CN102238078A - 一种流量监管方法和流量监管设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量监管方法：在对报文进行流量监管时，判断令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则为所述报文取令牌，并依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力或基于预定的分布函数对所述已取令牌的报文进行分类后转发；否则，丢弃所述报文、或者依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力或基于预定的分布函数对所述准备丢弃的报文进行分类后转发。本发明同时公开了一种流量监管设备，应用本发明所述的流量监管方法和流量监管设备，通过对取到令牌的报文再依据出端口的实际负载能力进行分类、或者基于预定的分布函数进行分类，从而能够实现按照出端口的实际负载能力进行负载均衡或者能够实现对取到令牌的报文的实际流量进行统计，进而提高了流量监管的效率。

Description

一种流量监管方法和流量监管设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种流量监管方法和流量监管设备。

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，防止大量不断突发的用户数据使网络发生拥塞，必须对用户的流量进行监管。流量监管的典型应用是监督进入网络的某一流量的规格，将其限制在合理的范围之内，或对超出的流量进行“惩罚”，以保护网络资源和运营商利益。

实施流量监管首先要评估流量是否超出了规格，然后再根据评估结果实施调控策略。通常，流量规格评估采用令牌桶方式进行，图1给出了现有采用单速双色(绿色和红色)令牌桶进行流量监管的过程示意图。从图1中可以看出，令牌桶实际上被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令牌桶中放置令牌，当令牌桶中令牌满时，多出的令牌溢出，令牌桶中令牌不再增加；每到达一个报文就进行一次评估，判断令牌桶中有没有足够的令牌可以使用，如果有，则说明流量被控制在允许的范围内，属于承诺内流量，故从令牌桶中取走与报文转发权限相当数量的令牌并转发报文(通常用一个令牌关联一个比特的报文转发权限)；如果没有，则说明已经耗费太多令牌，流量超标，丢弃报文。

为了评估更复杂的情况，实施更加灵活的调控策略，还可以配置两个令牌桶，如图2所示，有两个不同的令牌桶C桶和E桶，其中，C桶是承诺突发量(CBS)桶，存放的是绿色令牌，E桶是超出/额外突发量(EBS)桶，存放的是黄色令牌，其余溢出的令牌为红色令牌。在令牌发放时，首先，系统会向C桶中放置令牌，当C桶中令牌满时，多出的令牌被放置到E桶中，当E桶中令牌也满时，多出的令牌溢出，且C桶和E桶中的令牌都不会再增加；每到达一个报文就进行一次评估，在每次评估时，首先需要判断C桶中有没有足够的令牌可以使用，如果C桶中有足够的令牌，则报文会从C桶中取走与报文转发权限相当数量的绿色令牌并转发报文；如果C桶中的绿色令牌不足以转发该报文，则需进一步判断E桶中有没有足够的令牌，如果E桶中有足够的令牌，则报文会从E桶中取走与报文转发权限相当数量的黄色令牌并转发报文；如果E桶中的黄色令牌也不足以转发该报文，则该报文将被丢弃。

不管采用一个令牌桶还是两个令牌桶，在实施完流量监管后，都需要通过网络设备的出接口将取到令牌的报文进行转发，而网络设备各个出接口的负载能力可能是不同的，因此，在将取到令牌的报文进行转发之前，还需要对取到令牌的报文进行负载均衡。

现有的负载均衡一般是基于报文的流特征哈希后实现的，即不同的流从不同的出端口进行转发，而不同的流在不同时刻的实际流量的比例很可能是变化的，从而导致不能严格按照实际流量进行均衡。举例说明，现有在实现A、B两个出端口按流量1∶2的比例进行负载均衡时，是通过由A出端口负责一条流，B出端口负责两条流来实现，假设某个时刻A出端口负责的一条流的实际流量与B出端口负责的两条流的流量正好为1∶2，也就能够实现需求的按流量进行负载均衡。然而，在实际应用中，这种情况是很少出现的，甚至在某些时刻A出端口所负载的一条流的实际流量远远大于B出端口负载的两条流的实际流量，从而导致B出端口带宽资源的浪费。

通过上述分析可以看出，现有所采用的流量监管以及负载均衡技术并没有考虑出端口的实际负载情况，也就不能实现按出端口的实际负载能力来进行负载均衡的，从而导致了某些出端口带宽资源的浪费；此外，现有所采用的流量监管方法也不能够实现对取到令牌的报文的流量进行统计。

