CN102014058A - 一种上行流量的调度方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种上行流量的调度方法及装置，其中所述方法包括：缓存待发送数据，并根据当前上行带宽将发送资源分为若干资源块；根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中相应的数据量以一定的时间间隔进行发送；所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的。本发明通过资源合理分割并缓存数据，使用分割后的资源有控制地发送数据，以对上行流量达到控制的目的。
Description
技术领域
本发明属于网络流量控制领域，具体地说，涉及一种上行流量的调度方法及装置。
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。
因此，业内在考虑能否通过一种控制上行流量的机制来实现对本地的到站流量进行快速有效的限制，然而为了实现上述上行流量控制机制，配合这种机制在上行网络侧实现流量控制的具体控制方式也就成了亟待解决的问题。
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上行流量的调度方法及装置，通过资源合理分割并缓存数据，使用分割后的资源有控制地发送数据，以对上行流量达到控制的目的。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种上行流量的调度方法，应用于上行网络侧，包括：缓存待发送数据，并根据当前上行带宽将发送资源分为若干资源块；根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中相应的数据量以一定的时间间隔发送到下行网络侧；所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的。
进一步地，所述根据当前上行带宽将发送资源分为若干资源块的步骤，包括：根据设定的当前上行带宽确定发送窗口的大小；根据所述发送窗口的大小将所述发送资源分为多个相同尺寸的资源块。
进一步地，所述将发送资源分为若干资源块的步骤，还包括：为每个资源块配置一索引标识。
进一步地，所述根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中相应的数据量以一定的时间间隔进行发送的步骤，还包括：所述索引标识随附对应的资源块所匹配的数据量一起发送，以便接收方按所述索引标识重组接收到的所述数据量。
进一步地，所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的的步骤，包括第一子步骤：预先设置预警门限及报警门限，所述报警门限大于所述预警门限。
进一步地，所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的步骤，包括第二子步骤：监测所述待发送数据对缓存的占用情况，当所述待发送数据对缓存的占用情况小于所述预警门限时，根据由下行网路侧接收的流量控制指示来延长、保持或缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔。
进一步地，所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的步骤，包括第二子步骤：监测所述待发送数据对缓存的占用情况，当所述待发送数据对缓存的占用情况大于等于所述预警门限并且小于所述报警门限时，不延长发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔。
进一步地，所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的步骤，包括第二子步骤：监测所述待发送数据对缓存的占用情况，当所述待发送数据对缓存的占用情况大于等于所述报警门限时，缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔。
进一步地，所述第一子步骤中，还包括：设置一调度阈，所述调度阈中保存多个不同大小的时间间隔，和/或多个时间间隔的级别及一个或多个基础时间间隔；所述第二子步骤中，还包括：根据所述调度阈中的时间间隔调整当前的时间间隔，和/或根据所述调度阈中的级别及基础时间间隔调整当前的时间间隔。
