一种基于网关的多通道路由快速转发和智能选路方法

摘要

本发明涉及一种基于网关的多通道路由快速转发和智能选路方法。本发明对通道资源按生效库和全量库建模，并使用HASH匹配算法进行高效匹配。同时，利用实时反馈和通道资源评估对多通道进行智能选路，并根据加权因子完成通道报文的快速转发。

说明书

技术领域

本发明涉及网络技术，尤其涉及基于网关的多通道路由快速转发和智能选路。

背景技术

当接收到报文时，网关需要根据目的IP、域名和源MAC等属性完成报文的选路。当网关存在多通道时，有些通道可能存在未充分使用的情况，浪费通道资源；有些通道的负载过重，造成网络拥堵。

策略路由，是一种比基于目标网络进行路由更加灵活的数据包路由转发机制。路由器将通过路由图决定如何对需要路由的数据包进行处理，路由图决定了一个数据包的下一跳转发路由器。

但是，由于IP和域名数量较多，利用包括大量数据的路由图方案无法完成指定通道的快速选路，从而影响转发性能。

因此，希望提供一种能够加快对报文的选路的解决方案。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步的描述一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

本发明针对多通道场景，对通道资源进行建模，使用智能选路调度模块完成多通道的选择，使用加权因子完成通道报文的快速转发。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于多通道路由的方法，包括：基于特征匹配条件以及通道，通过对所述特征匹配条件进行HASH计算来生成全量HASH匹配库，所述特征匹配条件包括目的IP/域名和源MAC，所述全量HASH匹配库包括多个路由信息条目，每个路由信息条目指示目的IP/域名和源MAC以及与其相对应的通道；对从应用接收到的报文进行解析，以提取报文的特征匹配条件；基于提取到的特征匹配条件，在路由生效库中进行匹配，以寻找与所述报文相对应的通道，其中所述路由生效库包括先前在全量HASH匹配库中匹配成功的路由信息条目；如果在所述路由生效库中匹配成功，则将所述报文送入与所述报文相对应的通道；如果在所述路由生效库中匹配不成功，则基于提取到的特征匹配条件，在所述全量HASH匹配库中进行匹配，以寻找与所述报文相对应的通道；如果在所述全量HASH匹配库中匹配成功，则将匹配成功的路由信息条目更新到所述路由生效库中，并将所述报文送入与所述报文相对应的通道。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于多通道路由的系统，包括：配置模块，所述配置模块被配置为基于特征匹配条件以及通道，通过对所述特征匹配条件进行HASH计算来生成全量HASH匹配库，所述特征匹配条件包括目的IP/域名和源MAC，所述全量HASH匹配库包括多个路由信息条目，每个路由信息条目指示目的IP/域名和源MAC以及与其相对应的通道；报文解析模块，所述报文解析模块被配置为对从应用接收到的报文进行解析，以提取报文的特征匹配条件；单通道快速选路模块，所述单通道快速选路模块被配置为：基于提取到的特征匹配条件，在路由生效库中进行匹配，以寻找与所述报文相对应的通道，其中所述路由生效库包括先前在全量HASH匹配库中匹配成功的路由信息条目；如果在所述路由生效库中匹配成功，则将所述报文送入与所述报文相对应的通道；如果在所述路由生效库中匹配不成功，则基于提取到的特征匹配条件，在所述全量HASH匹配库中进行匹配，以寻找与所述报文相对应的通道；如果在所述全量HASH匹配库中匹配成功，则将匹配成功的路由信息条目更新到所述路由生效库中，并将所述报文送入与所述报文相对应的通道。

根据本发明的还一个实施例，提供了一种用于多通道路由的计算设备，包括：处理器；存储器，所述存储器存储有指令，所述指令在被所述处理器执行时能执行如上所述的方法。

通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。

附图说明

为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。

图1示出了现有技术中对来自应用的报文进行多通道选路的示意图100；

图2示出了根据本发明的一个实施例的多通道路由系统200的框图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的用于多通道路由的方法300的流程图；以及

图4示出了根据本发明的一个实施例的示例性计算设备的框图400。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。

以下具体描述参考示出本发明的示例性实施例的附图。但是，本发明的范围不限于这些实施例，而是由所附权利要求书定义。因此，诸如所示实施例的修改版本之类的在附图所示之外的实施例仍然由本发明所包含。

