CN105939285A - 报文转发方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种报文转发方法及装置。一种报文转发方法，包括：判断第一报文是否为符合预设的带宽优先保证条件的报文；如果不符合，判断第一数量是否不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，如果不高于，转发第一报文，第一数量为转发第一报文所需要消耗的令牌数；如果符合，判断第一数量是否不高于预设的第一令牌桶中令牌的个数，如果是，将第二令牌桶中令牌的个数减去第一数量，转发第一报文。本申请技术方案，在转发高优先级报文时会消耗第二令牌桶中的令牌，使得第二令牌桶中可供转发普通报文所使用的令牌数变少，迫使普通报文的转发速率下降，保证了用于传输高优先级报文的网络带宽。

Description

报文转发方法及装置

技术领域

本申请涉及网络传输技术领域，特别涉及一种报文转发方法及装置。

背景技术

近年来，网络业务类型呈爆发性增长，比如打车业务、视频业务、游戏业务等各类业务层出不穷，为人们的工作、学习和生活带来了较多的便利。通常情况下，依据人们的需求，网络业务可以被划分为高优先级业务和普通业务。现有技术中，设置一个令牌桶，并以一定速率向令牌桶中添加令牌。设置当转发普通报文时，消耗该令牌桶中的令牌；当转发高优先级报文时不消耗令牌，以此将普通报文的转发速率控制在一定范围内，保证用于传输高优先级报文的网络带宽。

然而，由于高优先级报文的流量是实时变化的，因此如果令牌添加速率过低，可能造成网络全局带宽利用率低；令牌添加速率过高，又可能使高优先级报文的网络带宽需求得不到充分保证。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种报文转发方法及装置。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

本申请实施例提供的一种报文转发方法，所述方法包括：

判断第一报文是否为符合预设的带宽优先保证条件的报文；

如果第一报文为不符合预设的带宽优先保证条件的报文，判断第一数量是否不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，如果是，转发所述第一报文，所述第一数量为转发第一报文所需要消耗的令牌数；

如果第一报文为符合预设的带宽优先保证条件的报文，判断第一数量是否不高于预设的第一令牌桶中令牌的个数，如果不高于，将第二令牌桶中令牌的个数减去第一数量，转发所述第一报文。

根据本申请实施例提供的一种具体实施方式，所述方法还包括：

如果第一数量高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，丢弃所述第一报文。

根据本申请实施例提供的一种具体实施方式，所述方法还包括：

如果第一数量高于预设的第一令牌桶中令牌的个数，判断第一数量是否不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，如果是，转发所述第一报文；其中所述第一令牌桶的令牌添加速率低于第二令牌桶的令牌添加速率。

根据本申请实施例提供的一种具体实施方式，所述判断第一报文是否为符合预设的带宽优先保证条件的报文，包括：

提取第一报文的特征信息；

判断预设的报文特征表中是否包含第一报文的特征信息，如果包含，则第一报文为符合预设的带宽保证条件报文，所述特征信息包括：协议信息和IP地址。

本申请实施例提供的一种报文转发装置，所述装置包括：

第一判断模块，用于判断第一报文是否为符合预设的带宽优先保证条件的报文；

第二判断模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为否的情况下，判断第一数量是否不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，所述第一数量为转发第一报文所需要消耗的令牌数；

第一转发模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为是的情况下，转发所述第一报文；

第三判断模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为是的情况下，判断第一数量是否不高于预设的第一令牌桶中令牌的个数；

第二转发模块，用于在所述第三判断模块的判断结果为是的情况下，将第二令牌桶中令牌的个数减去第一数量，转发所述第一报文。

根据本申请实施例提供的一种具体实施方式，所述装置还包括：

报文丢弃模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为否的情况下，丢弃所述第一报文。

根据本申请实施例提供的一种具体实施方式，所述装置还包括：

第四判断模块，用于在所述第三判断模块的判断结果为否的情况下，判断第一数量是否不高于预设的第一令牌桶中令牌的个数，其中所述第一令牌桶的令牌添加速率低于第二令牌桶的令牌添加速率；