发明内容

本发明提供了一种流量监管方法，能够实现按出端口的实际负载情况来进行负载均衡，也就能够实现按照出端口的实际负载能力进行负载均衡或者能够实现对取到令牌的报文的实际流量进行统计，从而提高了流量监管的效率。

本发明还提供了一种流量监管设备，能够实现按出端口的实际负载情况来进行负载均衡，也就能够实现按照出端口的实际负载能力进行负载均衡或者能够实现对取到令牌的报文的实际流量进行统计，从而提高了流量监管的效率。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种流量监管方法，该方法包括：

在对报文进行流量监管时，判断令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则为所述报文取令牌，并依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力或基于预定的分布函数对所述已取令牌的报文进行分类后转发；否则，准备丢弃所述报文。

一种流量监管设备，该设备包括：报文评估单元、令牌取用单元和报文处理单元，其中，

所述报文评估单元，用于在对报文进行流量监管时，判断令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌；

所述令牌取用单元，用于当所述报文评估单元判断出令牌桶中有足以转发报文的令牌时，为所述报文取令牌；

所述报文处理单元，用于当所述令牌取用单元为所述报文取完令牌后，依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力或基于预定的分布函数对所述已取令牌的报文进行分类后转发；或者，当所述报文评估单元判断出令牌桶中没有足以转发报文的令牌时，准备丢弃所述报文。

综上所述，本发明所采用的流量监管方法，通过对取到令牌的报文再根据出端口的实际负载情况进行分类，例如依据出端口的实际负载能力进行分类、或者基于预定的分布函数进行分类，从而能够实现按照出端口的实际负载能力进行负载均衡或者能够实现对取到令牌的报文的实际流量进行统计，进而提高了流量监管的效率。

附图说明

图1为现有采用单速双色令牌桶进行流量规格评估的过程示意图；

图2为现有采用单速三色令牌桶对报文进行流量监管的过程示意图；

图3为本发明采用单速三色令牌桶进行流量监管的过程示意图；

图4为本发明流量监管方法的工作流程图；

图5为本发明流量监管设备的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种全新的流量监管方法，即通过对取到令牌的报文再根据出端口的实际负载情况进行分类，例如基于出端口的实际负载能力进行分类、或者基于预定的分布函数进行分类，从而能够实现按照出端口的实际负载能力进行负载均衡或者能够实现对取到令牌的报文的实际流量进行统计，进而提高了流量监管的效率。

基于上述介绍，本发明所述方案的具体实现包括：

在对报文进行流量监管时，判断令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则为所述报文取令牌，并依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力或基于预定的分布函数对所述已取令牌的报文进行分类后转发；否则，准备丢弃所述报文。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图3为本发明所采用的流量监管的过程示意图。如图3所示的流量监管过程是以单速三色令牌桶为例来进行说明的，即在本实施例中，采用了两个不同的令牌桶C桶和E桶，其令牌发放过程和报文评估过程同现有技术一样，这里不再赘述。与现有技术不同之处在于，在将取到令牌后的报文进行转发之前，还需对所述取到令牌后的报文进行分类，从而能够将分类后的报文由网络设备中不同的出端口来进行转发，也就可以实现网络设备出端口的负载均衡。进一步地，本实施例不仅可以将取到红色令牌的报文进行丢弃，而且还可以对取到红色令牌的报文也进行分类，并将分类的报文进行转发，从而能够对取到红色令牌的报文进行再处理的目的。

需要说明的是，在本实施例中，不管对于取到绿色令牌的报文，还是取到黄色令牌的报文，甚至是对于取到红色令牌的报文，在对报文进行分类时都是依据一定的原则来进行的，这里依据的原则可以是需要进行转发报文的出端口的实际负载能力，还可以是用户的实际需求，如需要获取报文的统计特性等。当依据的原则为需要进行转发报文的出端口的实际负载能力时，假设取到绿色令牌的报文需要通过网络设备的A、B两个出端口来进行转发，那么需要按照A、B两个出端口的实际负载能力将取到绿色令牌的报文区分为两类，且这两类报文的流量比例最好为A、B两个出端口的实际负载能力之比，这样就可以实现网络设备出端口的负载均衡；如果取到绿色令牌的报文需要通过网络设备的A、B、C三个出端口来进行转发，那么需要按照A、B、C三个出端口的实际负载能力将取到绿色令牌的报文区分为三类，且这三类报文的流量比例最好为A、B、C三个出端口的实际负载能力之比，这样就可以实现网络设备出端口的负载均衡，即此时应该计算的需要转发报文的所有出端口的实际负载能力之比。而当依据的原则为用户的实际需求时则需要将取到令牌的报文根据用户的实际需求进行分类，如果希望得到的各出端口的报文的统计特性，则可对取到令牌的报文按照函数，如条件函数或者正态分布函数等进行分类，从而能够得到报文的条件特性或者统计特性。在实际应用中，还可以依据其他的原则来对取到令牌的报文进行分类，以不影响本发明实施例的实现为准。

