[发明专利]一种应用于移动业务内容监控的负载均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于移动业务内容监控的负载均衡方法，它针对第三代移动通信技术背景下大规模用户群的数据流特点，合理分发数据流至处理节点，处理节点获取数据流后进行协议分析、数据还原、内容过滤等。该方法属于信息安全领域。

背景技术

负载均衡(Load Balancing)主要讨论在各处理节点之间进行任务分配以及调度问题。负载均衡技术能让多个处理节点共同承担繁重的计算或任务，通过掌握网络中的数据流量状况，应选择合适的负载均衡算法，把任务合理均衡地分配出去，消除或避免负载不均、处理时间过长等瓶颈。

负载均衡主要分为报文级负载均衡和流级负载均衡两种。报文级负载均衡的均衡粒度是单个报文。它一般使用随机调度、轮询调度等算法，可以实现报文级的均匀分配，实现简单，记录状态少，但是不能做到报文保序，属于相同流的报文会分配至不同处理节点，无法保证分析内容的完整性。流级负载均衡的均衡粒度是一条流或流束，一般采用Hash技术保证报文顺序及相关性，实现同流同宿，但是可能不能达到均匀分配流量。

对于移动业务内容监控应用，需要考虑业务内容的数据还原，监控的业务类型以及业务流量特性，单纯的使用上述的任一种负载均衡方法都是不能够达到良好的负载均衡效果。

发明内容

技术问题：为了解决现有的负载均衡方法对于内容监控应用的众多不足之处，本发明提出一种应用于移动业务内容监控的负载均衡方法，不仅可以满足内容监控的功能需求，并且实现更好的负载均衡效果且实用、高速和可靠。

技术方案：移动业务内容监控，需要处理从核心网分组域SGSN(GPRS服务支持节点)和GGSN(GPRS网关支持节点)网元设备中流经的双向高速、海量数据流。鉴于单个处理节点的处理能力有限，可以将网路数据分发至多个处理节点，即本发明采用集中式获取高速数据流和并行式处理的结构，如图1所示。该结构提高整个内容监控系统的处理能力。

内容监控应用，首先需要解决单个会话的数据完整性：监控用户完整的通信业务内容，即应保证将原始业务上下文相关的所有网络数据包分发至同一处理节点进行协议解析、数据还原等处理。传统的报文保序是通过五元组标识(源IP地址，目的IP地址，源端口号，目的端口号，传输层协议类型)来辨识同一连接的数据报文。但是第三代移动业务中有些业务的相关协议不止一个，如VoIP(Voice over IP)业务的SIP(Session Initiation Protocol)、RTP(Real-time Transport Protocol)协议等、流媒体业务的RTSP(Real-time Streaming Protocol)、RTP协议等，各协议在使用时端口号并不一致。故对于多协议的通信业务，需要增加会话绑定部分，将属于同一业务的相关协议数据包都发送至同一处理节点。

保证了会话完整性，仍需要考虑常见移动业务在流量特性的不同。交互类业务如WAP(Wireless Application Protocol)等其数据量较小，而对于会话类、流媒体类业务，例如VoIP和流媒体，数据量大且速度快。在保证会话完整性的前提下，需要将同会话的数据包都发送至同一处理节点。后类业务能在很短时间内产生大量数据包，迅速改变处理节点的负载状况，甚至使其超载，造成并行处理节点之间负载不均衡。

考虑会话完整性和业务流量特性，本发明对于交互类业务和会话、流媒体类业务，分别采用不同的负载调度方法。

本发明是一种应用于移动业务内容监控的负载均衡方法，即采用集中式获取高速数据流和并行处理的结构，通过业务分类、新会话判断，采用静态负载调度和自适应负载调度相结合分别处理不同业务类型的数据包；负载均衡方法具体步骤如下述：

1)接收新的数据包，业务分类，输入数据包若为交互类业务数据包转至步骤2)，若为会话、流媒体类业务数据包转至步骤3)，如不属于监控业务范围内，则直接弃之不处理；

2)静态负载调度，选择异或和循环移位XOR_SHIFT作为Hash函数，即i＝XOR_SHIFT(x)mod N，其中输出i为处理节点标识，输入x是输入数据包所属会话的共同标识，mod为取余运算符，N为处理节点总数，将输入数据包发至处理节点i，回到步骤1)；

3)新会话判断，查询会话信息Hash表，输入数据包若为新会话的首发包，转至步骤4)，若为已有会话转至步骤5)；

4)自适应负载调度，包括以下子步骤：