第三转发模块，用于在所述第四判断模块的判断结果为是的情况下，转发所述第一报文。

根据本申请实施例提供的一种具体实施方式，所述第一判断模块，包括：

信息提取子模块，用于提取第一报文的特征地址；

判断子模块，用于判断预设的报文特征表中是否包含第一报文的特征信息，如果包含，则第一报文为符合预设的带宽保证条件报文，所述特征信息包括：协议信息和IP地址。

本申请技术方案设置当转发高优先级报文时，消耗第一令牌桶和第二令牌桶中的令牌，当转发普通报文时，只消耗第二令牌桶中的令牌，由于转发高优先级报文会消耗第二令牌桶中的令牌，使得第二令牌桶中可供转发普通报文所使用的令牌数变少，迫使普通报文的转发速率下降，因此，保证了用于传输高优先级报文的网络带宽。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例示出的一种报文转发方法流程图。

图2是本申请一示例性实施例示出的一种报文转发方法实现方式示意图。

图3是本申请一示例性实施例示出的报文转发装置所在设备的一种硬件结构图。

图4是本申请一示例性实施例示出的一种报文转发装置框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在传统的IP(Internet Protocol，互联网协议)网络中，所有的报文均被等同对待，每个转发设备对所有需要转发报文采用先入先出的策略进行处理，尽最大努力将报文送达到目的地，但并不对报文传送的可靠性，传送时延、抖动等性能提供保证；其中，时延指的是报文从发送端到接收端所经过的时间，抖动表征时延的变化。

随着IP网络不断发展，基于IP网络的新应用也层出不穷，这样对IP网络的服务质量也就提出了新的要求，例如网络流媒体、网络电话、网络游戏等对报文的传输延迟、抖动及丢包率提出了较高要求。以网络流媒体为例，如果报文传送延时太长，或者丢包率过高，视频播放设备上的视频播放画面会出现卡顿、黑屏等现象，严重影响了用户的观看体验。相对而言，E-Mail和FTP等业务对时间延迟并不敏感。对于时延、抖动有苛刻要求的实时业务一般被分类为高优先级业务。对于时延、抖动没有苛刻要求的业务则被分类为普通优先级业务。

基于上述情况，在报文转发过程中，需要优先满足高优先级业务的带宽需求；此外，在一些情况下，还需要进一步对高优先级业务的不同报文设置保证带宽。为了实现上述目的，同时克服现有技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种报文转发方法及装置。

为了便于对本申请实施例方案进行理解，下面首先对令牌桶的相关算法进行介绍。

令牌桶主要包括以下几个基本要素：令牌桶中的令牌个数、令牌更新周期、每个令牌更新周期内发放的令牌个数、令牌桶桶深。

令牌桶主要工作原理如下：

a.每个令牌更新周期内向令牌桶放入一定量的令牌，如果令牌桶已经满了，则新放入的令牌将被丢弃。

b.每个令牌允许发送一个字节的数据。

c.当一个报文到来时，根据报文长度判断令牌桶中是否有足够的令牌。

d.如果令牌桶内有足够令牌，则该报文从令牌桶内取走对应数量的令牌，然后根据设定进行下一步处理。

e.如果令牌桶中无足够令牌，则桶中令牌不变化，则将报文丢弃或者根据设定进行下一步处理。

令牌桶有其自身特点的容量，如果令牌桶满了，新加入令牌就会被丢弃。因此，在任何时候，最大的突发数据量与桶深成正比。令牌桶允许数据突发，但突发量不能超过桶深的限制。

参见图1，为本申请一示例性实施例示出的一种报文转发方法流程图，该方法可以包括：

在步骤101中，判断第一报文是否为符合预设的带宽优先保证条件的报文；如果判断结果为否，执行步骤102，如果判断结果为是，执行步骤103。

在本申请的一个具体实施方式中，上述步骤101，可以包括：

提取第一报文的特征信息；

判断预设的报文特征表中是否包含第一报文的特征信息，如果包含，则第一报文为符合预设的带宽保证条件报文，所述特征信息包括：协议信息和IP地址。

针对对报文传输延迟要求较高的网络业务，比如网络流媒体、网络电话及网路游戏等业务，可以优先保证该类网络业务的报文的网络带宽。由于不同网络业务的报文中携带有标识网络业务类型的协议信息，因此在本申请实施例中可以预先将一个或者多个协议信息设置为带宽优先保证条件，并以报文特征表的形式存储；本申请实施例中的协议信息，可以包括：协议号。