为了解决上述技术问题，本发明还公开了一种上行流量的调度装置，位于上行网络侧，包括：缓存模块、逻辑发送模块、资源分割模块以及调度模块，其中，所述缓存模块，用于缓存待发送数据；所述资源分割模块，用于根据当前上行带宽将发送资源分为若干资源块；所述逻辑发送模块，用于根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中相应的数据量以一定的时间间隔发送到下行网络侧；所述调度模块，用于根据所述待发送数据对所述缓存模块的占用情况调整所述时间间隔。
进一步地，所述资源分割模块，用于根据设定的当前上行带宽确定发送窗口的大小，再根据所述发送窗口的大小将所述发送资源分为多个相同尺寸的资源块，并且为每个资源块配置一索引标识。
进一步地，所述逻辑发送模块，还用于将所述索引标识随附对应的资源块所匹配的数据量一起发送，以便接收方按所述索引标识重组接收到的所述数据量。
进一步地，所述调度模块，用于设置预警门限和报警门限，所述报警门限大于所述预警门限，并监测所述待发送数据对缓存的占用情况，当所述待发送数据对所述缓存模块的占用情况小于所述预警门限时，根据由下行网络侧接收的流量控制指示来延长、保持或缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔；当所述待发送数据对所述缓存模块的占用情况大于等于所述预警门限并且小于所述报警门限时，不延长发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔；当所述待发送数据对所述缓存模块的占用情况大于等于所述报警门限时，缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔。
进一步地，所述调度模块，还用于设置一调度阈，所述调度阈中保存多个不同大小的时间间隔和/或多个时间间隔的级别及一个或多个基础时间间隔，根据所述调度阈调整当前的时间间隔。
与现有的方案相比，本发明所获得的技术效果：
1)本发明的调度方式通过资源合理分割并缓存数据，使用分割后的资源有控制地发送数据，可以实现对发送资源的重新调度，而且通过缓存的方式保证上行数据不会发生丢包，且对于上行流量的控制响应快；
2)局域网内任意节点在进行点对点通信时，在本地的到站流量突发时，配合下行网络侧的流量控制，在上行网络侧进行调度调整，从上行角度为网络提供了一种安全机制，确保业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程图；
图2为本发明实施例的一细部的方法流程图；
图3为本发明实施例的缓存占用示意图。
图4为本发明实施例的系统部署示意图
图5为本发明实施例的装置结构示意图。
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：缓存待发送数据，根据设定的当前上行带宽将发送资源分为若干相同尺寸的资源块，根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中的相应的数据量以一定的时间间隔进行发送；所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的。
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。
以下描述下本发明的应用场景。
在实际操作中，所述发送资源包括用于承载数据的IRP(I/O request packets输入输出请求包)。应用于点对点的网络连接，本发明的方案应用于安装有客户端软件的上行网络侧的节点。
对于安装有客户端软件的上行网络侧的节点，其客户端软件创建IRP，并按当前上行带宽将该IRP逻辑划分为多个相同尺寸的IRP，这些划分后所得到的IRP可以承载与该IRP的承载能力相匹配的待发送数据中的相应的数据量。
所述节点通过客户端软件向下层驱动程序发出一个划分后的IRP，下层驱动程序接收该IRP进行处理，将与该IRP的承载能力相匹配的待发送数据中的相应的数据量进行发送。同时向客户端软件返回pending指示延缓其下一个IRP的发送，等待一定的时间间隔再接收客户端软件发来的IRP继续数据发送，从而对上行流量进行有效控制。
以下对本发明的调度方法的实施例进行说明。
所述调度方法，应用于上行网络侧的本地节点，如图1所示，具体包括如下操作：
步骤S1，将待发送数据缓存起来，并根据当前上行带宽将待发送数据要使用的发送资源分为若干资源块，执行步骤S2、S3；
获取设定的最大上行速率(即当前上行带宽)，最大上行速率决定当前的发送窗口大小；根据发送窗口大小，对所述待发送数据所使用的发送资源进行分块，从而得到多个相同尺寸的资源块，资源块的尺寸相适于当前的发送窗口的尺寸；
将待发送数据所使用的发送资源分为若干资源块时，还为每个资源块配置有一对应的索引标识；
