CN101820380B - 计量器的令牌更新方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种计量器(METER)的令牌更新方法，当数据包进来时，触发令牌桶的令牌更新。本发明在系统存在多个计量器时，采用来包触发进行令牌更新，因此令牌更新不受计量器个数的影响，从而避免了系统工作的瓶颈，并且将令牌更新步骤和计量步骤合二为一，提高工作效率。

Description

计量器的令牌更新方法
技术领域
本发明涉及QoS流量控制技术领域，尤其涉及一种计量器(METER)的令牌更新方法。
背景技术
QoS(Quality of Service，服务质量)是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。而计量器则是QoS领域中的一门重要的技术。
如图1所示，计量器可以分为两大块，令牌更新部分和计量部分。其工作原理包括以下几点：
首先，令牌更新部分以固定的速率V(token/sec)(令牌数/秒)往令牌桶里加令牌，桶满则令牌会溢出。
其次，当一个包(包长为PLen)进来时，计量部分会根据包长计算一下需要的令牌数，如果当前令牌桶内有足够的令牌，那么这个包顺利通过，令牌桶内减去相应的令牌数。如果当前令牌桶内没有足够的令牌，则丢弃该数据包。
最后，上述这两部分，即令牌更新部分和计量部分并行工作，相互联系。
实际应用中，系统中往往有多个计量器同时工作，对于多计量器系统中令牌更新部分，传统的做法是采用循环依次更新各个计量器的方法(图2)。
例如图2中为最大带宽为1Gbps的系统中，当4K个计量器同时工作，最小数据包长度为64字节时，其更新频率为最大带宽/最小数据包长度＝1Gbps/(64byte*8)＝1953125次/秒。按照传统的更新机制，每秒需要的操作次数大约为更新频率*计量器的个数*2，即为1.95M*4K*2，每秒钟需要约为15.6G次操作(读和写)。
现有技术中的这种采用循环更新的机制进行令牌更新对系统的要求较高，随着计量器的数目的增加，每秒钟读写的次数也越来越多，当计量器的数目增加到一定数量，每秒读写的次数会是一个很大的数量级。并且由于系统每秒钟读写的次数是有极限的，所以存在严重的系统瓶颈。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种计量器的令牌更新方法，能够消除系统的瓶颈，提高工作效率。
为解决上述技术问题，本方发明计量器的令牌更新方法的技术方案是，当数据包进来时，触发令牌桶的令牌更新。
作为本发明的进一步改进是，在数据包进来，触发令牌桶的令牌更新之后，还包括以下步骤，
第一步，计算当前和前一次数据包进来的时间间隔内令牌桶中待增加的令牌数ΔUpdate；
第二步，用第一步中计算的ΔUpdate加当前令牌桶内已有的令牌数Mtoken，计算可使用的令牌总数(ΔUpdate+Mtoken)
第三步，将可使用的令牌总数与零进行比较，若当前令牌桶内的可使用的令牌总数小于或者等于零，则丢弃当前的数据包，向令牌桶内增加ΔUpdate个令牌数，返回到第一步，继续下一个数据包的处理，若当前可使用的令牌总数大于零，则进行第四步；
第四步，用第一步中计算的ΔUpdate与当前数据包的包长(PLen)做比较，计算当前实际需要向桶内增加或者减少的令牌数目。
作为本发明的进一步改进是，所述的第四步为：当ΔUpdate大于等于包长PLen，则向桶内增加令牌，并且当(Mtoken+(ΔUpdate-PLen))大于或者等于桶深BS，则向桶内增加的令牌数Δadd为桶深BS减去桶内已有的令牌数Mtoken(BS-Mtoken)，并允许数据包通过，若Mtoken+(ΔUpdate-PLen)小于桶深BS，则向桶内增加的令牌数Δadd为(ΔUpdate-PLen)，并允许数据包通过，当ΔUpdate小于包长PLen，则相应从桶内减去令牌，减去的令牌数Δsub为(PLen-ΔUpdate)，并允许数据包通过。
本发明中，当系统存在多个计量器时，采用来包触发进行令牌更新，因此令牌更新不受计量器个数的影响，从而避免了系统工作的瓶颈，并且将令牌更新步骤和计量步骤合二为一，提高工作效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
图1已有技术中计量器工作原理示意图；
图2为已有技术中计量器的更新机制；
图3为本发明实施例方法流程示意图；
图4为本发明实施例流程示意图。
具体实施方式
本发明计量器的令牌更新方法是，当发生数据包进来时，触发令牌桶进行令牌更新。即依靠来包触发进行令牌更新。
如图3、图4所示，在触发令牌更新之后还可以包括以下步骤，第一步，计算连续两次数据包进来的时间间隔内令牌桶中待增加的令牌数ΔUpdate。用当前数据包与前一次数据包进来的时间间隔为ΔTime，乘以往令牌桶里加令牌的速度V，得到连续两次数据包进来的时间间隔内令牌桶中待增加的令牌数ΔUpdate＝ΔTime*V。
第二步，用第一步中计算的ΔUpdate加当前令牌桶内已有的令牌数Mtoken，计算可使用的令牌总数，Mtoken+ΔUpdate＝Mtoken+ΔTime*V；
第三步，将可使用的令牌总数与零进行比较，即判断Mtoken+ΔUpdate是否大于0，若当前令牌桶内的可使用的令牌总数小于或者等于零，则丢弃当前的数据包，向令牌桶内增加ΔUpdate个令牌数，返回到第一步，继续下一个数据包的处理，若当前令牌桶内的可使用的令牌总数大于零，则进行第四步；
第四步，用第一步中计算的ΔUpdate与当前数据包的包长(PLen)做比较，计算当前实际需要向桶内增加或者减少的令牌数目。分为两个大类：
一，当ΔUpdate大于等于包长PLen，则向桶内增加令牌。这种情况有两种可能性，1，当ΔUpdate大于等于包长PLen，并且当(Mtoken+(ΔUpdate-PLen))大于或者等于桶深BS，则向桶内增加的令牌数Δadd为桶深BS减去桶内已有的令牌数Mtoken，并允许数据包通过；2，若(Mtoken+(ΔUpdate-PLen))小于桶深，则向桶内增加的令牌数Δadd为ΔUpdate-PLen，并允许数据包通过。
二，当ΔUpdate小于包长PLen，则相应从桶内减去令牌，减去的令牌数Δsub为(PLen-ΔUpdate)，并允许数据包通过。
通过本发明，不需要一直循环更新各个计量器的令牌，只需要等到来数据包时触发令牌更新即可，因此与计量器的数目无关。例如，在一个最大带宽为1Gbps的系统中，不管有多少个计量器，更新频率为：最大带宽/最小数据包长度＝1Gbps/(64*8)＝1953125，每秒钟最多只需要约3.9M(1.95M*2)次操作(读和写)。
可以看出，采用本发明的计量器的令牌更新方法，系统每秒钟操作的次数与计量器的数目无关，以有效避免传统机制在计量器数目增大至一定数量时所存在的系统瓶颈，并且可以将令牌更新步骤和计量步骤合二为一，提高系统的工作效率。