比如预先将一个或者多个协议号设置为带宽优先保证条件，一旦接收到的报文中携带的协议号在前述报文特征表中有记录，就说明前述接收到的报文为符合带宽优先保证条件的报文。

或者针对对报文传输延迟及丢包率要求较高的某些单位或部门，可以优先保证该部门或单位发送的报文的网络带宽。由于报文中携带有源IP地址和目的IP地址，其中，源IP地址为报文发送端的IP地址，目的IP地址为报文接收端的IP地址，因此在本申请实施例中可以预先将一个或多个IP地址设置为带宽优先保证条件，并以报文特征表的形式存储；本申请实施例中的预设的带宽保证条件为可以为报文的源IP地址，或者预设的带宽保证条件为可以为报文的目的IP地址，或者预设的带宽保证条件为可以为报文的源IP地址和目的IP地址。

比如预设的带宽保证条件为报文的源IP地址，一旦接收到的报文中携带的源IP地址在前述报文特征表中有记录，就说明前述接收到的报文为符合带宽优先保证条件的报文。

除了上述两种实现方式之外，用户也可以根据实际需求对带宽优先保证条件进行限定，本申请实施例对此不做限定。

在步骤102中，判断第一数量是否不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，如果不高于，转发所述第一报文，其中所述第一数量为：转发第一报文所需要消耗的令牌数。

可以理解的是，根据令牌桶的相关算法，在转发报文时，会消耗令牌桶中的令牌，比如报文长度为5个字节的报文，在该报文被转发时，需要消耗令牌桶中的5个令牌。转发第一报文所需要消耗的令牌数为：第一报文的报文长度所对应的字节总数。

此外，为了保证报文被正常转发，也会以一定的速率向令牌桶中添加令牌，在本申请实施例中，可以以10000bit/s向第二令牌桶中添加令牌，当然可以根据实际需求设置第二令牌桶的令牌添加速率，以此来控制报文的转发速率。

如果第一数量不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，说明第二令牌桶中令牌的个数足够，就转发第一报文。

在步骤103中，判断第一数量是否不高于预设的第一令牌桶中令牌的个数，如果不高于，将第二令牌桶中令牌的个数减去第一数量，转发所述第一报文。

在本申请实施例中，可以以8000bit/s向第一令牌桶中添加令牌，当然也可以根据实际需求设置第一令牌桶的令牌添加速率，以此控制不同报文长度的报文是否被转发，保证特定报文长度的报文被优先转发。

需要说明的是，本申请实施例中的第二令牌桶中的令牌数可以为负数。

比如第一令牌桶中令牌的个数是30个，第二令牌桶中令牌的个数为20个，第一报文的报文长度为25字节，即转发第一报文需要消耗的令牌数为25个，转发第一报文后，第一令牌桶中剩余的令牌个数为5个，第二令牌桶中剩余的令牌个数为-5个。

本申请技术方案设置当转发高优先级报文时，消耗第一令牌桶和第二令牌桶中的令牌，当转发普通报文时，只消耗第二令牌桶中的令牌，由于转发高优先级报文会消耗第二令牌桶中的令牌，使得第二令牌桶中可供转发普通报文所使用的令牌数变少，迫使普通报文的转发速率下降，因此，保证了用于传输高优先级报文的网络带宽。

由于高优先级报文和普通报文共用第二令牌桶中的令牌，针对网络链路中报文较多的情形(较为严重的情形为网络拥塞)，在第二令牌桶的令牌添加速率固定的情况下(即可用的网络带宽资源固定)，为了保证高优先级报文的网络带宽，尽可能只丢弃普通报文，相应的，在本申请的另一个实施例中，本申请实施例提供的报文转发方法还可以在前述方法实施例的基础上增加如下步骤：

如果第一数量高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，丢弃所述第一报文。

在第一令牌桶的令牌添加速率处于固定速率的情况下，由于高优先级报文中部分报文的报文长度所对应的令牌数，大于第一令牌桶中令牌的个数，导致不会被转发，为了保证这部分未被转发的高优先级报文被转发，在本申请的另一个实施例中，本申请实施例提供的报文转发方法还可以在前述方法实施例的基础上增加如下步骤：