还需说明的是，在本实施例中，在依据预定的原则对报文进行分类时，为了能够将分类后的报文分别通过不同的出端口来进行转发，这里可以采用对报文按照不同的优先级进行标记，并在出端口采用策略路由的方式，使得标记了一个优先级的报文只能从一个出端口进行转发，从而实现对标记了不同优先级的报文的转发过程，具体如何进行策略路由为现有技术，这里不再赘述。而且，本实施例还可采用其他的分类方式。

至此，即完成了本实施例所采用的流量监管方法的整个过程，对于单速双色令牌桶来说，其流量监管方法也是类同的，这里不再说明。

下面以图3所采用的流量监管的过程为例来说明本发明所采用的流量监管方法的工作流程，参见图4，如图4所示，该流程包括以下步骤：

步骤401：在对报文进行流量监管时，判断令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则执行步骤402；否则，执行步骤403。

步骤402：当令牌桶中有足以转发报文的令牌时，从令牌桶中为所述报文取出与报文转发权限相当数量的令牌后，再执行步骤405或步骤407。

步骤403：当令牌桶中没有足以转发报文的令牌时，准备丢弃报文。

步骤404：判断是否需要丢弃所述报文，如果是，则执行步骤408后，结束整个工作流程；否则，执行步骤405或步骤407。

步骤405：当依据进行转发报文的出端口的实际负载能力转发所述报文时，计算转发报文所用的各出端口的负载能力之比。

步骤406：依据所述计算出的出端口的实际负载能力之比将所述报文进行分类，并将所述分类后的报文从计算时所用到的各出端口分别进行转发后，结束整个流量监管的工作流程。

在本步骤中，依据计算出的各出端口的实际负载能力之比对报文进行分类可以使得所述分类后的报文流量之比为所述出端口的实际负载能力之比，从而实现了网络设备出端口的负载均衡。

步骤407：基于预定的分布函数将所述报文进行分类，并将所述分类后的报文从网络设备的不同的出端口进行转发出去后，结束整个流量监管的工作流程。

在本步骤中，基于预定的函数对所述报文进行分类可便于在网络设备的出端口对分类后转发的报文的流量进行统计，这里的函数可以为分布函数、条件函数等。

比如，当采用分布函数时，在各个出端口对流量进行统计，即能够得到分类后的报文的分布状态的统计特性，并从中得到分类后报文的大致分布趋势；当采用条件函数时，在各个出端口对流量进行统计，即可得到对报文进行分类的条件。具体情况可视需要的统计特性而定，以不影响本发明实施例的实现为准。

步骤408：当判断出需要丢弃报文时，则将所述报文进行直接丢弃后，结束整个工作流程。

需要说明的是，在本实施例步骤406和407中，对报文进行分类可以为将报文标记为不同的优先级，从而使得标记为不同优先级的报文按照一定的策略路由从不同的出端口进行转发，在实际中，还可按照其它的分类规则，实际中以不影响本发明实施例的实现为准。

还需说明的是，对于从不同令牌桶中取到令牌的报文都可进行本实施例所述的流量监管的处理方法，且它们之间的处理过程是不会相互影响的。

至此，即完成了本发明所采用的流量监管的整个工作流程。

基于上述方法，图5为本发明流量监管设备的组成结构示意图。如图5所示，该流量监管设备包括：报文评估单元51、令牌取用单元52和报文处理单元53，其中，

所述报文评估单元51，用于在对报文进行流量监管时，判断令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌。

所述令牌取用单元52，用于当所述报文评估单元51判断出令牌桶中有足以转发报文的令牌时，为所述报文取令牌。

所述报文处理单元53，用于当所述令牌取用单元52为所述报文取完令牌后，依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力或基于预定的分布函数对所述已取令牌的报文进行分类后转发；或者，当所述报文评估单元51判断出令牌桶中没有足以转发报文的令牌时，准备丢弃所述报文。

