CN102065000B - 网络拥塞控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种网络拥塞控制方法、装置及系统，其中，该方法包括：监控分布式网络中所有业务节点的数据流量；在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，向所有业务节点发送负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表；空闲业务节点根据负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据。本发明通过将拥塞业务节点的数据分担到空闲业务节点以均衡该拥塞业务节点的负载，实现了应用层拥塞控制，提高了拥塞控制效率，同时避免了现有技术中应用层数据丢失的缺陷，提高了数据完整性，进而提高了分布式网络中各业务系统的稳定性。

Description

网络拥塞控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及业务支撑领域，具体涉及一种网络拥塞控制方法、装置及系统。

背景技术

当前网络设备上使用的拥塞控制机制大概有四种，分别为：慢速启动、拥塞避免机制、快速重发以及快速启动。其中，慢速启动的原理是：当主机进入传输的时候，首先以一个较慢的速度接入网络，然后根据网络情况的判断逐渐提高传输速率，直至达到拥塞。这种方法只是让主机接入后不能直接进入拥塞状态，并不能对拥塞进行有效控制，而且不能支持时敏性业务。拥塞避免机制是通过对网络数据进行监控，当数据流量到达一定的阈值之后，开始向数据发送端发送响应，使数据发送端降低发送速率，进而避免拥塞产生。虽然这种机制能在一定程度上控制拥塞，但若遇到超过阈值的突发流量，发送端难以迅速响应，使得网络因为拥塞而丢弃一部分传输的数据。快速重发是基于传输控制协议/互联网协议(TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol，简称TCP/IP)的应答机制，通过快速向数据发送端重发TCP/IP报文头中的确认标记(acknowledgment，简称ACK)使得丢失的网络分组数据得以重发。快速启动是使网络从拥塞中回复的一种算法，保证数据源以一个较慢的速度重新发送新数据，但是发送速度要比慢速启动时候的速度高。

现有拥塞控制机制有如下不足：

(1)通过网络设备进行拥塞控制，没有进行应用级的拥塞控制，导致拥塞控制的力度不够，难以全面有效地进行拥塞控制，效率低。

(2)基于降低发送速度和对于数据包的丢弃来进行拥塞控制，对于应用层而言，可能导致交易失败，并影响应用程序的正常功能，使得业务系统稳定性差。

发明内容

本发明的第一目的是提出一种高效的、稳定性高的网络拥塞控制方法。

本发明的第二目的是提出一种高效的、稳定性高的网络拥塞控制装置。

本发明的第三目的是提出一种高效的、稳定性高的网络拥塞控制系统。

为实现上述第一目的，本发明提供了一种网络拥塞控制方法，包括：监控分布式网络中所有业务节点的数据流量；在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，向所有业务节点发送负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表；空闲业务节点根据负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据。

为实现上述第二目的，本发明提供了一种网络拥塞控制装置，包括：路由配置下发模块，用于向所有业务节点发送负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表；负载均衡控制模块，用于监控分布式网络中所有业务节点的数据流量，并在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，启动路由配置下发模块，以及启动空闲业务节点根据负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据。

为实现上述第三目的，本发明提供了一种网络拥塞控制系统，包括：网络拥塞控制装置，用于监控分布式网络中所有业务节点的数据流量，并在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，向所有业务节点发送负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表；多个业务节点，其中每一业务节点均包括负载均衡器，负载均衡器用于在收到网络拥塞控制装置发送的启动信息时，根据负载均衡指令进行负载均衡。

本发明各实施例的网络拥塞控制方法、装置及系统，通过将拥塞业务节点的数据分担到空闲业务节点以均衡该拥塞业务节点的负载，实现了应用层拥塞控制，提高了拥塞控制效率，同时避免了现有技术中应用层数据丢失的缺陷，提高了数据完整性，进而提高了分布式网络中各业务系统的稳定性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一并用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的网络拥塞控制方法的实施例一流程图；

