CN111130923A - 网络带宽确定方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

网络带宽确定方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开关于一种网络带宽确定方法、装置、电子设备及存储介质。其中方法包括：在网络链路处于第一状态的情况下，进行第一预设次数次往返时延采样，得到所述第一预设次数个往返时延；依据第一预设次数个往返时延确定目标往返时延；在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定所述网络链路的路径深度；依据所述目标往返时延与所述路径深度，确定所述网络链路的网络带宽；其中，所述第一状态下所述网络链路的往返时延小于第一预设值；所述第二状态下所述网络链路的往返时延大于所述第一预设值且小于第二预设值；所述第三状态下所述网络链路的往返时延大于所述第二预设值。本公开能够提升所确定的网络带宽的准确度、避免浪费网络链路资源。

Description

网络带宽确定方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本公开涉及互联网技术领域，尤其涉及一种网络带宽确定方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着网络统计技术的发展，网络基础设施越来越庞大、多样化，网络链路越来越复杂，网络链路上数据的传输情况更加难以捉摸。对于网络通信来说，为了在保证传输的公平性的前提下，还能充分利用网络，人们使用了拥塞控制机制。
拥塞控制机制的核心原理就是两步：①计算网络链路的网络带宽，②根据计算结果来调整发包节奏。其中，如何确定网络链路的网络带宽，是拥塞控制的前提也是网络通信领域里保证网络服务质量的基础。
目前应用最广泛的网络链路的网络带宽确定方式主要为如下两种：
方式一：持续通过获取RTT(Round-Trip Time，往返时延)情况或是丢包情况，并计算RTT的平均值，通过计算得到的RTT平均值反映网络链路的网络带宽，将RTT平均值套用到特定公式后确定数据发送速率即发包节奏；
该种方式在数据传输时，通过RTT情况来调整数据发送速率，而网络链路的路径深度和数据发送速率本身都会影响RTT，这种负反馈机制导致最终所确定的网络带宽准确度低。
方式二：在发送正常数据包之外，额外发送用于探测的数据包，直接探测网络带宽。
该种方式为了减少探测干扰，在探测数据包发送时，需要将正常数据包减缓发送甚至停止发送，导致无法充分利用网络带宽浪费链路资源。
发明内容
本公开提供一种网络带宽确定方法、装置、电子设备及存储介质，以至少解决相关技术中所确定的网络带宽准确度低、探测网络带宽过程中链路资源浪费的问题。本公开的技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种网络带宽确定方法，包括：
在网络链路处于第一状态的情况下，进行第一预设次数次往返时延采样，得到所述第一预设次数个往返时延；
依据所述第一预设次数个确定目标往返时延；
在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定所述网络链路的路径深度；
依据所述目标往返时延与所述真实路径，确定所述网络链路的网络带宽；
其中，所述第一状态下所述网络链路的往返时延小于第一预设值；所述第二状态下所述网络链路的往返时延大于所述第一预设值且小于第二预设值；所述第三状态下所述网络链路的往返时延大于所述第二预设值。
可选地，所述依据所述第一预设次数个往返时延确定目标往返时延的步骤，包括：将所述第一预设次数个往返时延进行平滑处理，得到目标往返时延。
可选地，所述在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定所述网络链路的路径深度的步骤，包括：在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，监测所述网络链路上传输的数据包是否出现丢包情况；在监测到所述网络链路上传输的数据包出现丢包情况时，将所述网络链路当前所承载的数据包总数量确定为所述网络链路的路径深度。
可选地，所述依据所述目标往返时延与所述路径深度，确定所述网络链路的网络带宽的步骤，包括：确定所述目标往返时延与所述路径深度的乘积；将所述乘积确定为网络容量基准值，其中，所述网络容量基准值用于表征所述网络链路的网络带宽。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种网络带宽确定装置，包括：
采样模块，被配置为在网络链路处于第一状态的情况下，进行第一预设次数次往返时延采样，得到所述第一预设次数个往返时延；
确定模块，被配置为依据所述第一预设次数个往返时延确定目标往返时延；
路径深度确定模块，被配置为在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定所述网络链路的路径深度；
网络带宽确定模块，被配置为依据所述目标往返时延与所述路径深度，确定所述网络链路的网络带宽；
其中，所述第一状态下所述网络链路的往返时延小于第一预设值；所述第二状态下所述网络链路的往返时延大于所述第一预设值且小于第二预设值；所述第三状态下所述网络链路的往返时延大于所述第二预设值。
可选地，所述确定模块具体被配置为：将所述第一预设次数个往返时延进行平滑处理，得到目标往返时延。
可选地，所述路径深度确定模块包括：监测子模块，被配置为在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，监测所述网络链路上传输的数据包是否出现丢包情况；数量确定子模块，被配置为在监测到所述网络链路上传输的数据包出现丢包情况时，将所述网络链路当前所承载的数据包总数量确定为所述网络链路的路径深度。
