Métodos, sistemas y medios legibles por ordenador para balanceo de carga sin estado de flujos de tráfico de red.

Un método para realizar balanceo de carga sin estado de flujos de tráfico de red,

el método que comprende:

en un dispositivo de reenvío de paquetes de capa 3 y de conmutación de capa 2 (102):

responder a peticiones de protocolo de resolución de direcciones (ARP) desde clientes (106), las peticiones ARP que incluyen una dirección IP virtual (VIN) compartida por el dispositivo (102) y una pluralidad de servidores (104) acoplados al dispositivo (102), con la dirección de control de acceso al medio (MAC) del dispositivo;

recibir, desde los clientes (106), paquetes dirigidos a la dirección VIP y que tienen la dirección MAC del dispositivo; y

compartir la carga de los paquetes entre los servidores (104) usando una operación de reenvío de capa 3 que parece a los clientes como una operación de conmutación de capa 2.

Métodos, sistemas y medios legibles por ordenador para balanceo de carga sin estado de flujos de tráfico de red

Campo técnico

La materia objeto descrita en la presente memoria se refiere a balanceo de carga. Más particularmente, la materia objeto descrita en la presente memoria se refiere a métodos, sistemas y medios legibles por ordenador para balanceo de carga sin estado de flujos de tráfico de red.

Antecedentes El balanceo de carga (también referido en la presente memoria como balanceo de carga de servidor (SLB) ) es un método de distribución de carga de trabajo a través de una serie de dispositivos (por ejemplo, servidores) a fin de aumentar la productividad. Por ejemplo, se pueden usar múltiples servidores para proporcionar servicios para nodos clientes, tales como ordenadores, teléfonos móviles, etc., en una red. Las implementaciones actuales de SLB generalmente caen en 2 categorías principales: con estado y sin estado. Las implementaciones con estado pueden hacer el seguimiento y grabar el estado (por ejemplo, protocolos, puertos, direcciones, hora del día, números de secuencias, tamaños de paquetes, duración de flujo, etc.) acerca de cada flujo de red (por ejemplo, un flujo de paquetes relacionados) y, por tanto, puede proporcionar los esquemas de balanceo de carga más precisos, granulares y ricos en características. En particular, las implementaciones con estado pueden proporcionar filtrado de contenidos y conmutación consciente del contenido. Por ejemplo, un balanceador de carga con estado puede bloquear que ciertos flujos (por ejemplo, en base a identificadores de protocolo o números de puertos) sean balanceados de carga y un balanceador de carga con estado puede reconocer ciertos eventos (por ejemplo, que una sesión está establecida, que un tiempo de espera ha ocurrido, que una sesión ha terminado, etc.) o puede reconocer contenido (por ejemplo, ficheros que se transfieren) en flujos y, usando esta información, puede realizar las acciones adecuadas (por ejemplo, bloquear un flujo a un servidor particular para una aplicación, sesión o servicio dado) . Aunque las implementaciones con estado pueden proporcionar diversas características, las implementaciones con estado generalmente son caras en recursos y pueden sufrir problemas de escalabilidad y rendimiento.

Por el contrario, las implementaciones sin estado generalmente son baratas en recursos. Las implementaciones sin estado típicamente distribuyen el tráfico usando troceado basado en paquetes sin almacenar el estado o la información acerca de cada flujo de red. Por ejemplo, se puede introducir información de campo de paquete (por ejemplo, dirección de protocolo de Internet (IP) de origen y dirección IP de destino) en un esquema de troceado para determinar qué servidor recibe cada paquete. Dado que los valores de troceado generalmente son recursos baratos de calcular, estas implementaciones sin estado generalmente son más rápidas y más fáciles de implementar. Aunque las implementaciones sin estado pueden proporcionar mejor rendimiento (por ejemplo, mayor caudal de paquetes) que las implementaciones con estado, las implementaciones sin estado carecen de características y tienen limitaciones. Por ejemplo, las implementaciones sin estado pueden carecer de chivato o conocimiento de sesión. Adicionalmente, la persistencia de flujo en implementaciones sin estado puede ser generalmente menos fiable. Es decir, las implementaciones sin estado generalmente pueden ser menos consistentes en la distribución de paquetes de un flujo de tráfico de red al mismo servidor. Además, los balanceadores de carga sin estado convencionales requieren esquemas de direccionamiento restrictivos que pueden limitar la granularidad en la asignación de cargas de trabajo de balanceo de carga.

La publicación de la solicitud de patente de Estado Unidos US 2009/030773 describe un método de conexión en red de una pluralidad de servidores juntos dentro de un centro de datos. El método según esta descripción incluye el paso de direccionamiento de un paquete de datos para entrega a un servidor de destino proporcionando la dirección del servidor de destino como una dirección plana. El método además incluye los pasos de obtener información de encaminamiento para encaminar el paquete al servidor de destino.