其中，当所述报文评估单元51判断出令牌桶中没有足以转发报文的令牌时，所述报文处理单元53进一步又包括：报文直接丢弃单元531和报文处理子单元532，

所述报文直接丢弃单元531，用于直接丢弃报文评估单元51中所述准备丢弃的报文；

所述报文处理子单元532，用于对令牌取用单元52中已取令牌的报文或报文评估单元51中所述准备丢弃的报文进行处理。

当依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力时，所述报文处理子单元532包括计算单元5321和比例分类单元5322，其中，

所述计算单元5321，用于计算需要转发报文的出端口的实际负载能力之比；

所述比例分类单元5322，用于依据所述计算单元531计算出的实际负载能力之比对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文进行分类后转发，使得所述分类后的报文流量之比为所述出端口的实际负载能力之比。

当基于预定的分布函数时，所述报文处理单元532包括函数分类单元5323，所述函数分类单元5323，用于根据希望得到的各出端口的报文的统计特性，对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文按照预定的分布函数进行分类后转发。

需要说明的是，在本实施例中，所述各单元中的对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文进行分类为将所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文标记为不同的优先级。

至此，即得了本发明所采用的流量监管设备，该设备的具体工作流程请参照图4所示方法实施例中的相应说明，此处不再赘述。

总之，本发明所采用的流量监管方法，通过对取到令牌的报文再根据出端口的实际负载情况进行分类，例如依据出端口的实际负载能力进行分类、或者基于预定的分布函数进行分类，从而能够实现按照出端口的实际负载能力进行负载均衡或者能够实现对取到令牌的报文的实际流量进行统计，进而提高了流量监管的效率；此外，本发明所述方法还可以对准备丢弃的报文进行同已取令牌的报文同样的分类操作，进而能够对现有直接丢弃的报文进行再处理。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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)

1.一种流量监管方法，其特征在于，该方法包括：

在对报文进行流量监管时，判断令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌，如果有，则为所述报文取令牌，并依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力或基于预定的分布函数对所述已取令牌的报文进行分类后转发；否则，准备丢弃所述报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述准备丢弃所述报文包括：

直接丢弃所述报文；

或者，依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力或基于预定的分布函数对所述准备丢弃的报文进行分类后转发。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力时，所述对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文进行分类包括：

计算需要转发报文的出端口的实际负载能力之比，依据所述计算出的实际负载能力之比对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文进行分类，使得所述分类后的报文流量之比为所述出端口的实际负载能力之比。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当基于预定的分布函数时，所述对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文进行分类为：根据希望得到的各出端口的报文的统计特性，对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文按照预定的分布函数进行分类。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文进行分类为将所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文标记为不同的优先级。

6.一种流量监管设备，其特征在于，该设备包括：报文评估单元、令牌取用单元和报文处理单元，其中，

所述报文评估单元，用于在对报文进行流量监管时，判断令牌桶中是否有足以转发该报文的令牌；

所述令牌取用单元，用于当所述报文评估单元判断出令牌桶中有足以转发报文的令牌时，为所述报文取令牌；

所述报文处理单元，用于当所述令牌取用单元为所述报文取完令牌后，依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力或基于预定的分布函数对所述已取令牌的报文进行分类后转发；或者，当所述报文评估单元判断出令牌桶中没有足以转发报文的令牌时，准备丢弃所述报文。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，当所述报文评估单元判断出令牌桶中没有足以转发报文的令牌时，所述报文处理单元包括：报文直接丢弃单元和报文处理子单元，

所述报文直接丢弃单元，用于直接丢弃报文评估单元中所述准备丢弃的报文；

所述报文处理子单元，用于对令牌取用单元中已取令牌的报文或报文评估单元中所述准备丢弃的报文进行处理。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，当依据需要进行转发报文的出端口的实际负载能力时，所述报文处理子单元包括计算单元和比例分类单元，其中，

所述计算单元，用于计算需要转发报文的出端口的实际负载能力之比；

所述比例分类单元，用于依据所述计算单元计算出的实际负载能力之比对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文进行分类后转发，使得所述分类后的报文流量之比为所述出端口的实际负载能力之比。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，当基于预定的分布函数时，所述报文处理子单元包括函数分类单元，所述函数分类单元，用于根据希望得到的各出端口的报文的统计特性，对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文按照预定的分布函数进行分类后转发。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述对所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文进行分类为将所述已取令牌的报文和所述准备丢弃的报文标记为不同的优先级。

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