CN107872401A - 一种网络关键业务保障方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网络关键业务保障方法及装置，通过监控中央处理器CPU软中断占用率来实现丢包阈值的动态更新，并根据当前丢包阈值及接收到的数据包数量和类型来进行动态选择性丢包，解决了现有技术中CPU负荷满载导致网络拥塞，无法保证关键性业务的正常运行的问题，实现了可动态调整的选择性丢包，充分保障了不同应用场景关键性业务的正常运行。

Description

一种网络关键业务保障方法及装置
技术领域
本发明涉及计算机网络通信技术领域，具体涉及一种网络关键业务保障的方法及装置。
背景技术
在常见的网络环境中，网络的负荷过载，会导致路由器的CPU负荷满载，这将严重影响到上层应用的调度，有时会导致部分应用基本处于不可用状态，时序完全不可控，甚至出现流控不生效等问题，将不能保证关键业务的正常运行，出现网络转发卡顿、网络服务中断、关键业务转发缓慢等情况。
现有技术也采取监控CPU、丢包等措施对流量、网络拥塞等的调控，然而设定的丢包条件是静态的，而不是根据网络实时运行情况而动态变化的，这就导致调控的及时、准确性不高；此外，现有的调控措施也仅仅是基于丢包率来直接确定丢包的数量，并未对数据包进行分类，导致不能保障关键业务的正常运行；况且，对于不同的网络应用场景，对应的关键业务也不同，如家庭用网络的关键业务是游戏、网页、视频等；企业用网络的关键业务是网页、email、特殊协议等；现有技术中并未对不同应用场景的关键业务进行分类，不能进行动态选择性丢包。
发明内容
本发明提出了一种网络关键业务保障方法及装置，解决了现有技术中路由器中CPU负荷满载时，调度不够及时准确，选择性丢包不可控，不能保障关键业务的正常运行等技术问题，充分的保障了关键业务的正常运行。
一方面，本发明提出了一种网络关键业务保障方法，包括以下步骤：
S01、监控CPU负荷，获取当前CPU软中断占用率，判断其是否大于软中断占用率上限阈值，若是则执行步骤S02，反之则重复步骤S01；
S02、根据当前接收的数据包数量计算得到初始的当前丢包阈值；
S03、实时获取当前CPU软中断占用率；根据获取的当前CPU软中断占用率，动态调整当前丢包阈值；
S04、判断当前丢包阈值是否有效，有效则根据当前丢包阈值和当前接收到的数据包数量及类型进行选择性丢包处理。
具体的，所述获取当前CPU软中断占用率具体为，每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率，即为当前CPU软中断占用率。
进一步，步骤S02具体包括，获取前n秒接收到的数据包的个数，求取平均值，获得每一秒的收包个数num，通过计算得到初始的当前丢包阈值lim it＝num-X，其中，X为变化量，X＝num/30。
进一步，步骤S03具体包括，实时监控CPU负荷，每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率，即为当前CPU软中断占用率，
CPU软中断占用率大于或等于上限阈值：计算连续符合本条件次数，若连续符合本条件次数大于或等于设定次数，丢包阈值不变；反之，则lim it＝lim it-X；
CPU软中断占用率小于或等于软中断下限阈值：计算连续符合本条件次数，若连续符合本条件次数大于或等于设定次数，则lim it＝0；反之，则lim it＝lim it+X/2；
CPU软中断占用率大于下限阈值，且小于上限阈值：计算连续符合本条件次数，若连续符合本条件次数大于或等于设定次数，则lim it＝0；反之，则丢包阈值不变。
进一步，步骤S04具体为，判断当前丢包阈值是否大于预设值，若当前丢包阈值大于预设值，则触发丢包，根据当前接收到的一秒时间内的数据包的包数量，如果包数量超出当前丢包阈值，识别当前获取的数据包的类型为当前应用场景的非关键性业务包，则丢弃该包。
另一方面，本发明提出了一种网络关键业务保障装置，包括：
丢包阈值计算模块、接收包数量统计模块、数据包类型识别模块和丢包模块；
丢包阈值计算模块：包括CPU负荷监控单元，用于实时监控当前中央处理器CPU软中断占用率；丢包阈值动态更新单元，根据当前CPU软中断占用率动态调整当前丢包阈值；
接收包数量统计模块，用于获取每秒内接收到的数据包数量；
数据包类型识别模块，用于识别接收到的数据包的类型；
丢包模块，根据丢包阈值计算模块提供的当前丢包阈值，判断是否进行丢包处理，根据当前丢包阈值和数据包数量统计模块提供的数据包数量及数据包类型识别模块提供的数据包类型进行选择性丢包处理。
进一步，CPU负荷监控单元每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率；
丢包阈值动态更新单元，获取前n秒接收到的数据包的个数，求取平均值，获得每一秒的收包个数num，通过计算得到初始的当前丢包阈值lim it＝num-X，其中，X为变化量，X＝num/30；再根据实时获取的当前CPU软中断占用率，动态调整当前丢包阈值；
