CN101938484A - 一种分布式流量控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式流量控制方法及系统，其中所述方法，包括：在本地节点与至少一个远端节点进行点对点通信时，所述本地节点向远端节点发送流量控制信息；所述远端节点接收所述流量控制信息并调节向所述本地节点的发送流量。局域网内任意节点在进行点对点通信时，在本地负载过大的情况下通过限制远端节点的发送流量，从而有效限制本地的到站流量，避免了流量突发；局域网内任意节点发现局域网内有节点霸占局域网带宽时，及时与该节点进行通信，协调该节点进行流量控制从而限制上行或下行流量，以有效协调分配整个局域网的入口带宽。
Description
技术领域
本发明属于网络流量控制领域，具体地说，涉及一种分布式流量控制方法及系统。
背景技术
随着网络越来越普及，用户的行为越来越多样化和难以控制，而国内的网络带宽发展却相对滞后。网络上越来越多的应用抢占了我们带宽：P2P，PPlive，QQlive，Skype等等，甚至使得传统的浏览网页的应用都受到了严重影响。
当用户使用客户端软件体验网络时，一旦遇到网速降低、流量突增的情况，用户体验度会大大降低，事实上这种情况在现今的网络中经常发生。此时用户往往急切希望获知在当前使用的客户端软件上有多少程序或应用在使用网络，这些程序或应用占用带宽的情况，哪些程序或应用占用的带宽较多等等。进而还想通过限制这些带宽占用较多的程序或应用对网络的使用，从而快速提升当前的网络使用体验。
为了满足这一用户需求，流量控制技术应运而生。现有系统主要基于单边限制，在客户端软件本地实现一套限制下行(或下载)流量的机制，本地客户端软件接收数据包，当超过限制流速时本地客户端软件丢弃多余的包，并根据TCP滑动窗口控制机制，改小回应对方的TCP接收窗口大小。这样做的缺点很明显：对远端的发送行为约束小、引导慢；对于音视频流媒体等基于UDP协议的网络应用的下载限流有局限性；不能真正有效限制本地的到站流量；另外，开发成本和TCP/IP协议栈运行成本都较高。
另外，在网关进行流量控制的机制也可以实现上述单边限制。网关是局域网与外网的桥梁，如把局域网看成内网，在网关上限流也就是限制外网到内网的流量，其与限制外网到单个客户端的机制同属单边限制。
但是，无论是上述哪种单边限制方式，其流量控制都是基于限制本地的接收流量。其缺陷如上面所述，主要是并不能很好地对远端的发送行为产生抑制作用，发送的数据已占据下行通道，从而快速有效地实现流量控制。
同时，当局域网内部发生个别节点消耗大量带宽，以致霸占了局域网内其它节点的资源时，使局域网内有限的带宽资源无法得到均衡的分配和有效使用。而现有的基于单边限流的方法也无法限制这些霸占带宽的节点对于带宽的消耗，更无法提供一种合理实用的机制对局域网的入口带宽做到有效分配。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供了一种分布式流量控制方法及系统，通过限制发送数据，从而有效限制下行流量、协调分配内网的下行带宽。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种分布式流量控制方法，包括：在本地节点与至少一个远端节点进行点对点通信时，所述本地节点向远端节点发送流量控制信息；所述远端节点接收所述流量控制信息并调节向所述本地节点的发送流量。
进一步地，所述流量控制信息，为传输控制协议(TCP)窗口通告信息或队列控制指示信息。
进一步地，所述远端节点接收所述TCP窗口通告信息，减小TCP发送窗口使所述远端节点减缓报文的发送，从而限制向本地节点的发送流量。
进一步地，所述远端节点接收所述队列控制指示信息，将待发送数据进行排队并缓冲所述队列，根据当前的发送流量调整所述队列缓冲时间以减缓报文的发送。
进一步地，所述本地节点与至少一个远端节点进行点对点通信时所述本地节点向远端节点发送流量控制信息的步骤，包括：所述本地节点监控本地当前网络带宽负载情况，当发现所述本地节点的到站流量超过一阈值门限，向所述远端节点发送流量控制信息。
