CN109756426A - 用户流量控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用户流量控制装置，应用于流量代理网络服务器，网络服务器中包括多个端口，每个端口对应一个用户，用户流量控制装置中包括：处理器，用于处理各指令；及存储器，用于存储多条指令，指令适用于处理器加载并执行；多条指令中包括：判断网络服务器是否出现拥塞；若是，定期抓取各端口的数据包，得到预设时间段内的端口流量；根据统计的各端口的端口流量统计相应信道的通信流量；判断通信流量是否大于预设通道流量；若是，根据预设规则对端口流量进行降级控制，缓解网络服务器中的拥塞。在流量控制过程中，根据业务场景，针对不同的用户应用不同的策略，实现对用户流量的控制，简单方便。

Description

用户流量控制装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用户流量控制装置。

背景技术

互联网时代是信息膨胀的时代。科技的进步，尤其是3G(第三代移动通信技术)网络的发展、智能手机的普及，极大地提高了网民对互联网参与度。随着网络技术的快速发展，基于网络的应用越来越多、越来越复杂。种类繁多的应用正在吞噬着越来越多的网络资源。网络作为一种新的传媒载体，也正在遭受媒体的冲击。尤其是网络视频、个人媒体、传统电视等媒体向互联网的渗入是的网络中的流量急剧上升，这使得运营和管理成本大幅度增长。

网络服务器能为网络用户提供集中式的服务。服务的同时需要对网络流量进行监控和控制。特别是作为用户流量代理的网络服务器，其对流量的控制显得尤为重要。但是，当前网络服务器对于用户流量监控的原理和方式过于简单，一般仅限于单纯的限速，并不足以缓解网络服务器提供服务器的压力。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用户流量控制装置，有效解决网络服务器提供服务压力过大的技术问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种用户流量控制装置，应用于流量代理网络服务器，所述网络服务器中包括多个端口，每个端口对应一个用户，所述用户流量控制装置中包括：

处理器，用于处理各指令；及

存储器，用于存储多条指令，所述指令适用于处理器加载并执行；所述多条指令中包括：

判断网络服务器是否出现拥塞；若是，

定期抓取各端口的数据包，得到预设时间段内的端口流量；

根据统计的各端口的端口流量统计相应信道的通信流量；

判断通信流量是否大于预设通道流量；若是，

根据预设规则对端口流量进行降级控制，缓解网络服务器中的拥塞。

进一步优选地，在指令判断网络服务器是否出现拥塞之前，还包括：

检测网络服务器中各端口是否能够正常使用；若是，跳转至指令判断网络服务器是否出现拥塞，否则启动报警程序。

进一步优选地，在指令检测网络服务器中各端口是否能够正常使用中，包括：

在网络服务器中安装代理客户端，并启用端口与该代理客户端连接；

代理客户端定期发送检测报文；

根据检测报文判断端口是否能够正常使用。

进一步优选地，在指令判断通信流量是否大于预设通道流量中，若判断出通信流量大于预设通道流量，则

判断相应信道中通信流量大于预设通道流量的次数是否达到预设次数；若是，

进一步判断通信流量大于预设通道流量的次数是否具备连续性；若是，跳转至指令根据预设规则对端口流量进行降级控制。

进一步优选地，在指令根据预设规则对端口流量进行降级控制中，包括：

判断端口当前所属流量等级；

根据端口当前所属流量等级判断进一步降级的等级；

根据流量降级的等级对不同等级的用户进行端口流量降级。

进一步优选地，在指令根据流量降级的等级对不同等级的用户进行端口流量降级之后，包括：

修改端口限速规则。

进一步优选地，在指令判断网络服务器是否出现拥塞之前，还包括：

基于端口对用户流量进行打标；

对打标的用户进行等级分类；

根据用户等级对相应用户流量进行限速。

进一步优选地，在指令判断网络服务器是否出现拥塞中，若判断网路服务器未出现拥塞，则

判断端口当前所属流量等级；

根据端口当前所属流量等级判断进一步升级的等级；

根据流量升级的等级对不同等级的用户进行端口流量升级。

进一步优选地，在指令根据流量升级的等级对不同等级的用户进行端口流量升级之后，包括：

修改端口限速规则。

进一步优选地，在指令判断端口当前所述流量等级之前，包括：

判断网络服务器未出现拥塞的次数是否达到预设次数；若是，跳转至指令判断端口当前所属流量等级。

在本发明中，通过对用户流量进行打标，实现基于端口的流量限速；且一个用户对应一个端口，以此区分不同的用户流量。在流量控制过程中，根据业务场景，针对不同的用户应用不同的策略，实现对用户流量的控制，简单方便。

