一种基于跨洲分布式数据中心的智能路由接入方法及系统与流程

本发明实施例涉及智能路由接入，具体涉及一种基于跨洲分布式数据中心的智能路由接入方法及系统。

背景技术：

1、随着全球化业务的快速扩展，一些国际工程承包企业在全球范围内设有多个驻外机构，业务覆盖欧洲、中东、拉美、非洲、东南亚等多个国家和地区。为支撑全球业务的数字化协同，企业通常采用跨洲分布式数据中心架构，在欧洲、非洲、亚洲等多个地区部署数据中心，实现三地数据实时同步，以满足不同区域用户的访问需求并保障业务连续性。

2、在此架构下，如何将用户的http请求精准路由到最优数据中心，是保障全球业务协同效率和数据主权合规的核心技术挑战。目前，跨洲分布式数据中心路由领域主要存在以下几类技术方案：

3、1. 基于地理位置的静态dns路由方案

4、当前主流方案为基于地理位置的静态dns路由。企业业务域名注册于域名服务商，使用云解析dns做权威解析，配置多条地理位置路由记录：欧洲用户路由至欧洲数据中心，非洲用户路由至非洲数据中心，亚洲及东南亚用户路由至中国香港数据中心，每个数据中心均部署业务系统，根据用户所在地理位置将请求路由到最近的数据中心。该方案技术成熟、部署简单，能够实现基于用户地理位置的初步路由分流。

5、然而，该方案存在明显的局限性：其一，路由决策仅基于“地理位置”单一维度，无法感知业务类型、数据敏感度、用户角色、合规约束等关键业务特征，导致路由决策粗放；其二，完全不具备数据主权和跨境数据合规性约束能力，无法在路由层强制执行欧盟gdpr、中国pipl等合规要求，存在数据跨境违规风险；其三，当多个目标存在冲突时（如性能与合规冲突、成本与延迟冲突），无法做全局最优决策，只能做静态就近路由；其四，故障切换依赖dns ttl（生存时间）过期机制，ttl通常为60秒至1小时，故障切换不够敏捷，用户体验较差。

6、2. 基于sdn/算力感知的智能路由方案

7、近年来，随着软件定义网络（sdn）和算力网络技术的发展，出现了基于sdn控制器的智能路由方案以及基于srv6的算力感知路由分配方案。例如，有专利公开了一种基于srv6的算力感知路由分配方法及系统，通过获取分布式集群中各节点的实时资源状态数据，使用改进后的dijkstra算法计算最优路径。另有方案通过sdn控制器实现多站点网络架构中的路由决策。此外，还有方案提出了智能计算中心云平台的算力路由网关配置方法和装置。

8、这类方案相比静态dns路由有了显著进步，能够感知算力资源和网络状态，实现基于资源状况的动态路由。但其局限性同样明显：第一，路由决策仍主要基于网络层和资源层指标（如节点负载、带宽、延迟等），缺乏对业务语义层特征（业务类型、数据敏感度、用户角色等）的感知能力，无法实现业务感知的精细化路由；第二，不具备数据主权合规检测能力，无法在路由决策时强制执行跨境数据合规约束；第三，多目标决策通常采用简单的加权求和或单目标优化，难以处理性能、合规、成本等多目标冲突场景下的全局最优决策。

9、3. 基于数据主权合规的路由方案

10、针对数据主权和跨境数据合规的迫切需求，近年来出现了一些在路由层面考虑数据主权约束的技术方案。例如，有方案提出对ai智能体中的数据流进行多阶段敏感检测，生成包含敏感级别、法律管辖区域及链式hmac签名的数据主权标签，为后续强制路由和合规执行提供依据，并通过路由策略矩阵生成不可豁免的路由指令。另有方案通过sdn控制器实现基于管辖区域数据主权策略的路由。还有方案提出了主权数据中心的分阶段数据管理方法。

11、这类方案在数据主权合规方面做出了有益探索，能够基于数据敏感级别和法律管辖区域进行路由约束。然而，其局限性在于：第一，合规检测与路由决策通常是割裂的，缺乏与业务特征感知、多目标优化决策的深度融合；第二，路由特征维度仍然有限，主要关注数据敏感度和地理位置，未涉及业务类型、用户角色、历史行为、数据关联等多维业务特征；第三，缺乏全局多目标博弈均衡决策能力，合规约束往往以“硬规则”形式单独存在，未与性能、成本等目标进行博弈均衡求解。

12、4. 基于http 302调度的内容分发网络（cdn）方案

13、在内容分发网络领域，dns调度与http 302调度相结合的混合调度方案已得到广泛应用。客户端首先通过dns系统访问到http调度系统，http调度系统选择最优的边缘服务器，通过302重定向将客户端引导至目标边缘节点。有方案进一步改进了传统302调度中浏览器跳转后后续请求不再经过调度中心所导致的调度失效问题。

14、然而，cdn场景下的302调度方案与跨洲分布式数据中心的业务路由场景存在本质差异：cdn调度主要基于内容分发效率和边缘节点负载，而跨洲数据中心路由需要综合考虑业务特征、数据主权合规、多目标博弈均衡等复杂因素。cdn方案同样缺乏业务特征编码能力、数据主权合规检测能力和多目标博弈均衡决策能力。

