CN104486253A - 网络带宽调度方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种网络带宽调度方法及系统，所述方法包括：当所述业务端需要进行网络数据传输时，则向网络带宽调度系统查询和申请所述网络带宽的可用带宽，所述网络带宽调度系统根据所述可用带宽的使用情况向所述业务端调剂和分配所述可用带宽；所述网络带宽调度系统中的审计模块对所述业务端使用所述网络带宽的过程进行带宽审计，并向业务端返回审计报告，根据所述审计报告进行网络带宽调度管理；以及所述网络带宽调度系统对所述网络带宽进行拥塞检测，当判断发生网络拥塞时，则向所述业务端发送拥塞通知以缓解网络拥塞。通过采用本发明中的网络带宽调度方法及系统，可实现数据中心之间业务数据传输的智能调度，提高带宽利用率。
Description
技术领域
本发明涉及计算机网络带宽领域，更为具体而言，涉及一种网络带宽调度方法及系统。
背景技术
随着云计算的兴起，大型互联网企业的数据中心数目正在逐渐增多，规模也在不在增大。面对大型数据中心之间的带宽传输，现有的带宽调度方法大多是基于软件定义网络下，面向不同流的带宽控制方法。
目前实现网络带宽调度的技术手段主要有如下几种，一是通过协议或者软件对业务流量设置优先级，比如QOS(Quality of Service，服务质量)，这种方法可能会导致优先级较低的业务流量需求长期得不到满足；二是通过硬件，如在交换机或者路由器中增加相应的缓冲存储器，或者在交换机和交换机之间增加相应的转发调度设备，这种方法会丢弃部分数据流，用户体验不好，且增加硬件伴随而来的是成本的提升。
因此，为了解决现有技术的带宽调度不够智能灵活的问题，亟需一种更加智能的网络带宽调度方法及系统。
发明内容
为了解决当前带宽调度不够智能灵活的问题，本发明的实施方式提供了一种网络带宽调度方法及系统。
一方面，本发明实施方式提供了一种网络带宽调度方法，所述方法包括：
当所述业务端需要进行网络数据传输时，则向网络带宽调度系统查询和申请所述网络带宽的可用带宽，所述网络带宽调度系统根据所述可用带宽的使用情况向所述业务端调剂和分配所述可用带宽；
所述网络带宽调度系统中的审计模块对所述业务端使用所述网络带宽的过程进行带宽审计，并向业务端返回审计报告，根据所述审计报告进行网络带宽调度管理；以及
所述网络带宽调度系统对所述网络带宽进行拥塞检测，当判断发生网络拥塞时，则向所述业务端发送拥塞通知以缓解网络拥塞。
相应的，本发明实施方式还提供了一种网络带宽调度系统，所述系统包括：
查询调度单元，用于当所述业务端需要进行网络数据传输时，则向网络带宽调度系统查询和申请所述网络带宽的可用带宽，所述网络带宽调度系统根据所述可用带宽的使用情况向所述业务端调剂和分配所述可用带宽；
审计调度单元，用于对所述业务端使用所述网络带宽的过程进行带宽审计，并向业务端返回审计报告，根据所述审计报告进行网络带宽调度管理；以及
拥塞调度单元，所述网络带宽调度系统对所述网络带宽进行拥塞检测，当判断发生网络拥塞时，则向所述业务端发送拥塞通知以缓解网络拥塞。
实施本发明的各种实施方式具有以下有益效果：可实现数据中心之间业务数据传输的智能调度，提高带宽利用率。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的网络带宽调度方法的流程图；
图2示出了图1所示方法的步骤S1的具体流程图；
图3示出了图1所示方法的步骤S2的具体流程图；
图4示出了图1所示方法的步骤S3的具体流程图；
图5是根据本发明实施方式的网络带宽调度系统的架构图；
图6示出了图5所示的查询调度单元100的框图；
图7示出了图5所示的审计调度单元200的框图；
图8示出了图7所示的审计模块220的框图；
图9示出了图5所示的拥塞调度单元300的框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明的各个方面进行详细阐述。其中，众所周知的模块、单元及其相互之间的连接、链接、通信或操作没有示出或未作详细说明。并且，所描述的特征、架构或功能可在一个或一个以上实施方式中以任何方式组合。本领域技术人员应当理解，下述的各种实施方式只用于举例说明，而非用于限制本发明的保护范围。还可以容易理解，本文所述和附图所示的各实施方式中的模块或单元或处理方式可以按各种不同配置进行组合和设计。
图1是根据本发明实施方式的网络带宽调度方法的流程图；参见图1，所述方法包括：