此外，基于端口的流量监控，根据端口，应用流量整形与分类，以此对通道进行监控，在拥塞场景下应用自动化降级与监控策略，实现网络服务器提供的服务的优化。

再有，综合端口限速、流量监控、流量降级、通道报警4个方面解决限速的同时，做到有效的降级恢复，监控和报警，使得流量代理网络服务器能够对自身提供的服务进行检测和控制。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明中用户流量控制装置示意图；

图2为本发明中用户流量控制装置中指令一种实施方式流程示意图；

图3为本发明中用户流量控制装置中指令另一种实施方式流程示意图；

图4为本发明中用户流量控制装置中指令另一种实施方式流程示意图；

图5为本发明中使用用户流量控制装置进行用户流量控制流程示意图。

附图标记：

100-用户流量控制装置，110-存储器，120-处理器。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

我们知道，在网络环境中，为了保证服务质量，需要对用户流量进行有效的监控与控制，但是仅仅单纯的限速，并不能很好的缓解网络服务器提供服务的压力。基于此，本发明提供了一种用户流量控制装置，具体，该用户流量控制装置应用于流量代理网络服务器，且网络服务器中包括多个端口，每个端口对应一个用户。如图1所示，该用户流量控制装置100中包括：处理器120，用于处理各指令；及存储器110，用于存储多条指令，指令适用于处理器加载并执行。

如图2所示，在一种实施方式中，该多条指令中包括：

S10判断网络服务器是否出现拥塞；若是，跳转至步骤S20；

S20定期抓取各端口的数据包，得到预设时间段内的端口流量；

S30根据统计的各端口的端口流量统计相应信道的通信流量；

S40判断通信流量是否大于预设通道流量；若是，跳转至步骤S50；

S50根据预设规则对端口流量进行降级控制，缓解网络服务器中的拥塞。

在本实施方式中，在使用用户流量控制装置对用户流量进行控制之前，首先基于端口对用户流量进行打标。由网络服务器为用户提供服务时，提供特定的端口与客户端连接；此外，iptables是一个配置在Linux内核防火墙的命令行工具，可以检测、修改、转发、重定向、丢弃IPv4数据包等。打标的基础建立在业务场景下，如在一实例中，A端口对应用户开通的流量为a Mbps(兆比特每秒)，通过iptables-t mangle-I PREROUTING-p A-j MARK--set-marki的方式将其打标为标志值i，以此后续操作根据该标志值进行。

打标了之后，基于TC(Traffic Control，流量控制)和标志值对用户流量进行分类整形。TC是linux内核模块，用于对产生瓶颈网卡处的发包速率进行控制来实现流量控制。一般来说，Linux流量控制过程分二种：队列控制和流量控制，其中，队列控制即为QOS，具体为瓶颈处的发送队列的规则控制，常见的有SFQ/PRIO等；流量控制即为带宽控制，队列的排队整形，一般为TBF/HTB等。Linux流量控制算法分二种：无类算法，用于树叶级无分支的队列，例如：SFQ；分类算法，用于多分支的队列，例如，PRIO/TBF/HTB等。在根分类上使用htb分层令牌桶策略，在根分类下建立两个子类并分别定义其限速规则。限速规则包括队列策略类型、发送速率和优先级。该分类可构建成树形分支结构，以满足不同的业务场景下的定制化需求，并且为以后的动态控制提供分类基础。基于此，在本实施方式中，为正式用户和试用用户分别建立不同的分支，在不同用户类型下面继续分成不同的限速带宽分支。基于端口将用户流量分类后，针对每个分类构建分类队列，队列采用随机公平队列，以防止部分用户抢占带宽影响其他用户的正常使用。

基于此，网络服务器在提供服务的过程中，当遇到网络服务器通道拥塞时，对当前用户的流量进行控制报警。具体，首先判断网络服务器中是否出现了拥塞，若出现了，则定时抓取端口数据包大小，并统计出抓取时间段内的端口流量。当流量超过预设通道流量，进行报警的同时对其进行流量降级处理。在一实例中，在网络服务器上安装zabbix服务套件，并在安装完成后，配置报警规则和编写报警脚本，并通过邮件的方式第一时间告知相关人员。

至于对于预设通道流量的设定，根据实际情况而定，如，在一实例中，将预设通道流量设定为通道流量的80％，若当前端口流量达到通道流量的80％，则进行报警并进行流量降级处理；又如，在一实例中，将预设通道流量设定为某一定值，若当前端口流量达到该定值，则进行报警并进行流量降级处理等。

此外，为了防止降级恢复过程的反复抖动，只有判断出相应信道中通信流量大于预设通道流量的次数达到预设次数(如3次、4次等)，且连续该预设次数都判断出流量大于预设通道流量，则判断需要对其进行降级控制。

