CN101227410A - 流量监管方法及流量监管设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流量监管方法，该方法包括：针对各个待监管用户分别设置用户令牌桶，针对所有待监管用户设置总令牌桶；分别向各个用户令牌桶中添加令牌，将用户令牌桶中溢出的令牌添加到总令牌桶中；接收到待监管用户的报文后，判断该用户的用户令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从该用户的用户令牌桶中取走与报文转发权限相当的令牌数量；否则，判断总令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从总令牌桶中取走与该报文转发权限相当的令牌数量。另外，本发明还提供了一种流量监管设备。本发明能够提高带宽资源利用率。

Description

流量监管方法及流量监管设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及流量监管方法及流量监管设备。

背景技术

在网络通信过程中，为了使有限的网络资源能够更好地发挥作用，防止大量突发的用户数据使网络发生拥塞，必须对用户流量进行监管。流量监管的典型应用是监督进入网络的某一流量的规格，将其限制在合理的范围之内，或对超出的流量进行“惩罚”，以保护网络资源和运营商利益。

实施流量监管首先要评估流量是否超出了规格，然后再根据评估结果实施调控策略。通常，流量规格评估采用令牌桶方式进行，令牌桶可以看作是一个有一定容量的存放令牌的容器，系统按规定的速率向桶中放置令牌，当桶中令牌满时，多出的令牌溢出，桶中令牌不再增加。图1示出了采用令牌桶评估流量的过程示意图，每到达一个报文就进行一次评估，判断桶中有没有足够的令牌可供使用，如果有，则说明流量被控制在允许的范围内，属于承诺内流量，故转发报文，并从桶中取走与报文转发权限相当的令牌数量(通常用一个令牌关联一个比特的报文转发权限)；如果没有，则说明已经耗费太多令牌，流量超标，丢弃报文。

下面结合一具体例子对采用令牌桶的流量监管方式进行详细说明。参见图2所示网络拓扑结构，50台个人计算机(PC)通过交换机汇聚到出口路由器上联Internet，其流量监管需求如下：针对各个PC分别进行上行流量监管，每个PC的上行流量均不超过1M。为了达到上述流量监管需求，需要为各个PC分别配置令牌桶，以限制各个PC的流量。

上述方案虽然能够很好地限制各个用户的流量，但是存在以下缺陷：由于分配给各个用户的流量即带宽都是固定的，因此当其中某个用户下线或者使用的流量较小时，其空闲带宽不能够被其它用户所使用，从而造成带宽资源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种流量监管方法及流量监管设备，提高带宽资源利用率。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种流量监管方法，该方法包括：

针对各个待监管用户分别设置用户令牌桶，针对所有待监管用户设置总令牌桶；分别向各个用户令牌桶中添加令牌，并将用户令牌桶中溢出的令牌添加到总令牌桶中；

接收到待监管用户的报文后，判断该用户的用户令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从该用户的用户令牌桶中取走与报文转发权限相当的令牌数量；否则，判断总令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从总令牌桶中取走与该报文转发权限相当的令牌数量。

所述分别向各个用户令牌桶中添加令牌包括：

按照相同的速率分别向各个用户令牌桶中添加令牌；或者，按照不同的速率分别向各个用户令牌桶中添加令牌。

当总令牌桶满时，多余的令牌溢出，总令牌桶中的令牌不再增加。

当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，该方法还包括：

直接丢弃该报文；或者，对该报文进行优先级重标记。

该方法进一步包括：

当用户令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为绿色；

当总令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为黄色；

当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为红色；

或者，当用户令牌桶中或总令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，都将该报文标记为绿色；

当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为红色。

一种流量监管设备，该设备包括：令牌桶管理单元和报文处理单元，其中，

令牌桶管理单元，用于针对各个待监管用户分别设置用户令牌桶，针对所有待监管用户设置总令牌桶；分别向各个用户令牌桶中添加令牌，并将用户令牌桶中溢出的令牌添加到总令牌桶中；

报文处理单元，用于在接收到待监管用户的报文后，判断该用户的用户令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从该用户的用户令牌桶中取走与报文转发权限相当的令牌数量；否则，判断总令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从总令牌桶中取走与该报文转发权限相当的令牌数量。

所述令牌桶管理单元按照相同的速率分别向各个用户令牌桶中添加令牌；或者，按照不同的速率分别向各个用户令牌桶中添加令牌。

当总令牌桶满时，多余的令牌溢出，总令牌桶中的令牌不再增加。

所述报文处理单元进一步用于，当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，直接丢弃该报文，或者对该报文进行优先级重标记。

