中网络资源监测模块主要用于周期性测量网络中带宽、时延以及丢包率参数，发送包总数与接收回应包总数之差，除以发送包总数计算出丢包率，端口最大带宽减去当前流量带宽计算出端口剩余带宽，终端间的的网络时延通过输入ping命令即可得到。

18、优选的，所述步骤5中当网络中有网络流流入时，若该流是经过路由计算的网络流，则根据交换机中对应的流表项直接被转发，如果是新网络流，交换机中没有对应的流表项导致无法被直接转发，就向控制器发送由数据包封装的pack_in消息，此时，系统中控制器在收到pack_in消息后，则会启动算法模块处理此数据流。

19、优选的，所述步骤5中得到算法模块处理操作包括以下步骤：

20、s51：算法模块参数的初始化操作；

21、s52：构造并优化解的空间；

22、s53：更新网络链路中的信息素；

23、s54：判断是否满足结束条件，若循环次数未达到最大迭代数，则跳转到步骤52继续进行循环，否则，结束循环并输出最优解。

24、优选的，所述步骤6中流表导入模块的工作流程包括以下的步骤：

25、s61：首先进行流表导入模块初始化；

26、s62：然后监听交换机注册事件；

27、s63：之后再为注册的交换机导入一个0优先级的流表项，此流表项要做出的行动是发送到控制器；

28、s64：获取交换机的信息；

29、s65：下发默认流表项，并继续监听。

30、一种数据中心的网络流量负载均衡装置，包括：

31、存储器，用于存储计算机程序；

32、处理器，用于在执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的数据中心的网络流量负载均衡方法的步骤。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

34、本发明的一种数据中心的网络流量负载均衡方法能够有效克服数据中心网络内部流量分布不均的问题，并且其自身所具备的特性是高度契合数据中心网络的，相较于传统网络中负载均衡，本发明中所使用到的负载均衡方法有明显的优势，可以通过拓扑发现模块来获取网络的全局信息，便于实现最优的负载均衡策略，并且控制器可以将负载均衡策略统一的配置到各个交换机之中，省去了每台交换机的单独配置操作，从而实现便利的进行策略上级操作。

35、本发明还提供了一种数据中心的网络流量负载均衡装置，与上述负载均衡方法具有相同的有益效果。

技术特征：

1.一种数据中心的网络流量负载均衡方法，包括以下步骤,其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于：所述步骤1中的拓扑发现模块是用于发现节点的位置信息以及各个节点之间的链路关系，从而达到会的全局网络拓扑的目的；

3.根据权利要求1所述的一种数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于：所述步骤3中的拓扑发现模块发现节点的位置信息以及各个节点之间的链路关系包括以下的步骤：

4.根据权利要求1所述的一种数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于：所述步骤4中网络资源监测模块主要用于周期性测量网络中带宽、时延以及丢包率参数，发送包总数与接收回应包总数之差，除以发送包总数计算出丢包率，端口最大带宽减去当前流量带宽计算出端口剩余带宽，终端间的的网络时延通过输入ping命令即可得到。

5.根据权利要求1所述的一种数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于：所述步骤5中当网络中有网络流流入时，若该流是经过路由计算的网络流，则根据交换机中对应的流表项直接被转发，如果是新网络流，交换机中没有对应的流表项导致无法被直接转发，就向控制器发送由数据包封装的pack_in消息，此时，系统中控制器在收到pack_in消息后，则会启动算法模块处理此数据流。

6.根据权利要求1所述的一种数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于：所述步骤5中的算法模块处理操作包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种数据中心的网络流量负载均衡方法，其特征在于：所述步骤6中流表导入模块的工作流程包括以下的步骤：

8.一种数据中心的网络流量负载均衡装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种数据中心的网络流量负载均衡方法及装置，本发明的一种数据中心的网络流量负载均衡方法能够有效克服数据中心网络内部流量分布不均的问题，并且其自身所具备的特性是高度契合数据中心网络的，相较于传统网络中负载均衡，本发明中所使用到的负载均衡方法有明显的优势，可以通过拓扑发现模块来获取网络的全局信息，便于实现最优的负载均衡策略，并且控制器可以将负载均衡策略统一的配置到各个交换机之中，省去了每台交换机的单独配置操作，从而实现便利的进行策略上级操作。本发明还提供了一种数据中心的网络流量负载均衡装置，与上述负载均衡方法具有相同的有益效果。

技术研发人员：陈康壮,谭长华,车科谋,彭韧辉
受保护的技术使用者：广东云下汇金科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15