数据中心网络流量的负载均衡方法和装置

本申请属于数据中心流量调度，具体涉及一种数据中心网络流量的负载均衡方法和装置。

背景技术：

1、数据中心网络是当今工业界和学术界研究的重点和热点，随着信息服务的集约化和专业化发展，目前一些商业数据中心拥有着上万甚至超过10万台服务器，网络上的计算和存储资源向数据中心迁移，传统的分支主干数据中心网络无论是在架构上还是传输协议都已经难以承受如此大规模的数据压力，很容易出现拥塞的情况造成效用的降低。因此，革新数据中心网络拓扑结构和设计负载均衡算法都是对数据传输压力的缓解，也是提升网络性能的关键技术，具有重要的研究价值。

2、目前，主流负载均衡算法包括ecmp，wcmp，flowbender三种流级别的负载均衡算法，ecmp算法使用简单的哈希函数，对于非对称的网络结构效果不好，且不进行拥塞感知可能增加链路的拥塞，对于大小差异大的流的分配情况表现不好；wcmp算法通过修改权重的方式来应对网络不对称和流量大小和分布不均匀的情况，将所有链路都遍历一遍，找出一条最不拥塞的道路去选择，但对于大小差异大的流的分配情况表现不好；flowbende算法基于拥塞控制标签，检测选择后的一条链路去检测它的拥塞情况，然后进行流量改道，实现流量调度，能够缓解网络结构不对称的影响，面对拥塞情况时能够及时进行改道避免拥塞，但是在面对流的大小差异较大，长流使得道路拥塞时，flowbende算法难以进行有效流量调度。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种数据中心网络流量的负载均衡方法和装置，以解决现有技术中的负载均衡算法在面对流的大小差异较大时，难以针对长流的拥塞进行有效流量调度的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请采用的一个技术方案是：

3、提供一种数据中心网络流量的负载均衡方法，包括：

4、基于调度请求，构建任务对象，所述任务对象包括待调度的数据流；

5、基于所述任务对象，获取目标数据流的数据长度，并比较所述目标数据流的数据长度和流量长度阈值；

6、当所述目标数据流的数据长度大于所述流量长度阈值，将所述目标数据流分割成若干个子目标数据流，所述子目标数据流的源主机地址、目的主机地址和所述目标数据流相同，且子目标数据流的数据长度小于或等于所述流量长度阈值；

7、为所述子目标数据流分配传输路径，并调度所述子目标数据流。

8、在一个或多个实施方式中，与所述当所述目标数据流的数据长度大于所述流量长度阈值，将所述目标数据流分割成若干个子目标数据流的步骤同步的还包括：

9、当所述目标数据流的数据长度小于或等于所述流量长度阈值时，为所述目标数据流分配传输路径，并发送所述目标数据流。

10、在一个或多个实施方式中，所述为所述子目标数据流分配传输路径，并调度所述子目标数据流的步骤包括：

11、为所述子目标数据流分配传输路径并构建目标数据流对象，所述目标数据流对象包括数据流的源主机地址、目的主机地址、数据长度、上行链路编号和下行链路编号；

12、将所述目标数据流对象添加至未调度优先级队列中，基于所述未调度优先级队列的优先级顺序发送所述子目标数据流。

13、在一个或多个实施方式中，所述为所述子目标数据流分配传输路径并构建目标数据流对象的步骤包括：

14、读取拓扑结构信息；

15、基于所述拓扑结构信息、所述源主机地址和所述目的主机地址，判断所述源主机和所述目的主机是否连接同一边缘层交换机；

16、若是，以所述源主机的编号作为上行链路编号，以所述目的主机的编号作为下行链路编号，构建目标数据流对象。

17、在一个或多个实施方式中，与所述若是，以所述源主机的编号作为上行链路编号，以所述目的主机的编号作为下行链路编号同步的步骤同步的还包括：

18、若否，判断所述源主机和所述目的主机是否属于同一集群；

19、若是，以所述源主机的编号作为第0层上行链路编号，以所述目的主机的编号作为第0层下行链路编号，以源边缘层交换机和公共汇聚层交换机之间链路作为第1层上行链路编号，以目标边缘层交换机和公共汇聚层交换机之间链路作为第1层下行链路编号，构建目标数据流对象。

