CN101674247B - 一种对业务流量进行监管的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明披露了一种对业务流量进行监管的方法及其装置，方法包括：针对每一待监管用户配置用户令牌桶实行单流量监管，针对所有待监管用户配置总令牌桶实行总流量监管，且配置总令牌桶的令牌添加速率与所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和相关联。当配置总令牌桶的令牌添加速率等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量和/或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，则转发到达的报文；否则丢弃报文。本发明能够在对用户带宽资源进行必要限制的前提下充分利用带宽资源，或公平分配带宽资源。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信业务中对带宽资源进行分配及管理的技术，尤其涉及通讯设备对业务流量进行监管的方法及装置。
背景技术
在网络通信过程中，鉴于带宽的有限性，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，把其限制在合理的范围内。
实现流量监管的通用方式是令牌桶机制。令牌桶可以看作是一个具有一定容量的可以存放令牌的容器，系统按照规定的速率向桶中注入令牌，当桶中令牌满而溢出时，桶中令牌便不再增加。每当有用户报文到达就测量令牌桶中令牌的数量，如果判断桶中的令牌数量大于或等于到达报文的数量，说明当前用户报文流量尚在允许的范围内，则继续转发这些报文；如果桶内的令牌数量已经小于报文的数量，说明当前用户报文流量已经超过了允许的范围，则会丢弃这些报文。
下面用一个具体的例子对采用令牌桶进行业务流量监管方式进行详细地说明。譬如有四位用户利用pc机通过交换机上网，这四位用户分别是金牌用户，银牌用户，铜牌用户和普通用户，总带宽为100M，对这四位用户限制的最大流量分别为40M，30M，20M，10M，通过配置基于令牌桶的业务流量监管功能便可以实现这种用户流量限制需求。
虽然令牌桶机制可以实现这种需求，但这种方案也有一个明显的缺点。由于分配给每个用户的流量即带宽都是固定的，每个用户均不能使用其他用户的带宽，当其他用户不使用带宽或者使用带宽较小的时候，分配给该用户的全部或部分带宽就会被浪费掉了，这样会造成很大的资源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对业务流量进行监管的方法及装置，能够有效地限制用户带宽资源。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对业务流量进行监管的方法，包括：
针对每一待监管用户配置用户令牌桶实行单流量监管，针对所有待监管用户配置总令牌桶实行总流量监管，且配置总令牌桶的令牌添加速率与所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和相关联。
进一步地，
当配置总令牌桶的令牌添加速率等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量和/或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，则转发到达的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶和/或总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
进一步地，
当配置总令牌桶的令牌添加速率大于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，则转发到达的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶或总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
进一步地，
当配置总令牌桶的令牌添加速率小于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量和总令牌桶内令牌的数量均大于或等于到达的报文的数量，才转发到达的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶或总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
进一步地，
对每一用户令牌桶设置承诺信息速率(cir)表示该用户令牌桶的令牌添加速率，如果该用户令牌桶满，则对溢出的令牌不做处理；设置承诺突发流量大小(cbs)表示该待监管用户允许的最大业务流量，即一定大小的用户令牌桶在测量初始时的令牌数；
对总令牌桶设置总承诺信息速率(CIR)表示总令牌桶的令牌添加速率，如果总令牌桶满，则对溢出的令牌不做处理；设置总承诺突发流量大小(CBS)表示所有单用户允许的最大流量的总和，即一定大小的总令牌桶在测量初始时的令牌数。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对业务流量进行监管的装置，包括依次连接的流量监管设置模块、流量监管模块以及报文处置模块，其中：
流量监管设置模块，用于针对每一待监管用户配置用户令牌桶，针对所有待监管用户配置总令牌桶，且配置总令牌桶的令牌添加速率与所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和相关联；
流量监管模块，用于在收到待监管用户到达的报文后，若判断相应的用户令牌桶和/或总令牌桶中有足够的令牌表示可以转发到达的报文，则向报文处置模块输出转发报文指示及要转发的报文，否则丢弃报文；
报文处置模块，用于根据转发报文指示将要转发的报文进行转发。
进一步地，
流量监管设置模块配置的总令牌桶的令牌添加速率等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和；
流量监管模块在收到待监管用户到达的报文后，若判断相应的用户令牌桶内令牌的数量和/或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，则向报文处置模块输出转发报文指示及要转发的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶和/或总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
进一步地，
流量监管设置模块配置的总令牌桶的令牌添加速率大于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和；