步骤S2，监测步骤S1中所述待发送数据对缓存的占用情况，根据所述占用情况调整发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔，执行步骤S3；
步骤S3，根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中的相应的数据量，以一定的时间间隔发送到下行网络侧的远端节点；
待发送数据在发送时，根据每个资源块对于待发送数据的承载能力，为每个资源块匹配所述待发送数据中的相应的数据量，每隔一定时间间隔使用一个资源块发送相匹配的所述待发送数据中的相应的数据量；
每个资源块对应的索引标识随附该资源块上所承载的数据量一起发送，以便接收方可以按所述索引标识重组接收到的数据。
具体来说，步骤S2包括以下操作，如图2所示：
步骤S21，预先设置一预警门限及一报警门限，所述报警门限大于所述预警门限；并设置一时间间隔的调度阈；
时间间隔的调度阈中保存多个不同大小的时间间隔，比如0.1秒、0.01秒、0.001秒等；如果调整时间间隔，则根据当前的时间间隔调整到相邻的所需的时间间隔，例如，当前时间间隔为0.01秒，此时资源块所承载的待发送数据的发送频率可以变缓，需要延长所述时间间隔，则当前时间间隔由0.01秒调整到0.1秒；
或者时间间隔的调度阈中也可以保存多个时间间隔的级别和一个/多个基础时间间隔，比如时间间隔的级别为10-1、10-2、10-3等，基础时间间隔为1秒；如果调整时间间隔，则将当前的级别调整到相邻的所需的级别，并结合当前的基础时间间隔得到实际的时间间隔，例如，当前基础时间间隔为1秒，当前的级别10-2，则当前的实际时间间隔为0.01秒；此时资源块所承载的待发送数据的发送频率需要加快，需要缩短所述时间间隔，则将当前的级别由10-2调整为10-3，则当前的实际时间间隔调整到0.001秒；
比如时间间隔的级别为10-1、10-2、10-3等，而基础时间间隔为1-9秒，如果需要调整时间间隔，则优先根据当前的基础时间间隔调整，如基础时间间隔顺次调整到最大或最小后，仍需要进一步调整，再根据当前的级别调整到相邻的所需的级别，基础时间间隔相应调整到最小或最大；
时间间隔的初始值是由调度阈中初始设定的；
步骤S22，监测所述待发送数据对缓存的占用情况；当所述待发送数据对缓存的占用情况小于所述预警门限时，执行步骤S23；当所述待发送数据对缓存的占用情况大于等于所述预警门限并且小于所述报警门限时，执行步骤S24；当所述待发送数据对缓存的占用情况大于等于所述报警门限时，执行步骤S25；
步骤S23，当所述待发送数据对缓存的占用情况小于所述预警门限时，说明待发送数据对缓存的占用以及更久的占用都不会导致新增加的待发送数据在所述缓存中发生溢出，参见图3所示的缓存占用，此时资源块所承载的待发送数据的发送频率可以变缓，可以延长发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔，当然，此时也可以保持或缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔，延长、保持或缩短的方式的启用取决于下行网络侧的节点发来的流量控制指示，返回步骤S22；
步骤S24，当所述待发送数据对缓存的占用情况大于等于所述预警门限并且小于所述报警门限时，说明待发送数据对缓存的占用不会导致新增加的待发送数据在所述缓存中发生溢出，但是其发送的变缓则有可能会导致新增加的待发送数据在所述缓存中发生溢出，参见图3所示的缓存占用，此时资源块所承载的待发送数据的发送频率不可以变缓，至少需要保持发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔不变，当然，此时也可以缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔，返回步骤S22；
步骤S25，当所述待发送数据对缓存的占用情况大于等于所述报警门限时，说明待发送数据对缓存的占用有可能导致新增加的待发送数据在所述缓存中发生溢出，参见图3所示的缓存占用，此时资源块所承载的待发送数据的发送频率必须加快，必须缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔，此时优先保证自身的数据不会在所述缓存中发生溢出，不考虑下行网络侧的节点发来的流量控制指示，返回步骤S22。
以下以一个应用实例对本发明进行说明。
如图4所示，为本发明实施例的系统部署示意图，包括局域网A、B和C，局域网A通过网关A接入互联网，局域网B通过网关B接入互联网，局域网C通过网关C接入互联网；局域网A内包括：节点A1、A2和A3；局域网B内包括：节点B1、B2和B3；局域网C内包括：节点C1、C2和C3。
