專利名稱：一種基于Trill網絡的負載均衡的方法及路由設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種基于Trill網絡的負載均衡的方法及路
由設備。
背景技術：
目前構建大范圍的二層網絡的主要技術手段就是Trill (TransparentInterconnection of Lots of Links,多鏈路透明互聯)。Trill是由IETF提出的〃以太中貞多路徑轉發"技術標準，目前該標準還處于草案階段。Trill提供了一種與傳統以太幀轉發方式完全不同的技術。"多路徑"概念以往只用于IP轉發。當兩臺路由設備間存在多條等價轉發路徑(等價或非等價)，路由設備可根據路由協議的計算結果，將IP報文沿最短路徑、并按照路徑度量值，基于流的方式進行分擔轉發，由此可充分利用帶寬資源。Trill技術將IP報文轉發思路應用于以太幀轉發，支持Trill技術的以太網交換機被稱為RB (RoutingBr i dge,路由橋設備)。圖1為數據中心Trill組網示意圖。網絡分為核心層、匯聚層和接入層。接入層是Trill網絡與傳統以太網的邊界；匯聚層RB不提供主機接入，只負責Trill幀的高速轉發。每個接入層RB通過多個高速端口分別接入到多臺匯聚層RB上，也就是說整個數據中心可以構建擁有上萬臺服務器的大二層網絡。匯聚層不能支持三層終結，也就是說Trill的匯聚層不能做網關設備，必須要在匯聚層上再增加一層路由設備來做網關。Trill技術在數據中心內應用客觀上增加了服務器接入的密度。在這樣一個二層網絡中最大可以接入12K臺服務器，如果每臺物理服務器上還運行10個VM (virtualmachine，虛擬機)，則整個二層網絡中會有120K虛擬機。如此超大規模的服務器集群會對網關產生巨大的壓力，尤其是網關上的流量壓力，必須保證網關數量足夠多，并且多個網關之間一定要能夠盡量負載均衡，才能承擔超大規模的二層網絡流量壓力。在Trill組網中，為了保證多個網關之間的負載均衡，通常會在多個網關之間啟用VRRPE (Virtual RouterRedundancy Protocol Extended,虛擬路由設備冗余增強協議)。VRRPE是VRRP的增強型協議，支持同一個VRRP組流量的負載分擔。可以說，VRRPE是VRRP的負載均衡模式。VRRP負載均衡模式在VRRP提供的虛擬網關冗余備份功能基礎上，增加了負載均衡功能。其實現原理為:將一個虛擬IP地址與多個虛擬MAC (Media AccessControl，介質訪問控制)地址對應，VRRP備份組中的每個路由設備都對應一個虛擬MAC地址，使得每個路由設備都能轉發流量。在VRRP負載均衡模式中，只需創建一個備份組，就可以實現備份組中多個路由設備之間的負載分擔，避免了 VRRP備份組中Backup (備份)路由設備始終處于空閑狀態、網絡資源利用率不高的問題。VRRP負載均衡模式中，Master (主)路由設備負責為備份組中的路由設備分配虛擬MAC地址，并根據負載均衡算法為來自IPv4網絡中不同主機的ARP (地址解析協議)請求，或者來自IPv6網絡中不同主機的ND (鄰居發現)請求，應答不同的虛擬MAC地址，從而實現流量在多個路由設備之間分擔。備份組中的Backup路由設備不會應答主機的ARP (IPv4網絡中)/ND (IPv6網絡中)請求。
如圖2所示，為VRRP負載均衡架構示意圖。其中，備份組的虛擬IP地址為
10.1.1.1/24, Master路由設備為RouterA (路由設備A), Backup路由設備為Router B和Router Co Router A為Router A、Router B和Router C分配不同的虛擬MAC地址。當主機Host A,Host B和Host C發送ARP請求時，獲取網關10.1.1.1對應的MAC地址，Master路由設備RouterA根據負載均衡算法，利用不同的虛擬MAC地址應答主機的ARP請求:HostA獲取的MAC地址為Router A的虛擬MAC地址，即Host A認為網關的MAC地址為Router A的虛擬MAC地址000f-e2ff_0011,從而保證Host A的流量通過Router A轉發。Host B獲取的MAC地址為Router B的虛擬MAC地址000f-e2ff_0012，保證Host B的流量通過RouterB轉發。Host C獲取的MAC地址為Router C的虛擬MAC地址000f-e2ff_0013，保證HostC的流量通過Router C轉發。VRRPE技術雖然能實現整個VRRP族內部的負載均衡，但這是指客戶端與服務器之間的流量(簡稱南北流量)負載均衡。但目前數據中心的實際情況是:服務器之間內部的流量(簡稱東西流量)遠遠大于南北流量。東西流量也可以分成兩類:東西二層流量(vlan內流量)和東西三層流量(跨vlan流量)；這兩種流量的比例由數據中心部署的具體的應用決定，但總體來說差異不大，基本各占50%。可以看出，東西三層流量是非常大的流量，比傳統的南北流量要大得多。大規模數據中心的流量過大的情況下，如果網絡設計不合理，導致Trill網絡出現大量的流量擁塞的情況，導致大量丟包，而丟包會直接影響業務的性能，導致用戶的服務體驗下降。這對數據中心而言，是非常致命的缺陷。傳統的數據中心組網重點關注南北流量，會把大量的帶寬資源部署在南北流量路徑上，以保證南北流量不會出現流量擁塞導致的丟包。現在的情況是，數據中心東西流量增長迅速，遠遠超過了南北流量。這樣就會出現Trill網絡東西三層流量擁塞丟包。