进一步地，所述在本地节点与至少一个远端节点进行点对点通信时所述本地节点向远端节点发送流量控制信息的步骤，包括：局域网内的一第三节点发现其占用的带宽低于一预设下限时，所述第三节点检测所述局域网内各节点的带宽占用情况，当存在一节点占用的带宽超过一预设上限，所述第三节点向所述节点发送指示信息，通知该节点作为所述本地节点向其远端节点发送流量控制信息。
为了解决上述技术问题，本发明还公开了一种分布式流量控制系统，包括：本地节点和至少一个远端节点，其中，所述本地节点，在所述本地节点与远端节点进行点对点通信时向所述远端节点发送流量控制信息；所述远端节点，接收所述流量控制信息并调节向所述本地节点的发送流量。
进一步地，所述本地节点，发送的所述流量控制信息为传输控制协议(TCP)窗口通告信息或队列控制指示信息。
进一步地，所述远端节点，接收所述TCP窗口通告信息，减小TCP发送窗口使所述远端节点减缓报文的发送，从而限制向本地节点的发送流量。
进一步地，所述远端节点，接收所述队列控制指示信息，将待发送数据进行排队并缓冲所述队列，根据当前的发送流量调整所述队列缓冲时间以减缓报文的发送。
进一步地，所述本地节点，在所述本地节点与远端节点进行点对点通信时监控本地当前网络带宽负载情况，当发现所述本地节点的到站流量超过一阈值门限，向所述远端节点发送流量控制信息。
进一步地，还包括：与所述本地节点处于同一局域网的第三节点；所述第三节点，发现其占用的带宽低于一预设下限时，检测所述局域网内各节点的带宽占用情况，当存在一节点占用的带宽超过一预设上限，则向所述节点发送指示信息，通知所述节点作为所述本地节点进行流量控制。
与现有的方案相比，本发明所获得的技术效果：
1)局域网内任意节点在进行点对点通信时，在本地负载过大的情况下通过限制远端节点的发送流量，从而有效限制本地的到站流量，避免了流量突发；
2)局域网内任意节点发现局域网内有节点霸占局域网带宽时，及时与该节点进行通信，协调该节点进行流量控制从而限制上行或下行流量，以有效协调分配整个局域网的入口带宽。
附图说明
图1为本发明的系统部署示意图；
图2为本发明的实施例一的方法流程图；
图3为本发明的实施例二的方法流程图。
具体实施方式
以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明的核心构思在于：1)在安装有客户端软件的本地节点与至少一个安装有客户端软件的远端节点进行点对点通信时，所述本地节点的客户端软件向远端节点的客户端软件发送流量控制信息；接收到所述流量控制信息后，所述远端节点的客户端软件控制所述远端节点向本地节点的发送流量。
2)局域网内的一节点A的客户端软件发现节点A的带宽被占用时，节点A的客户端软件检测局域网内各节点的带宽占用情况，当存在一节点B占用的带宽过大，则向节点B的客户端软件发送指示信息，通知节点B作为本地节点向其远端节点的客户端软件发送流量控制信息，启动如1)的流量控制。
限制到站流量的最终目的是要限制发送，对于发送来说，从发送端本地限制发送流量是最有效果，其可以直接、快速、高效地影响到接收方的流量。因此，本发明要求有海量部署的客户端软件，局域网内的节点全部安装有客户端软件，并且保证通信的两端节点有客户端软件。
如图1所示，为系统部署示意图。局域网A中的节点A1正在与局域网C中的节点C3进行点对点通信时，节点A1与节点C3作为通信的两端，都安装有本发明的客户端软件。此时，节点C3流量突发，其向节点A1的发送流量瞬间突增，并在一合理时长内达到一流量值。
参考图2的流程图。以节点A1作为发起流量控制的本地节点，C3作为远端节点，节点A1的客户端软件实时或周期监控A1本地当前网络带宽负载情况(步骤S11)；
节点A1的客户端软件发现此时到站流量突增并且流量值超过阈值门限，判定是远端节点C3的发送流量突发引起，向远端节点C3的客户端软件发送流量控制信息，通知远端节点C3，已方A1处的到站流量过大(步骤S 12)；
接收到A1的客户端软件发来的流量控制信息后，远端节点C3的客户端软件根据C3当前的发送流量，调小TCP发送窗口或延长队列缓冲，来限制远端节点C3向本地节点A1的发送流量，从而可以达到有效限制我方到站流量的效果(步骤S13)。
因为是点对点通信，节点A1也在向节点C3发送数据，此时以节点C3作为发起流量控制的本地节点，A1作为远端节点，进行如上述的流量控制。
另外，远端节点可能是一个也有可能是多个，安装在每个节点上的客户端软件支持1-N和1-1的通信。