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。
C3根据其设定的当前的最大上行速率，将待发送数据使用的资源分为若干相同尺寸的资源块，每个资源块大小符合当前的发送窗口大小；根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中的相应的数据量以一定的时间间隔进行发送；
此时，C3监测所述待发送数据对缓存的占用情况，发现待发送数据对缓存的占用情况超过报警门限，此时待发送数据对缓存的占用有可能导致新增加的待发送数据在所述缓存中发生溢出，C3缩短发送待发送数据中与资源块匹配的数据量的时间间隔，发送速度加快，C3向节点A1的上行流量瞬间突增，并在一合理时长内达到一流量值。
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，发现此时到站流量突增并且流量值超过阈值门限，判定是C3的发送流量突发引起，向C3的客户端软件发送流量控制信息，通知C3，已方A1处的到站流量过大；
接收到A1的客户端软件发来的流量控制信息后，C3的客户端软件获知A1的到站流量过大，此时C3监测自身的情况，以决定是否启动上行流量调度控制：
C3监测待发送数据对缓存的占用情况，发现所述待发送数据对缓存的占用情况小于所述预警门限时，说明待发送数据对缓存的占用以及更久的占用都不会导致新增加的待发送数据在所述缓存中发生溢出，之前待发送数据对缓存的占用而可能导致的数据溢出已经缓解，C3此时延长发送待发送数据中与资源块匹配的数据量的时间间隔来限制C3向A1的上行流量，从而可以达到有效限制A1到站流量的效果。
以下对本发明的调度装置的实施例进行说明。
如图5所示，为本发明实施例的一种上行流量的调度装置1，位于上行网络侧的节点，包括：缓存模块10、逻辑发送模块11、资源分割模块12以及调度模块13，其中，
缓存模块10，用于缓存待发送数据；
资源分割模块12，用于根据当前上行带宽将发送资源分为若干资源块；
逻辑发送模块11，用于根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中相应的数据量以一定的时间间隔发送到下行网络侧的节点；
调度模块13，用于根据所述待发送数据对缓存模块10的占用情况调整所述时间间隔。
具体来说，资源分割模块12，用于根据设定的当前最大上行速率(即当前上行带宽)确定发送窗口的大小，再根据所述发送窗口的大小将所述发送资源分为多个相同尺寸的资源块，并且还为每个资源块配置一索引标识，并通知所述逻辑发送模块11。
逻辑发送模块11，用于根据资源分割模块12逻辑分割后得到的每个资源块的承载能力为其匹配缓存模块10中的待发送数据中相应的数据量以一定的时间间隔进行发送；还用于将所述索引标识随附对应的资源块所匹配的数据量一起发送，以便接收方按所述索引标识重组接收到的所述数据量。
调度模块13，用于根据所述待发送数据对缓存模块10的占用情况调整所述时间间隔并通知逻辑发送模块11；还用于设置一调度阈，所述调度阈中保存多个不同大小的时间间隔和/或多个时间间隔的级别及一个或多个基础时间间隔，根据所述调度阈调整当前的时间间隔并通知逻辑发送模块11。具体来说，调度模块13，用于设置预警门限及报警门限，所述报警门限大于所述预警门限，并监测所述待发送数据对缓存模块10的占用情况，当所述待发送数据对缓存模块10的占用情况小于所述预警门限时，根据所述下行网络侧的节点发来的流量控制指示，结合所述调度阈延长发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔并将所述时间间隔通知逻辑发送模块11；当所述待发送数据对缓存模块10的占用情况大于等于所述预警门限并且小于所述报警门限时，至少保持(包括缩短，不包括延长)发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔并将所述时间间隔通知逻辑发送模块11；当所述待发送数据对缓存模块10的占用情况大于等于所述报警门限时，根据所述调度阈缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔并将所述时间间隔通知逻辑发送模块11。
上述系统与前述上行流量的调度方法的特征对应，不足之处可以参考前述上行流量的调度方法。
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 (14)
1.一种上行流量的调度方法，其特征在于，应用于上行网络侧，包括：
缓存待发送数据，并根据当前上行带宽将发送资源分为若干资源块；根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中相应的数据量以一定的时间间隔发送到下行网络侧；
