胡繼志

摘要：文章設(shè)計了一個基于動態(tài)哈希算法的分流控制器，利用Telnet組件，完成路由器的遠程部署后，再通過SNMP組件及時獲取各路由器流量數(shù)據(jù)，并管理當(dāng)前的變量，通過TFTP服務(wù)器將命令文件反饋到各路由器中，從而實現(xiàn)路由器接口的流量均衡。由動態(tài)更新和均衡模塊、預(yù)處理模塊和均衡分流控制模塊進行分流控制，并利用動態(tài)哈希算法，均衡系統(tǒng)流量，獲得均衡負載量最優(yōu)解。

關(guān)鍵詞：電子通信系統(tǒng)；分流控制器；設(shè)計；實現(xiàn)

云計算等現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，使軟件分流成為一種更為有效的方法，采用分流控制器控制電子通信系統(tǒng)中各路由器先完成自分流，再在自分流的情況下分流并處理IP報文數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)負載能夠始終處于均衡狀態(tài)。當(dāng)前使用的分流系統(tǒng)處理方法主要有輪轉(zhuǎn)法、最小連接法、最低缺失法的均衡部件、融合加權(quán)法與輪轉(zhuǎn)法相結(jié)合等方法構(gòu)建分流控制系統(tǒng)，但這些方法都有不同程度的局限性，分流效率也較低。采用動態(tài)哈希算法架構(gòu)一個電子通信系統(tǒng)分流控制器，能夠計算出負載均衡的最優(yōu)解[1]。

1 電子通信系統(tǒng)分流控制器的設(shè)計與實現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

該分流控制器軟件調(diào)控基于動態(tài)哈希算法實現(xiàn)，并對分流控制器進行檢測與管理，有負載分流行為出現(xiàn)時，可利用動態(tài)哈希算法采取分流，驅(qū)動各個路由器于自身分流狀態(tài)下對IP報文進行分流，進而實現(xiàn)負載均衡化。該分流系統(tǒng)采用Eelnet組件，完成遠距離登錄并對路由器進行配置，利用簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Network Management Protocol，SNMP）組件對路由器中的全部流組與接口中出現(xiàn)的流量進行采集，根據(jù)采集結(jié)果調(diào)控本地的變量，接著根據(jù)變量調(diào)控所有接口流組，簡單文件傳送協(xié)議（Trivial File Trasfer Protocol，TFTP）服務(wù)器則會將這個命令文件反饋到路由器中，路由器就會在命令文件的調(diào)配下確保全部接口能夠均衡數(shù)據(jù)輸出流量，進而使全部路由器接口都能在IP報文數(shù)據(jù)的輸出流量上實現(xiàn)均衡化，確保整個電子通信系統(tǒng)能夠均衡負載[2]。

1.2 分流控制器功能模塊

1.2.1 動態(tài)更新和均衡模塊

分流控制系統(tǒng)需要完成各個流組以及接口流量的實時采集，結(jié)合流量大小進行由大到小的排序，各接口對其對應(yīng)的某條數(shù)據(jù)隊列進行修復(fù)，并將流組信息暫時儲存到節(jié)點中，再對流纟且信息進行策略分流，這一模塊的運行包含3個步驟：