图2为本发明的网络拥塞控制方法的实施例二流程图；

图3为本发明的网络拥塞控制方法的实施例三及系统实施例一示意图；

图4为本发明的网络拥塞控制方法的实施例四及系统实施例二示意图；

图5为本发明的网络拥塞控制装置的实施例结构图；

图6为本发明的网络拥塞控制系统中业务节点的实施例结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

方法实施例

图1为本发明的网络拥塞控制方法的实施例一流程图。如图1所示，本实施例包括：

步骤S102：网络拥塞控制装置监控分布式网络中所有业务节点的数据流量；其中，网络拥塞控制装置的具体结构参见图5中的解释说明；以下描述中所称的网络均为分布式网络；

步骤S104：网络拥塞控制装置在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，向所有业务节点发送负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表；其中，数据流量超过拥塞阈值的业务节点称为拥塞业务节点，数据流量低于拥塞阈值的业务节点称为空闲的业务节点，拥塞阈值的大小可以根据实际需要而设置；

步骤S106：空闲业务节点根据负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据；步骤S106的优化操作过程参见对图2中步骤S203至S205的解释说明。

本实施例通过将拥塞业务节点的数据分担到空闲业务节点以均衡该拥塞业务节点的负载，实现了应用层拥塞控制，提高了拥塞控制效率，同时避免了现有技术中应用层数据丢失的缺陷，提高了数据完整性，进而提高了网络中各业务系统的稳定性。

图2为本发明的网络拥塞控制方法的实施例二流程图。图2主要用于说明图1中步骤S106的优选实施方式。如图2所示，本实施例包括：

步骤S201：网络拥塞控制装置监控网络中所有业务节点的数据流量；

步骤S202：网络拥塞控制装置在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过拥塞阈值时，向所有业务节点发送负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表；

步骤S203：根据拥塞业务节点的数据流量，授权一个或多个空闲业务节点接收拥塞业务节点的数据；

具体操作时，步骤S202可以包括：

首先，根据拥塞业务节点的数据流量以及预设的分担策略(也称负载均衡指令)，网络拥塞控制装置计算负载均衡需要的空闲业务节点数量；

如，若预设的分担策略为平均分配，则可以将拥塞业务节点的数据流量均分为N份，数量N的选择能保证每一份均分的数据流量都小于拥塞阈值即可；当然，具体操作时也可以让该拥塞业务节点承担在拥塞阈值以下的最大数据流量，再将其未承担的数据流量在选用的空闲业务节点之间均分；根据需要还可以选择其他的分配方式，如按一定的比例在拥塞业务节点及空闲业务节点之间进行分配；此外，分担策略还可以是根据数据类型来分配拥塞业务节点及空闲业务节点的数据承载量，此外分担策略还可以包括当负载降低到一定程度时，就可以停止拥塞控制等，也就是说，网络拥塞控制方法的优选实施例还可以包括以下步骤：在监控到拥塞业务节点的数据流量小于预设的拥塞阈值时，控制拥塞业务节点停止将接收的数据分发至空闲业务节点；

其次，根据计算结果，对上述需要的空闲业务节点进行授权，以使得授权的空闲业务节点接收拥塞业务节点的数据；

步骤S204：网络拥塞控制装置启动拥塞业务节点以及空闲业务节点的负载均衡器；具体操作时，步骤S204也可以省略，如预先设定在执行步骤S203时，该负载均衡器接收到路由表时即行启动；同理，还可以设置在执行步骤S203时，该负载均衡器接收到路由表时，所有选定的空闲业务节点对应被授权，这样可以省去步骤S202中的操作；

步骤S205：负载均衡器将接收的数据分发至被授权的空闲业务节点；具体操作时，负载均衡器可以按照其内预存的分担策略或者网络拥塞控制装置发送的分担策略，将接收的数据分发至被授权的空闲业务节点；若按照其内预存的分担策略进行操作时，则需要保证负载均衡器与网络拥塞控制装置中存储的分担策略一致。

本领域技术人员可以理解，步骤S203至步骤S205为图1中步骤S106的优选实施方式，具体操作时，可以根据需要启动拥塞业务节点的负载均衡器分发数据即可，也就是说具体实现过程不局限于步骤S203至步骤S205的解释说明。

本实施例通过将拥塞业务节点的数据分担到空闲业务节点以均衡该拥塞业务节点的负载，实现了应用层拥塞控制，提高了拥塞控制效率，同时避免了现有技术中应用层数据丢失的缺陷，提高了数据完整性，进而提高了网络中各业务系统稳定性；同时，将空闲业务节点的授权、路由表的分发以及负载均衡器的启动分开操作，进一步保证了拥塞控制的可靠性以及业务系统的稳定性。