發明內容
本發明實施例提供了一種基于Trill網絡的負載均衡的方法，能夠同時保證南北流量和東西三層流量都不會出現擁塞丟包。一種基于Trill網絡的負載均衡的方法，所述網絡中多個路由設備作為雙網卡服務器的網關與路由橋設備連接，每個雙網卡服務器包括外網服務器網卡和內網服務器網卡，該方法包括:設置第一 VRRPE備份組，作為外網服務器網卡的網關；設置第二 VRRPE備份組，作為內網服務器網卡的網關；其中，每個VRRPE備份組包括一個主路由設備；建立第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組之間的關聯關系，確保第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組同步切換主路由設備；配置第一 VRRPE備份組中的外網主網關和第二 VRRPE備份組中的內網主網關，分別用于承擔外網和內網的主流量負載。本發明實施例還提供了一種路由設備，能夠同時保證南北流量和東西三層流量都不會出現擁塞丟包。一種路由設備，應用于Trill網絡中，其中，多個路由設備作為雙網卡服務器的網關與路由橋設備連接，每個雙網卡服務器包括外網服務器網卡和內網服務器網卡；所述路由設備包括:VRRPE模塊，用于實現多個路由設備間的負載均衡，具體為:用于設置第一 VRRPE備份組，作為外網服務器網卡的網關；設置第二 VRRPE備份組，作為內網服務器網卡的網關；還用于建立第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組之間的關聯關系，確保第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組同步切換主路由設備；還用于配置第一 VRRPE備份組中的外網主網關和第二 VRRPE備份組中的內網主網關，分別用于承擔外網和內網的主流量負載。本發明實施例利用服務器具有內外網雙網卡的特點，對網關進行了新的VRRPE配置，使得部分網關重點為東西三層流量服務，部分網關重點為南北流量服務；重點為東西三層流量服務的內網主網關增加下行帶寬資源；重點為南北流量服務的外網主網關增加上行帶寬資源。這樣能夠同時保證南北流量和東西三層流量都不會出現擁塞丟包，并實現網關之間的負載均衡和快速切換。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為數據中心Trill組網示意圖。圖2為VRRP負載均衡架構示意圖。圖3為本發明實施例一種基于Trill網絡的負載均衡的方法流程示意圖。圖4為本發明提供的方法應用于Trill組網時的示意圖。圖5為本發明提供的路由設備結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案、及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。本發明的核心思想在于，針對現有的VRRPE無法保證大規模Trill 二層網絡中東西三層流量擁塞丟包的問題，本發明提出了一種基于Trill網絡的負載均衡的方法，對網關進行了新的VRRPE配置，使得部分網關重點為東西三層流量服務，部分網關重點為南北流量服務；重點為東西三層流量服務的內網主網關增加下行帶寬資源；重點為南北流量服務的外網主網關增加上行帶寬資源。這樣能夠同時保證南北流量和東西三層流量都不會出現擁塞丟包，并實現網關之間的負載均衡和快速切換。基于上述思想，本發明一種基于Trill網絡的負載均衡的方法，所述網絡中多個路由設備作為雙網卡服務器的網關與路由橋設備連接，每個雙網卡服務器包括外網服務器網卡和內網服務器網卡，如圖3所示，該方法包括以下步驟:步驟31、設置第一 VRRPE備份組，作為外網服務器網卡的網關；設置第二 VRRPE備份組，作為內網服務器網卡的網關；其中，每個VRRPE備份組包括一個主路由設備；建立第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組之間的關聯關系，確保第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組同步切換主路由設備；