动态调整过程如下：
实时获得当前CPU软中断占用率；
判断当前的软中断占用率是否大于或等于上限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则保持丢包阈值不变；反之，则lim it＝lim it-X；
判断当前的软中断占用率是否小于或等于下限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则lim it＝0；反之，则lim it＝limit+X/2；
判断当前的软中断占用率是否大于下限阈值且小于上限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则lim it＝0；反之，则保持当前丢包阈值不变。
进一步，丢包模块确定进行丢包处理时，根据当前接收到的一秒时间内的数据包的包数量，如果包数量超出当前丢包阈值，则根据识别模块提供的当前获取的数据包的具体类型为当前应用场景的非关键性业务，则丢弃该包。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明极大的改善了CPU负荷满载时的应用调度不可用、时序不可控、流控不生效等问题，充分保障了关键业务的正常运行；
2、本发明通过实时动态调整更新丢包阈值，解决了丢包阈值不可控等问题，能够及时准确的保障关键业务的正常运行；
3、本发明通过对关键性业务的动态分类，解决了不能动态选择性丢包的问题，保障了不同应用场景的关键性业务的正常运行。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明网络关键业务保障方法第一实施例的流程图。
图2为本发明网络关键业务保障方法第二实施例的流程图。
图3为本发明网络关键业务保障装置的结构图。
图4为本发明动态性选择丢包流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明实施例一提供的网络关键业务保障方法，该方法具体包括：
S01、监控CPU负荷，获取当前CPU软中断占用率，判断其是否大于软中断占用率上限阈值，若是则执行步骤S02，反之则重复步骤S01；
监控CPU负荷，通过每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率，即为当前CPU软中断占用率，判断该软中断占用率是否超过软中断占用率上限阈值，超出则执行步骤S02，不超出则重复步骤S01。
S02、根据当前接收的数据包数量计算当前丢包阈值；
获取前n秒接收到的数据包的个数，求取平均值，获得每一秒的收包个数num，通过计算得到初始的当前丢包阈值lim it＝num-X，其中，X为变化量，X＝num/30；
S03、根据获取当前CPU软中断占用率，动态调整当前丢包阈值lim it；
实时监控CPU负荷，每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率，即为当前CPU软中断占用率。
S04、判断当前丢包阈值lim it是否有效，有效则根据当前丢包阈值和当前接收到的数据包数量及类型进行选择性丢包处理。
具体的，如图4所示，在每次接收数据包的时候判断当前丢包阈值lim it是否大于0：
如果lim it＞0，则当前丢包阈值lim it有效，触发丢包，进行以下操作：
判断当前接收到的一秒时间内的数据包的包数量是否超出当前丢包阈值，如果超出，则识别当前获取的数据包的类型，若数据包为当前应用场景的非关键性业务包，则丢弃该包，反之数据包为当前应用场景的关键性业务包，则放行；
如果包数量没有超出当前丢包阈值，则放行。
如果lim it＜＝0，则放行。
本实施例的技术方案，通过根据可动态调整的当前丢包阈值和满足丢包条件的数据包进行选择性丢包，并在每轮对包事件的触发时，通过动态设置一个参数值，以获得更加准确可靠的丢包阈值，以克服数据的接收情况存在差异而导致的误差，提高了监测效率。
实施例2
如图2所示，本发明实施例二提供的网络关键业务保障方法，在上述实施例的基础上，进一步提供了根据当前CPU软中断占用率动态更新丢包阈值的方法，相应的，该方法具体包括：
S11、监控CPU负荷，获取当前CPU软中断占用率，判断其是否大于软中断占用率上限阈值，若是则执行步骤S12，反之则重复步骤S11；
监控CPU负荷，每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率，即为当前CPU软中断占用率，判断该软中断占用率是否超过软中断占用率上限阈值，超出则执行步骤S12，不超出则重复执行步骤S11。
S12、根据当前接收的数据包数量计算当前丢包阈值；
获取前n秒接收到的数据包的个数，求取平均值，获得每一秒的收包个数num，通过计算得到初始的当前丢包阈值lim it＝num-X，其中，X为变化量，X＝num/30；
S13、实时监控CPU负荷，每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率，即为当前CPU软中断占用率。