（1）采集流量。該分流系統(tǒng)會先對SNMP客戶端模塊的需求進行分析，并向路由器反饋SNMP中出現(xiàn)的GET申請，同時完成對接口流量、接口流組中的流量進行實時采集，確保所有接口都能夠有效完成對對應(yīng)流組隊列的修護任務(wù)，同時還需要調(diào)整本地流組隊列的全部節(jié)點，基于流量大小，將接口流量由大到小進行排列，從而保證之后能夠按照分流策略完成分流。（2）分流策略的計算。分流方案的運算基于動態(tài)哈希算法，并計算各接口中的平均流量，再計算全部接口與平均流量的差值，根據(jù)這一差值完成有序分列，當(dāng)接口差值大于0時，需要對這個接口流組設(shè)計新規(guī)劃，根據(jù)差值由大到小重新劃分該接口流組，將流量最大與最小的兩個接口流組相銜接，具體銜接流組則由差值和全部接口流組大小決定。在完成這些計算與劃分后，即整理并完善了路由器設(shè)置工作，將這一設(shè)置記錄到相關(guān)的文檔中，保證之后的調(diào)配能夠有客觀的依據(jù)。（3）流量配置文件。根據(jù)流量數(shù)據(jù)制定分流策略，將策略分流設(shè)置信息儲存到對應(yīng)的文檔中，最后將這一文檔發(fā)送至各路由器即可完成文件配置工作[3]。

1.2.2 預(yù)處理模塊

部分用戶會有特定要求，分流控制器需要先對這些特定要求進行處理，可通過對相應(yīng)路由器的IP報文數(shù)據(jù)先作預(yù)處理，及時發(fā)送有用信息，并將無用信息全部刪除，之后再通過動態(tài)哈希算法均衡分流全部IP報文數(shù)據(jù)。用戶有獨立調(diào)試IP報文時，可將源端口或目標(biāo)端口與用戶端口一致的IP報文先向處理機反饋后，再實施有效操作，而其他處理機則不能均勻讀取到這些報文。只有先完成對部分用戶特定要求或自定義路由器流量方案的預(yù)處理與運行，才能對其他全部的接口流組采取均衡負載運算與配置[4]。

1.2.3 均衡分流控制模塊

分流系統(tǒng)會對路由器進行操作，從而均衡控制電子通信系統(tǒng)分流工作。（1）新建路由器。一個用戶首次通過一個路由器的時候，首先構(gòu)建一個新路由器并不斷調(diào)試置好該路由器的地址、網(wǎng)絡(luò)類型、登錄密碼等參數(shù)，直至分流系統(tǒng)與路由器的其他參數(shù)能夠融合后，開始建立原始參數(shù)，在統(tǒng)計路由器接口對應(yīng)的IP地址、掩碼等各項參數(shù)后，用戶可自行決定使用哪類型的接口，分流系統(tǒng)會根據(jù)動態(tài)哈希算法對均衡分流進行運算與設(shè)計，并根據(jù)運算結(jié)果調(diào)控路由器初始化所需的流量。（2）啟動初始化的路由器。如果用戶只有一個路由器配置文檔時，可以根據(jù)這個文檔，設(shè)置相應(yīng)的條件與路由器完成關(guān)聯(lián)，確保該路由器配置文檔能夠有效獲取到路由器接口對應(yīng)的IP地址、掩碼等參數(shù)，再分析接口類型，并提取后續(xù)啟動的路由器所對應(yīng)的各IP地址，生成地址列表，完成初始化工作后，再利用動態(tài)哈希算法對路由器流量進行均衡操作。（3）獲取設(shè)備狀況。分流控制器能夠根據(jù)用戶建立路由器的時間間隔實時采集路由器的運行情況與各類數(shù)據(jù)，路由器接口流量調(diào)控結(jié)果則可以動態(tài)化的典型形式呈現(xiàn)出來，接口出現(xiàn)錯誤時，可采取相關(guān)操作進行糾正。（4）動態(tài)均衡。分流控制器實時采集到路由器接口的全部流量信息后，就要利用動態(tài)哈希算法計算并調(diào)控流量，確保路由器接口流量能夠符合每個用戶的要求，當(dāng)某分流策略不符合用戶要求時，可繼續(xù)通過動態(tài)哈希算法運算，直至調(diào)控結(jié)果完全均衡化。（5）分流系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)。分流系統(tǒng)總線主要由一條總線、通信控制器、收發(fā)器及高速光電藕合器等組成[5]。

