用于计算机网络中IP骨干上的数据流的最优路由的技术

摘要

一种技术优化计算机网络中因特网协议(IP)骨干上的应用数据流的路由。根据该新技术，客户路由器获知多个应用服务器的服务器状态(例如，待决请求的数目等)，并且还确定应用服务器和客户路由器之间的中间链路的量度(中间链路量度)，例如，尤其是从应用服务器到客户路由器方向上的链路量度。收到来自应用客户的应用请求(“客户请求”)之后，客户路由器基于服务器状态和中间链路量度来确定将该客户请求发送到多个应用服务器中的哪一个，并相应地发送该客户请求。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络，更具体地，涉及优化计算机网络中因特网协议(IP)骨干上的应用数据流的路由。

背景技术

计算机网络是多个节点的地理分布集合，所述节点通过用于在端节点之间传输数据的通信链路和网段来互连。有很多类型的网络可用，所述类型范围从局域网(LAN)到广域网(WAN)不等。LAN通常通过位于同一普通物理位置(如大楼或校园)的专用私有通信链路来连接多个节点。另一方面，WAN通常通过长距离通信链路来连接多个地理上分散的节点，所述链路如公共载体电话线、光路、同步光网络(SONET)或同步数字体系(SDH)链路。因特网是连接遍布世界的分散网络的WAN的示例，提供各种网络上的节点之间的全球通信。节点通常通过根据预定协议交换离散帧或数据分组来通过网络通信，所述协议如传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)。在这样的情况下，协议由定义节点如何彼此交互的一组规则组成。计算机网络可以通过诸如路由器之类的中间网络节点来进一步互连，以扩大每个网络的有效“尺寸”。

由于能够证明互连的计算机网络的管理繁重，因此较小的一群计算机网络可以作为路由域或自治系统来维护。自治系统(AS)内的网络通常通过被配置成执行域内路由协议的常规“域内”路由器来耦合在一起，并且一般隶属于公共权限(common authority)。为了改善路由可伸缩性，服务供应商(例如，ISP)可将AS划分成多个“区域”或“级别”。但是，可能希望增加能够交换数据的节点的数量；这种情况下，运行域间路由协议的域间路由器用于互连各种AS的节点。另外，可能希望互连在不同管理域下操作的各种AS。此处所使用的区域或级别，或者更具体地说，AS，一般被称为“域”。

域内路由协议或者内部网关协议(IGP)的示例为开放最短路径优先(OSPF)路由协议和中间系统到中间系统(IS-IS)路由协议。OSPF和IS-IS协议基于链路状态技术，因此通常被称为链路状态路由协议。链路状态协议定义路由信息和网络拓扑信息在域中被交换和处理的方式。该信息一般针对域内路由器的本地状态(例如，路由器的可用接口和可达邻居或邻接)。OSPF协议被描述于日期为1998年4月、题为“OSPF version 2”的RFC 2328，在IP情况下使用的IS-IS协议被描述于日期为1990年12月、题为“Use of OSI IS-IS for routing in TCP/IP and Dual Environments”的RFC 1195中，二者都通过引用方式结合于此。

中间网络节点通常将其路由信息存储在由路由信息库(RIB)来维护和管理的路由表中。路由表是一种可搜索数据结构，其中网络地址被映射到其关联路由信息。然而，本领域技术人员将理解路由表不需要被组织为表，而是也可以是另一类型的可搜索数据结构。尽管中间网络节点的路由表可以配备预定的一组路由信息，但是该节点也可以在其发送和接收数据分组时动态获取(“学习”)网络路由信息。当在中间网络节点处接收到分组时，分组的目的地地址可以用于标识包含与收到的分组相关联的路由信息的路由表条目。分组的路由信息指示分组的下一跳地址等等。

为了确保其路由表包含最新路由信息，中间网络节点可以与其他中间节点协作以散布代表当前网络拓扑的路由信息。例如，假定中间网络节点检测到其相邻节点(即，邻接网络节点)之一例如由于链路故障或相邻节点“离线”等等变得不可用。在这种情形下，中间网络节点可以更新存储在其路由表中的路由信息，以确保数据分组不被路由到不可用的网络节点。此外，中间节点还可以将该网络拓扑的变化传递给其他中间网络节点，以便它们也可以更新其本地路由表并绕过不可用节点。以这种方式，每个中间网络节点“获知”拓扑的变化。

