[发明专利]一种基于ForCES的网络负载均衡器系统设计方法

摘要

本发明公开了一种基于ForCES的网络负载均衡器系统设计方法，本发明方法根据ForCES协议的设计思路和思想，将负载均衡器的控制部分和数据部分分离，控制部分包括调度算法、服务的配置和管理等功能以负载均衡模块的形式运行在控制件端，由网络管理员统一管理。数据部分包括数据包的调度分发、会话保持、健康检测，将这些功能抽象成ForCES协议的逻辑功能块，每个逻辑功能块完成某一特定操作，并将这些逻辑功能块组合起来构成负载均衡器的数据部分，以转发件应用的形式运行在虚拟转发件中。本发明与传统的负载均衡系统相比不仅提高了负载均衡能力，还提高了系统的可扩展性和维护性，使得本发明具有良好的应用前景。 1

主权项

1.一种基于ForCES的网络负载均衡器系统设计方法，其特征是，该方法包括如下步骤：

步骤(1)网络负载均衡器的控制件由服务配置模块、拓扑发现模块、负载状态模块、调度算法模块和路径选择模块组成，所述控制件的工作过程具体包含如下步骤：

1‑1.拓扑发现模块发现当前正在承载各类服务的真实服务设备和转发件中部署了负载均衡应用的虚拟转发件，并生成相应的全网拓扑，所述真实服务设备是部署了真实服务的物理服务器，真实服务是由IP地址和端口号唯一标识，多个真实服务可以在一台物理服务器上，也可以在多台物理服务器上；客户端的请求在分发至真实服务时，网络负载均衡器会将请求的目的IP地址和目的端口修改为真实服务的IP地址和端口；

1‑2.负载状态模块获取并记录各真实服务设备和承载负载均衡应用的虚拟转发件的运行状态，包括信息：CPU使用率、内存使用率和带宽；

1‑3.调度算法模块配置负载均衡系统的调度算法并根据所配置的算法和设备状态信息进行计算，所得结果用于路径选择模块进行真实服务的选定；

1‑4.路径选择模块根据调度算法模块的计算结果及全网拓扑进行决策选路，实施真实服务的部署；

1‑5.服务配置模块依据全网拓扑信息配置和管理服务，为全网内所承载的各类服务或业务配置和管理虚服务；所述的虚服务是负载均衡器对外提供的服务，由虚服务IP地址、服务协议、服务端口号唯一标识；访问请求通过网络到达网络负载均衡器时，负载均衡器根据访问请求的目标IP地址、服务协议和目标端口来匹配虚服务；

步骤(2)每个网络负载均衡器的转发件内包含多个虚拟转发件，每个虚拟转发件包含分类器逻辑功能块、虚服务逻辑功能块、会话保持逻辑功能块、地址转换逻辑功能块、服务检测逻辑功能块、虚拟转发件状态逻辑功能块、通用包处理逻辑功能块，这些逻辑功能块组合起来共同完成数据包的均衡处理；每个虚拟转发件内的逻辑功能块组合是一个负载均衡应用，虚拟转发件的具体工作过程包含如下步骤：

2‑1.分类器逻辑功能块对收到的数据包的类型进行判断，并根据不同协议的请求或响应标识位进行分类，分类结果记录在分类表中，最后通过查询分类表选择相应的输出；所述分类表的表项由协议类型、标志位位置和标志位值组成；

2‑2.虚服务逻辑功能块部署在分类器逻辑功能块之后，接收分类器逻辑功能块输出的客户请求数据包；虚服务逻辑功能块根据请求包的目的IP地址、协议和端口号通过查找虚服务表来匹配虚服务并分配一个虚服务ID；所述虚服务表的表项由虚服务ID、虚服务IP、协议类型和服务端口号组成，虚服务表的更新由控制件决定，每当控制件配置了新的虚服务或删除虚服务时更新虚服务表；

2‑3.会话保持逻辑功能块根据虚服务ID和数据包源IP地址查找会话保持表，确定对应的真实服务；如果没有匹配的表项，则上报给控制件；控制件根据上报的内容，通过负载均衡模块中的调度算法模块为该请求选定一个真实服务，并修改会话保持表，生成一条新的表项；所述会话保持表的表项由虚服务ID、源IP地址、真实服务IP、服务端口号和生存周期组成；

2‑4.地址转换逻辑功能块根据虚服务ID和真实服务ID查找服务映射表找到对应的虚服务和真实服务，并将数据包的目的IP地址和目的端口号修改为真实服务的IP地址和端口；所述的服务映射表的更新由控制件决定，其表项由虚服务ID、虚服务IP、虚服务端口、真实服务ID、真实服务IP和真实服务端口组成；

2‑5.服务检测逻辑功能块探测真实服务设备是否能够提供服务，依据不同的探测方法可以探测出真实服务设备是否可以提供不同类型的服务，并根据探测结果更新服务检测表，等待控制件查询；所述服务检测表的表项由转发件ID、关联服务器的IP地址、服务类型和服务端口号组成；

2‑6.虚拟转发件状态逻辑功能块将虚拟转发件的状态信息记录在状态信息表中等待控制件查询，所述状态信息表的表项由虚拟转发件ID、CPU使用率、内存使用率、网络带宽和连接数组成。