流量监管模块在收到待监管用户到达的报文后，若判断相应的用户令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，或者总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，则向报文处置模块输出转发报文指示及要转发的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶或总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
进一步地，
流量监管设置模块配置的总令牌桶的令牌添加速率小于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和；
流量监管模块在收到待监管用户到达的报文后，若判断相应的用户令牌桶内令牌的数量和总令牌桶内令牌的数量均大于或等于到达的报文的数量，才向报文处置模块输出转发报文指示及要转发的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶和总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
进一步地，
流量监管设置模块对每一用户令牌桶设置承诺信息速率(cir)表示该用户令牌桶的令牌添加速率，设置承诺突发流量大小(cbs)表示该待监管用户允许的最大业务流量，即一定大小的用户令牌桶在测量初始时的令牌数；对总令牌桶设置总承诺信息速率(CIR)表示所述总令牌桶的令牌添加速率，设置总承诺突发流量大小(CBS)表示所有单用户允许的最大流量的总和，即一定大小的总令牌桶在测量初始时的令牌数。
本发明基于单用户令牌桶业务流量监管机制，增加了总令牌桶对所有用户业务总流量进行监管，以对总带宽资源的管理而有效地限制用户带宽资源，亦即在对用户带宽资源进行必要限制的前提下，使用户带宽资源能够被充分利用，或者使用户带宽资源能够被公平分配。通过single-or监管模式，使得占用带宽较小的用户，其多余的带宽资源作为总带宽资源的一部分，通过总令牌桶被其他需要的用户所利用。通过single-and监管模式，既能保证用户之间带宽资源的公平分配，又能对总带宽进行限制。
附图说明
图1为本发明的对业务流量进行监管的方法实施例中single-or监管模式的流程图；
图2为本发明的对业务流量进行监管的方法实施例中single-and监管模式的流程图；
图3为本发明的对业务流量进行监管的装置实施例的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图和优选实施例对本发明的技术方案进行详细地阐述。以下例举的实施例仅仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。
本发明实施例提供的对业务流量进行监管的方法，包括：
配置微监管(micro-meter)和宏监管(macro-meter)二级令牌桶流量监管机制，其中微监管是现有的针对每一待监管用户配置用户令牌桶实行的单流量监管；宏监管是针对所有待监管用户配置总令牌桶实行的总流量监管，且配置总令牌桶的令牌添加速率与所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和相关联。
当设置总令牌桶的令牌添加速率等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量和/或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量，则转发到达的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶和/或总令牌桶里取出对应于到达报文数量的令牌；否则丢弃报文。
当设置总令牌桶的令牌添加速率大于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量，则转发到达的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶或总令牌桶里取出对应于到达报文数量的令牌；否则丢弃报文。
当设置总令牌桶的令牌添加速率小于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量和总令牌桶内令牌的数量均大于或等于到达报文的数量，则转发到达的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶和总令牌桶里取出对应于到达报文数量的令牌；否则丢弃报文。
如图1所示，是本发明上述方法实施例中single-or监管模式的流程，即当判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量和/或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量均转发报文的监管模式，包括以下步骤：
101：配置单用户的流量监管参数、所有待监管用户的总流量监管参数以及微监管和宏监管二级间模式；
无论是单用户的流量监管还是所有待监管用户的总流量监管均需设置承诺信息速率cir和承诺突发流量大小cbs这两个参数。
为加以区别，对用户令牌桶，以cir表示向单用户令牌桶中注入令牌的速率，如果用户令牌桶满，则对该令牌桶溢出的令牌不做处理；以cbs表示单用户允许的最大业务流量，具体地是一定大小的用户令牌桶在测量初始时桶内的令牌数(测量初始时该用户令牌桶是满的)。对总令牌桶，以CIR表示向总令牌桶中注入令牌的速率，如果总令牌桶满，则对总令牌桶溢出的令牌不做处理；以CBS表示所有单用户允许的最大流量的总和，具体地是一定大小的总令牌桶在测量初始时桶内的令牌数(测量初始时该总令牌桶是满的)。
对于单用户的流量监管的每一待监管用户cir可以设置相同，也可以设置不同，譬如分别设置为cir1，cir2，...，cirn，或者根据用户级别设置不同级别下的cir。
当配置总令牌桶的令牌添加速率CIR大于或等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和：CIR≥cir1+cir2+...+cirn，则配置单用户流量监管和总流量监管之间的模式为single-or，即当用户令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量，或者总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量，均转发报文。
102：收到待监管用户到达的报文后执行下列步骤；
103：判断该用户令牌桶中是否有足够的令牌表示可以转发到达的报文，是则执行步骤104，否则执行步骤108；