步骤S1，当所述业务端需要进行网络数据传输时，则向网络带宽调度系统查询和申请所述网络带宽的可用带宽，所述网络带宽调度系统根据所述可用带宽的使用情况向所述业务端调剂和分配所述可用带宽；
步骤S2，所述网络带宽调度系统中的审计模块对所述业务端使用所述网络带宽的过程进行带宽审计，并向业务端返回审计报告，根据所述审计报告进行网络带宽调度管理；以及
步骤S3，所述网络带宽调度系统对所述网络带宽进行拥塞检测，当判断发生网络拥塞时，则向所述业务端发送拥塞通知以缓解网络拥塞。
通过采用本发明实施方式的网络带宽调度方法，可实现数据中心之间业务数据传输的智能调度，提高带宽利用率。
图2示出了图1所示方法的步骤S1的具体流程图；参见图2，步骤S1包括：
步骤S11，当所述业务端需要进行数据传输时，则请求所述网络带宽调度系统查询所述网络带宽的可用带宽，如当前存在可用带宽，则允许所述业务端申请带宽，如当前不存在可用带宽，则所述业务端等待；
步骤S12，所述业务端申请带宽后，所述网络带宽调度系统判断当前所述可用带宽是否能满足所述业务端的带宽需求，如当前所述可用带宽能满足所述带宽需求，则向业务端分配带宽，如当前所述当前带宽不能满足所述带宽需求，则通知所述业务端调剂；
步骤S13，如所述业务端接受调剂，则所述网络带宽调度系统向所述业务端分配能部分满足所述带宽需求的带宽，如所述业务端不接受调剂，则所述业务端等待；以及
步骤S14，所述网络带宽调度系统在向所述业务端分配带宽时，所述业务端需反馈所述使用信息。
通过上述步骤可实现带宽查询、申请、使用反馈的功能，当业务部门有数据传输需求，例如从机房A传输100GB的流量到机房D，首先向带宽调度系统查看机房A到机房D当前是否有可用带宽，如有当前无可用带宽(目前从机房A到核心交换机组，以及核心交换机组到机房D的链路都比较饱和)，则需要业务方等待一段时间重新查询，如果存在当前可用带宽，业务方就可以申请带宽，但是当前机房A到机房D的可用带宽，可能不能完全满足业务方的需求，调度系统会通知业务方调剂，如果业务方同意调剂，调度系统将会向该业务方分配带宽，此时业务方需要将自己的传输任务的详细信息反馈给调度系统，该详细信息包括传输任务的源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口等，这些详细信息会通知给审计模块。
图3示出了图1所示方法的步骤S2的具体流程图；参见图3，包括：
步骤S21，所述网络带宽调度系统中的审计模块接收所述业务端发送的带宽审计请求，所述带宽审计请求包括所述使用信息；
步骤S22，所述审计模块建立审计任务进行所述带宽审计；
步骤S23，得到所述审计报告，并将所述审计报告返回给所述业务端。
其中，所述建立审计任务进行所述带宽审计包括下述步骤：
接收对核心交换机组进行数据采样所得到的统计报文信息；
将所述统计报文信息中的四元组数据与所述审计任务中的四元组数据进行对比，判断两者是否相同；
如果所述两者相同，则将所述统计报文信息中的四元组数据记入所述审计任务。
通过上述步骤可实现带宽的审计功能，在本发明的实施方式中，主要通过Netstream实现，Netstream是一种网络数据监控技术，提供报文统计功能，它根据报文的源IP地址、源端口号、目的IP地址、目的端口号、协议号、包数、字节数等来区分流信息。核心交换机组会通过Netstream技术将经过核心交换机组的所有数据流进行采样，并将采样结果发送给审计模块。审计模块接收两部分任务，一是调度系统通知的业务方传输任务详细信息，包括源IP地址，目的IP地址，源端口、目的端口(四元组)，此时审计模块会为该传输作业建立审计任务；二是接收Netstream发送过来的统计报文信息，审计模块会依次遍历报文集，将报文中的四元组和审计任务中的四元组进行对比，四元组相同的数据包以及字节信息将会记入该审计任务，待调度系统收到业务方传输作业结束的通知，调度系统也会通知审计模块结束审计，并将审计结果和业务方的带宽申请数据进行对比，给出审计报告。所述审计报告将对业务方的带宽申请数据与实际带宽使用数据进行对比，如果实际带宽实用数据超过了带宽申请数据将对其进行“警告”，如果“警告”多次将限制或关闭该业务方对申请和使用带宽的权利。
图4示出了图1所示方法的步骤S3的具体流程图；参见图4，包括：
步骤S31，所述网络带宽调度系统通过简单网络管理协议SNMP采集各端口流量；
步骤S32，判断所述流量是否超过预定阀值，如果是，则找到该端口对应的拥塞链路并向带宽拥塞模块发送所述拥塞通知，如果不是，则等待预设时间段后再次采集所述各端口流量；
