[发明专利]用于在软件定义网络中利用有限转发规则改进负载均衡的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于流量转发网络设备的设备和方法，并提出了一种通过使负载均衡适配真实流量条件来解决不均衡问题的方案。所述网络设备尝试通过重新调整有问题流的流量来本地解决不均衡问题，如果所述问题无法本地解决，则通知中央网络控制器重新配置所述网络以解决所述不均衡问题。

技术领域

本发明涉及一种用于在网络中转发数据端口的方法和设备。

背景技术

软件定义网络(software-defined networking，SDN)技术是一种网络管理方法，它支持动态、编程高效的网络配置，以提高网络性能并监测。SDN旨在解决以下问题：传统网络的静态架构是分散和复杂的，而当前网络需要更多的灵活性和更容易的故障排除。SDN尝试通过将网络数据包的转发过程(数据面)与路由过程(控制面)解除关联，将网络智能集中在一个网络组件中，而控制面由一个或多个控制器组成。

负载均衡在提高网络利用率方面发挥着至关重要的作用。主要理念是将流量分流到多条路径上，以便更好地利用网络容量。此类网络中的流量通常以流形式组织，流可以定义为主机到主机通信路径，或由源地址和目的地址(例如IP或MAC地址)和端口号的唯一组合连同传输协议(例如UDP或TCP)或任何其它标识符识别的套接字到套接字通信。通常，流分为宏流(也称为流量聚合或流聚合)和微流。宏流可以通过其源和目的地定义，并可以细分为微流，这些微流由更细粒度的标识符定义，如特定的服务或服务质量和/或优先级。例如，微流可以是可能的最细粒度流(即，单一TCP流)，并且不能进一步分流，因为它们会引入数据包重新排序问题。宏流是微流的组合，可以分成若干子流，这些子流可以通过不同的路径路由。通常，任何类型的流或流聚合都可以称为流。

如今，网络控制器，例如软件定义网络(software-defined networking，SDN)控制器或路径计算单元(path computation element，PCE)集成了流量工程方法，以持续优化路由和负载均衡。这些集中式控制面实体利用网络的全局视图，根据网络负载和流量的统计信息，决定是否有必要分流以及分流的最有效方法。

发明内容

本发明的实施例提供了用于在软件定义网络(software-defined network，SDN)等网络中有效转发数据的装置和方法。转发网络设备可以检测负载不均衡问题，并根据实际流量情况调整负载均衡。适配优先在本地进行，并在需要时由网络控制器进行。此外，调整侧重于有问题流(造成不均衡问题的流)，以便使用有限数量的额外转发规则。

上述和其它目的是通过独立权利要求的主题来实现的。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中显而易见。

根据第一方面，提供了一种具有多个输出端口(120-1至120-N)的用于转发流量的网络设备(100)，包括：存储转发规则的存储系统(101)，所述转发规则包括用于根据给定流分配将聚合流中的流的数据包转发到所述输出端口的第一规则；电路(110)，用于：当第一输出端口(120-N)上的负载与所述第一端口的目标负载不匹配时，从所述聚合流中排除所述流中的至少一个流，并通过建立将所述聚合流中的所述流中的所述至少一个流与第二输出端口(120-1)关联的第二规则来修改所述存储的转发规则，以便提高所述第一输出端口上所述目标负载与所述负载之间的匹配；根据所述存储的转发规则进行路由。根据该方面的网络设备可以在本地改变流的路由，而不需要网络的全局重新配置。例如，这可以更快地应对负载不均衡问题。

根据第二方面，提供了根据第一方面所述的网络设备(500)，其中，所述电路(510)用于：观察输出端口(520-1至520-N)上的负载；当第一输出端口(520-N)上的负载与所述第一端口(520-N)的目标负载不匹配时，根据所述流转发规则，识别转发到所述第一输出端口(520-N)的流(550-1至550-N)中负载最重的流(550-1)；将所述识别的流(550-1)与第二输出端口(520-1)关联。根据该方面的网络设备可以检测输出端口上的负载不均衡问题，并在本地解决负载不均衡问题，而不需要网络的全局重新配置。例如，这可以实现更快的负载均衡。