CN104394094B - 一种上下行业务数据的QoS流量控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于通信技术领域，提供了一种上下行业务数据的QoS流量控制方法及装置，包括：在网关设备netfilter框架的两个HOOK点上分别加载第一IMQ设备和第二IMQ设备；获取用户配置的服务质量QoS规则；输入所述网关设备的所有业务数据均依次进入到ebtables和iptables中进行匹配和标记；当业务数据经过所述第一IMQ设备时，所述第一IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行限速处理；当业务数据经过所述第二IMQ设备时，所述第二IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行调度。本发明提高了网关设备对业务数据的QoS服务质量。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种上下行业务数据的QoS流量控制方法及装置。
背景技术
服务质量(Quality of Service，QoS)是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术，当网络过载或拥塞时，QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。
利用QoS对业务数据进行流量控制，通常的做法是在业务数据经过的网关设备下挂载若干队列，并配置每个队列的限速速率和优先级，然而，基于目前的QoS调度算法，无法做到对网关设备下挂载的同一队列既进行限速，又进行调度，影响了网关设备对业务数据的QoS服务质量。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种上下行业务数据的QoS流量控制方法，旨在提高网关设备对业务数据的QoS服务质量。
本发明实施例是这样实现的，一种上下行业务数据的服务质量QoS流量控制方法，包括：
在网关设备netfilter框架的两个HOOK点上分别加载第一中介队列IMQ设备和第二IMQ设备；
获取用户配置的服务质量QoS规则；
在所述网关设备的ebtables配置proute表，所述proute表用于对来自WAN侧设备
的业务数据进行匹配和标记，以使输入所述网关设备的所有业务数据均依次进入到
ebtables和iptables中进行匹配和标记；
当业务数据经过所述第一IMQ设备时，所述第一IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行限速处理；
当业务数据经过所述第二IMQ设备时，所述第二IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行调度。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上下行业务数据的服务质量QoS流量控制装置，所述装置包括：
加载单元，用于在网关设备netfilter框架的两个HOOK点上分别加载第一中介队列IMQ设备和第二IMQ设备；
获取单元，用于获取用户配置的服务质量QoS规则；
标记单元，用于在所述网关设备的ebtables配置proute表，所述proute表用于对
来自WAN侧设备的业务数据进行匹配和标记，以使输入所述网关设备的所有业务数据均依
次进入到ebtables和iptables中进行匹配和标记；
限速单元，用于当业务数据经过所述第一IMQ设备时，所述第一IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行限速处理；
调度单元，用于当业务数据经过所述第二IMQ设备时，所述第二IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行调度。
本发明实施例通过在网关设备的两个HOOK点上分别加载两个IMQ设备，来对网关设备下挂载的同一队列同时进行限速和调度，提高了网关设备对业务数据的QoS服务质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的上下行业务数据的QoS流量控制方法的实现流程图；
图2是本发明另一实施例提供的上下行业务数据的QoS流量控制方法的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的上下行业务数据的QoS流量控制方法S103的具体实现流程图；
图4是本发明实施例提供的上下行业务数据的QoS流量控制方法业务数据匹配和标记的流程示意图；
图5是本发明另一实施例提供的上下行业务数据的QoS流量控制方法的实现流程图；