本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指的是该实施例可包括特定的特征、结构或特点，但是每一实施例不一定包括该特定的特征、结构或特点。此外，这些短语不一定指相同的实施例。此外，当结合实施例描述具体特征、结构或特性时，应当理解在相关领域的技术人员的知识范围内能够结合其他实施例来实现具体特征、结构或特性，无论是否被显式地描述。

首先对本文中的一些术语进行简要定义，具体实现方式将在以下实施方式中描述：

1.特征匹配条件：例如目的IP、域名、源MAC，由用户或者管理员配置；

2.全量HASH匹配库：对特征匹配条件进行HASH计算后生成的全量匹配库；特点：特征匹配条件数量较大，匹配耗时，例如：40万IP和5万个域名。

3.路由生效库：针对报文所来自的应用，在全量HASH匹配库中已匹配到后将特定路由放入此库；特点：数量较小，匹配耗时忽略不计。

图1示出了现有技术中对来自应用的报文进行多通道选路的示意图100。网关设备102可接收来自不同应用(诸如，应用101-A到101-N)的报文，并且，网关设备102例如可基于存储的路由表103来将该报文路由到多个通道(诸如，通道104-A到104-N)中的一者，以通过合适的通道将报文转发到因特网105。一般而言，网关设备102可下挂有一个或多个下挂设备(例如，PC，手机，平板，笔记本电脑等)，应用101-A到101-N可被实现在这些下挂设备上。此外，路由表103存储着指向特定网络地址(诸如，目的IP、域名等)的路径，其包含由路由算法选择的报文传输优先路径。例如，在接收到来自应用101A的报文后，网关设备102可将该报文的目的地址与路由表103中的相应信息进行比对，由此得到针对该报文的合适的通道。但是，由于路由表中的数据量是及其庞大的，因此，仅基于路由表来为报文选择通道是低效的。

图2示出了根据本发明的一个实施例的多通道路由系统200的框图，该系统200可被实现在网关设备或用于路由的其他设备中。该网关设备可下挂有一个或多个下挂设备，本系统200能针对接收自该一个或多个下挂设备上的应用的报文进行高效地选路。

如图2中所示出的，该系统200可包括配置模块201、报文解析模块202、单通道快速选路模块203、转发性能评估模块204、多通道选路模块205以及资源调度模块206。本领域的技术人员完全可以理解，本文仅仅是出于解说的目的来解说上述模块，上述模块中的一者或多者的功能可被合并到单个模块或拆分到多个模块中。并且，上述模块中的一者或多者可用软件、硬件或其组合的方式来实现。

根据本发明的一个实施例，配置模块201被配置为对通道资源按特征匹配条件进行HASH计算，以生成全量HASH匹配库207。其中，用户或管理员可下发“特征匹配条件”和“通道”，配置模块201基于接收到的“特征匹配条件”，对其进行HASH计算。特征匹配条件可包括目的IP/域名、源MAC(即发出报文的应用所被实现在其中的下挂设备的MAC)。

根据本发明的一个实施例，可根据该系统200被实现在其中的网关设备或用于路由的其他设备的内存和FLASH容量确定用于生成全量HASH匹配库207的特征匹配条件的最大条目数，每个条件的取值范围根据字节数确定，最大条目数和范围如下：

目的IP:最大支持40万条IPv4或IPv6,IPv4为4字节，IPv6为16字节。例如:8.8.8.8,2400:3200::1，只要是外网IP即可，本地IP除外(如：127.0.0.1)；

域名：最大支持5万条域名，每个域名最大255个字节。例如:baidu.com,xxx.xx.x.news.baidu.com；

源MAC:最大支持32个源MAC(连接到网关上的下挂设备源MAC，如PC,手机等)，每个源MAC固定为12字节。例如:00ED12345678；

通道：即网络通道(也可称为报文出口)，例如云网超宽通道，可根据通道数量确定。

因为特征匹配条件的数量较大(例如，40万目的IP和5万个域名)，为了降低匹配的耗时，配置模块201对这些特征匹配条件进行HASH计算，以提升匹配的速度。在生成的全量HASH匹配库中，可包括多个路由信息条目，每个路由信息条目可例如按以下形式存在：{目的IP,源MAC,通道}或{域名,源MAC,通道}。即，每个条目可指示对于特定的目的IP/特定的域名和源MAC，与其相对应的通道。根据本发明的一个实施例，通道可包括WAN通道、云网超宽通道等。

