分流控制器设计与实现分析

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摘要：文章设计了一个基于动态哈希算法的分流控制器，利用Telnet组件，完成路由器的远程部署后，再通过SNMP组件及时获取各路由器流量数据，并管理当前的变量，通过TFTP服务器将命令文件反馈到各路由器中，从而实现路由器接口的流量均衡。由动态更新和均衡模块、预处理模块和均衡分流控制模块进行分流控制，并利用动态哈希算法，均衡系统流量，获得均衡负载量最优解。

关键词：电子通信系统；分流控制器；设计；实现云计算等

现代电子技术的发展，使软件分流成为一种更为有效的方法，采用分流控制器控制电子通信系统中各路由器先完成自分流，再在自分流的情况下分流并处理IP报文数据，确保系统负载能够始终处于均衡状态。当前使用的分流系统处理方法主要有轮转法、最小连接法、最低缺失法的均衡部件、融合加权法与轮转法相结合等方法构建分流控制系统，但这些方法都有不同程度的局限性，分流效率也较低。采用动态哈希算法架构一个电子通信系统分流控制器，能够计算出负载均衡的最优解[1]。

1电子通信系统分流控制器的设计与实现

1.1系统总体架构。该分流控制器软件调控基于动态哈希算法实现，并对分流控制器进行检测与管理，有负载分流行为出现时，可利用动态哈希算法采取分流，驱动各个路由器于自身分流状态下对IP报文进行分流，进而实现负载均衡化。该分流系统采用Eelnet组件，完成远距离登录并对路由器进行配置，利用简单网络管理协议（SimpleNetworkManagementProtocol，SNMP）组件对路由器中的全部流组与接口中出现的流量进行采集，根据采集结果调控本地的变量，接着根据变量调控所有接口流组，简单文件传送协议（TrivialFileTrasferProtocol，TFTP）服务器则会将这个命令文件反馈到路由器中，路由器就会在命令文件的调配下确保全部接口能够均衡数据输出流量，进而使全部路由器接口都能在IP报文数据的输出流量上实现均衡化，确保整个电子通信系统能够均衡负载[2]。1.2分流控制器功能模块。1.2.1动态更新和均衡模块。分流控制系统需要完成各个流组以及接口流量的实时采集，结合流量大小进行由大到小的排序，各接口对其对应的某条数据队列进行修复，并将流组信息暂时储存到节点中，再对流组信息进行策略分流，这一模块的运行包含3个步骤：（1）采集流量。该分流系统会先对SNMP客户端模块的需求进行分析，并向路由器反馈SNMP中出现的GET申请，同时完成对接口流量、接口流组中的流量进行实时采集，确保所有接口都能够有效完成对对应流组队列的修护任务，同时还需要调整本地流组队列的全部节点，基于流量大小，将接口流量由大到小进行排列，从而保证之后能够按照分流策略完成分流。（2）分流策略的计算。分流方案的运算基于动态哈希算法，并计算各接口中的平均流量，再计算全部接口与平均流量的差值，根据这一差值完成有序分列，当接口差值大于0时，需要对这个接口流组设计新规划，根据差值由大到小重新划分该接口流组，将流量最大与最小的两个接口流组相衔接，具体衔接流组则由差值和全部接口流组大小决定。在完成这些计算与划分后，即整理并完善了路由器设置工作，将这一设置记录到相关的文档中，保证之后的调配能够有客观的依据。（3）流量配置文件。根据流量数据制定分流策略，将策略分流设置信息储存到对应的文档中，最后将这一文档发送至各路由器即可完成文件配置工作[3]。1.2.2预处理模块。部分用户会有特定要求，分流控制器需要先对这些特定要求进行处理，可通过对相应路由器的IP报文数据先作预处理，及时发送有用信息，并将无用信息全部删除，之后再通过动态哈希算法均衡分流全部IP报文数据。用户有独立调试IP报文时，可将源端口或目标端口与用户端口一致的IP报文先向处理机反馈后，再实施有效操作，而其他处理机则不能均匀读取到这些报文。只有先完成对部分用户特定要求或自定义路由器流量方案的预处理与运行，才能对其他全部的接口流组采取均衡负载运算与配置[4]。1.2.3均衡分流控制模块。分流系统会对路由器进行操作，从而均衡控制电子通信系统分流工作。（1）新建路由器。一个用户首次通过一个路由器的时候，首先构建一个新路由器并不断调试置好该路由器的地址、网络类型、登录密码等参数，直至分流系统与路由器的其他参数能够融合后，开始建立原始参数，在统计路由器接口对应的IP地址、掩码等各项参数后，用户可自行决定使用哪类型的接口，分流系统会根据动态哈希算法对均衡分流进行运算与设计，并根据运算结果调控路由器初始化所需的流量。（2）启动初始化的路由器。如果用户只有一个路由器配置文档时，可以根据这个文档，设置相应的条件与路由器完成关联，确保该路由器配置文档能够有效获取到路由器接口对应的IP地址、掩码等参数，再分析接口类型，并提取后续启动的路由器所对应的各IP地址，生成地址列表，完成初始化工作后，再利用动态哈希算法对路由器流量进行均衡操作。（3）获取设备状况。分流控制器能够根据用户建立路由器的时间间隔实时采集路由器的运行情况与各类数据，路由器接口流量调控结果则可以动态化的典型形式呈现出来，接口出现错误时，可采取相关操作进行纠正。（4）动态均衡。分流控制器实时采集到路由器接口的全部流量信息后，就要利用动态哈希算法计算并调控流量，确保路由器接口流量能够符合每个用户的要求，当某分流策略不符合用户要求时，可继续通过动态哈希算法运算，直至调控结果完全均衡化。（5）分流系统总线结构。分流系统总线主要由一条总线、通信控制器、收发器及高速光电藕合器等组成[5]。