所以在另一实施例中，节点A1分别与节点C3、节点B1、节点A2进行点对点通信，分别建立A1-C3点对点通道(Point-to-Point tunneling)、A1-B1点对点通道和A1-A2点对点通道。
此时节点A1作为三个通道的发起流量控制的本地节点，节点C3、B1和A2分别作为三个不同通道的远端节点，节点A1在每个通道内进行如上的流量控制。
而节点C3、B1和A2也可以分别作为各自通道发起流量控制的本地节点，A1作为三个不同通道的远端节点，进行如上述的流量控制。
而且节点C3、B1和A2还可以分别与网络中其他节点进行点对点通信，在各自的通道内进行如上述的流量控制。
另外，本发明还提供了一种流量控制方式，要求局域网内的节点都安装有本发明的客户端软件。当局域网内任意节点发现局域网内有节点消耗大量上、下行带宽时以致自己的带宽被霸占，局域网内任意节点的客户端软件及时与该节点通信，协调其限制上行或下行流量，从而达到有效协调分配局域网入口带宽。
如图3所示，并结合图1，局域网A的节点A1的客户端软件实时或周期监控节点A1的网络带宽负载情况(步骤S21)，当A1占用的带宽低于一预设下限，即节点A1的带宽被占用时，节点A1的客户端软件开始检测处于所述局域网A内安装有客户端软件的各节点A2和A3的带宽占用情况(步骤S22)；
当存在一节点A3占用的带宽超过一预设上限，节点A1的客户端软件向节点A3的客户端软件发送指示信息，使其作为本地节点主动进行如上述的流量控制，以协调局域网内各节点的上行或下行流量(步骤S23)；
具体而言，A3正在与局域网C中的节点C3进行点对点通信时，接到A1的客户端软件的指示信息后，A3的客户端软件开始进行流量控制，判定A3的到站流量消耗了大量带宽，到站流量是由进行点对点通信的远端节点C3的发送流量突发引起，向远端节点C3的客户端软件发送流量控制信息，通知远端节点C3，本地节点A3处的到站流量过大(步骤S24)；
接收到A3的客户端软件发来的流量控制信息后，远端节点C3的客户端软件根据C3当前的发送流量，调小TCP发送窗口或延长队列缓冲，来限制远端节点C3向本地节点A3的发送流量，从而可以达到有效限制我方到站流量的效果，同时由于A3的到站流量减小，从而减弱了对局域网A的整体带宽的占用，从而有效协调分配了局域网入口带宽(步骤S25)。
下面对S12-S13(S22-S23)的实现方式进行下讨论。
远端节点进行流量控制的方式，可以是结合协议本身的设计机制实现流量控制，也可以采取缓冲、队列控制的办法，强制性的实现流量控制，包括：基于TCP协议的流量控制方式、基于队列调度的流量控制方式。
1)基于TCP协议的流量控制方式，使用TCP协议的滑动窗口机制来实现端到端的流量控制。此时，本地节点的客户端软件发送的流量控制信息就是传输控制协议(TCP)窗口通告信息。
本地节点的客户端软件检测当前网络带宽负载情况或者局域网内其它节点通知本地节点进行局域网内带宽协调，在需要带宽抑制业务的时候，发送TCP窗口通告信息给远端节点的客户端软件，远端节点的客户端软件根据自己当前的发送流量，适当调小报文的窗口值从而减小发送窗口，将会减缓报文的发送，从源上抑制了流入网络的数据，限制向本地节点的发送流量。
2)基于队列调度算法的流量控制，通过将远端节点的发送端口的待发送数据进行分割打包并排队，按一定顺序(如队列排列的顺序，但是本发明并不限于此)缓冲这些队列。此时，本地节点的客户端软件发送的流量控制信息就是队列控制指示信息。
本地节点的客户端软件检测当前网络带宽负载情况或者局域网内其它节点通知本地节点进行局域网内带宽协调，在需要带宽抑制业务的时候，发送队列控制指示信息给远端节点的客户端软件，远端节点的客户端软件对待发送数据进行分割打包并排队，根据自己当前的发送流量，调整适合的队列缓冲时间，从而减缓报文的发送。
如图1所示，为一种分布式流量控制系统，包括：本地节点和至少一个远端节点，所述本地节点、远端节点均安装有客户端软件，其中，所述本地节点的客户端软件，在所述本地节点与远端节点进行点对点通信时向所述远端节点的客户端软件发送流量控制信息；所述远端节点的客户端软件，接收所述流量控制信息并控制所述远端节点向本地节点的发送流量。