图3为本发明的网络拥塞控制方法的实施例三及系统实施例一示意。其中，本系统实施例可以包括：网络拥塞控制装置以及多个业务节点。其中，网络拥塞控制装置可以包括：负载均衡控制模块以及路由配置下发模块；业务节点包括拥塞业务节点及空闲业务节点，每一业务节点均包括负载均衡器。以下主要结合上述各模块及各业务节点来解释说明网络拥塞控制方法的优选实施方式。如图3所示，本实施例包括：

步骤301：网络拥塞控制装置中的负载均衡控制模块监控到拥塞业务节点的数据流量超过拥塞阈值；

步骤302：负载均衡控制模块通知路由配置下发模块准备发送相关信息；

步骤303：路由配置下发模块向拥塞业务节点的负载均衡器下发被选定的空闲业务节点的路由表及预先设定的分担策略；

步骤304：拥塞业务节点的负载均衡器返回空闲业务节点的路由配置成功信息至路由配置下发模块；

步骤305：负载均衡控制模块向被选定的空闲业务节点下发授权信息；

步骤306：被选定的空闲业务节点返回配置成功信息至负载均衡控制模块；

步骤307：负载均衡控制模块启动拥塞业务节点的负载均衡器；

步骤308：拥塞业务节点发送拥塞提示信息至数据发送方，如业务平台或者业务系统；其中，拥塞提示信息用于控制数据发送方降低数据发送速率；

步骤309：业务平台降低数据发送速率。

本实施例通过将拥塞业务节点的数据分担到空闲业务节点以均衡该拥塞业务节点的负载，实现了应用层拥塞控制，提高了拥塞控制效率，同时避免了现有技术中应用层数据丢失的缺陷，提高了数据完整性，进而提高了网络中各业务系统的稳定性；此外，在负载均衡的同时，还提供了控制数据发送方降低发送速率的手段，进一步提高了拥塞控制的效率。

图4为本发明的网络拥塞控制方法的实施例四及系统实施例二示意。其中，本系统实施例可以包括：网络拥塞控制装置以及多个业务节点。其中各业务节点均可以包括负载均衡器。以下主要结合该网络拥塞控制装置以及业务节点来解释说明网络拥塞控制方法的优选实施方式。如图4所示，本实施例包括：

步骤401：网络拥塞控制装置对业务节点，如业务节点SN1，的数据流量进行监控；

步骤402：当发现业务节点SN1的流量超过拥塞阈值时，网络拥塞控制装置向业务节点SN1的负载均衡器下发目前全网空闲业务节点的路由表以及分担策略；

步骤403：网络拥塞控制装置根据拥塞业务节点的数据流量，计算出负载均衡所需的空闲业务节点数量，并将授权指令发送给所需的空闲业务节点，如业务节点SN2及业务节点SN3，使得业务节点SN2及业务节点SN3能够允许来自业务平台的数据进入；

步骤404：网络拥塞控制装置向负载均衡器下发指令，启动负载分担；此时的状况是，一部分应用数据从业务节点SN1传送，其他的应用数据从业务节点SN2及SN3传送；同时，业务节点SN1向业务平台发送系统繁忙指令，即拥塞提示信息，控制业务平台降低发送速率；

步骤405：网络拥塞控制装置监控到发送至拥塞业务节点SN1的数据流量小于拥塞阈值时，关闭拥塞业务节点SN1的负载均衡器，停止拥塞控制，此时，拥塞业务节点SN1的数据将不会发送给其他的空闲业务节点。

本实施例通过将拥塞业务节点的数据分担到空闲业务节点以均衡该拥塞业务节点的负载，实现了应用层拥塞控制，提高了拥塞控制效率，同时避免了现有技术中应用层数据丢失的缺陷，提高了数据完整性，进而提高了网络中各业务系统稳定性；在负载均衡的同时，还提供了控制数据发送方降低发送速率的手段，进一步提高了拥塞控制的效率；此外，在监控到发送至拥塞业务节点的数据流量小于拥塞阈值时，停止拥塞控制，进一步完善拥塞控制。