一般来说，路由信息是根据预定的网络通信协议，例如链路状态协议(例如IS-IS或OSPF)在中间网络节点之间散布的。通常的链路状态协议使用链路状态公告或链路状态分组(或“IGP公告”)来在互连的中间网络节点(IGP节点)之间交换路由信息。这里所使用的IGP公告一般描述IGP路由协议用来在互连的IGP节点(即，路由器和交换机)之间传递路由信息的任何消息。在操作上，第一IGP节点可以生成IGP公告，并通过其每个耦合到其他IGP节点的网络接口“洪泛(flood)”(即，发送)分组。其后，第二IGP节点可以接收被洪泛的IGP公告，并基于包含在收到的IGP公告中的路由信息更新其路由表。接着，第二IGP节点可以通过其每个网络接口来洪泛收到的IGP公告，接收到IGP公告的接口除外。该洪泛处理可以重复，直到每个互连的IGP节点都已接收到IGP公告并更新其本地路由表为止。

在实际中，每个IGP节点一般生成并散布这样的IGP公告，该公告的路由信息包括中间节点的相邻网络节点以及与每个邻居相关联的一个或更多个“代价”值的列表。这里所使用的与相邻节点相关联的代价值是用于确定与该节点进行通信的相对难易程度的任意度量(“链路度量”)。例如，成本值可以按照到达相邻节点所需的跳数、分组到达相邻节点的平均时间、耦合到相邻节点的通信链路上的可用带宽或网络流量等等方面来量度。值得注意地，如本领域技术人员将理解的那样，IGP公告的流量工程(TE)扩展可以用来传送各种链路度量，例如链路利用率等。用于IGP的TE扩展的示例在日期为2004年6月、题为“Intermediate-System-to-Intermediate-System(IS-IS)Extensions for Traffic Engineering(TE)”的RFC3784和日期为2003年9月、题为“Traffic Engineering(TE)Extensions toOSPF Version 2”的RFC 3630中找到，二者都通过引用方式结合于此。

如上所述，通常洪泛IGP公告直至每个中间网络IGP节点都已从每个其他互连的中间节点收到IGP公告。然后，每个IGP节点可以(例如在链路状态协议中)通过聚集收到的邻近节点和代价值的列表来构造同一“视图”的网络拓扑。为此，每个IGP节点可将收到的该路由信息输入到“最短路径优先”(shortest path first，SPF)计算中，该计算确定将中间节点与每个其他网络节点耦合的最低代价的网络路径，即，因此而计算本领域技术人员所理解的“最短路径树”(SPT)。例如，Dijkstra算法是用于执行这种SPF计算的常规技术，对该算法更详细的描述见1999年9月出版的、Radia Perlman所著课本“Interconnections Second Edition”的12.2.4小节，其通过引用方式被结合于此，如同在此处被完整提出一样。每个IGP节点基于其SPF计算结果来更新存储在其本地路由表中的路由信息。具体而言，RIB更新路由表来将目的节点与SPF计算所确定的和到达那些节点的最低代价路径相关的下一跳接口联系起来。

在网络中转移的数据分组可包括固定尺寸的数据包和/或可变尺寸的数据帧。每个数据分组通常包括前置(“封装”)了根据网络通信协议格式化的至少一个网络首部的“有效载荷”数据。网络首部包括使得客户节点和中间节点能够通过计算机网络来有效地路由该分组的信息。经常，分组的网络首部至少包括数据链路(第2层)首部和互联网(第3层)首部，如开发系统互连(OSI)参考模型所定义的那样。OSI参考模型一般被详细描述于日期为1999年9月出版的、Radia Perlman所著题为“Interconnections Second Edition”的参考书的第1.1节，其通过引用方式被结合于此，如同在此处被完整提出一样。

操作时，客户节点将数据分组发送到中间网络节点的网络接口。之后，中间网络节点接收分组并将分组转发到其下一目的地。例如，中间网络节点可以执行第2层交换功能，仅基于分组的数据链路首部的内容来将分组从一个网络接口重新定向到另一个网络接口。或者，中间网络节点可以执行第3层路由功能或转发决定，基于分组的互联网首部来选择最合适的网络接口以转发分组。

数据分组用于通过网络和子网来传输多种形式的信息。例如，视频信息可以根据本领域技术人员公知的视频点播(VoD)标准来发送。VoD指代用于通过数据网络从源节点(例如，VoD应用服务器)向目的节点(例如，VoD应用客户)发送视频信息的技术群。源节点和目的节点采用语音代理，将视频信息从其传统形式转换成适合分组发送的形式。换言之，源节点的视频将视频信息编码、压缩并封装成多个数据分组，目的节点的语音代理执行相反的功能以对VoD分组进行解封装、解压缩和解码。例如，VoD内容服务器可以将视频数据流提供到用户的一个或更多个“机顶盒”。此外，音乐信息可以根据本领域技术人员公知的标准以类似于VoD的方式来发送。音乐代理的示例可包括音乐应用(例如，公司的音乐程序)的个人计算机(PC)，提供音乐服务的网络设备(例如，因特网自动点唱机)等。值得注意地，VoD和音乐服务的使用是网络内的节点可以操作的(例如，应用层的)应用的示例。本领域技术人员将理解，其他应用也可以在网络节点处操作。