Por consiguiente, existe una necesidad de métodos, sistemas y medios legibles por ordenador mejorados para balanceo de carga sin estado de flujos de tráfico de red.

Compendio Según un aspecto, la materia objeto descrita en la presente memoria incluye un método para realizar balanceo de carga sin estado de flujos de tráfico de red. El método ocurre en un dispositivo de reenvío de paquetes de capa 3 y de conmutación de capa 2. El método incluye responder a peticiones de protocolo de resolución de direcciones (ARP) de los clientes, las peticiones ARP que incluyen una dirección IP virtual (VIP) compartida por el dispositivo y una pluralidad de servidores acoplados al dispositivo, con la dirección de control de acceso al medio (MAC) del dispositivo. El método también incluye recibir, desde los clientes, paquetes dirigidos a la dirección VIP y que tienen la dirección MAC del dispositivo. El método además incluye la compartición de carga de los paquetes entre los servidores usando una operación de reenvío de capa 3 que parece a los clientes como una operación de conmutación de capa 2.

Según otro aspecto, la materia objeto descrita en la presente memoria incluye un dispositivo de reenvío de paquetes de capa 3 y de conmutación de capa 2 para realizar balanceo de carga sin estado de flujos de tráfico de red. El 2 10

dispositivo de reenvío de paquetes de capa 3 y de conmutación de capa 2 incluye una función intermediaria de protocolo de resolución de direcciones (ARP) para responder a las peticiones ARP desde clientes, las peticiones ARP que incluyen una dirección IP virtual (VIP) compartida por el dispositivo y una pluralidad de servidores acoplados al dispositivo, con la dirección de control de acceso al medio (MAC) del dispositivo. El dispositivo de reenvío de paquetes de capa 3 y de conmutación de capa 2 también incluye un módulo de balanceo de carga para recibir, desde los clientes, paquetes dirigidos a la dirección VIP y que tienen la dirección MAC del dispositivo y para compartición de carga de los paquetes entre los servidores usando una operación de reenvío de capa 3 que parece a los clientes como una operación de conmutación de capa 2.

La materia objeto descrita en la presente memoria para balanceo de carga sin estado de flujo de tráfico de red se puede implementar en hardware, software, microprograma o cualquier combinación de los mismos. Por tanto, los términos "función" o "módulo" como se usan en la presente memoria se refieren a hardware, software y/o microprograma para implementar la característica que se describe. En una implementación ejemplar, la materia objeto descrita en la presente memoria se puede implementar usando un medio legible por ordenador no transitorio que tiene almacenadas en el mismo instrucciones ejecutables por ordenador que cuando se ejecutan por el procesador de un ordenador controlan el ordenador para realizar los pasos. Los medios legibles por ordenador ejemplares adecuados para implementar la materia objeto descrita en la presente memoria incluyen medios legibles por ordenador no transitorios, tales como dispositivos de memoria de disco, dispositivos de memoria de circuito integrado, dispositivos de lógica programable y circuitos integrados de aplicaciones específicas. Además, un medio legible por ordenador que implementa la materia objeto descrita en la presente memoria se puede situar en un dispositivo o plataforma de cálculo única o se puede distribuir a través de múltiples dispositivos o plataformas de cálculo.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es un diagrama de red de un sistema ejemplar para balanceo de carga sin estado según una realización de la materia objeto descrita en la presente memoria;

La Figura 2 es un diagrama de una tabla de reenvío de capa 3 y estructura de datos ECMP según una realización de la materia objeto descrita en la presente memoria;

La Figura 3 es un diagrama de flujo de mensajes que ilustra mensajes ejemplares asociados con la realización de balanceo de carga sin estado para flujos de tráfico de red;

La Figura 4 es un diagrama de bloques de una arquitectura interna ejemplar de un dispositivo de reenvío de capa 2 con funcionalidad de capa 3 para realizar un balanceo de carga sin estado descrito en la presente memoria; y La Figura 5 es un diagrama de flujo de un proceso ejemplar para realizar un balanceo de carga sin estado de flujos de tráfico de red según una realización de la materia objeto... [Seguir leyendo]

1. Un método para realizar balanceo de carga sin estado de flujos de tráfico de red, el método que comprende:

en un dispositivo de reenvío de paquetes de capa 3 y de conmutación de capa 2 (102) :

responder a peticiones de protocolo de resolución de direcciones (ARP) desde clientes (106) , las peticiones ARP que incluyen una dirección IP virtual (VIN) compartida por el dispositivo (102) y una pluralidad de servidores (104) acoplados al dispositivo (102) , con la dirección de control de acceso al medio (MAC) del dispositivo;

recibir, desde los clientes (106) , paquetes dirigidos a la dirección VIP y que tienen la dirección MAC del dispositivo; y compartir la carga de los paquetes entre los servidores (104) usando una operación de reenvío de capa 3 que parece a los clientes como una operación de conmutación de capa 2.