装置实施例

图5为本发明的网络拥塞控制装置的实施例结构图。上述图1-图4方法发明的各个实施例均可以在图5结构图所示结构的装置中实现。如图5所示，该装置包括：路由配置下发模块51，用于向所有业务节点发送负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表；负载均衡控制模块52，用于监控分布式网络中所有业务节点的数据流量，并在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，启动路由配置下发模块51，以及启动空闲业务节点根据负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据。

该网络拥塞控制装置还可以包括：节点管理模块53，用于管理所有业务节点的路由表，以及增加或/和删除业务节点；任务调度模块54，用于在负载均衡控制模块52监控到拥塞业务节点时，启动述路由配置下发模块51，以及将节点管理模块53中的路由表转发至路由配置下发模块51。

负载均衡控制模块52的操作可以参见步骤S203至见步骤S205的解释说明，其可以包括：监控子模块521，用于监控分布式网络中所有业务节点的数据流量；计算子模块522，用于在监控子模块521监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，根据所述拥塞业务节点的数据流量，确定负载均衡需要的空闲业务节点数量；授权及启动子模块523，用于对所述确定的空闲业务节点授权，并启动所述路由配置下发模块51，以及启动所述确定的空闲业务节点根据所述负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据。

本领域技术人员可以理解，该网络拥塞控制装置包括路由配置下发模块51以及负载均衡控制模块52即可，其他模以及负载均衡控制模块52的各个子模块均为优选的实施方案；该网络拥塞控制装置独立设置或者设置在管理控制中心系统中。

本实施例通过负载均衡控制模块52控制拥塞业务节点的负载均衡器将拥塞业务节点的数据分担到空闲业务节点以均衡该拥塞业务节点的负载，实现了应用层拥塞控制，提高了拥塞控制效率，同时避免了现有技术中应用层数据丢失的缺陷，提高了数据完整性，进而提高了网络中各业务系统稳定性；在负载均衡控制模块52监控到发送至拥塞业务节点的数据流量小于拥塞阈值时，停止拥塞业务节点的负载均衡器进行拥塞控制，进一步完善拥塞控制。

图6为本发明的网络拥塞控制系统中业务节点的实施例结构图。由于网络拥塞控制系统的主要包括图5中的网络拥塞控制装置以及多个业务节点，故，以下主要对业务节点进行解释说明。上述图1-图4方法发明的各个实施例均可以应用于图6所示的业务节点。

如图6所示，该业务节点包括：负载均衡器60，用于在接收到负载均衡控制模块52发送的启动信息时，将接收的数据分发至空闲业务节点；传输模块61，用于传输业务数据；其中，具体可以包括自定义传输子模块611、文件传输协议(File Transfer Protocol，简称FTP)传输子模块612、DCC(Diameter Credit Control)传输子模块613以及其他协议传输子模块；

该业务节点还可以包括：

指令接口62，用于将负载均衡控制模块52发送的启动信息转发至负载均衡器60；

解析模块63，用于解析指令接口62接收的启动信息及授权信息等；

拥塞控制模块64，用于接收负载均衡控制模块52发送的授权信息，并根据授权信息控制负载均衡器60接收拥塞业务节点的数据，以及向数据发送方发送拥塞提示信息；

路由配置模块65，用于根据路由下发模块51发送的路由表，进行路由配置；

应用配置模块66，用于业务节点中的各项应用程序的参数配置、修改以及生效；

数据采集模块67，用于接收负载均衡控制模块52下发的采集控制信息，并根据该采集控制信息采集数据；

调度模块68，用于控制业务节点中各个进程之间的工作协同和通讯；

传输协同模块69，用于负责各种传输子模块之间进行数据通讯的后台程序，在传输任务需要多个传输子模块协同工作时，保证传输任务完成。

本领域技术人员可以理解，该业务节点包括负载均衡器60、传输模块61及路由配置模块65即可，其他模块均为优选的实施方案。

本实施例通过负载均衡器60将拥塞业务节点的数据分担到空闲业务节点以均衡该拥塞业务节点的负载，实现了应用层拥塞控制，提高了拥塞控制效率，同时避免了现有技术中应用层数据丢失的缺陷，提高了数据完整性，进而提高了网络中各业务系统稳定性；在负载均衡的同时，拥塞控制模块63还提供了控制数据发送方降低发送速率的手段，进一步提高了拥塞控制的效率；此外，在监控到发送至拥塞业务节点的数据流量小于拥塞阈值时，负载均衡器60停止拥塞控制，进一步完善拥塞控制。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (11)