所述报文处理单元进一步用于，当用户令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为绿色；当总令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为黄色；当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为红色；

或者，当用户令牌桶中或总令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，都将该报文标记为绿色；当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为红色。

由此可见，在本发明提供的技术方案中，总令牌桶中的令牌是由各个用户令牌桶溢出的令牌组成的，如果某个用户的流量较小，无法用完其用户令牌桶中的令牌，导致令牌溢出，则其溢出的令牌将进入总令牌桶。当某个用户因流量较大，导致其用户令牌桶中的令牌不够使用时，就可以使用总令牌桶中的令牌(即其它用户令牌桶溢出的令牌)进行报文转发，从而使其它用户的空闲带宽得到了有效利用，避免了带宽资源浪费，提高了带宽资源利用率。

附图说明

图1为现有技术中采用令牌桶评估流量的过程示意图；

图2为现有技术中的一种网络拓扑结构示意图；

图3为本发明实施例中的流量监管方法流程图；

图4为本发明实施例中的令牌桶示意图；

图5为本发明实施例中的流量监管设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

为了克服现有技术中带宽资源利用率不高的问题，本发明提出了一种流量监管方法。在该方法中，需要设置两级令牌桶：一、用户令牌桶，与待监管用户一一对应，用来限制各个待监管用户的流量；二、总令牌桶，用来限制所有用户的总流量。其中，用户令牌桶和总令牌桶的容量可根据实际需求进行设置。

通常，令牌桶的配置参数包括：承诺信息速率(CIR)和承诺突发尺寸(CBS)，CIR表示向桶中放置令牌的速率，CBS表示每次突发所允许的最大流量尺寸。本发明中，每个用户令牌桶各自对应一个CIR，这些CIR可以相同，也可以不同。针对每个用户令牌桶，分别按照各自对应的CIR向桶中添加令牌(即每隔1/CIR的时间产生一个令牌)，如果用户令牌桶满，则将其溢出的令牌添加到总令牌桶中，当总令牌桶满时，多余的令牌溢出，总令牌桶中的令牌不再增加。也就是说，总令牌桶中的令牌由各个用户令牌桶溢出的令牌组成，如果某个用户的流量较小，无法使用完其用户令牌桶中的令牌，导致令牌溢出，则其溢出的令牌就将进入总令牌桶。

图3示出了本发明实施例中的流量监管方法流程图，包括以下步骤：

步骤301：接收到某待监管用户的报文后，判断该用户的用户令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则执行步骤302；否则，执行步骤303。

步骤302：转发该报文，并从该用户的用户令牌桶中取走与报文转发权限相当的令牌数量，然后结束本流程。

步骤303：判断总令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则执行步骤304；否则，执行步骤305。

步骤304：转发该报文，并从总令牌桶中取走与该报文转发权限相当的令牌数量，然后结束本流程。

步骤305：直接丢弃该报文；或者，对该报文进行优先级重标记，将该报文设置为较低的优先级等待继续发送。

由图3可见，当某个用户因流量较大，导致其用户令牌桶中的令牌不够使用时，可以使用总令牌桶中的令牌(即其它用户令牌桶溢出的令牌)进行报文转发，从而使其它用户的空闲带宽得到了有效利用，提高了带宽资源利用率。

当一个令牌关联一个比特的报文转发权限时，判断令牌桶(用户令牌桶或总令牌桶)中是否有足以转发报文的令牌可通过以下方式实现：判断报文的长度是否小于令牌桶中的令牌数，如果小于，则确定令牌桶中有足以转发该报文的令牌，之后转发报文，并从令牌桶中取走与报文长度相等的令牌数量；否则，认为桶中令牌数不够。

为更加清楚起见，下面通过一具体例子对本发明提供的流量监管方法进行详细说明。

假设流量监管需求为：对用户A、B的单个流量分别限速1M，对A、B的总流量限速2M，且一个令牌关联一个比特的报文转发权限。图4示出了对应该流量监管需求的令牌桶示意图，其中，A、B用户令牌桶的CIR均为1M，系统按照1M的速率向A、B用户令牌桶中放置令牌，当A用户令牌桶或B用户令牌桶满时，溢出的令牌进入总令牌桶。