判断当前的软中断占用率是否大于或等于上限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则保持丢包阈值不变；反之，则lim it＝lim it-X；
判断当前的软中断占用率是否小于或等于下限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则lim it＝0；反之，则lim it＝limit+X/2；
判断当前的软中断占用率是否大于下限阈值且小于上限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则lim it＝0；反之，则保持当前丢包阈值不变。
上限阈值大于下限阈值。
S14、判断当前丢包阈值lim it是否有效，有效则根据当前丢包阈值和当前接收到的数据包数量及类型进行选择性丢包处理。
具体的，在每次接收数据包的时候判断当前丢包阈值lim it是否大于0：
如果lim it＞0，则当前丢包阈值lim it有效，触发丢包，进行以下操作：
判断当前接收到的一秒时间内的数据包的包数量是否超出当前丢包阈值，如果超出，则识别当前获取的数据包的类型，若数据包为当前应用场景的非关键性业务包，则丢弃该包，反之数据包为当前应用场景的关键性业务包，则放行；
如果包数量没有超出当前丢包阈值，则放行。
如果lim it＜＝0，则放行。
根据接收数据包的源端口号、目的端口号、协议类型(四层协议类型：应用层、传输层、网络层、链路和硬件层)、数据包中的特征字段、数据的行为来综合识别数据业务类型。将识别了的业务类型，在链接跟踪里进行标记。之后在该链接上的所有数据均为该链接在链接跟踪里标记的业务类型。业务类型可以识别到具体的应用。如游戏类中的穿越火线、英雄联盟、地下城与勇士等。视频播放器中的腾讯视频、优酷视频、爱奇艺视频等。
本实施例的技术方案可动态调整的当前丢包阈值，能够及时准确得解决网络堵塞、流量不可控等问题，并根据不同应用场景动态识别数据包具体类型，充分保障了网络关键性业务的运行。
实施例3
本发明实施例四提供的网络关键业务保障装置，该装置适用于执行本发明实施例提供的网络关键业务保障的方法，该装置具体包括：
丢包阈值计算模块：包括CPU负荷监控单元，用于实时监控当前中央处理器CPU软中断占用率；丢包阈值动态更新单元，再根据当前CPU软中断占用率动态调整当前丢包阈值；
具体的，CPU负荷监控单元每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率，即为当前CPU软中断占用率；丢包阈值动态更新单元，获取前n秒接收到的数据包的个数，求取平均值，获得每一秒的收包个数num，通过计算得到初始的当前丢包阈值lim it＝num-X，其中，X为变化量，X＝num/30；再根据实时获取的当前CPU软中断占用率，动态调整当前丢包阈值。
动态调整过程如下：
判断当前的CPU软中断占用率是否大于或等于上限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则保持丢包阈值不变；反之，则limit＝lim it-X；
判断当前的软中断占用率是否小于或等于下限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则lim it＝0；反之，则lim it＝limit+X/2；
判断当前的软中断占用率是否大于下限阈值且小于上限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则lim it＝0；反之，则保持当前丢包阈值不变。
接收包数量统计模块，用于获取每秒内接收到的数据包数量；
数据包类型识别模块，根据接收数据包的源端口号、目的端口号、协议类型(四层协议类型：应用层、传输层、网络层、链路和硬件层)、数据包中的特征字段、数据的行为来综合识别数据业务类型。将识别了的业务类型，在链接跟踪里进行标记。之后在该链接上的所有数据均为该链接在链接跟踪里标记的业务类型。业务类型可以识别到具体的应用。如游戏类中的穿越火线、英雄联盟、地下城与勇士等。视频播放器中的腾讯视频、优酷视频、爱奇艺视频等。
丢包模块，根据丢包阈值计算模块提供的当前丢包阈值，判断是否进行丢包处理，根据当前丢包阈值和当前接收的数据包数量及类型进行选择性丢包处理。
具体的，在每次接收数据包的时候判断当前丢包阈值lim it是否大于0：
如果lim it＞0，则当前丢包阈值lim it有效，触发丢包，进行以下操作：
判断当前接收到的一秒时间内的数据包的包数量是否超出当前丢包阈值，如果超出，则识别当前获取的数据包的类型，若数据包为当前应用场景的非关键性业务包，则丢弃该包，反之数据包为当前应用场景的关键性业务包，则放行；
如果包数量没有超出当前丢包阈值，则放行。