步驟32、配置第一 VRRPE備份組中的外網主網關和第二 VRRPE備份組中的內網主網關，分別用于承擔外網和內網的主流量負載。最后，主路由設備根據對外網主網關和內網主網關的配置分別為組內各路由設備分配流量負載。因為每個備份組都包含一個主路由設備，所以第一 VRRPE備份組內的主路由器為組內各路由設備分配外網流量負載，第二 VRRPE備份組內的主路由器為組內各路由設備分配內網流量負載。需要注意的是，主路由設備是備份組中選舉出的任意一個設備，并不一定是主網關。而主網關可以有多個。以下結合一個具體的應用場景，對本發明提供的負載均衡方法進行詳細說明。如圖4所示，為本發明提供的方法應用于Trill組網時的示意圖。該Trill網絡中作為服務器網關的路由器有四個:路由器A、路由器B、路由器C和路由器D。但在實際應用中，本發明提供的技術方案，路由器的個數可以根據實際需要任意選擇，因為要實現多個網關之間的負載均衡，所以只要路由器的個數不少于2個即可。需要說明的是，本發明實現的是網關間的負載均衡，東西二層流量是不經過網關的，而東西三層流量和南北流量經過網關，所以VRRPE主要對東西三層流量和南北流量進行帶寬資源分配。為了保證數據中心內部的安全需求，大部分數據中心目前都采用了服務器雙網卡接入的組網方式，在同一個服務器中，一個網卡部署外網IP地址，對外部用戶提供服務(南北流量)，對應的網絡稱為外網；另一個網卡部署內網IP地址，對內部服務器提供服務(東西流量)，對應的網絡稱為內網。外網服務器網卡和內網服務器網卡都分別通過Trill網絡的路由橋設備與網關路由器連接。所以路由器A既是外網服務器網關，也是內網服務器網關；同理，路由器B既是外網服務器網關，也是內網服務器網關；路由器C既是外網服務器網關，也是內網服務器網關；路由器D既是外網服務器網關，也是內網服務器網關。為實現本發明，需要在每個路由器的接口上配置VRRPE，即對路由器A-D進行以下配置:I)為外網服務器網卡的網關配置VRRPE備份組，作為第一 VRRPE備份組，路由器A、路由器B、路由器C和路由器D是第一 VRRPE備份組中的成員；2)為內網服務器網卡的網關配置VRRPE備份組，作為第二 VRRPE備份組，路由器A、路由器B、路由器C和路由器D是第二 VRRPE備份組中的成員；3)建立第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組之間的關聯關系時要確保第一VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組同步切換主路由設備，其中，每個VRRPE備份組包括一個主路由設備；如果主路由器異常時，兩個備份組內的主路由器能夠同時感知到，并同時將其他路由器切換為主路由器。優選地，配置同一個路由設備在第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組中的優先級相同。也就是說，當主路由器切換時，第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組的主路由器能夠切換到同一個路由器網關上。例如，設置路由器A在組一和組二中的優先級參數都為100 ;設置路由器B在組一和組二中的優先級參數都為90 ;設置路由器C在組一和組二中的優先級參數都為60 ;設置路由器D在組一和組二中的優先級參數都為50。那么，在組一中主路由器由A切換成B時，組二中主路由器同時由A切換成B。需要注意的是，上述對路由器在組中的優先級參數設置只是一個簡單舉例，對于同一個路由器，其在組一和組二中的優先級參數值不一定相同，但一定具有相同的優先級，例如路由器A在組一中的優先級參數為100，在組二中的優先級參數為120，但路由器A在組一和組二中都具有最高優先級。4)指定第一 VRRPE備份組中的路由器A和路由器B作為南北流量的主網關，指定第二 VRRPE備份組中的路由器C和路由器D作為東西三層流量的主網關；具體地，盡量增加路由器A和路由器B上行帶寬資源，將其余的帶寬資源都部署在下行鏈路；盡量減少路由器C和路由器D上行帶寬資源，將其余的帶寬資源都部署在下行鏈路。具體可以通過為各組的路由器配置帶寬分配權重實現，如果帶寬分配權重為1/1/1/1，則說明四個路由器的網關流量是均布的。在第一 VRRPE備份組中，為路由器A-D配置不同的帶寬分配權重:wll/12/13/14 ；wll/12建議遠大于wl3/14,例如:wll=100, wl2=100, wl3=5, wl4=5。這樣可以使南北流量盡量通過路由器A和B轉發，從而發生擁塞丟包的可能性較小。可以有效提高客戶訪問的服務質量；在第二VRRPE備份組中，為路由器A-D配置不同的帶寬分配權重:w21/22/w23/24 ；w21/22建議遠小于w23/24，例如:w21=5，w22=5, w23=100, w24=100。