根据本发明的一个实施例，取决于域名的生效时间、通道的删除、新通道的建立等，配置模块201可被配置为按预设周期对全量HASH匹配库207进行更新，以确保全量HASH匹配库207中路由信息条目的准确性和时效性。本领域的技术人员可理解，该预设周期可按需配置，例如根据条目的数量、被变更的通道相较于所有通道的比例等。

根据本发明的一个实施例，报文解析模块202被配置为从报文中提取特征匹配条件。例如，报文计息模块202对来自应用的报文进行解析，以提取其中的目的IP/域名、源MAC等信息。

根据本发明的另一个实施例，报文解析模块202还可被配置为根据报文类型来对报文赋予加权因子。当报文被送入通道内，该通道内的多个报文可根据每个报文所赋予的加权因子来排序。

根据本发明的又一个实施例，用户和/或管理员可针对每个应用或每类应用来对来自该应用或该类应用的报文赋予加权因子。举例而言，来自用户指定的高价值应用的报文的加权因子可为10分～8分，来自视频类应用的报文的加权因子可为7分，来自语音类应用的报文的加权因子可为6分、来自直播类应用的报文的加权因子可为5分，来自图片类应用的报文的加权因子可为4分、来自其他类应用的报文的加权因子可为3分～1分。

根据本发明的另一个实施例，报文解析模块202还可被配置为根据报文所来自的应用的使用频率来对该报文赋予加权因子。举例而言，如果报文来自用户常用的应用(例如，浏览器等)，则该报文可被赋予最高的加权因子，如果报文来自用户较不常用的应用，则该报文可被赋予较低的加权因子。

根据本发明的一个实施例，单通道快速选路模块203被配置为将从报文中提取的特征匹配条件在路由生效库208中进行匹配以寻找对应的通道，如果匹配失败，则将从报文中提取的特征匹配条件在全量HASH匹配库207中进行全量匹配，并在匹配成功后将相应的路由信息放入路由生效库208，以更新路由生效库208。如果在全量HASH匹配库207依然未匹配成功，则通知转发性能评估模块204对每个通道进行实时评估。即，如果单通道快速选路模块203在路由生效库208以及全量HASH匹配库207中均选路失败，说明针对此报文未指定特定的通道，需要对所有通道进行实时评估，以选取合适的通道进行转发。

根据本发明的一个实施例，路由生效库208包括由该单通道快速选路模块203先前匹配成功的路由信息条目。换言之，路由生效库208可以是全量HASH匹配库的子集。根据本发明的另一个实施例，路由生效库208可对所包括的每条路由信息条目设置生效时间，以确保路由信息的准确性和时效性。例如，该生效时间可与全量HASH匹配库被更新的预设周期相对应。由于路由生效库208所包括的路由信息条目的数量相较于全量HASH匹配库207而言小了很多，因此匹配耗时及其微小，可以忽略不计。

根据本发明的一个实施例，转发性能评估模块204被配置为对每个通道的拥塞情况进行评估。例如，转发性能评估模块204被配置为实时地评估每个通道的状态参数，并将每个通道的评估结果实时反馈给多通道选路模块205。根据本发明的一个实施例，通道的状态参数可包括例如转发效率(诸如，每个通道的速率上限、信号质量、心跳包的时延和丢包率)和/或通道中当前排队的报文数量等。针对每个通道的评估信息可具有以下形式{通道，参数1结果，参数2结果…参数N结果}。

根据本发明的一个实施例，多通道选路模块205被配置为基于从转发性能评估模块204接收到的每个通道的评估结果，选择一通道，并将报文送入该通道。根据本发明的一个实施例，多通道选路模块205可对通道的每个状态参数的评估结果赋予评分，并对每个状态参数赋予不同的权重，以选择高效的转发通道。例如，针对每个通道，可计算出总评估分数，该总评估分数＝权重1X参数1评分+权重2X参数2评分……权重NX参数N评分。多通道选路模块205可选择总评估分数最高的通道进行转发。

根据本发明的一个实施例，资源调度模块206被配置为根据报文的加权因子，对通道内的报文进行排队，以形成优先级队列，并将优先级队列中的报文依次进行上行转发。根据本发明的一个实施例，资源调度模块206被配置为将报文依次送入OLT(Optical LineTerminal，光线路终端)。

