[發明專利]一種基于SDN的服務器負載均衡方法及裝置

有效

• 申請號: 201710086664.8
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106878420B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 余小軍
• 申請（專利權）人: 北京天融信網絡安全技術有限公司;北京天融信科技有限公司;北京天融信軟件有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 吳永亮

本發明公開了一種基于SDN的服務器負載均衡方法及裝置，該方法包括以下步驟：接收數據包，若SDN交換單元的流表中不存在匹配的轉發規則或匹配的轉發規則已經過期，發送數據包轉發請求；SDN控制單元在收到數據包轉發請求時，調用服務器狀態表，如果服務器狀態記錄未過期，則根據服務器狀態記錄和負載均衡策略生成數據包的轉發規則指令，并下發至SDN交換單元；SDN交換單元更新流表，并根據更新后的流表得到匹配的轉發規則。本發明在負載均衡決策時仍然采用了靜態負載均衡策略，采用高效的靜態均衡算法實現，可以確保決策執行的性能優勢，同時，可以提前將高負載，高風險的服務器篩選出來，降低了工作量。

技術領域

本發明涉及網絡技術應用領域，特別涉及一種基于SDN的服務器負載均衡方法及裝置。

背景技術

軟件定義網絡SDN是一種新的網絡架構，其核心思想是解決了網絡數據轉發和決策分離問題。SDN主要包括兩大類組件：一類是SDN控制器，用于集中化管理和控制網絡數據的轉發規則，監控SDN設備及鏈路的狀態；另一類是SDN交換機，用于根據網絡轉發規則轉發網絡數據。基于SDN的網絡架構，不僅可以支持動態網絡資源管理，還可以支持更多的網絡服務應用，實現網絡可編程，網絡虛擬化等需求。

服務器負載均衡(Load Balance)指對多臺服務器進行流量均衡分發的過程。負載均衡可以通過流量分發擴展應用系統對外的服務能力，通過消除單點故障提升應用系統的可用性。

負載均衡算法主要分為靜態負載均衡算法和動態負載均衡算法。靜態負載均衡算法包括輪轉、隨機、優先權等，特點是實現簡單，但缺乏服務器狀態感知能力。動態負載均衡算法包括最小連接、最快模式、預測模式等，特點是均衡效果好，不足之處是實現比較復雜，成本高，可擴展性差等。

申請號為201610086201.7，發明名稱為一種面向軟件定義的服務器負載均衡方法的發明專利申請公開的服務器負載均衡方法，根據SDN交換設備端口的數據流速實施負載均衡決策，其結果是實現網絡流量在SDN網絡各端口之間均衡分配。然而，這個負載均衡結果可能是不合適的，因為該專利申請沒有考慮服務器的負載情況(如CPU占用率，內存占用率等)，可能將網絡數據轉發給已經超負荷運行的服務器，違背了服務器負載均衡的本意。同時，在該均衡方法中，每個服務請求都需要提交給SD控制器進行負載均衡決策，當出現大規模服務請求時，容易造成負載均衡決策過程性能瓶頸。

申請號為201510882642.3，發明名稱為基于SDN的云服務器負載均衡方法及裝置的發明專利申請公開的云服務器負載均衡方法，以服務器集群的總服務器負載作為考察對象，根據第一閾值和第二閾值動態實施開通或關閉云服務器，本質上解決的是服務資源的動態伸縮問題。當總負載在第一閾值和第二閾值之間時，沒有考慮網絡數據包的均衡分配問題，也就是說這種方法并不能起到服務器的負載均衡效果。

申請號為201410069027.6，發明名稱為基于SDN的分布式服務器負載均衡方法公開的技術方案基于動態負載均衡算法來實現，采用一個性能函數來動態確定參與負載均衡決策的服務器，算法復雜性較高，由于沒有對所有服務器進行過濾，每次執行負載均衡決策時需要對所有服務器執行性能函數運算，導致負載均衡決策過程效率低。而且，這種負載均衡方法存在故障異常時服務不可用的情況，SDN網絡中每個交換機不僅和服務器連接，還和其他交換機相連。當SDN網絡規模很大時，一旦出現某個交換機故障，則需要再次更新每個SDN交換機的流表，從而引入網絡延遲。

上述三種負載均衡方法，均沒有考慮服務器風險因素，缺乏負載均衡安全感知能力。從客戶需求角度分析，服務應該是高可用性和低風險性的，因此，負載均衡決策過程應該盡可能避免將用戶請求分發給高風險的服務器，降低服務器風險的影響范圍。

現有的負載均衡方法中基于靜態負載均衡算法的技術方案實現簡單高效，但缺乏服務器狀態感知能力；現有基于動態負載均衡算法的技術方案需要實時獲取服務器狀態，算法復雜度高，而且缺乏候選服務器的預篩選步驟，每次負載均衡算法執行時需要對所有的服務器進行分析，執行效率低。