步骤S33，当所述带宽拥塞模块收到所述拥塞通知后，则通知所述网络带宽调度系统查询到所述拥塞链路，并通知所述业务端降低传输速率。
通过上述步骤可实现带宽拥塞通知功能，可主要通过SNMP协议(简单网络管理协议)实现，SNMP即简单网络管理协议，通过SNMP协议和设备的管理信息库(MIB)可以获取交换机每个端口的流量信息，而交换机的端口都有速率上限，如果通过SNMP获取的端口速率超过了一定的阀值，那么端口传输的性能将会下降，即链路流量拥塞。此时带宽拥塞通知模块会将链路拥塞信息通知发送给带宽调度系统，带宽调度系统判断目前哪些业务的传输作业经过了这条链路，例如机房A到核心交换机组拥塞，带宽调度系统会查询正在传输的作业记录，发现机房A到机房D的传输作业经过了该拥塞链路，带宽调度中心将会通知业务方降低传输的速率，以减缓机房A到核心交换机组的拥塞程度。
图5是根据本发明实施方式的网络带宽调度系统1的架构图；参见图5，，所述系统1包括：
查询调度单元100，用于当所述业务端需要进行网络数据传输时，则向网络带宽调度系统查询和申请所述网络带宽的可用带宽，所述网络带宽调度系统根据所述可用带宽的使用情况向所述业务端调剂和分配所述可用带宽；
审计调度单元200，用于对所述业务端使用所述网络带宽的过程进行带宽审计，并向业务端返回审计报告，根据所述审计报告进行网络带宽调度管理；以及
拥塞调度单元300，所述网络带宽调度系统对所述网络带宽进行拥塞检测，当判断发生网络拥塞时，则向所述业务端发送拥塞通知以缓解网络拥塞。
通过采用本发明实施方式的网络带宽调度系统，可实现数据中心之间业务数据传输的智能调度，提高带宽利用率。
图6示出了图5所示的查询调度单元100的框图；参见图6，所述查询调度单元100包括：
查询模块110，用于当所述业务端需要进行数据传输时，则请求所述网络带宽调度系统查询所述网络带宽的可用带宽，如当前存在可用带宽，则允许所述业务端申请带宽，如当前不存在可用带宽，则所述业务端等待；
申请模块120，用于所述业务端申请带宽后，所述网络带宽调度系统判断当前所述可用带宽是否能满足所述业务端的带宽需求，如当前所述可用带宽能满足所述带宽需求，则向业务端分配带宽，如当前所述当前带宽不能满足所述带宽需求，则通知所述业务端调剂；
调剂模块130，用于如所述业务端接受调剂，则所述网络带宽调度系统向所述业务端分配能部分满足所述带宽需求的带宽，如所述业务端不接受调剂，则所述业务端等待；以及
分配模块140，用于所述网络带宽调度系统在向所述业务端分配带宽时，所述业务端需反馈所述使用信息。
通过查询调度单元100可实现带宽查询、审计、使用反馈的功能，例如业务部门有数据传输需求，例如从机房A传输100GB的流量到机房D，首先向带宽调度系统查看机房A到机房D当前是否有可用带宽，如有当前无可用带宽(目前从机房A到核心交换机组，以及核心交换机组到机房D的链路都比较饱和)，则需要业务方等待一段时间重新查询，如果存在当前可用带宽，业务方就可以申请带宽，但是当前机房A到机房D的可用带宽，可能不能完全满足业务方的需求，调度系统会通知业务方调剂，如果业务方同意调剂，调度系统将会向该业务方分配带宽，此时业务方需要将自己的传输任务的详细信息反馈给调度系统，该详细信息包括传输任务的源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口等，这些详细信息会通知给审计模块。
图7示出了图5所示的审计调度单元200的框图；参见图7，所述审计调度单元200包括：
接收模块210，用于接收所述业务端发送的带宽审计请求，所述带宽审计请求包括所述使用信息；
审计模块220，用于所述审计模块建立审计任务进行所述带宽审计；
报告模块230，用于得到所述审计报告，并将所述审计报告返回给所述业务端。
图8示出了图7所示的审计模块220的框图；参见图8，所述审计模块包括：
接收报文子模块221，用于接收对核心交换机组进行数据采样所得到的统计报文信息；
数据对比子模块222，用于将所述统计报文信息中的四元组数据与所述审计任务中的四元组数据进行对比，判断两者是否相同；
审计任务子模块223，用于如果所述两者相同，则将所述统计报文信息中的四元组数据记入所述审计任务。