源节点(发送者)可以被配置成在数据网络中将单向数据分组流或“数据流”转移到目的节点(接收者)。该数据流例如可包括数据或视频/音乐信息。数据流是单向的因为数据从发送者到接收器单向传播。发送和接收从发送者到接收者的数据分组的中间网络节点的逻辑行列定义数据流的数据路径。数据流的数据路径中比流中的第二节点更靠近接收者的第一节点被称为第二节点的“下游”。同样地，数据流的路径中比流中的第二节点更靠近发送者的第一节点被称为第二节点的“上游”。

一般地，在现今的网络配置中，为了保证数据的冗余性以及提供来自应用客户的请求的负载平衡/共享，多个应用内容服务器(例如，VoD、音乐等)可以分散遍布于网络的不同部分。不过值得注意地，当在网络内使用标准的IP路由(例如，“IP骨干”)时，路由层和应用层之间不存在通信来提供有效的负载平衡。这常常在应用层用来对多个应用服务器尝试客户请求的负载平衡的算法中造成不一致。

例如，VoD客户可能向VoD服务器请求已被客户的VoD应用选择的视频数据流。然而，客户的VoD应用不知道来自所选服务器的数据流所使用的网络资源(例如，视频流从服务器到客户将遍历的链路/节点)。因此，没有网络资源及其当前状态的知识，应用层所做的任何对客户请求的负载平衡的尝试都是无效的，特别是当使用IP骨干时。另外，由于路由层不知道应用请求或应用服务器的状态，路由层所做的任何对客户请求的负载平衡的尝试也都是无效的。因此，仍需要有效的技术来基于应用层信息和路由层信息优化IP骨干上的应用数据流的路由。

发明内容

本发明针对用于优化计算机网络中因特网协议(IP)骨干上的应用数据流的路由的技术。根据该新技术，客户路由器获知多个应用服务器的服务器状态(例如，待决请求的数目等)，并且还确定应用服务器和客户路由器之间的中间链路的量度(中间链路量度)，例如，尤其是从应用服务器到客户路由器方向上的链路量度。收到来自应用客户的应用请求(“客户请求”)之后，客户路由器基于服务器状态和中间链路量度来确定将该客户请求发送到多个应用服务器中的哪一个，并相应地发送该客户请求。

在此处描述的示意性实施例中，客户路由器通过例如开始于连接到应用服务器的一个或多个服务器路由器的网络(例如，域)内传播(“公告”)的内部网关协议(IGP)消息的方式获知应用服务器的服务器状态和中间链路量度。IGP消息可以示意性地体现为内部系统到内部系统(IS-IS)链路状态分组(“IGP公告”)。值得注意地，IGP公告包括用于传送服务器状态和链路量度信息的可变长度字段或类型/长度/值(TLV)编码格式。

根据本发明的一个方面，服务器路由器知道每个连接的应用服务器的标识(ID)(服务器ID)以及每个服务器的当前状态(例如，活动连接的数目，待决请求的数目，当前CPU/存储器负载，当前使用带宽等)。服务器路由器例如在IGP公告的新应用服务器(APPL_SERVER)TLV中将服务器ID和服务器状态公告给域中的路由器。每个APPL_SERVER TLV可以对应于单个服务器ID，并且每个TLV可以具有一个或多个子TLV用于传送相应的应用服务器的服务器状态信息。

根据本发明的另一方面，客户路由器接收IGP公告，并示意性地计算从其自身到每个应用服务器的反向SPT，即，使用从应用服务器发送到请求的应用客户的数据流的方向上的链路量度。值得注意地，反向SPT是基于例如使用IGP流量工程(TE)扩展从服务器路由器发送的IGP公告中获得的链路量度(例如，链路利用率、链路延时、差错率等)来计算的。客户路由器基于例如包括相关链路量度的改变在内的网络中的改变/更新来维护当前的反向SPT。

根据本发明的又一个方面，客户路由器例如通过确定存在请求分组形式/类型或服务器ID是该请求的目的地来接收(“截取”)客户请求。或者，客户路由器可以充当应用客户的应用服务器代理，在这种情况下，客户将请求提交给客户路由器，如本领域技术人员理解的那样。收到客户请求后，客户路由器基于例如服务器的当前负载之类的服务器状态并基于诸如来自反向SPT之类的链路量度来确定将该请求发送到哪个应用服务器。客户路由器随后可以修改客户请求以确保它被发送到相应的应用服务器(例如，改变目的地址)，或者可以利用相应的服务器ID来答复应用客户(即，这样应用客户可以将请求重新发送到相应的应用服务器)。