图6是本发明实施例提供的上下行业务数据的QoS流量控制装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的业务数据的QoS流量控制方法可以应用于网关(Gateway)设备中，被网关设备用于对输入网关设备的业务数据进行QoS流量控制。图1示出了本发明实施例提供的上下行业务数据的QoS流量控制方法的实现流程，详述如下：
在S101中，在网关设备netfilter框架的两个HOOK点上分别加载第一中介队列(Intermediate queueing device，IMQ)设备和第二IMQ设备。
所述IMQ设备，是一个虚拟的网卡设备，与物理网卡不同的是，通过它可以进行全局的流量整形；所述netfilter框架，就是在整个网络流程的若干位置放置了一些检测点(HOOK点)，并在每个HOOK点上登记了一些处理函数(例如包过滤、网络地址转换(NetworkAddress Translation，NAT)等)进行处理，且所述处理函数可以由用户自定义的功能函数。
在本实施例中，在网关设备业务数据流经的两个HOOK点上分别加载两个IMQ设备，用于对流经HOOK点的业务数据分别执行QoS中的限速和调度。其中，可以通过ifconfig工具、vnetconfig工具来驱动第一IMQ设备和第二IMQ设备，使其加载至相应的HOOK点，上述驱动和加载过程可以被标准的Linux内核所支持。
作为本发明的一个实施例，两个IMQ设备可以依次挂载在网关设备的数据入口处的HOOK点上和数据出口处的HOOK点上，包括：
在所述网关设备数据入口处的HOOK点加载第一IMQ设备，在所述网关设备数据出口处的HOOK点加载第二IMQ设备；或者，
在所述网关设备数据入口处的HOOK点加载第二IMQ设备，在所述网关设备数据出口处的HOOK点加载第一IMQ设备。
即，可以调换第一IMQ设备和第二IMQ设备的顺序关系，先进行限速，后进行调度，或者先进行调度，后进行限速。
优选地：
在所述网关设备netfilter框架的PREROUTE点上加载所述第一IMQ设备；
在所述网关设备netfilter框架的POSTROUTE点上加载所述第二IMQ设备。
所述PREROUTE点(即NF_IP_PRE_ROUTING)和所述POSTROUTE点(即NF_IP_POST_ROUTING)为netfilter框架中的五个HOOK点中的两个，其中，所述PREROUTE点为刚刚进入网关设备的业务数据所要通过的HOOK点，所述POSTROUTE点为所有马上要输出网络设备的业务数据所要通过的HOOK点，将两个IMQ设备分别设置在这两个HOOK点上，从而在网关设备的第一个入口对业务数据进行限速，在网关设备的最后一个出口对业务数据进行调度，从而实现对网关设备下挂载的队列既进行限速，又进行调度。
作为本发明的一个实施例，所述第一IMQ设备和所述第二IMQ设备可以支持动态插拔，以此实现对网关设备QoS流量控制功能的灵活控制，可以自主选择是否启用两个IMQ设备来进行业务数据的限速和调度。如图2所示，S101具体包括：
S201，在iptables中配置IMQ模块，所述IMQ模块用于动态加载第一IMQ设备和第二
IMQ设备。
本实施例中，IMQ设备位于网关设备的三层路由中，因此，在iptables中配置IMQ模
块，该IMQ模块专门用于实现第一IMQ设备和第二IMQ设备的动态加载。
S202，命令iptables，通过所述IMQ模块加载所述第一IMQ设备和所述第二IMQ设
备。
则在执行完图1所示流程中对业务数据的限速和调度之后，所述方法还包括：
S203，命令iptables，通过所述IMQ模块卸载所述第一IMQ设备和所述第二IMQ设
备。
在配置好IMQ模块之后，通过命令iptables，即可以实现对第一IMQ设备和第二IMQ
设备的动态加载。若需要对经过网关设备的业务数据同时进行限速和调度，则加载第一IMQ
设备和第二IMQ设备，当业务数据的QoS流量控制完成后，或者不需要对业务数据同时进行
限速和调度的场景之下，可以卸载第一IMQ设备和第二IMQ设备，从而对虚拟资源实现灵活
控制。
在S102中，获取用户配置的服务质量QoS规则。
获取用户配置的QoS规则，所述QoS规则包括队列优先级和所述网关设备出口的总限速。
其中，用户可以通过QoS页面或者其他配置工具，配置一系列的QoS规则，包括队列优先级和网关设备出口的总限速。当用户配置好QoS规则之后，第一IMQ设备和第二IMQ设备便可以根据该QoS规则中的队列优先级在其设备之下挂载相应的队列，并获知该QoS规则中网关设备出口的总限速。
在S103中，在所述网关设备的ebtables配置proute表，所述proute表用于对来自
WAN侧设备的业务数据进行匹配和标记，以使输入所述网关设备的所有业务数据均依次进
入到ebtables和iptables中进行匹配和标记。
在对业务数据进行QoS流量控制时，网关设备在获取到配置的QoS规则之后，会在