通过上述审计调度单元20可实现带宽的审计功能，在本发明的实施方式中，该模块主要通过Netstream实现，Netstream是一种网络数据监控技术，提供报文统计功能，它根据报文的源IP地址、源端口号、目的IP地址、目的端口号、协议号、包数、字节数等来区分流信息。核心交换机组会通过Netstream技术将经过核心交换机组的所有数据流进行采样，并将采样结果发送给审计模块。审计模块接收两部分任务，一是调度系统通知的业务方传输任务详细信息，包括源IP地址，目的IP地址，源端口、目的端口(四元组)，此时审计模块会为该传输作业建立审计任务；二是接收Netstream发送过来的统计报文信息，审计模块会依次遍历报文集，将报文中的四元组和审计任务中的四元组进行对比，四元组相同的数据包以及字节信息将会记入该审计任务，待调度系统收到业务方传输作业结束的通知，调度系统也会通知审计模块结束审计，并将审计结果和业务方的带宽申请数据进行对比，给出审计报告。所述审计报告将对业务方的带宽申请数据与实际带宽使用数据进行对比，如果实际带宽实用数据超过了带宽申请数据将对其进行“警告”，如果“警告”多次将限制或关闭该业务方对申请和使用带宽的权利。
图9示出了图5所示的拥塞调度单元300的框图；参见图9，所述拥塞调度单元300包括：
采集模块310，用于所述网络带宽调度系统通过简单网络管理协议SNMP采集各端口流量；
判断模块320，用于判断所述流量是否超过预定阀值，如果是，则找到该端口对应的拥塞链路并向带宽拥塞模块发送所述拥塞通知，如果不是，则等待预设时间段后再次采集所述各端口流量；
通知模块330，用于当所述带宽拥塞模块收到所述拥塞通知后，则通知所述网络带宽调度系统查询到所述拥塞链路，并通知所述业务端降低传输速率。
通过上述拥塞调度单元300可实现带宽拥塞通知功能，该模块可主要通过SNMP协议实现，SNMP即简单网络管理协议，通过SNMP协议和设备的管理信息库(MIB)可以获取交换机每个端口的流量信息，而交换机的端口都有速率上限，如果通过SNMP获取的端口速率超过了一定的阀值，那么端口传输的性能将会下降，即链路流量拥塞。此时带宽拥塞通知模块会将链路拥塞信息通知发送给带宽调度系统，带宽调度系统判断目前哪些业务的传输作业经过了这条链路，例如机房A到核心交换机组拥塞，带宽调度系统会查询正在传输的作业记录，发现机房A到机房D的传输作业经过了该拥塞链路，带宽调度中心将会通知业务方降低传输的速率，以减缓机房A到核心交换机组的拥塞程度。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件结合硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，智能手机或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本发明说明书中使用的术语和措辞仅仅为了举例说明，并不意味构成限定。本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开的实施方式的基本原理的前提下，对上述实施方式中的各细节可进行各种变化。因此，本发明的范围只由权利要求确定，在权利要求中，除非另有说明，所有的术语应按最宽泛合理的意思进行理解。
Claims (10)
1.一种网络带宽调度方法，其特征在于，所述方法包括：
当所述业务端需要进行网络数据传输时，则向网络带宽调度系统查询和申请所述网络带宽的可用带宽，所述网络带宽调度系统根据所述可用带宽的使用情况向所述业务端调剂和分配所述可用带宽；
所述网络带宽调度系统中的审计模块对所述业务端使用所述网络带宽的过程进行带宽审计，并向业务端返回审计报告，根据所述审计报告进行网络带宽调度管理；以及
所述网络带宽调度系统对所述网络带宽进行拥塞检测，当判断发生网络拥塞时，则向所述业务端发送拥塞通知以缓解网络拥塞。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述业务端需要进行网络数据传输时，则向网络带宽调度系统查询和申请所述网络带宽的可用带宽，所述网络带宽调度系统根据所述可用带宽的使用情况向所述业务端调剂和分配所述可用带宽包括：
当所述业务端需要进行数据传输时，则请求所述网络带宽调度系统查询所述网络带宽的可用带宽，如当前存在可用带宽，则允许所述业务端申请带宽，如当前不存在可用带宽，则所述业务端等待；
所述业务端申请带宽后，所述网络带宽调度系统判断当前所述可用带宽是否能满足所述业务端的带宽需求，如当前所述可用带宽能满足所述带宽需求，则向业务端分配带宽，如当前所述当前带宽不能满足所述带宽需求，则通知所述业务端调剂；
如所述业务端接受调剂，则所述网络带宽调度系统向所述业务端分配能部分满足所述带宽需求的带宽，如所述业务端不接受调剂，则所述业务端等待；以及