这里，足够的令牌是指该用户令牌桶的令牌数量大于或等于到达的报文的数量。此时，该用户令牌桶中令牌数量取决于为该令牌桶设置的cir和cbs的大小，即以cir为速率向该用户令牌桶注入令牌，直至桶内令牌溢出为止(在此过程中若用户到达的报文被获准转发，则会从该用户令牌桶中取出对应于到达的报文的数量的令牌)。
104：从该用户令牌桶中取出对应于到达的报文的数量的令牌；
105：继续判断总令牌桶中是否有足够的令牌表示可以转发到达的报文，是则执行步骤106，否则执行步骤107；
类似地，足够的令牌是指总令牌桶的令牌数量大于或等于到达的报文的数量。此时，总令牌桶中令牌数量取决于为其设置的CIR和CBS的大小，即以CIR为速率向该用户令牌桶注入令牌，直至令牌溢出为止(在此过程中若用户到达的报文被获准转发，则会从该总令牌桶中取出对应于到达的报文的数量的令牌)。
106：从总令牌桶中取出对应于到达的报文的数量的令牌；
107：转发到达的报文；返回步骤102执行；
108：继续判断总令牌桶中是否有足够的令牌表示可以转发到达的报文，是则执行步骤106，否则执行步骤109；
109：丢弃该用户到达的报文，返回步骤102执行。
在此single-or监管模式下，当用户的用户令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量，或者总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量，均转发报文，通过配置总令牌桶的令牌添加速率大于或等于所有待监管用户的令牌添加速率之和，实现充分利用总带宽资源，即如果有的用户占用带宽较小，其多余的带宽资源作为总带宽资源的一部分，就可以被其他需要的用户充分地利用。
这种Single-or监管模式应用在总带宽一定且必须保证单个用户的最小带宽的场景下，通过这种监管模式既可以充分利用总带宽，又可以保证每个用户的最小带宽。
如图2所示，是本发明上述方法实施例中single-and监管模式的流程，即当判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量和总令牌桶内令牌的数量均大于或等于到达报文的数量才转发报文的监管模式，包括以下步骤：
201：配置单用户的流量监管参数、所有待监管用户的总流量监管参数以及二级间模式；
为加以区别，对用户令牌桶分别以cir、cbs表示承诺信息速率和承诺突发流量大小，对总令牌桶则分别以CIR、CBS表示承诺信息速率和承诺突发流量大小。
对于单用户的流量监管的每一待监管用户cir可以设置相同，也可以设置不同，譬如分别设置为cir1，cir2，...，cirn，或者根据用户级别设置不同级别下的cir。
当配置总令牌桶的令牌添加速率CIR小于或等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和：CIR≤cir1+cir2+...+cirn，则配置单用户流量监管和总流量监管之间的模式为single-or，即当用户令牌桶内令牌的数量和总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量才转发报文。
202：收到待监管用户到达的报文到达后执行下列步骤；
203：判断该用户令牌桶中是否有足够的令牌表示可以转发到达的报文，是则执行步骤204，否则执行206；
204：继续判断总令牌桶中是否有足够的令牌表示可以转发到达的报文，是则执行步骤205，否则执行步骤206；
205：分别从用户令牌桶和总令牌桶中取出对应于到达报文数量的令牌，并转发到达的报文；返回步骤202执行；
206：丢弃该用户到达的报文，返回步骤202执行。
在此single-and监管模式下，当用户的用户令牌桶内令牌的数量和总令牌桶内令牌的数量均大于或等于到达报文的数量才转发报文，通过配置总令牌桶的令牌添加速率小于或等于所有待监管用户的令牌添加速率之和，对总带宽资源进行限制实现对用户带宽的限制及用户业务对带宽资源的公平竞争。
这种Single-and监管模式应用在总带宽一定但限制每个用户的最大带宽，这样用户在允许的情况下可以充分享用带宽，但不可以超出自己带宽的范围。
当配置总令牌桶的令牌添加速率等于所有待监管用户的令牌添加速率之和时，则以上single-or或single-and监管模式均适用。
如图3所示，是本发明的对业务流量进行监管的装置实施例的结构，该装置300包括流量监管设置模块310、流量监管模块320以及报文处置模块330，其中：
流量监管设置模块310，用于配置单用户的流量监管参数、所有待监管用户的总流量监管参数以及监管模式，且将配置的监管参数及监管模式输出给流量监管模块320；
对用户令牌桶，以cir表示向单用户令牌桶中注入令牌的速率，如果用户令牌桶满，则对该令牌桶溢出的令牌不做处理；以cbs表示单用户允许的最大业务流量，具体地是一定大小的用户令牌桶在测量初始时桶内的令牌数(测量初始时该用户令牌桶是满的)。对总令牌桶，以CIR表示向总令牌桶中注入令牌的速率，如果总令牌桶满，则对总令牌桶溢出的令牌不做处理；以CBS表示所有单用户允许的最大流量的总和，具体地是一定大小的总令牌桶在测量初始时桶内的令牌数(测量初始时该总令牌桶是满的)。
当配置总令牌桶的令牌添加速率CIR大于或等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，则单用户流量监管和总流量监管之间的监管模式为single-or；当配置总令牌桶的令牌添加速率CIR小于或等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，则单用户流量监管和总流量监管之间的监管模式为single-and。
流量监管模块320，用于在收到待监管用户到达的报文后，根据配置的监管模式判断用户令牌桶和/或总令牌桶中是否有足够的令牌表示可以转发到达的报文，是则向报文处置模块330输出转发报文指示及要转发的报文，否则丢弃报文。
若配置的监管模式为single-or，则当用户令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量，或者总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量，均输出转发报文指示及要转发的报文，并相应地从用户令牌桶或总令牌桶取出对应于到达报文数量的令牌；否则丢弃报文。
若配置的监管模式为single-and，则当用户令牌桶内令牌的数量和总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达报文的数量才输出转发报文指示，并相应地从用户令牌桶或总令牌桶取出对应于到达报文数量的令牌；否则丢弃报文。
报文处置模块，用于根据转发报文指示将报文进行转发。
通过本发明的上述实施例已对本发明的技术方案做了详尽说明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种对业务流量进行监管的方法，包括：