有利地，该新技术优化了计算机网络中IP骨干上的应用数据流的路由。通过基于服务器状态和(例如，来自反向SPT的)中间链路量度确定将客户请求发送到何处，该新技术允许客户请求被发送到最优的应用服务器，因此对该请求进行负载平衡。特别地，请求可以被负载平衡，而无需应用层的路由和资源利用率知识，即网络层拥有足够信息来优化应用数据流。另外，新技术的动态性质减轻了麻烦的手动配置的需要。

附图说明

本发明的上述及其他特征通过结合附图来参考以下说明将得到最好的理解，图中相似的标号指代相同或功能相似的元素，其中：

图1是可以有利地和本发明一起使用的示例性计算机网络的示意性框图；

图2是可以有利地和本发明一起使用的示例性路由器的示意性框图；

图3是可以被路由器洪泛的示例性IGP公告的示意性框图；

图4是可以有利地和本发明一起使用的客户应用请求的部分的示意性框图；

图5是阐释可以有利地和本发明一起使用的可变长度字段的格式的示意性框图；

图6是可以有利地和本发明一起使用的示例性应用服务器表的示意性框图；

图7是示出根据本发明来计算的反向最短路径树(SPT)的图1中的计算机网络的示意性框图；并且

图8是阐释根据本发明用于优化IP骨干上的应用数据流的路由的过程的流程图。

具体实施方式

图1是可以有利地和本发明一起使用的示例性计算机网络100的示意性框图。网络100包括多个互连的网络节点，如应用客户和两个或更多个应用服务器(例如，应用服务器1和2)。示意性地，应用客户可以互连到客户路由器，并且应用服务器可以互连到相应的服务器路由器(例如，分别为服务器路由器1和2)。客户路由器和服务器路由器可以通过一个或多个中间节点(例如，中间路由器A和B)的中间网络来互连，例如，通过广域网(WAN)链路(或局域网，“LAN”链路，点到点链路，无线LAN等)，以形成网络100。互连的网络节点可以根据预定的网络通信协议组来交换数据分组，所述协议例如是传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)。本领域技术人员将理解，任何数目的节点、链路等可以在计算机网络100中使用，并通过各种方式来连接，并且此处示出的视图是为了简单起见。例如，客户路由器和服务器路由器可以分别被互连到多于一个应用客户或服务器。

图2是节点200的示意性框图，所述节点示意性地是可以有利地和本发明一起使用的路由器，例如作为客户或服务器路由器。该节点包括通过系统总线250互连的多个网络接口210、处理器220和存储器240。网络接口210包含机械的、电的和信令电路，用于通过耦合到网络100的物理链路传递数据。网络接口可以被配置成使用各种不同通信协议来发送和/或接收数据，所述协议包括TCP/IP，UDP，ATM，同步光网络(SONET)，无线协议，帧中继，以太网，光分布数据接口(FDDI)等。

存储器240包括可由处理器220和网络接口210寻址以存储和本发明相关的软件程序和数据结构的多个存储位置。处理器220可包括适合于运行软件程序并操控数据结构的必要元素或逻辑，所述数据结构如路由表246、流量工程(TE)数据库244、反向最短路径树(SPT)表249和应用服务器表600。其多个部分通常驻留在存储器240中并由处理器运行的路由器操作系统242(例如思科系统公司的互联网操作系统，或IOS^TM)通过调用支持路由器上运行的软件处理和/或服务的网络操作等方式来对路由器进行功能操作。这些软件处理和/或服务可包括路由服务247、路由信息库(RIB)245、TE服务243和应用接口服务248。本领域技术人员将理解，其他处理器和存储装置，包括各种计算机可读介质，可用于存储和运行属于此处描述的发明技术的程序指令。

路由服务247包含由处理器运行以执行由一个或多个路由协议(如IGP(例如，OSPF和IS-IS)、BGP等)提供的功能的计算机可读指令。这些功能可以被配置成管理包含例如用于做出转发决定的数据的转发信息数据库(未示出)。路由服务247还可执行与虚拟路由协议有关的功能，如维护本领域技术人员所理解的VRF实例(未示出)。

网络拓扑的改变可以使用诸如通常的IS-IS和OSPF协议之类的链路状态协议来在路由器200中间传递。例如，假定AS内的通信链路故障或与网络节点相关的代价值改变。一旦网络状态的改变被路由器之一检测到，则该路由器就洪泛IGP公告，将改变传递到AS中的其他路由器。通过这种方式，每个路由器最终“收敛”到同一视图的网络拓扑。