這樣可以使東西三層流量盡量通過路由器C和D轉發，從而發生擁塞丟包的可能性較小。可以有效提高服務器內部通信的服務質量。另外，本發明實施例可以根據內外網的流量變化特點，動態調整各組的帶寬分配權重，從而調整流量分布，提高帶寬資源的利用率，同時有效的分離內外網流量，提高內外網流量的轉發服務質量。當外網流量較小的時間段內，內網流量可以適當搶占外網主網關的帶寬資源，SP減少內網主網關(路由器C和路由器D)和其他網關(路由器A和路由器B)之間的帶寬分配權重比例，適當地利用外網主網關(路由器A和路由器B)分擔內網流量，例如:w21=20,w22=20, w23=80, w24=80 ;其中 w23 和 w24 由原來的 100 減少為 80 ；w21和《22由原來的5增加為20 ；當外網流量較大的時間段內，增加內網主網關(路由器C和路由器D)和其他網關(路由器A和路由器B)之間的帶寬分配權重比例，例如:w21=0,w22=0, w23=100, w24=100 ;其中 w21 和 w22 由原來的 5 減少為 O。上述根據流量變化對帶寬分配權重的調整可以基于時間定期調整，也可以手工調
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iF.0最后，基于上述配置，主路由設備根據對外網主網關和內網主網關的配置分別為組內各路由設備分配流量負載。因為每個備份組都包含一個主路由設備，所以第一 VRRPE備份組內的主路由器為組內各路由設備分配外網流量負載，第二 VRRPE備份組內的主路由器為組內各路由設備分配內網流量負載，內網和外網流量分離開來，互不干擾，從目前的經驗來看，內網流量的優先級通常高于外網流量的優先級。從圖4與圖1的對比可以看出，路由器A和路由器B的上行帶寬資源增加，路由器C和路由器D的下行帶寬資源增加，帶寬資源在路由器A-D之間合理分配，實現了網關之間的負載均衡。對應上述實施例，本發明實施例還提供了一種路由設備，應用于Trill網絡中，其中，多個路由設備作為雙網卡服務器的網關與路由橋設備連接，每個雙網卡服務器包括外網服務器網卡和內網服務器網卡；該路由設備的各個功能模塊與方法是相對應的，其結構示意圖如圖5所示,該路由設備包括:VRRPE模塊51，用于實現多個路由設備間的負載均衡，具體為:用于設置第一VRRPE備份組，作為外網服務器網卡的網關；設置第二 VRRPE備份組，作為內網服務器網卡的網關；還用于建立第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組之間的關聯關系，確保第一VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組同步切換主路由設備；還用于配置第一 VRRPE備份組中的外網主網關和第二 VRRPE備份組中的內網主網關，分別用于承擔外網和內網的主流量負載。所述路由設備還包括:處理模塊52，用于當該設備作為主路由設備時，根據VRRPE模塊對外網主網關和內網主網關的配置分別為組內各路由設備分配流量負載。其中，所述VRRPE模塊51進一步包括外網主網關配置模塊511和內網主網關配置模塊512 ；所述外網主網關配置模塊511，用于設置外網主網關的帶寬分配權重遠大于其他網關的權重；所述內網主網關配置模塊512，用于設置內網主網關的帶寬分配權重遠大于其他網關的權重。所述路由設備進一步包括外網流量監測模塊53，用于在外網流量較小時，指示內網主網關配置模塊512減少內網主網關和其他網關之間的帶寬分配權重比例；在外網流量較大時，指示內網主網關配置模塊512增加內網主網關和其他網關之間的帶寬分配權重比例。所述VRRPE模塊51還用于配置同一個路由設備在第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組中的優先級相同。其中，本發明設備的各個模塊可以集成于一體，也可以分離部署。上述模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。通過使用本發明實施例提供的上述方法和設備，將部分網關配置為外網主網關，另一部分網關配置為內網主網關，同時保證南北流量和東西三層流量都不會出現擁塞丟包，并實現網關之間的負載均衡和快速切換。進一步地，本發明實施例還可以動態調整各組的帶寬分配權重，從而調整流量分布，進一步提高帶寬資源的利用率。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的范圍之內。
權利要求