所述网络带宽调度系统在向所述业务端分配带宽时，所述业务端需反馈所述使用信息。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述业务端使用所述网络带宽的过程进行带宽审计，并向业务端返回审计报告包括：
所述网络带宽调度系统中的审计模块接收所述业务端发送的带宽审计请求，所述带宽审计请求包括所述使用信息；
所述审计模块建立审计任务进行所述带宽审计；
得到所述审计报告，并将所述审计报告返回给所述业务端。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立审计任务进行所述带宽审计包括：
接收对核心交换机组进行数据采样所得到的统计报文信息；
将所述统计报文信息中的四元组数据与所述审计任务中的四元组数据进行对比，判断两者是否相同；
如果所述两者相同，则将所述统计报文信息中的四元组数据记入所述审计任务。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述网络带宽调度系统对所述网络带宽进行拥塞检测，当判断发生网络拥塞时，则向所述业务端发送拥塞通知以缓解网络拥塞包括：
所述网络带宽调度系统通过简单网络管理协议SNMP采集各端口流量；
判断所述流量是否超过预定阀值，如果是，则找到该端口对应的拥塞链路并向带宽拥塞模块发送所述拥塞通知，如果不是，则等待预设时间段后再次采集所述各端口流量；
当所述带宽拥塞模块收到所述拥塞通知后，则通知所述网络带宽调度系统查询到所述拥塞链路，并通知所述业务端降低传输速率。
6.一种网络带宽调度系统，其特征在于，所述系统包括：
查询调度单元，用于当所述业务端需要进行网络数据传输时，则向网络带宽调度系统查询和申请所述网络带宽的可用带宽，所述网络带宽调度系统根据所述可用带宽的使用情况向所述业务端调剂和分配所述可用带宽；
审计调度单元，用于对所述业务端使用所述网络带宽的过程进行带宽审计，并向业务端返回审计报告，根据所述审计报告进行网络带宽调度管理；以及
拥塞调度单元，所述网络带宽调度系统对所述网络带宽进行拥塞检测，当判断发生网络拥塞时，则向所述业务端发送拥塞通知以缓解网络拥塞。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述查询调度单元包括：
查询模块，用于当所述业务端需要进行数据传输时，则请求所述网络带宽调度系统查询所述网络带宽的可用带宽，如当前存在可用带宽，则允许所述业务端申请带宽，如当前不存在可用带宽，则所述业务端等待；
申请模块，用于所述业务端申请带宽后，所述网络带宽调度系统判断当前所述可用带宽是否能满足所述业务端的带宽需求，如当前所述可用带宽能满足所述带宽需求，则向业务端分配带宽，如当前所述当前带宽不能满足所述带宽需求，则通知所述业务端调剂；
调剂模块，用于如所述业务端接受调剂，则所述网络带宽调度系统向所述业务端分配能部分满足所述带宽需求的带宽，如所述业务端不接受调剂，则所述业务端等待；以及
分配模块，用于所述网络带宽调度系统在向所述业务端分配带宽时，所述业务端需反馈所述使用信息。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述审计调度单元包括：
接收模块，用于接收所述业务端发送的带宽审计请求，所述带宽审计请求包括所述使用信息；
审计模块，用于所述审计模块建立审计任务进行所述带宽审计；
报告模块，用于得到所述审计报告，并将所述审计报告返回给所述业务端。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述审计模块包括：
接收报文子模块，用于接收对核心交换机组进行数据采样所得到的统计报文信息；
数据对比子模块，用于将所述统计报文信息中的四元组数据与所述审计任务中的四元组数据进行对比，判断两者是否相同；
审计任务子模块，用于如果所述两者相同，则将所述统计报文信息中的四元组数据记入所述审计任务。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述拥塞调度单元包括：
采集模块，用于所述网络带宽调度系统通过简单网络管理协议SNMP采集各端口流量；
判断模块，用于判断所述流量是否超过预定阀值，如果是，则找到该端口对应的拥塞链路并向带宽拥塞模块发送所述拥塞通知，如果不是，则等待预设时间段后再次采集所述各端口流量；
通知模块，用于当所述带宽拥塞模块收到所述拥塞通知后，则通知所述网络带宽调度系统查询到所述拥塞链路，并通知所述业务端降低传输速率。
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