Claims (2)

1.一种计量器的令牌更新方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)当数据包进来时，触发令牌桶的令牌更新；
2)计算当前和前一次数据包进来的时间间隔内令牌桶中待增加的令牌数ΔUpdate；
3)用步骤2)中计算的ΔUpdate加上当前令牌桶内已有的令牌数Mtoken，计算出可使用的令牌总数；
4)将可使用的令牌总数与零进行比较，若当前令牌桶内的可使用的令牌总数小于或者等于零，则丢弃当前的数据包，向令牌桶内增加ΔUpdate个令牌数，返回到步骤2)，继续下一个数据包的处理，若当前可使用的令牌总数大于零，则进行步骤5)；
5)用步骤2)中计算的ΔUpdate与当前数据包的包长PLen做比较，计算当前实际需要向桶内增加或者减少的令牌数目：
当ΔUpdate大于等于包长PLen时，若Mtoken+ΔUpdate-PLen大于或者等于桶深BS，则向桶内增加的令牌数Δadd为桶深BS减去桶内已有的令牌数Mtoken，并允许数据包通过；若Mtoken+ΔUpdate-PLen小于桶深，则向桶内增加的令牌数Δadd为ΔUpdate-PLen，并允许数据包通过；
当ΔUpdate小于包长PLen时，则相应从桶内减去令牌，减去的令牌数Δsub为PLen-ΔUpdate，并允许数据包通过。
2.根据权利要求1所述的计量器的令牌更新方法，其特征在于：所述步骤2)为：用当前数据包与前一次数据包之间的时间间隔ΔTime乘以往令牌桶里加令牌的速度V，得到连续两次数据包进来的时间间隔内增加的令牌数ΔUpdate。
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