15、5. 传统负载均衡与会话保持方案

16、传统负载均衡器（如f5、haproxy等）支持基于cookie的会话保持和健康检查，能够在数据中心内部进行流量分发。有方案提出了服务器集群的负载均衡方法，通过会话id实现会话保持。然而，这类方案主要面向单一数据中心内部的负载均衡场景，缺乏跨数据中心的路由能力，无法在多个跨洲数据中心之间做智能调度。

17、6. 基于博弈论的路由决策方案

18、在路由决策领域，已有研究者将博弈论引入网络路由问题。例如，有方案提出了基于非合作博弈的dtn网络机会路由合作激励方法，将节点每跳发包过程建模成拍卖模型，找到了贝叶斯纳什均衡解。另有方案提出了基于博弈论的异构网络下接入网络选择方法，根据异构网络中每个网络的网络参数及预设的多业务下网络参数博弈原则，获取高于纳什均衡解的网络接入策略。还有方案将路由器为数据流分配带宽问题构建成stackelberg博弈模型。

19、然而，现有博弈论路由方案主要解决单一场景下的特定问题（如dtn网络中的节点合作激励、异构网络接入选择等），尚未出现将博弈论系统性地应用于跨洲分布式数据中心http请求路由决策的技术方案，特别是未涉及多维多模态业务特征驱动的博弈建模、合规约束下的博弈空间约简、以及多玩家非合作博弈框架下的纳什均衡求解。

20、综上所述，现有跨洲分布式数据中心路由领域主要存在以下尚未解决的技术问题：

21、（一）路由决策维度不足。现有方案最多基于地理位置、网络延迟或节点负载等有限维度做路由决策，无法融合业务类型、数据敏感度、合规约束、用户角色、访问时间、历史行为、数据关联等多维多模态业务特征做综合决策。缺乏从http请求中系统性地采集和编码多维度业务特征的技术手段。

22、（二）数据主权合规机制缺失。现有方案在路由层要么完全不考虑数据主权和跨境合规约束，要么合规检测与路由决策割裂执行，缺乏在路由决策流程中内嵌的、不可绕过的合规检测机制。无法在路由时强制将敏感数据路由至合规的数据中心，存在数据跨境违规风险。

23、（三）多目标冲突无法全局优化。当性能、合规、成本等多个目标存在冲突时，现有方案采用线性加权求和或单目标优化方式，仅能得到局部最优解，缺乏通过博弈论框架实现多目标全局最优决策的技术方案。尚未出现将路由决策建模为多玩家非合作博弈问题并通过纳什均衡求解的技术路径。

24、（四）故障切换不够敏捷。现有方案依赖dns ttl过期机制实现故障切换，切换时间通常为60秒至1小时，无法满足秒级故障切换的业务连续性要求。缺乏基于http 302重定向的、不受dns ttl限制的秒级故障切换机制。

25、（五）会话保持与路由决策缺乏有效协同。现有会话保持方案主要面向单一数据中心内部，缺乏跨数据中心场景下“首次决策+后续直连”的会话保持机制，无法在保证会话亲和性的同时大幅降低重复决策开销。

技术实现思路

1、为此，本发明实施例提供一种基于跨洲分布式数据中心的智能路由接入方法及系统，以解决现有技术无法基于多维多模态业务特征进行数据主权合规约束下的多目标全局最优智能路由决策的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、根据本发明实施例的第一方面，提供了一种基于跨洲分布式数据中心的智能路由接入方法，所述方法包括：

4、在跨洲分布式数据中心集群的每个数据中心前端部署智能路由网关，保留云端dns做地理粗路由，将用户http请求引导至就近数据中心的智能路由网关；

5、所述智能路由网关接收http请求后，通过多模态业务特征编码器从http请求中采集多个维度的业务特征，融合为统一特征向量f；

6、将所述特征向量f输入数据主权合规检测引擎，执行合规规则匹配，产出满足数据主权合规约束的数据中心子集d'；

7、将所述特征向量f和所述合规数据中心子集d'输入多目标博弈均衡决策器，将路由决策建模为多玩家非合作博弈问题，通过迭代最佳响应算法求解纳什均衡，输出全局最优目标数据中心d*；

8、比较所述目标数据中心d*与当前数据中心，若相同则生成会话令牌并转发到当前数据中心业务系统，若不同则返回http302重定向至所述目标数据中心并携带所述会话令牌。

9、进一步地，所述多个维度的业务特征包括地理位置、网络拓扑、业务类型、数据敏感度、合规约束、用户角色、访问时间、历史行为和数据关联共9个维度；所述地理位置通过源ip地址查询geoip数据库获得，所述网络拓扑通过主动探测rtt和丢包率获得，所述业务类型通过url路径正则匹配获得，所述数据敏感度通过查询业务系统配置获得，所述合规约束通过查询合规标签集获得，所述用户角色通过解析jwt token中的角色字段获得，所述访问时间通过判断当前时间戳属于工作时段还是非工作时段获得，所述历史行为通过查询缓存中用户最近n次访问模式获得，所述数据关联通过查询业务系统获得关联业务节点id。