接收到用户A的报文后，首先判断该报文的长度是否小于A用户令牌桶中的令牌数，如果小于，则说明A用户令牌桶中有足够的令牌可供转发该报文，故将该报文标记为绿色，表示其为承诺内流量，并从A用户令牌桶中取走与报文长度相等数量的令牌。如果该报文长度大于A用户令牌桶中的令牌数，则说明用户A流量已经超标，此时查看总令牌桶中是否有用户B溢出的令牌，如果总令牌桶中的令牌数大于该报文长度，则说明用户B的流量较小，有剩余的带宽可供用户A使用，此时可以将该报文标记为黄色，并从总令牌桶中取走与报文长度相等数量的令牌。如果该报文长度既不小于A用户令牌桶中的令牌数，也不小于总令牌桶中的令牌数，则说明A用户令牌桶和总令牌桶中都没有足够的令牌可供转发该报文，故将该报文标记为红色，表示其为超标流量，A用户令牌桶和总令牌桶中的令牌数都不减少。B报文的处理过程与A报文的处理过程同理，这里不再赘述。

其中，绿色报文和黄色报文都是予以转发的报文；对于红色报文，可以选择直接丢弃或者对该报文进行优先级重标记处理。另外，在判断出用户令牌桶或者总令牌桶中有足够的令牌可供转发报文时，也可以都将该报文标记为绿色，而不进行黄色和绿色区分。

相应地，本发明还提供了一种流量监管设备，该设备结构参见图5所示，主要包括：令牌桶管理单元和报文处理单元，其中，

令牌桶管理单元，用于针对各个待监管用户分别设置用户令牌桶，针对所有待监管用户设置总令牌桶；分别向各个用户令牌桶中添加令牌，并将用户令牌桶中溢出的令牌添加到总令牌桶中；

报文处理单元，用于在接收到待监管用户的报文后，判断该用户的用户令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从该用户的用户令牌桶中取走与报文转发权限相当的令牌数量；否则，判断总令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从总令牌桶中取走与该报文转发权限相当的令牌数量。

其中，所述令牌桶管理单元可以按照相同的速率分别向各个用户令牌桶中添加令牌；或者，按照不同的速率分别向各个用户令牌桶中添加令牌。

当总令牌桶满时，多余的令牌溢出，总令牌桶中的令牌不再增加。

所述报文处理单元进一步用于，当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，直接丢弃该报文，或者对该报文进行优先级重标记。

所述报文处理单元进一步用于，当用户令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为绿色；当总令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为黄色；当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为红色；

或者，当用户令牌桶中或总令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，都将该报文标记为绿色；当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为红色。

以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流量监管方法，其特征在于，该方法包括：

针对各个待监管用户分别设置用户令牌桶，针对所有待监管用户设置总令牌桶；分别向各个用户令牌桶中添加令牌，并将用户令牌桶中溢出的令牌添加到总令牌桶中；

接收到待监管用户的报文后，判断该用户的用户令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从该用户的用户令牌桶中取走与报文转发权限相当的令牌数量；否则，判断总令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从总令牌桶中取走与该报文转发权限相当的令牌数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别向各个用户令牌桶中添加令牌包括：

按照相同的速率分别向各个用户令牌桶中添加令牌；或者，按照不同的速率分别向各个用户令牌桶中添加令牌。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当总令牌桶满时，多余的令牌溢出，总令牌桶中的令牌不再增加。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，该方法还包括：

直接丢弃该报文；或者，对该报文进行优先级重标记。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

当用户令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为绿色；

当总令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为黄色；

当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为红色；

或者，当用户令牌桶中或总令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，都将该报文标记为绿色；

当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为红色。

6.一种流量监管设备，其特征在于，该设备包括：令牌桶管理单元和报文处理单元，其中，

令牌桶管理单元，用于针对各个待监管用户分别设置用户令牌桶，针对所有待监管用户设置总令牌桶；分别向各个用户令牌桶中添加令牌，并将用户令牌桶中溢出的令牌添加到总令牌桶中；

报文处理单元，用于在接收到待监管用户的报文后，判断该用户的用户令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从该用户的用户令牌桶中取走与报文转发权限相当的令牌数量；否则，判断总令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则转发该报文，并从总令牌桶中取走与该报文转发权限相当的令牌数量。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述令牌桶管理单元按照相同的速率分别向各个用户令牌桶中添加令牌；或者，按照不同的速率分别向各个用户令牌桶中添加令牌。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，当总令牌桶满时，多余的令牌溢出，总令牌桶中的令牌不再增加。

9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述报文处理单元进一步用于，当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，直接丢弃该报文，或者对该报文进行优先级重标记。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述报文处理单元进一步用于，当用户令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为绿色；当总令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为黄色；当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为红色；

或者，当用户令牌桶中或总令牌桶中有足以转发该报文的令牌时，都将该报文标记为绿色；当总令牌桶中没有足以转发该报文的令牌时，将该报文标记为红色。

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