如果第一数量高于预设的第一令牌桶中令牌的个数，判断第一数量是否不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，如果是，转发所述第一报文；其中所述第一令牌桶的令牌添加速率低于第二令牌桶的令牌添加速率。

当第二令牌桶的令牌添加速率高于第一令牌桶的令牌添加速率时，单位时间内第二令牌桶中可用令牌的令牌个数比第一令牌桶中可用令牌个数多的可能性变高，使得部分未被第一令牌桶转发的高优先级报文被转发成功的概率变高。

参见图2，为本申请一示例性实施例示出的一种报文转发方法实现方式示意图。

需要说明的是，本申请实现方式中以三种报文颜色：绿色、黄色和红色，来表示每个报文在转发过程中的处理情况，不同颜色的报文，在发送时的处理方式不同；其中可以采用相关技术中的报文着色技术完成本申请实现方式中的报文着色，本申请实施例对此不做限定。

实现思路是，设置两个令牌桶：带宽保证令牌桶(相当于第一令牌桶)、端口限速令牌桶(相当于第二令牌桶)；以第一令牌添加速率向第一令牌桶中添加令牌，以第二令牌添加速率向第二令牌桶中添加令牌；对不同颜色报文进行不同处理：绿色报文将直接发包；黄色报文将根据接口限速令牌桶中的令牌数决定是否发包；红色报文直接丢包。

实现步骤：

步骤一、将需要转发的报文着色为黄色(图2中未示出)；其中为了便于叙述及理解，将各报文的颜色标注在报文名称的后面。

步骤二、判断步骤一中的报文是否为需要进行带宽保证的报文即要求优先被转发的报文(图2中未示出)。为了便于区分，在介绍本实现方式时用“普通报文”代替“不需要进行带宽保证的报文”。经过本步骤处理后，报文仍为黄色。

步骤三、针对需要进行带宽保证的报文(黄色)，根据报文长度进行保证带宽令牌桶的计算：若带宽保证令牌桶中有足够令牌，表示发送需要进行带宽保证的报文(黄色)总速率小于等于保证带宽，将从带宽保证令牌桶中直接减去等价于报文长度的令牌数，报文颜色变为绿色，即图2中的保证带宽内的报文(绿色)；若带宽保证令牌桶中无足够令牌，表示发送需要进行带宽保证的报文(黄色)总速率已经大于保证带宽，则不再从带宽保证令牌桶中减令牌，报文颜色仍为黄色，即图2中的保证带宽外的报文(黄色)。

步骤四、根据报文长度和报文颜色进行接口限速令牌桶的计算：若报文是绿色，不需考虑端口限速令牌桶中令牌是否足够，直接从端口限速令牌桶中减去等价于报文长度的令牌数，桶中令牌数可为负数，将此报文发送出去，即图2中的绿色报文发包。若报文是黄色，且端口限速令牌桶中令牌足够，则从端口限速令牌桶中减去等价于报文长度的令牌数，将报文发送出去，即图2中的端口限速值内的黄色报文发包；若报文是黄色，且端口限速令牌桶中令牌数小于报文长度，代表此接口发送报文总速率已经大于接口带宽，则将报文置为红色，直接丢包，即图2中的端口限速值外的黄色报文丢弃。

本申请实现方式通过这种令牌桶的令牌借贷机制，保证了保证带宽内报文的转发，在拥塞发生时尽可能只丢弃非保证带宽内的报文。但在配置时应注意，所有流量的保证带宽之和，应小于接口总带宽。

与前述报文转发方法的实施例相对应，本申请还提供了报文转发装置的实施例。

本申请报文转发装置的实施例可以应用在中间设备或控制器上。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图3所示，为本申请报文转发装置所在设备的一种硬件结构图，除了图3所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的设备通常根据该报文转发装置的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

参见图4，为本申请一示例性实施例示出的一种报文转发装置框图，该报文转发装置，可以包括：

第一判断模块401，用于判断第一报文是否为符合预设的带宽优先保证条件的报文；

第二判断模块402，用于在所述第一判断模块401的判断结果为否的情况下，判断第一数量是否不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，所述第一数量为转发第一报文所需要消耗的令牌数；