1.一种网络拥塞控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

监控分布式网络中所有业务节点的数据流量；

在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，向所有业务节点发送负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表；

所述空闲业务节点根据所述负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据。

2.根据权利要求1所述的网络拥塞控制方法，其特征在于，所述空闲业务节点根据所述负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据的步骤包括：

根据所述拥塞业务节点的数据流量，确定负载均衡需要的空闲业务节点数量；

对所述确定的空闲业务节点授权；

所述确定的空闲业务节点根据所述负载均衡指令分担所述拥塞业务节点的数据。

3.根据上述权利要求1或2所述的网络拥塞控制方法，其特征在于，在所述空闲业务节点根据所述负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据的步骤之后还包括：

所述拥塞业务节点向数据发送方发送拥塞提示信息，所述拥塞提示信息用于控制所述数据发送方降低数据发送速率。

4.根据上述权利要求1或2所述的网络拥塞控制方法，其特征在于，在所述空闲业务节点根据所述负载均衡指令分担所述数据流量的步骤之后还包括：

在监控到所述拥塞业务节点的数据流量小于所述预设的拥塞阈值时，控制所述拥塞业务节点停止将接收的数据分发至所述空闲业务节点。

5.一种网络拥塞控制装置，其特征在于，该装置包括：

路由配置下发模块，用于向所有业务节点发送负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表；

负载均衡控制模块，用于监控分布式网络中所有业务节点的数据流量，并在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，启动所述路由配置下发模块，以及启动所述空闲业务节点根据所述负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据。

6.根据权利要求5所述的网络拥塞控制装置，其特征在于，所述负载均衡控制模块包括：

监控子模块，用于监控分布式网络中所有业务节点的数据流量；

计算子模块，用于在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，根据所述拥塞业务节点的数据流量，确定负载均衡需要的空闲业务节点数量；

授权子模块，用于对所述确定的空闲业务节点授权；

启动子模块，用于启动所述路由配置下发模块，以及启动所述确定的空闲业务节点根据所述负载均衡指令分担拥塞业务节点的数据。

7.根据权利要求6所述的网络拥塞控制装置，其特征在于，还包括：

节点管理模块，用于管理所有业务节点的路由表，以及增加或/和删除业务节点；

任务调度模块，用于在所述负载均衡控制模块监控到拥塞业务节点时，启动所述路由配置下发模块，以及将所述节点管理模块中的路由表转发至所述路由配置下发模块。

8.根据上述权利要求5至7中任一项所述的网络拥塞控制装置，其特征在于，所述网络拥塞控制装置独立设置或者设置在管理控制中心系统中。

9.一种网络拥塞控制系统，其特征在于，该系统包括：

网络拥塞控制装置，用于监控分布式网络中所有业务节点的数据流量，并在监控到一个或者多个业务节点的数据流量超过预设的拥塞阈值时，向所有业务节点发送负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表；

多个业务节点，其中每一业务节点均包括负载均衡器，所述负载均衡器用于在收到所述网络拥塞控制装置发送的启动信息时，根据所述负载均衡指令进行负载均衡；

其中，所述启动信息用于启动负载均衡器，具体包括负载均衡指令以及空闲业务节点的路由表。

10.根据权利要求9所述的网络拥塞控制系统，其特征在于，所述业务节点包括：

传输模块，用于传送业务数据；

路由配置模块，用于根据所述网络拥塞控制装置发送的路由表，进行路由配置；

拥塞控制模块，用于接收所述网络拥塞控制装置发送的授权信息，并根据所述授权信息控制所述负载均衡器间的数据传输，以及向数据发送方发送拥塞提示信息。

所述授权信息用于对空闲业务节点进行授权，以使得授权的空闲业务节点接收拥塞业务节点的数据。

11.根据权利要求10所述的网络拥塞控制系统，其特征在于，所述业务节点还包括：

指令接口，用于接收所述网络拥塞控制装置发送的启动信息及授权信息；

解析模块，用于解析所述指令接口接收的启动信息及授权信息，并将解析后的启动信息及授权信息转发至所述负载均衡器。

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