本领域的技术人员可以理解，一般而言，报文的流向为传输媒介(PC、手机等)—>ONU(光网络单元，俗称：网关，光猫))—>OLT(其为网关(ONU)的上一级设备，OLT下挂有多台网关)—>上层网络设备。由此，本发明中的资源调度模块206被配置为将报文通过所对应的通道或所选择的通道按照优先级队列依次送入网关的上一级设备，即OLT。

由此，本发明对通道资源按生效库和全量库建模，并使用HASH匹配算法进行高效匹配。同时，利用实时反馈和通道资源评估对多通道进行智能选路，并根据加权因子完成通道报文的快速转发。具体而言，在接收到报文时，首先利用体量较小的路由生效库来进行单通道选路方案，结合HASH计算，可以大大提升选路效率。在多通道选路方案中，利用对各个通道的实时评估，实现对高效通道的智能选择。通过资源调度，对各个报文赋予加权因子，能够使得优先级更高的报文能够在通道上被优先转发，加速了报文的转发速度。

图3示出了根据本发明的一个实施例的用于多通道路由的方法300的流程图。

在301，基于特征匹配条件以及通道，生成全量HASH匹配库。根据本发明的一个实施例，特征匹配条件包括由用户或管理员配置的目的IP、域名、源MAC。根据本发明的另一个实施例，对特征匹配条件进行HASH计算来生成全量HASH匹配库，该全量HASH匹配库中包括多个路由信息条目，每个路由信息条目指示目的IP/域名和源MAC以及与其相对应的通道。例如，路由信息条目可具有以下形式：{目的IP，源MAC，通道}或{域名，域名，通道}。

本领域的技术人员可以理解，本文中的特征匹配条件仅仅是示例性的，用户或管理员可以采用其他条件来生成全量HASH匹配库。

在302，对从应用接收到的报文进行解析，以提取报文的特征匹配条件。根据本发明的一个实施例，提取报文的特征匹配条件包括目的IP/域名和源MAC。根据本发明的另一个实施例，对从应用接收到的报文进行解析进一步包括对报文赋予加权因子。根据本发明的一个实施例，对报文赋予加权因子可进一步包括针对每个应用或每类应用来对来自该应用或该类应用的报文赋予加权因子，或，根据报文所来自的应用的使用频率来对该报文赋予加权因子。

在303，基于提取到的特征匹配条件，在路由生效库中进行匹配，以寻找与该报文相对应的通道。其中，路由生效库包括先前在全量HASH匹配库中匹配成功的路由信息条目，该路由信息条目可具有以下形式：{目的IP，源MAC，通道}或{域名，域名，通道}。由于路由生效库相较于全量HASH匹配库而言小了很多，因此优先利用路由生效库进行匹配可以大大加速匹配效率。

根据本发明的一个实施例，在路由生效库中进行匹配进一步包括，将从报文中提取到的目的IP/域名+源MAC与路由生效库中存储的目的IP/域名+源MAC相匹配，以寻找对应的通道。如果步骤303的匹配成功，则将报文送入与该报文相对应的通道，并进入步骤308，如果匹配不成功，则进入步骤304。

根据本发明的一个实施例，路由生效库中的每个路由信息条目可具有生效时间，如果匹配到的路由信息条目的生效时间已过，则表明该路由信息条目已经无效，需要进入步骤304进行全量匹配。

在304，基于提取到的特征匹配条件，在全量HASH匹配库中进行匹配，以寻找与该报文相对应的通道。根据本发明的一个实施例，在全量HASH匹配库中进行匹配进一步包括，将从报文中提取到的目的IP/域名+源MAC与全量HASH匹配库中存储的目的IP/域名+源MAC相匹配，以寻找对应的通道。如果步骤304的匹配成功，则进入步骤305，如果匹配不成功，则进入步骤306。

在305，将在全量HASH匹配库中匹配到的路由信息条目更新到路由生效库中，并将报文送入与该报文相对应的通道，并进入步骤309。

在306，实时地评估每个通道的拥塞情况，以得到每个通道的评估结果。根据本发明的一个实施例，可基于通道的状态参数来评估通道的拥塞情况。例如，状态参数可包括例如转发效率(诸如，每个通道的速率上限、信号质量、心跳包的时延和丢包率)和/或通道中当前排队的报文数量等。针对每个通道的评估信息可具有以下形式{通道，参数1结果，参数2结果…参数N结果}。