针对每一待监管用户配置用户令牌桶实行单流量监管，针对所有所述待监管用户配置总令牌桶实行总流量监管，且配置总令牌桶的令牌添加速率与所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和相关联；
在single-or或single-and监管模式下，根据相关联的结果，判断用户的用户令牌桶内令牌的数量和/或总令牌桶内令牌的数量是否大于或等于到达报文的数量，若是，则转发报文，以使用户带宽资源被公平分配。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，
当配置总令牌桶的令牌添加速率等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量和/或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，则转发到达的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶和/或总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，
当配置总令牌桶的令牌添加速率大于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，则转发到达的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶或总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，
当配置总令牌桶的令牌添加速率小于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量和总令牌桶内令牌的数量均大于或等于到达的报文的数量，才转发到达的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶或总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
5.按照权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，
对每一用户令牌桶设置承诺信息速率cir表示该用户令牌桶的令牌添加速率，如果该用户令牌桶满，则对溢出的令牌不做处理；设置承诺突发流量大小cbs表示该待监管用户允许的最大业务流量，即一定大小的所述用户令牌桶在测量初始时的令牌数；
对所述总令牌桶设置总承诺信息速率CIR表示所述总令牌桶的令牌添加速率，如果所述总令牌桶满，则对溢出的令牌不做处理；设置总承诺突发流量大小CBS表示所有单用户允许的最大流量的总和，即一定大小的所述总令牌桶在测量初始时的令牌数。
6.一种对业务流量进行监管的装置，包括依次连接的流量监管设置模块、流量监管模块以及报文处置模块，其中：
所述流量监管设置模块，用于针对每一待监管用户配置用户令牌桶，针对所有所述待监管用户配置总令牌桶，且配置总令牌桶的令牌添加速率与所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和相关联；
所述流量监管模块，用于在收到待监管用户到达的报文后，若判断相应的用户令牌桶和/或总令牌桶中有足够的令牌表示可以转发到达的报文，则向所述报文处置模块输出转发报文指示及要转发的报文，否则丢弃报文；
所述报文处置模块，用于根据转发报文指示将要转发的报文进行转发；
在single-or或single-and监管模式下，根据相关联的结果，判断用户的用户令牌桶内令牌的数量和/或总令牌桶内令牌的数量是否大于或等于到达报文的数量，若是，则转发报文，以使用户带宽资源被公平分配。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述流量监管设置模块配置的总令牌桶的令牌添加速率等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和；
所述流量监管模块在收到待监管用户到达的报文后，若判断相应的用户令牌桶内令牌的数量和/或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，则向所述报文处置模块输出转发报文指示及要转发的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶和/或总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
8.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述流量监管设置模块配置的总令牌桶的令牌添加速率大于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和；
所述流量监管模块在收到待监管用户到达的报文后，若判断相应的用户令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，或者总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，则向所述报文处置模块输出转发报文指示及要转发的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶或总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
9.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述流量监管设置模块配置的总令牌桶的令牌添加速率小于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和；
所述流量监管模块在收到待监管用户到达的报文后，若判断相应的用户令牌桶内令牌的数量和总令牌桶内令牌的数量均大于或等于到达的报文的数量，才向所述报文处置模块输出转发报文指示及要转发的报文，并相应地从该用户的用户令牌桶和总令牌桶里取出对应于到达的报文的数量的令牌；否则丢弃报文。
10.按照权利要求6至9任一项所述的装置，其特征在于，
所述流量监管设置模块对每一用户令牌桶设置承诺信息速率cir表示该用户令牌桶的令牌添加速率，设置承诺突发流量大小cbs表示该待监管用户允许的最大业务流量，即一定大小的所述用户令牌桶在测量初始时的令牌数；对所述总令牌桶设置总承诺信息速率CIR表示所述总令牌桶的令牌添加速率，设置总承诺突发流量大小CBS表示所有单用户允许的最大流量的总和，即一定大小的所述总令牌桶在测量初始时的令牌数。
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