图3阐释可以被路由器200洪泛的示例性IGP公告300(例如，IS-IS链路状态分组)。该分组包括域内路由协议鉴别字段302和长度指示符字段304，前者存储标识消息的具体协议(例如IS-IS)的值，后者存储指示用于公告的标准首部的长度的值。另外，版本/协议ID扩展(ext)字段306可用来进一步存储定义协议的特定版本的值。反向字段308和“R”字段留作将来与协议一起使用，ECO和用户ECO字段314和316也是，它们都被接收路由器忽略直到被指示在将来的协议版本中解码。

类型字段310(及相应的版本字段312)存储指示被发送的IGP公告300的类型(和版本)的值，其可以定义公告内其他面向类型的字段322的存在。例如，公告的类型可以是本领域技术人员所理解的“Hello”(你好)分组或“LSP”分组。PDU长度字段318存储指示包含首部、面向类型的字段和数据字段在内的整个PDU(协议数据单元，或IGP公告300)的长度的值。源ID字段320存储标识生成并且最初广播IGP公告300的路由器的值。

其他面向类型的字段322可包括协议所定义的任何数目的字段，如本领域技术人员所理解的校验和字段、最大区域地址字段等。例如，序列号字段(未示出)可以存储指示IGP公告的相对版本的序列号。通常，该字段中存储的序列号对于每个IGP公告的新版本例如增加一。因此若IGP公告300的序列号小于在先前收到的IGP公告版本中存储的(即同一公告节点生成的)序列号，则认为该IGP公告“过期”(无效)。相应地，路由器200可被配置成只存储和转发最新版本的IGP公告，例如具有最大序列号的版本。还可以使用剩余寿命字段(未示出)来存储可用于确定IGP公告300是否有效的值。剩余寿命值通常被初始化为非零整数值，常以秒为单位。剩余寿命值例如可以每秒减少一，直到剩余寿命值达到零，从而指示该IGP公告已变得无效。即，存储或洪泛公告300的每个路由器200不断使分组变老直到剩余寿命值等于零。本领域技术人员将意识到，作为替代可以使用其他老化机制，如从例如等于零的初始值开始增加IGP公告剩余寿命值直到剩余寿命值达到已知上限。

数据段330包括一个或多个可变长度字段500，每个字段具有此处将进一步描述的特定类型(或代码)、长度和值(TLV)。例如，为了公告网络拓扑，可以使用一对或多对相邻节点字段(未示出)和代价字段(未示出)。相邻节点字段可以存储诸如地址之类的值，该值指示从源ID字段320中存储的中间节点可以直接访问的网络节点。代价字段可以存储已经被例如公告节点关联到在相邻节点字段中标识的网络节点的值。注意在其他实施例中，单一相邻节点可以与多个代价值相关联。其他路由信息也可以被包含在IGP公告300的可变长度字段500中，如校验和值、填充字段、属性字段等，以及诸如新APPL_SERVER字段之类的应用服务器信息字段(下面进一步描述)。一般地，收到的IGP公告被存储在路由器200的链路状态数据库(LSDB)(未示出)中。

再次参考图2，TE服务243包含用于根据本发明来操作TE功能的计算机可执行指令。流量工程的示例描述于上面结合的RFC 3784和RFC3630。TE数据库(TED)244可用于根据本发明来(例如，在TE扩展的可变长度字段500中)存储由诸如IGP之类的路由协议提供的TE信息，并且示意性地由TE服务243维护和管理。

应用接口服务249包含由处理器220运行以根据本发明来执行与一个或多个应用有关的功能的计算机可执行指令，所述功能例如是本领域技术人员所理解的视频点播(VoD)、音乐服务等。值得注意地，这些功能可以被配置成例如根据此处描述的本发明来与路由服务247和/或TE服务243协作。

操作时，应用客户一般通过“客户请求”来向应用服务器请求应用内容(例如，视频、音乐等)。图4是可以有利地和本发明一起使用的客户请求400的部分的示意性框图。请求400包含常用首部410以及应用请求字段和/或信息对象420等。常用首部400还可包含(例如发送请求的应用客户的)源地址412和请求被发往的目的地址414(例如，应用服务器)。通常，应用客户上的应用服务例如可以通过本领域技术人员所理解的手动配置或动态学习而配置有适当的应用服务器的地点。因此，被配置的该应用服务器的地址可以被包含在客户请求400的目的地址414内。应用请求字段和/或信息对象420可以包含通常的面向应用的请求信息，如本领域技术人员所理解的请求类型、代码、特定字段、数据、信息等。

本发明针对用于优化计算机网络中IP骨干上的应用数据流的路由的技术。根据该新技术，客户路由器获知多个应用服务器的服务器状态(例如，待决请求的数目等)，并且还确定应用服务器和客户路由器之间的中间链路的量度(中间链路量度)，例如，尤其是从应用服务器到客户路由器方向上的链路量度。收到客户请求后，客户路由器基于服务器状态和中间链路量度来确定将该客户请求发送到多个应用服务器中的哪一个，并相应地发送该客户请求。