所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前上行带宽将发送资源分为若干资源块的步骤，包括：
根据设定的当前上行带宽确定发送窗口的大小；
根据所述发送窗口的大小将所述发送资源分为多个相同尺寸的资源块。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将发送资源分为若干资源块的步骤，还包括：
为每个资源块配置一索引标识。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中相应的数据量以一定的时间间隔发送到下行网络侧的远端节点的步骤，还包括：
所述索引标识随附对应的资源块所匹配的数据量一起发送，以便接收方按所述索引标识重组接收到的所述数据量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的的步骤，包括第一子步骤：
预先设置预警门限及报警门限，所述报警门限大于所述预警门限。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的步骤，包括第二子步骤：
监测所述待发送数据对缓存的占用情况，当所述待发送数据对缓存的占用情况小于所述预警门限时，根据由下行网络侧接收的流量控制指示来延长、保持或缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的步骤，包括第二子步骤：
监测所述待发送数据对缓存的占用情况，当所述待发送数据对缓存的占用情况大于等于所述预警门限并且小于所述报警门限时，不延长发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述时间间隔根据所述待发送数据对缓存的占用情况进行调整的步骤，包括第二子步骤：
监测所述待发送数据对缓存的占用情况，当所述待发送数据对缓存的占用情况大于等于所述报警门限时，缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔。
9.如权利要求6、7或8所述的方法，其特征在于，
所述第一子步骤中，还包括：设置一调度阈，所述调度阈中保存多个不同大小的时间间隔，和/或多个时间间隔的级别及一个或多个基础时间间隔；
所述第二子步骤中，还包括：根据所述调度阈中的时间间隔调整当前的时间间隔，和/或根据所述调度阈中的级别及基础时间间隔调整当前的时间间隔。
10.一种上行流量的调度装置，其特征在于，位于上行网络侧，包括：缓存模块、逻辑发送模块、资源分割模块以及调度模块，其中，
所述缓存模块，用于缓存待发送数据；
所述资源分割模块，用于根据当前上行带宽将发送资源分为若干资源块；
所述逻辑发送模块，用于根据每个资源块的承载能力为其匹配所述待发送数据中相应的数据量以一定的时间间隔发送到下行网络侧；
所述调度模块，用于根据所述待发送数据对所述缓存模块的占用情况调整所述时间间隔。
11.如权利要求10所述的调度装置，其特征在于，
所述资源分割模块，用于根据设定的当前上行带宽确定发送窗口的大小，再根据所述发送窗口的大小将所述发送资源分为多个相同尺寸的资源块，并且为每个资源块配置一索引标识。
12.如权利要求10所述的调度装置，其特征在于，
所述逻辑发送模块，还用于将所述索引标识随附对应的资源块所匹配的数据量一起发送，以便接收方按所述索引标识重组接收到的所述数据量。
13.如权利要求10所述的调度装置，其特征在于，
所述调度模块，用于设置预警门限和报警门限，所述报警门限大于所述预警门限，并监测所述待发送数据对缓存的占用情况，当所述待发送数据对所述缓存模块的占用情况小于所述预警门限时，根据由下行网络侧接收的流量控制指示来延长、保持或缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔；当所述待发送数据对所述缓存模块的占用情况大于等于所述预警门限并且小于所述报警门限时，不延长发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔；当所述待发送数据对所述缓存模块的占用情况大于等于所述报警门限时，缩短发送与每个资源块匹配的数据量的时间间隔。
14.如权利要求13所述的调度装置，其特征在于，
所述调度模块，还用于设置一调度阈，所述调度阈中保存多个不同大小的时间间隔和/或多个时间间隔的级别及一个或多个基础时间间隔，根据所述调度阈调整当前的时间间隔。
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