后台通过配置的QoS规则来对输入网关设备的业务数据进行一一匹配，并对经过了匹配的
业务数据进行标识(Marking)，为业务数据打上标记(Mark)值，以根据业务数据的Mark值将
业务数据放入相应的队列中，实现流量控制。在上述过程中，经过网关设备二层路由的业务
数据需要在ebtables的broute表中进行匹配，根据Linux的标准，broute表用于以太网桥，
只有来自桥属设备接口的业务数据才能够进入broute表，因此，来自LAN侧设备的业务数据
(即网关设备的上行业务数据)可以顺利地到达broute表，而来自WAN侧设备的业务数据(即
网关设备的下行业务数据)则无法进入broute表中进行匹配和标记，这样，网关设备在后续
数据处理流程中就无法顺利地对来自WAN侧的业务数据进行QoS流量控制。
因此，在本实施例中，首先在网关设备的协议栈中对ebtables进行配置，在
ebtables内配置proute表，该proute表能够实现对来WAN侧设备的匹配和标记，因此，来自
WAN侧设备的业务数据在到达协议栈时，进入到proute表中进行QoS规则匹配和标记；而来
自LAN侧设备的业务数据在到达协议栈时，进入broute表中进行QoS规则匹配和标记，由此
一来，就能够在二层路由中实现对进入网关设备的所有业务数据的匹配和标记。
在本实施例中，由于IMQ设备位于网关设备的三层路由中，因此，标记上了二层路
由Mark值的业务数据还会输入到网关设备路由模块的iptables，到达其中的mangle表，继
续匹配三层路由的五元素组，并在匹配完成后标记上对应的三层路由Mark值，之后再输入
到两个IMQ设备之中进行限速和调度。
作为本发明的一个实施例，在协议栈中，可以将所有业务数据依次经过proute表和broute表的处理，具体地，如图3所示，S103具体为：
在S301中，在所述网关设备协议栈的ebtables内配置proute表，所述proute表的
优先级高于协议栈中已配置的broute表的优先级。
设定proute表的优先级高于broute表的优先级，由此一来，如图4所示，业务数据在进入到网关设备内部，到达协议栈之后，会首先进入到proute表中进行处理，再进入到broute表中进行处理。
在S302中，基于所述QoS规则，将输入所述网关设备的所有业务数据在所述proute表中进行匹配和标记。
在本实施例中，proute表不仅仅针对以太网桥，所有输入到网关设备的业务数据(包括来自LAN侧设备的业务数据和来自WAN侧设备的业务数据)均可以进入到proute表中，而proute表根据QoS规则，对其中来自WAN侧设备的业务数据进行匹配和标记。
在S303中，基于所述QoS规则，将未在所述proute表中匹配成功的业务数据输入至所述broute表进行匹配和标记。
来自LAN侧设备的业务数据将不能在proute表中进行成功匹配，因此，在S203中，未能在proute表中匹配成功的业务数据还会输入至broute表中继续进行匹配，由broute表根据QoS规则，对来自LAN侧设备的业务数据进行匹配和标记。
在S304中，基于所述QoS规则，将ebtables中标记完的业务数据输入至iptables中
进行匹配和标记。
如上文所述，由于IMQ设备位于网关设备的三层路由中，因此，标记上了二层路由
Mark值的业务数据还会输入到网关设备路由模块的iptables，到达其中的mangle表，继续
匹配三层路由的五元素组，并在匹配完成后标记上对应的三层路由Mark值，之后再输入到
两个IMQ设备之中进行限速和调度。
在S104中，当业务数据经过所述第一IMQ设备时，所述第一IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行限速处理。
在本实施例中，利用第一IMQ设备来控制业务数据的入口总闸，根据配置的QoS规则中的所述网关设备出口的总限速，限制住业务数据的总带宽。具体地，可以采用排队规则(Queueing Discipline)的htb算法，由于在第一IMQ设备之下挂载有每一个Mark值所对应的队列，因此，此时第一IMQ设备会根据业务数据的Mark值，将不同类型的业务数据丢入相应的队列中去。
在S105中，当业务数据经过所述第二IMQ设备时，所述第二IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行调度。
在本实施例中，利用第二IMQ设备来控制业务数据的出口总闸，同样地，第二IMQ设备会根据业务数据的Mark值，将不同类型的业务数据丢入相应的队列，并采用SP调度算法来实现对队列的调度。
最终，经过第一IMQ设备和第二IMQ设备的整流，可以得到符合用户配置的QoS规则的业务数据流，并经由网关设备的接口发送出去。