10、进一步地，所述合规规则采用触发器-动作模式定义，每条规则包含触发条件和允许的数据中心集合；当所述特征向量f满足某条规则的触发条件时，将当前合规数据中心子集d'与该规则允许的数据中心集合取交集，以逐步过滤掉不合规的数据中心；当所述合规数据中心子集d'变为空集时，触发合规违规告警流程并返回错误。

11、进一步地，所述多玩家非合作博弈模型的玩家集合包括用户agent、各数据中心agent、合规agent和成本agent，每个agent具有独立的收益函数；

12、所述用户agent的收益基于服务质量、延迟和成本的加权计算，所述数据中心agent的收益基于负载满意度和处理成本的加权计算，所述合规agent的收益基于合规评分和违规惩罚的加权计算，所述成本agent的收益基于资源效率和运营成本的加权计算；

13、所述迭代最佳响应算法在每次迭代中依次为每个agent选择使其收益最大化的策略，直至所有agent的策略不再发生变化时达到纳什均衡。

14、进一步地，所述会话令牌包含用户标识、会话标识、亲和性数据中心标识、起止时间和特征向量快照；首次请求时生成所述会话令牌并通过set-cookie返回浏览器，后续请求验证所述会话令牌有效后直接路由至所述亲和性数据中心，跳过特征编码、合规检测和博弈决策步骤。

15、进一步地，还包括故障秒级切换步骤：通过全球多个地理位置的健康探测节点以固定周期探测各数据中心健康状态，当单一探测节点探测到故障时触发多个不同地理位置的探测节点并发验证，当超过预定比例的探测节点确认故障时判定为真实故障，在所述合规数据中心子集d'中选择健康且负载最低的数据中心作为切换目标，通过http 302重定向实现故障切换。

16、进一步地，所述健康探测内容包括http探活、tcp端口检测、数据库连接测试和应用层业务调用，采用三态判定：健康、降级和故障；当连续设定次数探测成功时判定为健康，当成功率介于设定阈值之间时判定为降级，当连续设定次数探测失败时判定为故障。

17、进一步地，所述http 302重定向在统一资源定位符中附加会话令牌参数，所述目标数据中心的智能路由网关验证所述会话令牌的有效性后直接转发到业务系统；当所述会话令牌中的亲和性数据中心标识与当前数据中心一致时，确认该请求已经过决策，不再触发新的决策流程。

18、根据本发明实施例的第二方面，提供了一种基于跨洲分布式数据中心的智能路由接入系统，所述系统包括：

19、dns地理粗路由层，用于基于用户地理位置将http请求引导至就近数据中心；

20、智能路由网关层，部署于每个数据中心前端，用于接收经所述dns地理粗路由层引导的http请求并执行智能路由决策，所述智能路由网关层包括多模态业务特征编码器、数据主权合规检测引擎、多目标博弈均衡决策器和智能会话保持器；

21、业务系统层，部署于每个数据中心，用于处理经所述智能路由网关层转发或重定向的http请求并返回业务响应；

22、所述多模态业务特征编码器用于从http请求中采集多个维度的业务特征并融合为统一特征向量，所述数据主权合规检测引擎用于基于所述特征向量执行合规规则匹配并产出合规数据中心子集，所述多目标博弈均衡决策器用于基于所述特征向量和所述合规数据中心子集通过纳什均衡求解输出全局最优目标数据中心，所述智能会话保持器用于生成和管理会话令牌以维持用户会话期间的路由亲和性。

23、进一步地，所述智能路由网关层还包括故障秒级切换器，所述故障秒级切换器包含分布在全球多个地理位置的健康探测节点，用于以固定周期探测各数据中心的健康状态，并在确认故障后在所述合规数据中心子集中选择切换目标；所述系统还包括缓存集群用于存储会话令牌和决策缓存，规则配置中心用于管理合规规则，监控告警组件用于采集和展示系统运行指标，日志收集组件用于采集和存储系统运行日志。

24、本发明实施例具有如下优点：

25、本发明实施例针对现有跨洲数据中心路由方案路由维度单一、无数据主权合规约束、多目标冲突无法全局优化、故障切换不敏捷的问题，采用dns地理粗路由与http层业务感知细路由相结合的混合调度架构，在每个数据中心部署智能路由网关；通过多模态业务特征编码器采集九维业务特征并融合为特征向量，通过数据主权合规检测引擎过滤出合规数据中心子集，通过多目标博弈均衡决策器将路由决策建模为多玩家非合作博弈并求解纳什均衡输出最优目标数据中心，通过智能会话保持器实现会话亲和性，通过故障秒级切换器实现健康探测与快速切换。本发明将路由维度从一维提升至九维，路由正确率达97%以上，总决策耗时小于40毫秒，故障切换时间小于等于3秒，后续请求验证耗时小于2毫秒，适用于国际工程承包企业的全球化数字基础设施架构。