以此，在对端口流量进行降级控制中，首先，判断端口当前所属流量等级；之后，根据端口当前所属流量等级判断进一步降级的等级；接着，根据流量降级的等级对不同等级的用户进行端口流量降级；最后，修改端口限速规则。

在一实例中，将用户分类正式用户和试用用户，则在对端口流量进行降级控制的过程中：

若判断网络服务器中拥塞已经发生且当前属于第一次降级，则将端口流量介于4Mbps-8Mbps的正式用户流量降级为4Mbps；

若判断网络服务器中拥塞已经发生且当前属于第二次降级，则将端口流量介于4Mbps-8Mbps的试用用户流量降级为4Mbps；

若判断网络服务器中拥塞已经发生且当前属于第三次降级，则将所有用户端口流量降级为2Mbps。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图3所示，在本实施方式中，该多条指令中包括：

S01检测网络服务器中各端口是否能够正常使用；若是，跳转至步骤S10；否则启动报警程序；

S10判断网络服务器是否出现拥塞；若是，跳转至步骤S20；

S20定期抓取各端口的数据包，得到预设时间段内的端口流量；

S30根据统计的各端口的端口流量统计相应信道的通信流量；

S40判断通信流量是否大于预设通道流量；若是，跳转至步骤S50；

S50根据预设规则对端口流量进行降级控制，缓解网络服务器中的拥塞。

在本实施方式中，在判断网络服务器是否出现拥塞之前，判断网络服务器中各端口是否能够正常使用，具体，在网络服务器中安装代理客户端(创建本地服务，模拟用户请求报文)，并启用端口与该代理客户端连接；代理客户端定期发送检测报文；以此根据检测报文判断端口是否能够正常使用。如果检测结果正常则不做任何操作，否则立即启动报警程序。报警程序将当前服务的不可用状态通过邮件的方式报告给相关人员，相关人员可在第一时间收到服务不可用的信息。在一实例中，通过zabbix技术在制定时间间隔内发送检测报文。

此后，判断网络服务器是否出现了拥塞，当遇到网络服务器通道拥塞时，对当前用户的流量进行控制报警。具体，首先判断网络服务器中是否出现了拥塞，若出现了，则定时抓取端口数据包大小，并统计出抓取时间段内的端口流量。当流量超过预设通道流量，进行报警的同时对其进行流量降级处理。。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图4所示，在本实施方式中，该多条指令中包括：

S01检测网络服务器中各端口是否能够正常使用；若是，跳转至步骤S10；否则启动报警程序；

S10判断网络服务器是否出现拥塞；若是，跳转至步骤S20；否则跳转至步骤S60；

S20定期抓取各端口的数据包，得到预设时间段内的端口流量；

S30根据统计的各端口的端口流量统计相应信道的通信流量；

S40判断通信流量是否大于预设通道流量；若是，跳转至步骤S50；

S50根据预设规则对端口流量进行降级控制，缓解网络服务器中的拥塞。

S60判断端口当前所属流量等级；

S70根据端口当前所属流量等级判断进一步升级的等级；

S80根据流量升级的等级对不同等级的用户进行端口流量升级。

在本实施方式中，若判断网络服务器中没有出现拥塞，则查询当前是否有端口处于降级状态，若有端口处于降级状态，则需要对其进行升级，将端口恢复。与降级过程中相同，为了防止降级恢复过程的反复抖动，只有判断出网络服务器未出现拥塞的次数是否达到预设次数(如3次、4次等)，且连续该预设次数都判断出未出现拥塞，则判断需要对当前处于降级状态的端口进行升级，且按照降级的相反顺序逐级恢复。

在一实例中，如图5所示，包括端口30001、30002、30003、30004以及30005，用户分为正式用户和试用用户。在进行用户流量控制之前，基于端口对各用户流量打标，如端口30003对应的用户开通10Mbps套餐，则通过iptables-t mangle-I PREROUTING-p 30003-jMARK--set-mark 10对其进行打标。

之后，对打标的用户进行分类限速。对开通不同套餐的用户分类，不同的分类执行不同的限速规则：比如10Mbps的用户执行10Mbps的最大限速速度：tc class add deveth0parent1:1classid 1:2htb rate 10240kbit prio 2。队列发送规则定义为随机公平队列：tc qdisc add deveth0parent 1:2handle 2:sfq perturb 10。