2 利用動態(tài)哈希算法設(shè)計路由器流量均衡分流策略

動態(tài)哈希算法可利用兩階段哈希算法完成系統(tǒng)負載分流的均衡設(shè)置。首次計算時可根據(jù)哈希函數(shù)分割全部IP為不同流組，各流組均有對應(yīng)的標(biāo)識Uione；第二次運算時，可以將二次動態(tài)哈希函數(shù)的輸入值設(shè)置為Uione，并計算該函數(shù)的結(jié)果，結(jié)果與路由器的輸出接口相對應(yīng)即可。之后再分析輸出接口可能發(fā)生的流量，并調(diào)控動態(tài)哈希函數(shù)，能夠保證將高流量接口流組中的流量調(diào)控至低流量接口中，以實現(xiàn)輸出接口流量負載的動態(tài)化均衡工作。這一均衡過程包括以下步驟：（1）哈希分組。哈希分組輸入?yún)?shù)設(shè)置為路由器IP報文中包含的CRC-32，可保證分組后的各個流組流量具有高度一致性，從而提高負載分流效果的均衡性。（2）調(diào)控并更新流量，完成接口流組的調(diào)整工作。各個流組都會對應(yīng)一個已經(jīng)設(shè)置好的變量，用以儲存當(dāng)前流組所發(fā)生的流量，每次的流量調(diào)控工作完成后，均需調(diào)整這一變量值，根據(jù)各個流組發(fā)生的流量，對流組與接口之間的相對應(yīng)關(guān)系，以確保每一個接口發(fā)生的流量都能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度的均衡化。（3）設(shè)計動態(tài)調(diào)控策略。以最先適應(yīng)算法為基礎(chǔ)，分析各個路由器接口之間的流量差值，并以此作為路由器各流組可發(fā)生流量的調(diào)控依據(jù)。最先適應(yīng)算法的理論是依次采集可供調(diào)控的流組，同時對流組流量進行調(diào)控，以此確保采集到的流組所對應(yīng)的接口發(fā)生的流量大小和變換流組對應(yīng)接口的流量大小能夠一致，最后再調(diào)整所有變換接口流組可承擔(dān)的動態(tài)流量[6]。

3 分流控制代碼

通過樹型代碼方式描述這一分流控制器的全部部件運行方式。從防火墻節(jié)點與策略路由構(gòu)造代碼規(guī)范，有效分割源目的端口的IP地址、源目的商品區(qū)域以及IP地址的反掩碼參數(shù)，即可完成策略路由規(guī)范所需案例的構(gòu)建。其中的關(guān)鍵代碼主要是對路由器中的策略路由部件進行控制。

路由項目以及路由案例對應(yīng)的節(jié)點可用于設(shè)置路由項目、源目的IP報文活動、下一跳路由器對應(yīng)的IP地址，再設(shè)置好airline，完成二次篩選。

以接口節(jié)點為依據(jù)，對接口IP地址及相應(yīng)篩選規(guī)范進行配置，再提取接口獲取到的IP報文，并以此為依據(jù)設(shè)置好篩選規(guī)范對應(yīng)的策略路由。

4 結(jié)語

電子通信系統(tǒng)分流控制器要實現(xiàn)負載均衡，需不斷優(yōu)化分流算法，本文設(shè)計了一個基于哈希動態(tài)算法的分流控制器，設(shè)計了該分流系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)及關(guān)鍵代碼，利用Telnet組件，完成路由器的遠程部署后，再通過SNMP組件及時獲取各路由器流量數(shù)據(jù)，并管理當(dāng)前的變量，通過TFTP服務(wù)器將命令文件反饋到各路由器中，從而實現(xiàn)路由器接口的流量均衡。由動態(tài)更新和均衡模塊、預(yù)處理模塊和均衡分流控制模塊進行分流控制，并利用動態(tài)哈希算法，均衡系統(tǒng)流量，使均衡負載實現(xiàn)最優(yōu)化。

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