2利用动态哈希算法设计路由器流量均衡分流策略

动态哈希算法可利用两阶段哈希算法完成系统负载分流的均衡设置。首次计算时可根据哈希函数分割全部IP为不同流组，各流组均有对应的标识Uione；第二次运算时，可以将二次动态哈希函数的输入值设置为Uione，并计算该函数的结果，结果与路由器的输出接口相对应即可。之后再分析输出接口可能发生的流量，并调控动态哈希函数，能够保证将高流量接口流组中的流量调控至低流量接口中，以实现输出接口流量负载的动态化均衡工作。这一均衡过程包括以下步骤：（1）哈希分组。哈希分组输入参数设置为路由器IP报文中包含的CRC-32，可保证分组后的各个流组流量具有高度一致性，从而提高负载分流效果的均衡性。（2）调控并更新流量，完成接口流组的调整工作。各个流组都会对应一个已经设置好的变量，用以储存当前流组所发生的流量，每次的流量调控工作完成后，均需调整这一变量值，根据各个流无线互联科技•通信观察组发生的流量，对流组与接口之间的相对应关系，以确保每一个接口发生的流量都能够实现最大限度的均衡化。（3）设计动态调控策略。以最先适应算法为基础，分析各个路由器接口之间的流量差值，并以此作为路由器各流组可发生流量的调控依据。最先适应算法的理论是依次采集可供调控的流组，同时对流组流量进行调控，以此确保采集到的流组所对应的接口发生的流量大小和变换流组对应接口的流量大小能够一致，最后再调整所有变换接口流组可承担的动态流量[6]。

3分流控制代码

通过树型代码方式描述这一分流控制器的全部部件运行方式。从防火墙节点与策略路由构造代码规范，有效分割源目的端口的IP地址、源目的商品区域以及IP地址的反掩码参数，即可完成策略路由规范所需案例的构建。其中的关键代码主要是对路由器中的策略路由部件进行控制。路由项目以及路由案例对应的节点可用于设置路由项目、源目的IP报文活动、下一跳路由器对应的IP地址，再设置好airline，完成二次筛选。以接口节点为依据，对接口IP地址及相应筛选规范进行配置，再提取接口获取到的IP报文，并以此为依据设置好筛选规范对应的策略路由。

4结语

电子通信系统分流控制器要实现负载均衡，需不断优化分流算法，本文设计了一个基于哈希动态算法的分流控制器，设计了该分流系统的硬件系统、软件系统及关键代码，利用Telnet组件，完成路由器的远程部署后，再通过SNMP组件及时获取各路由器流量数据，并管理当前的变量，通过TFTP服务器将命令文件反馈到各路由器中，从而实现路由器接口的流量均衡。由动态更新和均衡模块、预处理模块和均衡分流控制模块进行分流控制，并利用动态哈希算法，均衡系统流量，使均衡负载实现最优化。

[参考文献]

[1]吴艳玲.电子通信系统中的分流控制器设计与实现[J].现代电子技术，2016（12）：110-113.

[2]程烨.电子通信系统中的分流控制器设计与实现[J].现代工业经济和信息化，2017（1）：59-60.

[3]勒加雷.嵌入式协议栈pC/TCP-IP：基于STM32微控制器[M].邝坚，译.北京：北京航空航天大学出版社，2013.

[4]任政，杨博，曹萌.基于数据包分割的多网络链路分流系统及方法[J].数字通信世界，2017（1）：1-5.

[5]戎臻.分流控制管理系统的设计与实现[D].南京：南京大学，2008.

[6]刘延华，陈国龙，黄巧云.基于Hash技术的IP数据包动态分流器的研究[J].福州大学学报，2009（5）：646-651.

作者:胡继志 单位:重庆工程学院