本发明实施例通过在网关设备的两个HOOK点上分别加载两个IMQ设备，来对网关设备下挂载的同一队列同时进行限速和调度，同时通过扩充proute表，使得网关设备的QoS流量控制能够同时兼容上下行数据，以此提升了网关设备对业务数据的QoS服务质量，提高了网关设备的QoS服务效率。
一般情况下，如果网关设备被配置为桥设备的话，网关设备只对业务数据进行转
发即可，不需要对业务数据进行QoS流量控制，因此，也就不需要把业务数据发送到网关设
备的三层路由的iptables里做一遍过滤，但若希望该桥设备也能支持对业务数据的同时限
速与调度，则如图5所示，在S102之前获取用户配置的QoS规则之前，所述方法还包括：
S106，启用所述桥设备的iptables功能。
由此一来，无论网关设备被配置为桥设备还是路由设备，所有的业务数据都会进入到三层路由的iptable中，匹配并打上三层路由Mark值。
图6示出了本发明实施例提供的上下行业务数据的服务质量QoS流量控制装置的结构框图，该装置可以位于网关设备之中，用于运行本发明图1至图5实施例所述的业务数据的服务质量QoS流量控制方法。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
参照图6，该装置包括：
加载单元61，在网关设备netfilter框架的两个HOOK点上分别加载第一中介队列IMQ设备和第二IMQ设备。
获取单元62，获取用户配置的服务质量QoS规则。
标记单元63，在所述网关设备的ebtables配置proute表，所述proute表用于对来
自WAN侧设备的业务数据进行匹配和标记，以使输入所述网关设备的所有业务数据均依次
进入到ebtables和iptables中进行匹配和标记。
限速单元64，当业务数据经过所述第一IMQ设备时，所述第一IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行限速处理。
调度单元65，当业务数据经过所述第二IMQ设备时，所述第二IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行调度。
可选地，所述加载单元61具体用于：
在所述网关设备netfilter框架的PREROUTE点上加载所述第一IMQ设备；
在所述网关设备netfilter框架的POSTROUTE点上加载所述第二IMQ设备。
可选地，所述标记单元63包括：
第一配置子单元，在所述网关设备协议栈的ebtables内配置proute表，所述
proute表的优先级高于协议栈中已配置的broute表的优先级。
第一标记子单元，基于所述QoS规则，将输入所述网关设备的所有业务数据在所述proute表中进行匹配和标记。
第二标记子单元，基于所述QoS规则，将未在所述proute表中匹配成功的业务数据输入至所述broute表进行匹配和标记。
第三标记子单元，基于所述QoS规则，将ebtables中标记完的业务数据输入至
iptables中进行匹配和标记。
可选地，所述加载单元61包括：
第二配置子单元，在iptables中配置IMQ模块，所述IMQ模块用于动态加载第一IMQ
设备和第二IMQ设备。
加载子单元，命令iptables，通过所述IMQ模块加载所述第一IMQ设备和所述第二
IMQ设备。
卸载子单元，命令iptables，通过所述IMQ模块卸载所述第一IMQ设备和所述第二
IMQ设备。
可选地，所述网关设备为桥设备，所述装置还包括：
启用单元，用于启用所述桥设备的iptables功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种上下行业务数据的服务质量QoS流量控制方法，其特征在于，包括：
在网关设备netfilter框架的两个HOOK点上分别加载第一中介队列IMQ设备和第二IMQ设备；两个IMQ设备依次挂载在网关设备的数据入口处的HOOK点上和数据出口处的HOOK点上；
获取用户配置的服务质量QoS规则；
在所述网关设备的ebtables配置proute表，所述proute表用于对来自WAN侧设备的业务数据进行匹配和标记，以使输入所述网关设备的所有业务数据均依次进入到ebtables和iptables中进行匹配和标记；
当业务数据经过所述第一IMQ设备时，所述第一IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行限速处理；
当业务数据经过所述第二IMQ设备时，所述第二IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行调度；
在所述网关设备的ebtables配置proute表，所述proute表用于对来自WAN侧设备的业务数据进行匹配和标记，以使输入所述网关设备的所有业务数据均依次进入到ebtables和iptables中进行匹配和标记包括：