在此处描述的示意性实施例中，客户路由器通过在网络(例如，域)内传播(“公告”)的IGP消息的方式获知应用服务器的服务器状态和中间链路量度，所述IGP消息例如开始于连接到应用服务器的一个或多个服务器路由器，如下所述。IGP消息可以示意性地体现为IS-IS链路状态分组(IGP公告300)。值得注意地，IGP公告包括用于传送服务器状态和链路量度信息的可变长度字段或TLV编码格式。

TLV编码格式用于识别正在被传递(传送)的信息的类型(T)、待传送的信息的长度(L)以及被传送的实际信息的值(V)。长度字段中包含的长度(L)参数通常是面向实现方式的，并且可以表示从对象的类型字段的起点到终点的长度。然而，该长度一般表示值(V)字段而不是类型(T)或长度(L)字段的长度。

图5是阐释可以有利地和本发明一起使用的可变长度字段500的格式的示意性框图。可变长度字段500被示意性地体现为IGP公告300中包含的TLV，并且被扩展以携带有关应用服务器的信息。为此，“应用服务器TLV”500(“APPL_SERVER”)被组织以包括类型字段505，该字段包含新APPL_SERVER TLV的预定类型的值。长度字段510是可变长度值。TLV编码格式还可包含TLV“有效载荷”(例如，值字段515)内携带的一个或多个无序的子TLV 550，每个子TLV具有类型字段555、长度字段560和值字段565。字段TLV 500和子TLV 550(一个或多个)以各种方式被使用，包括此处根据本发明所描述的。值得注意地，还可使用本领域技术人员理解的通常的TE扩展来扩展可变长度字段500以携带有关网络链路的链路量度的信息(例如，链路利用率、链路延时、差错率等)。

根据本发明的一个方面，服务器路由器知道每个连接的应用服务器的标识(ID)(服务器ID)(例如，IP地址)以及每个服务器的当前状态。服务器的状态示例例如可以包括：活动应用连接的数目，待决应用请求的数目，当前CPU/存储器负载，当前使用带宽等。值得注意地，服务器信息或属性还可包括可用应用数据流的指示，例如本领域技术人员所理解的服务器处可用的VoD/音乐内容。服务器路由器可以基于与应用服务器的本地通信(例如，本领域技术人员所理解的路由器和服务器直接的特定消息交换)来知晓应用服务器信息，或者作为替代，服务器路由器可基于对进入的请求和外发的数据流的监视来维护服务器状态。示意性地，本地通信可以通过与特定本地通信协议内的可变长度字段500相似的方式来体现。

服务器路由器例如在IGP公告300的新APPL_SERVER TLV 500中将服务器ID和服务器状态公告给域中的路由器。APPL_SERVER TLV 500例如根据IS-IS网络范围的洪泛(或者，例如所理解的OSPF类型10(区域范围)或类型11(AS范围)不透明LSA)被洪泛到网络100(即，域内)的每个路由器。示意性地，每个APPL_SERVER TLV 500可以对应于单个服务器ID。(例如用于应用服务器1的)服务器ID可被包含在TLV500的值字段515内的特定服务器ID字段520中，或者作为替代可被包含在单独的子TLV 550中。另外，每个TLV 500可以具有一个或多个子TLV 550用于传送相应的应用服务器的服务器状态信息。例如，特定服务器的多个活动连接可被包含在与用于该服务器的TLV 500相对应的第一子TLV中，第二子TLV 550可包含多个待决请求等。通过这种方式，服务器路由器将应用服务器信息(ID和状态)的知识注入到被转发给网络的路由器(例如，客户路由器)的IGP公告中。

网络的每个路由器(例如，中间路由器和客户/服务器路由器)接收具有APPL_SERVER TLV 500的IGP公告300，并相应地维护应用服务器信息表。图6是可以有利地和本发明一起使用的示例性应用服务器表600的示意性框图。应用服务器表600示意性地是路由器的存储器240中存储的数据结构并包括一个或多个条目650，每个条目包含多个用于存储应用服务器ID 605的字段，以及一个或多个服务器状态信息字段，如活动连接610、待决请求615、CPU负载620、存储器负载625、已用带宽630和其他状态635。应用服务器表600示意性地由应用接口服务248维护并管理。收到APPL_SERVER TLV 500后，路由器在字段605中存储相应的应用服务器ID(例如，服务器1-N)，还在各个服务器信息字段610-635中存储任何附加数据(例如，数据1-N)。值得注意地，路由器通过每次在IGP公告300中收到新的/更新的APPL_SERVER TLV 500时更新该表来维护数据的当前值。另外，可对每个特定应用(例如，对于VoD，音乐等)维护单独的表。