20、在一个或多个实施方式中，与所述若是，以所述源主机的编号作为第0层上行链路编号，以所述目的主机的编号作为第0层下行链路编号，以源边缘层交换机和公共汇聚层交换机之间链路作为第1层上行链路编号，以目标边缘层交换机和公共汇聚层交换机之间链路作为第1层下行链路编号的步骤同步的还包括：

21、若否，以所述源主机的编号作为第0层上行链路编号，以所述目的主机的编号作为第0层下行链路编号，选择源集群中一汇聚层交换机作为源汇聚层交换机，以源边缘层交换机和源汇聚层交换机之间链路作为第1层上行链路编号，以所述源汇聚层交换机和公共核心层交换机之间链路作为第2层上行链路编号，选择目的集群中一汇聚层交换机作为目的汇聚层交换机，以所述公共核心层交换机和所述目的汇聚层交换机之间链路为第2层下行链路编号，以所述目的汇聚层交换机和目的边缘层交换机之间链路为第1层下行链路编号，构建目标数据流对象。

22、在一个或多个实施方式中，还包括：

23、实时监测当前传输路径的拥塞程度，当拥塞程度大于拥塞阈值时，为所述子目标数据流重新分配传输路径。

24、为实现上述目的，本申请采用的另一个技术方案是：

25、提供一种数据中心网络流量的负载均衡装置，包括：

26、构建模块，用于基于调度请求，构建任务对象，所述任务对象包括待调度的数据流；

27、比较模块，用于基于所述任务对象，获取目标数据流的数据长度，并比较所述目标数据流的数据长度和流量长度阈值；

28、分割模块，用于当所述目标数据流的数据长度大于所述流量长度阈值，将所述目标数据流分割成若干个子目标数据流，所述子目标数据流的源主机地址、目的主机地址和所述目标数据流相同，且子目标数据流的数据长度小于或等于所述流量长度阈值；

29、调度模块，用于为所述子目标数据流分配传输路径，并发送所述子目标数据流。

30、为实现上述目的，本申请采用的又一个技术方案是：

31、提供一种电子设备，包括：

32、至少一个处理器；以及

33、存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行如上述任一实施方式所述的负载均衡方法。

34、为实现上述目的，本申请采用的又一个技术方案是：

35、提供一种机器可读存储介质，其存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得所述机器执行如上述任一实施方式所述的负载均衡方法。

36、区别于现有技术，本申请的有益效果是：

37、本申请的负载均衡方法有效避免了长流对传输路径拥塞的影响，实现数据传输压力的缓解，提升了传输效能。

技术特征：

1.一种数据中心网络流量的负载均衡方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的负载均衡方法，其特征在于，与所述当所述目标数据流的数据长度大于所述流量长度阈值，将所述目标数据流分割成若干个子目标数据流的步骤同步的还包括：

3.根据权利要求1所述的负载均衡方法，其特征在于，所述为所述子目标数据流分配传输路径，并调度所述子目标数据流的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的负载均衡方法，其特征在于，所述为所述子目标数据流分配传输路径并构建目标数据流对象的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的负载均衡方法，其特征在于，与所述若是，以所述源主机的编号作为上行链路编号，以所述目的主机的编号作为下行链路编号同步的步骤同步的还包括：

6.根据权利要求5所述的负载均衡方法，其特征在于，与所述若是，以所述源主机的编号作为第0层上行链路编号，以所述目的主机的编号作为第0层下行链路编号，以源边缘层交换机和公共汇聚层交换机之间链路作为第1层上行链路编号，以目标边缘层交换机和公共汇聚层交换机之间链路作为第1层下行链路编号的步骤同步的还包括：

7.根据权利要求1所述的负载均衡方法，其特征在于，还包括：

8.一种数据中心网络流量的负载均衡装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括：

10.一种机器可读存储介质，其存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得所述机器执行如权利要求1至7任一项所述的负载均衡方法。

技术总结
本申请公开了一种数据中心网络流量的负载均衡方法和装置，负载均衡方法包括基于调度请求，构建任务对象；基于所述任务对象，获取目标数据流的数据长度，并比较所述目标数据流的数据长度和流量长度阈值；当所述目标数据流的数据长度大于所述流量长度阈值，将所述目标数据流分割成若干个子目标数据流；为所述子目标数据流分配传输路径，并调度所述子目标数据流。本申请的负载均衡方法有效避免了长流对传输路径拥塞的影响，实现了数据传输压力的缓解，提升了传输效能。

技术研发人员：胡峰,龙浩,陈兵
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16