在网关设备协议栈的ebtables内配置proute表，所述proute表的优先级高于协议栈中已配置的broute表的优先级；
基于所述QoS规则，将输入所述网关设备的所有业务数据在所述proute表中进行匹配和标记；
基于所述QoS规则，将未在所述proute表中匹配成功的业务数据输入至所述broute表进行匹配和标记；
基于所述QoS规则，将ebtables中标记完的业务数据输入至iptables中进行匹配和标记；
其中，所述WAN侧设备的业务数据为网关设备的下行业务数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在网关设备netfilter框架的两个HOOK点上分别加载第一IMQ设备和第二IMQ设备包括：
在所述网关设备netfilter框架的PREROUTE点上加载所述第一IMQ设备；
在所述网关设备netfilter框架的POSTROUTE点上加载所述第二IMQ设备。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在网关设备netfilter框架的两个HOOK点上分别加载第一IMQ设备和第二IMQ设备包括：
在iptables中配置IMQ模块，所述IMQ模块用于动态加载第一IMQ设备和第二IMQ设备；
命令iptables，通过所述IMQ模块加载所述第一IMQ设备和所述第二IMQ设备；
所述方法还包括：
命令iptables，通过所述IMQ模块卸载所述第一IMQ设备和所述第二IMQ设备。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网关设备为桥设备，在所述获取用户配置的QoS规则之前，所述方法还包括：
启用所述桥设备的iptables功能。
5.一种上下行业务数据的服务质量QoS流量控制装置，其特征在于，所述装置包括：
加载单元，用于在网关设备netfilter框架的两个HOOK点上分别加载第一中介队列IMQ设备和第二IMQ设备；两个IMQ设备依次挂载在网关设备的数据入口处的HOOK点上和数据出口处的HOOK点上；
获取单元，用于获取用户配置的服务质量QoS规则；
标记单元，用于在所述网关设备的ebtables配置proute表，所述proute表用于对来自WAN侧设备的业务数据进行匹配和标记，以使输入所述网关设备的所有业务数据均依次进入到ebtables和iptables中进行匹配和标记；
限速单元，用于当业务数据经过所述第一IMQ设备时，所述第一IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行限速处理；
调度单元，用于当业务数据经过所述第二IMQ设备时，所述第二IMQ设备根据所述QoS规则，对经过标记的业务数据进行调度；
所述标记单元包括：
第一配置子单元，用于在网关设备协议栈的ebtables内配置proute表，所述proute表的优先级高于协议栈中已配置的broute表的优先级；
第一标记子单元，用于基于所述QoS规则，将输入所述网关设备的所有业务数据在所述proute表中进行匹配和标记；
第二标记子单元，用于基于所述QoS规则，将未在所述proute表中匹配成功的业务数据输入至所述broute表进行匹配和标记；
第三标记子单元，用于基于所述QoS规则，将ebtables中标记完的业务数据输入至iptables中进行匹配和标记；
其中，所述WAN侧设备的业务数据为网关设备的下行业务数据。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述加载单元具体用于：
在所述网关设备netfilter框架的PREROUTE点上加载所述第一IMQ设备；
在所述网关设备netfilter框架的POSTROUTE点上加载所述第二IMQ设备。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述加载单元包括：
第二配置子单元，用于在iptables中配置IMQ模块，所述IMQ模块用于动态加载第一IMQ设备和第二IMQ设备；
加载子单元，用于命令iptables，通过所述IMQ模块加载所述第一IMQ设备和所述第二IMQ设备；
卸载子单元，用于命令iptables，通过所述IMQ模块卸载所述第一IMQ设备和所述第二IMQ设备。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述网关设备为桥设备，所述装置还包括：
启用单元，用于启用所述桥设备的iptables功能。
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| CN104394094A (zh) | 2015-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180622 |