2. El método de la reivindicación 1 en donde la compartición de carga de los paquetes usando una operación de reenvío de capa 3 comprende:

determinar un grupo de multitrayecto de igual coste (ECMP) que corresponde a la dirección VIP y compartir la carga de los paquetes entre los servidores en el grupo de ECMP.

3. El método de la reivindicación 1 en donde los servidores (104) son miembros de diferentes redes de área local virtual (VLAN) y en donde el dispositivo de reenvío de paquetes de capa 3 y de conmutación de capa 2 (102) está configurado para realizar la compartición de carga de una forma por VLAN usando diferentes direcciones VIP para diferentes VLAN.

4. El método de la reivindicación 1 que comprende reenviar paquetes del mismo flujo de tráfico de red al mismo servidor sin almacenar información de estado para los flujos.

5. El método de la reivindicación 1 en donde el dispositivo de reenvío de paquetes de capa 3 y de conmutación de capa 2 (102) está configurado para comprobar activamente el estado de los servidores (104) y actualizar la información de compartición de carga en base al estado.

6. El método de la reivindicación 2 en donde la compartición de carga de los paquetes usando una operación de reenvío de capa 3 comprende acceder a una tabla de encaminamiento de multitrayecto de igual coste (ECMP) (200) usando parámetros en los paquetes para realizar la compartición de carga.

7. El método de la reivindicación 1 en donde el dispositivo de reenvío de paquetes IP usa listas de control de acceso (ACL) en la determinación de si balancear la carga de los flujos de tráfico de red.

8. Un dispositivo de reenvío de paquetes de capa 3 y de conmutación de capa 2 (102) para realizar balanceo de carga sin estado, el dispositivo que comprende:

una función de protocolo de resolución de direcciones (ARP) intermediaria (422) para responder a peticiones ARP desde clientes (106) , las peticiones ARP que incluyen una dirección IP virtual (VIP) compartida por el dispositivo (102) y una pluralidad de servidores (104) acoplados al dispositivo (102) , con la dirección de control de acceso al medio (MAC) del dispositivo (102) ; y un módulo de balanceo de caga (410) para recibir, desde los clientes (106) , paquetes dirigidos a la dirección VIP y que tienen la dirección MAC del dispositivo y para compartir la carga de los paquetes entre los servidores (104) usando una operación de reenvío de capa 3 que parece a los clientes (106) como una operación de conmutación de capa 2.

9. El dispositivo (102) según la reivindicación 8, en donde el módulo de balanceo de carga (410) está configurado para encaminar los paquetes a un mismo destino usando múltiples rutas de igual coste.

10. El dispositivo (102) de la reivindicación 8 en donde los servidores (104) son miembros de diferentes redes de área local virtuales (VLAN) y en donde el módulo de balanceo de carga (410) está configurado para realizar la compartición de carga de una forma por VLAN usando diferentes direcciones VIP para diferentes VLAN.

11. El dispositivo (102) de la reivindicación 8 en donde el módulo de balanceo de carga (410) está configurado para reenviar los paquetes del mismo flujo de tráfico de red al mismo servidor sin almacenar información de estado para los flujos.

12. El dispositivo (102) de la reivindicación 8 en donde el dispositivo (102) está configurado para comprobar activamente el estado de los servidores (104) y actualizar la información de compartición de carga en base al estado.

13. El dispositivo (102) de la reivindicación 8 en donde el dispositivo está configurado para reenviar los paquetes dirigidos a un servidor individual sin realizar compartición de carga.

14. El dispositivo (102) de la reivindicación 9 en donde el módulo de balanceo de carga (410) está configurado para

acceder a una tabla de encaminamiento multitrayecto de igual coste (ECMP) usando parámetros en los paquetes 5 para realizar la compartición de carga.

15. El dispositivo (102) de la reivindicación 8 que comprende:

listas de control de accesos (ACL) para uso en la determinación de si balancear la carga de los flujos de tráfico de red.

16. Un medio legible por ordenador no transitorio que contiene un programa de ordenador que incluye instrucciones

ejecutables por ordenador que cuando se ejecutan por el procesador de un ordenador realizan los pasos que comprenden:

responder a una petición de protocolo de resolución de direcciones (ARP) desde clientes (106) , la petición ARP que incluye una dirección IP virtual (VIP) compartida por el dispositivo (102) y una pluralidad de servidores (104) acoplados al dispositivo (102) , con la dirección de control de acceso al medio (MAC) del dispositivo;

recibir, desde los clientes (106) , paquetes dirigidos a la dirección VIP y que tienen la dirección MAC del dispositivo; y compartir la carga de los paquetes entre los servidores usando una operación de reenvío de capa 3 que parece a los clientes (106) como una operación de conmutación de capa 2.