分布式流量控制系统，还包括：与所述本地节点处于同一局域网的第三节点，局域网内所有节点(至少保证第三节点)安装有客户端软件；所述第三节点的客户端软件，发现所述第三节点占用的带宽低于一预设下限时，检测所述局域网内安装有所述客户端软件的各节点的带宽占用情况，当存在一节点占用的带宽超过一预设上限，则向所述节点的客户端软件发送指示信息，通知所述节点作为所述本地节点进行流量控制。
上述系统与前述的流量控制方法的特征对应，不足之处可以参考前述的流量控制方法。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (12)
1.一种分布式流量控制方法，其特征在于，包括：
在本地节点与至少一个远端节点进行点对点通信时，所述本地节点向远端节点发送流量控制信息；
所述远端节点接收所述流量控制信息并调节向所述本地节点的发送流量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述流量控制信息，为传输控制协议(TCP)窗口通告信息或队列控制指示信息。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述远端节点接收所述TCP窗口通告信息，减小TCP发送窗口使所述远端节点减缓报文的发送，从而限制向本地节点的发送流量。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述远端节点接收所述队列控制指示信息，将待发送数据进行排队并缓冲所述队列，根据当前的发送流量调整所述队列缓冲时间以减缓报文的发送。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述本地节点与至少一个远端节点进行点对点通信时所述本地节点向远端节点发送流量控制信息的步骤，进一步包括：
所述本地节点监控本地当前网络带宽负载情况，当发现所述本地节点的到站流量超过一阈值门限，向所述远端节点发送流量控制信息。
6.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述在本地节点与至少一个远端节点进行点对点通信时所述本地节点向远端节点发送流量控制信息的步骤，进一步包括：
局域网内的一第三节点发现其占用的带宽低于一预设下限时，所述第三节点检测所述局域网内各节点的带宽占用情况，当存在一节点占用的带宽超过一预设上限，所述第三节点向所述节点发送指示信息，通知该节点作为所述本地节点向其远端节点发送流量控制信息。
7.一种分布式流量控制系统，其特征在于，包括：本地节点和至少一个远端节点，其中，
所述本地节点，在所述本地节点与远端节点进行点对点通信时向所述远端节点发送流量控制信息；
所述远端节点，接收所述流量控制信息并调节向所述本地节点的发送流量。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述本地节点，发送的所述流量控制信息为传输控制协议(TCP)窗口通告信息或队列控制指示信息。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述远端节点，接收所述TCP窗口通告信息，减小TCP发送窗口使所述远端节点减缓报文的发送，从而限制向本地节点的发送流量。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述远端节点，接收所述队列控制指示信息，将待发送数据进行排队并缓冲所述队列，根据当前的发送流量调整所述队列缓冲时间以减缓报文的发送。
11.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，
所述本地节点，在所述本地节点与远端节点进行点对点通信时监控本地当前网络带宽负载情况，当发现所述本地节点的到站流量超过一阈值门限，向所述远端节点发送流量控制信息。
12.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，还包括：与所述本地节点处于同一局域网的第三节点；
所述第三节点，发现其占用的带宽低于一预设下限时，检测所述局域网内各节点的带宽占用情况，当存在一节点占用的带宽超过一预设上限，则向所述节点发送指示信息，通知所述节点作为所述本地节点进行流量控制。
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