根据本发明的另一方面，客户路由器接收IGP公告，并示意性地计算从其自身到每个应用服务器的反向SPT，即，使用从应用服务器发送到请求的应用客户的数据流的方向上的链路量度。值得注意地，反向SPT是基于例如使用IGP TE扩展或其他传送链路量度的方法而从服务器路由器或网络中的任何中间路由器发送的IGP公告中获得的链路量度(例如，链路利用率、链路延时、差错率等)来计算的。另外，除了此处提到的链路状态，本领域技术人员将理解，根据本发明，还可以使用与链路相关的任何静态或动态的量度/属性(例如，可以反应链路的实时状态的量度/属性)。

反向SPT为客户路由器提供从每个应用服务器朝向客户路由器本身的考虑了朝向客户路由器的链路量度的一组最短路径。需要注意，因为由客户路由器实施的负载平衡算法应考虑从服务器到客户而不是从客户到服务器的路径上的链路量度，所以根据本发明，最适宜使用反向SPT。图7是示出根据本发明来计算的反向SPT的图1中的计算机网络的示意性框图。示意性地，客户路由器以自身为根来计算反向SPT，并确定从可能由被请求的应用数据流使用的应用服务器，例如应用服务器1(或服务器路由器，例如，服务器路由器1)开始的最短路径。反向SPT(或“rSPT”)在本领域内公知，可通过与通常的SPT相似的方式来计算。然而，在反向SPT中，计算节点(例如，客户路由器)使用从网络中的其他路由器朝向其自身的方向上的链路量度。换言之，反向SPT定义从网络中的任何其他路由器(例如，应用服务器)一直到计算路由器(例如，客户路由器)的最短路径集合。值得注意地，未被选作到达客户节点的最短(最佳)路径的到其他中间路由器(未示出)的各种分支被示出用于说明。客户路由器基于例如包括相关链路量度的改变在内的网络中的改变/更新来将反向SPT保持为当前的。反向SPT被保持为当前的以便客户路由器能够根据预定准则来选择客户请求将被发往的最佳(例如，最优)的应用服务器，所述准则例如是被请求的数据流的已配置的链路利用率等，如下所述。

根据本发明的又一个方面，客户路由器例如通过确定存在请求分组形式/类型或服务器ID是该请求的目的地来接收(“截取”)客户请求。例如，客户路由器可以检查从应用客户接收的分组的内容，并在路由器/网络层处理该内容。具体而言，客户路由器搜索以寻找对应于客户请求400的分组格式、类型或特定内容，如本领域技术人员所理解的那样。例如，通过对照(例如，应用服务器表600的字段605中的)应用服务器ID的列表参考分组的目的地址，客户路由器可以确定该分组是客户请求400。应用层分组截取是本领域技术人员公知和理解的，并且根据本发明，可以使用任一这类截取技术来确定分组是客户请求400。或者，客户路由器可以充当应用客户的应用服务器代理。换言之，客户路由器可以向应用客户公告其自身为这样的应用服务器，通常去往实际的应用服务器(例如，应用服务器1和2)的请求可被发送到该应用服务器。在这种情况下，应用客户将请求提交给客户路由器，即假设客户路由器为应用服务器，如本领域技术人员理解的那样。

收到客户请求后，客户路由器基于例如服务器的当前负载(连接/请求的数目，CPU/存储器负载等)之类的服务器状态并基于诸如来自反向SPT之类的链路量度(例如，链路利用率)来确定将该请求发送到哪个应用服务器。可用服务器的服务器状态可以通过查阅应用服务器表600来确定。通过基于服务器状态将负载平衡算法应用到应用服务器以及另外在算法中包含例如来自反向SPT的中间链路量度，本发明允许客户请求的更理想的路由以及因此允许对得到的应用数据流的更理想的路由。

本领域技术人员所理解的各种负载平衡技术适合于与本发明一起使用以将服务器状态和链路量度考虑在内。例如，基于请求的预定义准则，例如，基于被请求的数据流的链路利用率的预计增长，客户路由器可以确定，与其他应用服务器(例如，应用服务器1)相比，从某些应用服务器(例如，应用服务器2)开始的反向SPT更拥挤，并可能无法容纳另外的流量。然而，客户路由器还必须考虑其他应用服务器(例如，服务器1)在其他服务器状态(例如，CPU和/或存储器负载)方面是否过载。其他比较和负载平衡技术将被本领域技术人员理解，这里提到的那些技术只是代表性示例。

一旦客户路由器确定(选择)了最佳应用服务器，客户路由器便尝试确保客户请求被转发到所选应用服务器。例如，客户路由器可以确定客户请求400是否已经(例如，就目的地址414而言)是去往所选应用服务器(例如，应用服务器1)的，这种情况下，请求400被客户路由器转发。另一方面，若客户请求400是去往不同应用服务器(例如，应用服务器2)的，则客户路由器尝试修正该请求的目的地。