之后，对端口的可用性进行监控：在服务器上安装代理客户端，通过代理客户端连接其他提供的服务，周期行的测试，检查服务器到其他服务的连通行和可用性。

之后，对网络服务器的拥塞进行监控：定时抓取端口数据包大小，统计抓取时间段内的端口流量。当流量3次超过预设流量阈值后，查看当前端口所处的等级，判断当前端口应该降低到哪个等级，并修改该端口新的限速规则。比如：tc class add dev eth0parent1:1classid1:2htb rate 4096kbit prio 2。在没有发生流量拥塞时，需要查询当前是否有端口处于降级状态，连续三次没有发生拥塞则需要将端口恢复。

监控报警采用zabbix技术：在网络服务器上安装zabbix服务套件。安装完成后，配置报警规则和编写报警脚本。报警规则选择连续三次超过预设流量阈值或者通道不可用。具体，超过通道流量的80％可认为当前系统需要优化，则可以把通道流量最大值的80％作为通道阈值。

将降级控制的过程中，报警的同时，判断当前的降级级别。默认为0表示从未降级。判断的过程如下：

if(downgrade＝＝true)level＝(3>＝Level>＝0？Level++:3)

else level＝level>0？level--:0

if(level＝＝1)正式规则修改如下：

tc class add dev eth0parent 1:1classid 1:2htb rate 4096kbit prio 2

if(level＝＝2)试用规则修改如下：

tc class add dev eth0parent 1:1classid 1:10htb rate 4096kbit prio 2

if(level＝＝3)所有规则修改

tc class add dev eth0parent 1:1classid 1:2htb rate 2048kbit prio 2

tc class add dev eth0parent 1:1classid 1:10htb rate 2048kbit prio 2

此外，若在规定时间内(如15min)没有发生再次的降级事件，则从相反的方向依次恢复。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用户流量控制装置，其特征在于，应用于流量代理网络服务器，所述网络服务器中包括多个端口，每个端口对应一个用户，所述用户流量控制装置中包括：

处理器，用于处理各指令；及

存储器，用于存储多条指令，所述指令适用于处理器加载并执行；所述多条指令中包括：

判断网络服务器是否出现拥塞；若是，

定期抓取各端口的数据包，得到预设时间段内的端口流量；

根据统计的各端口的端口流量统计相应信道的通信流量；

判断通信流量是否大于预设通道流量；若是，

根据预设规则对端口流量进行降级控制，缓解网络服务器中的拥塞。

2.如权利要求1所述的用户流量控制装置，其特征在于，在指令判断网络服务器是否出现拥塞之前，还包括：

检测网络服务器中各端口是否能够正常使用；若是，跳转至指令判断网络服务器是否出现拥塞，否则启动报警程序。

3.如权利要求2所述的用户流量控制装置，其特征在于，在指令检测网络服务器中各端口是否能够正常使用中，包括：

在网络服务器中安装代理客户端，并启用端口与该代理客户端连接；

代理客户端定期发送检测报文；

根据检测报文判断端口是否能够正常使用。

4.如权利要求1-3任意一项所述的用户流量控制装置，其特征在于，在指令判断通信流量是否大于预设通道流量中，若判断出通信流量大于预设通道流量，则

判断相应信道中通信流量大于预设通道流量的次数是否达到预设次数；若是，

进一步判断通信流量大于预设通道流量的次数是否具备连续性；若是，跳转至指令根据预设规则对端口流量进行降级控制。

5.如权利要求1-3任意一项所述的用户流量控制装置，其特征在于，在指令根据预设规则对端口流量进行降级控制中，包括：

判断端口当前所属流量等级；

根据端口当前所属流量等级判断进一步降级的等级；

根据流量降级的等级对不同等级的用户进行端口流量降级。

6.如权利要求5所述的用户流量控制装置，其特征在于，在指令根据流量降级的等级对不同等级的用户进行端口流量降级之后，包括：

修改端口限速规则。

7.如权利要求5所述的用户流量控制装置，其特征在于，在指令判断网络服务器是否出现拥塞之前，还包括：

基于端口对用户流量进行打标；

对打标的用户进行等级分类；

根据用户等级对相应用户流量进行限速。

8.如权利要求1或2或3或6或7所述的用户流量控制装置，其特征在于，在指令判断网络服务器是否出现拥塞中，若判断网路服务器未出现拥塞，则

判断端口当前所属流量等级；

根据端口当前所属流量等级判断进一步升级的等级；

根据流量升级的等级对不同等级的用户进行端口流量升级。

9.如权利要求8所述的用户流量控制装置，其特征在于，在指令根据流量升级的等级对不同等级的用户进行端口流量升级之后，包括：

修改端口限速规则。

10.如权利要求8所述的用户流量控制装置，其特征在于，在指令判断端口当前所述流量等级之前，包括：

判断网络服务器未出现拥塞的次数是否达到预设次数；若是，跳转至指令判断端口当前所属流量等级。