[发明专利]一种云负载均衡的优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种云负载均衡的优化方法及系统，通过分别对云节点、虚拟交换机和云主机中的参数进行配置，实现了云节点的网卡队列，云节点的轮询线程，虚拟交换机的DPDK端口队列，虚拟交换机的vhost端口队列，云主机的网卡队列，云主机的负载均衡服务进程一一对应，从而使得数据包可以在云节点的内核层与云主机的负载均衡服务进程之间直接共享，同时轮询线程与cpu绑定以及轮询线程的主动轮询机制，消除了锁和cpu上下文切换，相比于现有技术，本发明的技术方案解决了传统云负载均衡网络IO路径长，以及数据拷贝、锁开销、CPU上下文切换等引出的低效率问题，同时让云负载均衡具有灵活的流量控制、热迁移、弹性伸缩等特性。实现高性能的云负载均衡。

技术领域

本发明属于负载均衡技术领域，具体涉及一种云负载均衡的优化方法及系统。

背景技术

云负载均衡服务是在云平台中将访问流量根据转发策略分发到后端多台云主机的流量分发控制服务，它能让用户在云平台上创建云负载均衡、配置云负载均衡服务的后端实例、设置相关负载均衡策略。其原理示意图如图1所示。其具有多租户、热迁移、弹性伸缩等特点。

基于以上特点，云负载均衡服务的传统实现方式是在云主机中运行负载均衡服务，以虚拟化的方式提供服务。云网络为云负载均衡服务提供了网络访问控制如安全组、ACL以及灵活的流量控制等特性。传统实现方式示意图如图2 所示，从云节点硬件层、云节点内核层、云主机内核层到云主机用户层，数据包进出云节点网卡至负载均衡服务进程，需要经历一个很长的路径，会有多次数据拷贝、多次锁开销、以及多次CPU抢占带来的上下文切换。在大型业务系统场景下，当用户和业务量在不断扩大时，高访问量和高并发的需求对于负载均衡的分发处理能力要求越来越高，传统云负载均衡受限于其实现方式，单机性能已远难以满足。

现有技术对于传统云负载均衡技术的缺陷的解决办法有：

1、增加负载均衡服务所在实例的配置，如为实例增加CPU、内存，这种办法可以在一定程度上提升负载均衡服务的并发处理能力，但是无法解决数据包进出路径长的问题，也无法解决云节点内核和云主机内核引出的锁开销。

2、采用SR-IOV(一种基于硬件的虚拟化解决方案，SR-IOV标准允许在云主机之间高效共享PCIe)技术，其实现方式示意图如图3所示，将云节点的网卡直接透传至云主机中，该方法可以直接使数据包绕开云节点的内核层，但是这种方式，也绕开了云网络控制，造成安全组、ACL以及灵活的流量控制、热迁移、弹性伸缩等特性的缺失，并且数据包在云主机内部依然会有多次数据拷贝、锁开销和CPU上下文切换的问题。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种云负载均衡的优化方法及系统，解决了传统云负载均衡网络IO路径长，以及数据拷贝、锁开销、CPU上下文切换等引出的低效率问题，同时让云负载均衡具有灵活的流量控制、热迁移、弹性伸缩等特性。实现高性能的云负载均衡。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

一种云负载均衡的优化方法，包括对云节点的配置步骤、对虚拟交换机的配置步骤以及对云主机的配置步骤；所述云主机设置于所述云节点内，并连接至所述虚拟交换机；

所述对云节点的配置步骤包括：

所述云节点的网卡通过DPDK进程开启多组第一收发队列；

所述云节点的DPDK进程开启多个第一轮询线程PMD，所述第一轮询线程 PMD与所述第一收发队列一一对应绑定，所述第一轮询线程PMD与一个CPU 核绑定，所述第一轮询线程PMD用于采用主动轮询的方式获取对应的所述第一收发队列中的数据包并由对应的所述CPU核进行收发处理；

所述对虚拟交换机的配置步骤包括：

在所述虚拟交换机建立datapath类型为netdev的网桥，设置所述网桥对应的用户态进程与一个或者多个CPU核绑定；