为了修正客户请求400的目的地，客户路由器可以修改客户请求以确保它被发送到相应的应用服务器(例如，改变目的地址414)。例如，客户路由器可以将客户请求封装在到所选应用服务器的新IP首部410中，并代表客户来发送该请求(例如，源地址412仍为应用客户地址)，即“身份替代”。或者，客户路由器例如可以通过例如IGP之类的本地通信协议(路由层)或者示意性地经由面向应用的协议(应用层)来利用相应的服务器ID来答复应用客户，如本领域技术人员所理解的那样。如果这样配置，则在这种情形下，应用客户可以将请求400重新发送到相应的应用服务器，即，目的地址字段414中含有所选应用服务器地址。

图8是阐释根据本发明用于优化IP骨干上的应用数据流的路由的过程的流程图。过程800开始于步骤805，继续到步骤810，其中服务器路由器(例如，服务器路由器1和2)维护被连接的应用服务器(例如，分别是应用服务器1和2)的服务器ID和服务器状态，如上所述。在步骤815中，服务器路由器例如使用IGP公告300中的APPL_SERVER TLV 500将服务器ID和服务器状态传播到网络中。中间路由器(例如，中间路由器A和B)例如也使用IGP公告300(如通过TE扩展)来在网络内传播链路的链路量度(例如，链路利用率)，如上所述。客户路由器在步骤825中接收IGP公告300，从而获知该信息，并在步骤830中将服务器ID和服务器状态存储在应用服务器表600中。在步骤835中，为了示意性地确定中间链路量度，客户路由器可以随后(如上所述，基于朝向其自身的链路量度)计算从其自身到每个应用服务器的反向SPT，并将反向SPT存储在例如反向SPT表249中。值得注意地，客户路由器可以响应于收到的网络中的改变/更新来更新表600或计算出的反向SPT。

在步骤840中，客户路由器例如通过截取客户请求400或通过充当应用服务器代理来接收请求，这两种方式如上所述。同样如上所述，作为响应，客户路由器在步骤845中基于服务器状态和例如反向SPT的中间链路量度来确定将请求发送到哪个应用服务器。在步骤850中若需要修改该请求的应用服务器目的地(即，可以使用更理想的服务器)，则客户路由器或者可以(例如，通过改变目的地址414)修改客户请求目的地，或者代替地可以利用相应的应用服务器目的地(例如，更理想的服务器的地址和/或服务器ID)来答复应用客户。客户路由器可以随后在步骤860中将客户请求转发到相应的应用服务器。值得注意地，响应于将相应的应用服务器目的地通知应用客户，客户路由器可以利用相应的应用服务器目的地来转发来自应用客户的返回请求(例如，“重接收”请求)。过程800终止于步骤865。

有利地，新技术优化了计算机网络中IP骨干上的应用数据流的路由。通过基于服务器状态和(例如来自反向SPT的)中间链路量度来确定将客户请求发送到哪里，新技术允许客户请求被发送到最优的应用服务器，从而对该请求进行负载平衡。具体而言，请求可以被负载平衡，而无需应用层的路由和资源利用率知识，即，网络层拥有足够信息来优化应用数据流。另外，新技术的动态性质减轻了麻烦的手动配置的需要。

虽然已示出并描述了优化计算机网络中IP骨干上的应用数据流的路由的示例性实施例，但是应该理解，在本发明的精神和范围内可以做出各种其他变更和修改。例如，此处本发明是使用IS-IS链路状态分组作为IGP公告300来描述的。然而，本发明在其更广泛的意义上不限于此，实际上，它可以与其他IGP公告一起使用，如本领域技术人员所理解的OSPFLSA(例如，类型10或11不透明LSA)。另外，虽然上述说明描述了在连接到应用客户的客户路由器处执行本技术，但是给定本领域技术人员所理解的合适配置，该技术可以在网络内的其他节点处执行，如应用客户自身。另外，虽然示出并描述了本发明使用反向SPT来管理中间链路量度信息，但是本领域技术人员将理解，根据本发明，可以使用其他技术来收集/利用中间链路量度。

前述说明针对本发明的具体实施例。然而很明显，可以对所述实施例做出其他变更和修改，并取得它们的优点的一些或全部。例如，可以清楚地预料到，本发明的教导可以实现为软件(包括含有在计算机上运行的程序指令的计算机可读介质)，硬件、固件或其组合。另外，可以生成电磁信号来通过例如无线数据链路或诸如因特网之类的数据网络携带实现本发明的多个方面的计算机可执行指令。因此，本说明应仅通过示例的方式来看待，而不是要限制发明范围。因此，所附权利要求的目的是涵盖落入本发明的真实精神和范围内的所有这种变化和修改。