如果lim it＜＝0，则放行。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种网络关键业务保障方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、监控CPU负荷，获取当前CPU软中断占用率，判断其是否大于软中断占用率上限阈值，若是则执行步骤S02，反之则重复步骤S01；
S02、根据当前接收的数据包数量计算得到初始的当前丢包阈值lim it；
S03、实时获取当前CPU软中断占用率；根据获取的当前CPU软中断占用率，动态调整当前丢包阈值lim it；
S04、判断当前丢包阈值lim it是否有效，有效则根据当前丢包阈值lim it和当前接收到的数据包数量及类型进行选择性丢包处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前CPU软中断占用率具体为，每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率，即为当前CPU软中断占用率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S02具体包括，获取前n秒接收到的数据包的个数，求取平均值，获得每一秒的收包个数num，通过计算得到初始的当前丢包阈值lim it＝num-X，其中，X为变化量，X＝num/30。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S03具体包括，实时监控CPU负荷，每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率，即为当前CPU软中断占用率，
CPU软中断占用率大于或等于上限阈值：计算连续符合本条件次数，若连续符合本条件次数大于或等于设定次数，丢包阈值不变；反之，则lim it＝limit-X；
CPU软中断占用率小于或等于软中断下限阈值：计算连续符合本条件次数，若连续符合本条件次数大于或等于设定次数，则lim it＝0；反之，则lim it＝lim it+X/2；
CPU软中断占用率大于下限阈值，且小于上限阈值：计算连续符合本条件次数，若连续符合本条件次数大于或等于设定次数，则lim it＝0；反之，则丢包阈值不变。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S04具体为，判断当前丢包阈值是否大于预设值，若当前丢包阈值大于预设值，则触发丢包，根据当前接收到的一秒时间内的数据包的包数量，如果包数量超出当前丢包阈值，识别当前获取的数据包的类型为当前应用场景的非关键性业务包，则丢弃该包。
6.一种网络关键业务保障装置，其特征在于，包括，丢包阈值计算模块、接收包数量统计模块、数据包类型识别模块和丢包模块；
丢包阈值计算模块：包括CPU负荷监控单元，用于实时监控当前中央处理器CPU软中断占用率；丢包阈值动态更新单元，根据当前CPU软中断占用率动态调整当前丢包阈值；
接收包数量统计模块，用于获取每秒内接收到的数据包数量；
数据包类型识别模块，用于识别接收到的数据包的类型；
丢包模块，根据丢包阈值计算模块提供的当前丢包阈值，判断是否进行丢包处理，根据当前丢包阈值和数据包数量统计模块提供的数据包数量及数据包类型识别模块提供的数据包类型进行选择性丢包处理。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，CPU负荷监控单元每一秒获取一次CPU软中断占用率，n秒之后，求取平均值，得到每秒的软中断占用率；
丢包阈值动态更新单元，获取前n秒接收到的数据包的个数，求取平均值，获得每一秒的收包个数num，通过计算得到初始的当前丢包阈值lim it＝num-X，其中，X为变化量，X＝num/30；再根据实时获取的当前CPU软中断占用率，动态调整当前丢包阈值；
动态调整过程如下：
实时获得当前CPU软中断占用率；
判断当前的软中断占用率是否大于或等于上限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则保持丢包阈值不变；反之，则lim it＝lim it-X；
判断当前的软中断占用率是否小于或等于下限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则lim it＝0；反之，则lim it＝lim it+X/2；
判断当前的软中断占用率是否大于下限阈值且小于上限阈值，若是则执行以下步骤：判断连续符合本条件次数是否大于或等于预设次数，若是则lim it＝0；反之，则保持当前丢包阈值不变。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，丢包模块确定进行丢包处理时，根据当前接收到的一秒时间内的数据包的包数量，如果包数量超出当前丢包阈值lim it，则根据识别模块提供的当前获取的数据包的具体类型为当前应用场景的非关键性业务，则丢弃该包。
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