第一转发模块403，用于在所述第二判断模块402的判断结果为是的情况下，转发所述第一报文；

第三判断模块404，用于在所述第一判断模块401的判断结果为是的情况下，判断第一数量是否不高于预设的第一令牌桶中令牌的个数；

第二转发模块405，用于在所述第三判断模块404的判断结果为是的情况下，将第二令牌桶中令牌的个数减去第一数量，转发所述第一报文。

本申请技术方案设置当转发高优先级报文时，消耗第一令牌桶和第二令牌桶中的令牌，当转发普通报文时，只消耗第二令牌桶中的令牌，由于转发高优先级报文会消耗第二令牌桶中的令牌，使得第二令牌桶中可供转发普通报文所使用的令牌数变少，迫使普通报文的转发速率下降，因此，保证了用于传输高优先级报文的网络带宽。

可选的，在本申请的另一个实施例中，本申请实施例提供的报文转发装置还可以在前述装置实施例的基础上增加以下模块：

报文丢弃模块，用于在所述第二判断模块402的判断结果为否的情况下，丢弃所述第一报文。

可选的，在本申请的另一个实施例中，本申请实施例提供的报文转发装置还可以在前述装置实施例的基础上增加以下模块：

第四判断模块，用于在所述第三判断模块404的判断结果为否的情况下，判断第一数量是否不高于预设的第一令牌桶中令牌的个数，其中所述第一令牌桶的令牌添加速率低于第二令牌桶的令牌添加速率；

第三转发模块，用于在所述第四判断模块的判断结果为是的情况下，转发所述第一报文。

可选的，在本申请的另一个实施例中，上述第一判断模块401，可以包括：

信息提取子模块，用于提取第一报文的特征地址；

判断子模块，用于判断预设的报文特征表中是否包含第一报文的特征信息，如果包含，则第一报文为符合预设的带宽保证条件报文，所述特征信息包括：协议信息和IP地址。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种报文转发方法，其特征在于，所述方法包括：

判断第一报文是否为符合预设的带宽优先保证条件的报文；

如果第一报文为不符合预设的带宽优先保证条件的报文，判断第一数量是否不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，如果是，转发所述第一报文，所述第一数量为转发第一报文所需要消耗的令牌数；

如果第一报文为符合预设的带宽优先保证条件的报文，判断第一数量是否不高于预设的第一令牌桶中令牌的个数，如果不高于，将第二令牌桶中令牌的个数减去第一数量，转发所述第一报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果第一数量高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，丢弃所述第一报文。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果第一数量高于预设的第一令牌桶中令牌的个数，判断第一数量是否不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，如果是，转发所述第一报文；其中所述第一令牌桶的令牌添加速率低于第二令牌桶的令牌添加速率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断第一报文是否为符合预设的带宽优先保证条件的报文，包括：

提取第一报文的特征信息；

判断预设的报文特征表中是否包含第一报文的特征信息，如果包含，则第一报文为符合预设的带宽保证条件报文，所述特征信息包括：协议信息和IP地址。

5.一种报文转发装置，其特征在于，所述装置包括：

第一判断模块，用于判断第一报文是否为符合预设的带宽优先保证条件的报文；

第二判断模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为否的情况下，判断第一数量是否不高于预设的第二令牌桶中令牌的个数，所述第一数量为转发第一报文所需要消耗的令牌数；

第一转发模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为是的情况下，转发所述第一报文；

第三判断模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为是的情况下，判断第一数量是否不高于预设的第一令牌桶中令牌的个数；

第二转发模块，用于在所述第三判断模块的判断结果为是的情况下，将第二令牌桶中令牌的个数减去第一数量，转发所述第一报文。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

报文丢弃模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为否的情况下，丢弃所述第一报文。

7.根据权利5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第四判断模块，用于在所述第三判断模块的判断结果为否的情况下，判断第一数量是否不高于预设的第一令牌桶中令牌的个数，其中所述第一令牌桶的令牌添加速率低于第二令牌桶的令牌添加速率；

第三转发模块，用于在所述第四判断模块的判断结果为是的情况下，转发所述第一报文。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一判断模块，包括：

信息提取子模块，用于提取第一报文的特征地址；

判断子模块，用于判断预设的报文特征表中是否包含第一报文的特征信息，如果包含，则第一报文为符合预设的带宽保证条件报文，所述特征信息包括：协议信息和IP地址。