1.一種基于Trill網絡的負載均衡的方法，所述網絡中多個路由設備作為雙網卡服務器的網關與路由橋設備連接，每個雙網卡服務器包括外網服務器網卡和內網服務器網卡，該方法包括: 設置第一 VRRPE備份組，作為外網服務器網卡的網關；設置第二 VRRPE備份組，作為內網服務器網卡的網關；其中，每個VRRPE備份組包括一個主路由設備； 建立第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組之間的關聯關系，確保第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組同步切換主路由設備； 配置第一 VRRPE備份組中的外網主網關和第二 VRRPE備份組中的內網主網關，分別用于承擔外網和內網的主流量負載。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括:主路由設備根據對外網主網關和內網主網關的配置分別為組內各路由設備分配流量負載。
3.按權利要求1所述的方法，其特征在于，配置外網主網關的方法為:設置外網主網關的帶寬分配權重遠大于其他網關的權重；配置內網主網關的方法為:設置內網主網關的帶寬分配權重遠大于其他網關的權重。
4.按權利要求3所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括:根據外網流量的大小，動態調整第二 VRRPE備份組中內網主網關和其他網關之間的帶寬分配權重比例。
5.按權利要求4所述的方法，其特征在于，根據外網流量的大小，調整第二VRRPE備份組中內網主網關和其他網關之間的帶寬分配權重比例的方法包括: 當外網流量較小時，減少內網主網關和其他網關之間的帶寬分配權重比例； 當外網流量較大時，增加內網主網關和其他網關之間的帶寬分配權重比例。
6.按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立第一VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組之間的關聯關系還包括: 配置同一個路由設備在第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組中的優先級相同。
7.一種路由設備，應用于Trill網絡中，其中，多個路由設備作為雙網卡服務器的網關與路由橋設備連接，每個雙網卡服務器包括外網服務器網卡和內網服務器網卡；所述路由設備包括: VRRPE模塊，用于實現多個路由設備間的負載均衡，具體為:用于設置第一 VRRPE備份組，作為外網服務器網卡的網關；設置第二 VRRPE備份組，作為內網服務器網卡的網關；還用于建立第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組之間的關聯關系，確保第一 VRRPE備份組和第二 VRRPE備份組同步切換主路由設備；還用于配置第一 VRRPE備份組中的外網主網關和第二 VRRPE備份組中的內網主網關，分別用于承擔外網和內網的主流量負載。
8.按權利要求7所述的路由設備，其特征在于，所述路由設備還包括:處理模塊，用于當該設備作為主路由設備時，根據VRRPE模塊對外網主網關和內網主網關的配置分別為組內各路由設備分配流量負載。
9.按權利要求7所述的路由設備，其特征在于，所述VRRPE模塊進一步包括外網主網關配置模塊和內網主網關配置模塊； 所述外網主網關配置模塊，用于設置外網主網關的帶寬分配權重遠大于其他網關的權重； 所述內網主網關配置模塊，用于設置內網主網關的帶寬分配權重遠大于其他網關的權重。
10.按權利要求9所述的路由設備，其特征在于，所述路由設備進一步包括外網流量監測模塊，用于在外網流量較小時，指示內網主網關配置模塊減少內網主網關和其他網關之間的帶寬分配權重比例；在外網流量較大時，指示內網主網關配置模塊增加內網主網關和其他網關之間的帶寬分配權重比例。
11.按權利要求7所述的路由設備，其特征在于，所述VRRPE模塊還用于配置同一個路由設備在第一 VRRPE備 份組和第二 VRRPE備份組中的優先級相同。
全文摘要
本發明公開一種基于Trill網絡的負載均衡的方法設置第一VRRPE備份組，作為外網服務器網卡的網關；設置第二VRRPE備份組，作為內網服務器網卡的網關；其中，每個VRRPE備份組包括一個主路由設備；建立第一VRRPE備份組和第二VRRPE備份組之間的關聯關系，確保第一VRRPE備份組和第二VRRPE備份組同步切換主路由設備；配置第一VRRPE備份組中的外網主網關和第二VRRPE備份組中的內網主網關，分別用于承擔外網和內網的主流量負載。本發明還公開一種路由設備。同時保證南北流量和東西三層流量都不會出現擁塞丟包。
文檔編號H04L12/803GK103095600SQ20131004998
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月7日 優先權日2013年2月7日
發明者李蔚 申請人:杭州華三通信技術有限公司