在307，基于每个通道的评估结果来选择用于转发报文的通道，并将报文送入所选择的通道。

在308，根据被用于转发报文的通道中每个报文的加权因子，来对每个报文进行排序，以形成该通道的优先级队列。

在309，将该优先级队列中的各个报文依次进行上行转发。

本发明的主要优点在于：

1.利用生效库和全量库，快速完成路由选路；

2.根据通信资源使用情况智能地选择通道。

3.根据加权因子加快通道报文转发。

图4示出了根据本发明的一个实施例的示例性计算设备的框图400，该计算设备是可应用于本发明的各方面的硬件设备(例如，网关设备102、用于路由的设备、用户应用101在其上操作的设备等)的一个示例。

参考图4，现在将描述一种计算设备400，该计算设备是可应用于本发明的各方面的硬件设备的一个示例。计算设备400可以是可被配置成用于实现处理和/或计算的任何机器，可以是但并不局限于工作站、服务器、桌面型计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字处理、智能手机、车载计算机或者它们的任何组合。前述的各种方法/装置/服务器/客户端设备可全部或者至少部分地由计算设备400或者类似设备或系统来实现。

计算设备400可包括可经由一个或多个接口和总线402连接或通信的组件。例如，计算设备400可包括总线402、一个或多个处理器404、一个或多个输入设备406以及一个或多个输出设备408。该一个或多个处理器404可以是任何类型的处理器并且可包括但不限于一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器(例如，专门的处理芯片)。输入设备406可以是任何类型的能够向计算设备输入信息的设备并且可以包括但不限于鼠标、键盘、触摸屏、麦克风和/或远程控制器。输出设备408可以是任何类型的能够呈现信息的设备并且可以包括但不限于显示器、扬声器、视频/音频输出终端、振动器和/或打印机。计算设备400也可以包括非瞬态存储设备410或者与所述非瞬态存储设备相连接，所述非瞬态存储设备可以是非瞬态的并且能够实现数据存储的任何存储设备，并且所述非瞬态存储设备可以包括但不限于磁盘驱动器、光存储设备、固态存储器、软盘、软磁盘、硬盘、磁带或任何其它磁介质、光盘或任何其它光介质、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、高速缓冲存储器和/或任何存储芯片或盒式磁带、和/或计算机可从其读取数据、指令和/或代码的任何其它介质。非瞬态存储设备410可从接口分离。非瞬态存储设备410可具有用于实施上述方法和步骤的数据/指令/代码。计算设备400也可包括通信设备412。通信设备412可以是任何类型的能够实现与内部装置通信和/或与网络通信的设备或系统并且可以包括但不限于调制解调器、网卡、红外通信设备、无线通信设备和/或芯片组，例如蓝牙设备、IEEE 1302.11设备、WiFi设备、WiMax设备、蜂窝通信设备和/或类似设备。

总线402可以包括但不限于工业标准结构(ISA)总线、微通道结构(MCA)总线、增强型ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)局部总线和外部设备互连(PCI)总线。

计算设备400还可包括工作存储器414，该工作存储器414可以是任何类型的能够存储有利于处理器404的工作的指令和/或数据的工作存储器并且可以包括但不限于随机存取存储器和/或只读存储设备。

软件组件可位于工作存储器414中，这些软件组件包括但不限于操作系统416、一个或多个应用程序418、驱动程序和/或其它数据和代码。用于实现本发明上述方法和步骤的指令可包含在所述一个或多个应用程序418中，并且可通过处理器404读取和执行所述一个或多个应用程序418的指令来实现本发明的上述方法300。

也应该认识到可根据具体需求而做出变化。例如，也可使用定制硬件、和/或特定组件可在硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语音或其任何组合中实现。此外，可采用与其它计算设备、例如网络输入/输出设备等的连接。例如，可通过具有汇编语言或硬件编程语言(例如，VERILOG、VHDL、C++)的编程硬件(例如，包括现场可编程门阵列(FPGA)和/或可编程逻辑阵列(PLA)的可编程逻辑电路)利用根据本发明的逻辑和算法来实现所公开的方法和设备的部分或全部。

尽管目前为止已经参考附图描述了本发明的各方面，但是上述方法、系统和设备仅是示例，并且本发明的范围不限于这些方面，而是仅由所附权利要求及其等同物来限定。各种组件可被省略或者也可被等同组件替代。另外，也可以在与本发明中描述的顺序不同的顺序实现所述步骤。此外，可以按各种方式组合各种组件。也重要的是，随着技术的发展，所描述的组件中的许多组件可被之后出现的等同组件所替代。

以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。