可选地，所述网络带宽确定模块包括：乘积确定子模块，被配置为确定将所述目标往返时延与所述路径深度的乘积；基准值确定子模块，被配置为将所述乘积确定为网络容量基准值，其中，所述网络容量基准值用于表征所述网络链路的网络带宽。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种电子设备，其特征在于，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如上所述的网络带宽确定方法。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如上所述的网络带宽确定方法。
根据本公开实施例的第五方面，提供一种计算机程序产品，包括可读程序代码，当所述可读程序代码在计算设备上运行时，可使计算设备执行如上所述的网络带宽确定方法。
本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本公开的实施例中，在网络链路处于第一状态的情况下，进行第一预设次数次RTT往返时延采样；依据采样得到的第一预设次数个RTT确定目标RTT；在网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定网络链路的路径深度；依据目标RTT与所述路径深度，确定网络链路的网络带宽。由此可知，本公开的实施例中一方面基于拥塞控制的传输过程存在的负反馈机制，将网络链路划分为三个状态，当网络链路处于不同的状态时，进行不同的指标采样，依据采样结果确定网络带宽，能够提升所确定的网络带宽的准确度；再一方面，无需额外发探测包，能够避免浪费网络链路资源。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。
图1是根据一示例性实施例示出的一种网络带宽确定方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种网络带宽确定方法的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种网络带宽确定方法的流程图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种网络带宽确定装置的框图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种装置的框图。
具体实施方式
为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开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、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种网络带宽确定方法的流程图。网络带宽确定方法可以用于电子设备中，该电子设备可以为服务器。如图1所示，网络带宽确定方法包括以下步骤。
在步骤S11中，在网络链路处于第一状态的情况下，进行第一预设次数次往返时延RTT采样，得到所述第一预设次数个RTT。
基于拥塞控制的传输过程存在的负反馈机制，可以将网络链路划分为三个状态：顺畅状态、排队状态以及顺畅状态与排队状态之间不断变迁的过渡状态。其中，顺畅状态即第一状态、排队状态即第三状态，过渡状态即第二状态。其中，所述第一状态下所述网络链路的往返时延小于第一预设值；所述第二状态下所述网络链路的往返时延大于所述第一预设值且小于第二预设值；所述第三状态下所述网络链路的往返时延大于所述第二预设值。本实施例中，针对网络链路存在的这种特性，当网络链路处于不同的状态时，对其进行不同的指标采样。
RTT在网络通信中，表示从发送端发送数据包开始，到发送端收到来自接收端的ACK(Acknowledgement，传输确认标志)总共经历的时延。ACK为在网络通信中，接收端发给发送端的一种报文，用来表示发来的数据包已确认接收。
在步骤S12中，依据所述第一预设次数个RTT确定目标RTT。
网络链路处于第一状态的情况下时为拥塞窗口增长前期，该状态下发送速率低，网络链路处于顺畅状态，在该状态下多次采样记录RTT，此时的数据没有大流量干扰，基于多次采样得到的RTT确定的目标RTT即真实RTT。
同时采样得到的RTT还可用来确定网络链路是否从第一状态过渡到第二状态。
在步骤S13中，在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定所述网络链路的路径深度。
网络链路处于第二状态的情况下时为拥塞窗口增长中期，该状态下发送速率进入较高值，数据流量会影响传输延时，此时的RTT仅可作为参考依据，所采样得到的RTT用来判断网络链路是否从第二状态过渡到第三状态。
网络链路处于第三状态的情况下时为拥塞窗口增长后期，该状态下发送速率的增长接近瓶颈期，数据流量已经会严重影响传输延时，此时的RTT极易出现波动，不具有参考价值，直到丢包时说明网络链路容量溢出，传输过程中的数据量可反映出真实的路径深度，因此在第三状态下不对网络链路的RTT进行采样，而是确定网络链路的路径深度。
在步骤S14中，依据所述目标RTT与所述路径深度，确定所述网络链路的网络带宽。
目标RTT可反映出网络链路的路径长度。在网络链路的路径深度以及长度均确定的情况下，即可确定网络链路的网络带宽。
网络链路的拥塞窗口持续增长的过程可视为一个采样周期，每个周期内，网络链路的目标RTT和第三状态下所确定的路径深度对网络带宽的贡献均成正比关系，因此通过目标RTT和第三状态下所确定的路径深度反映网络带宽，通过二者确定网络容量基准值来指导下一采用周期中的发包节奏。网络链路的拥塞窗口受到惩罚而下降，进入恢复阶段后，视为下一个周期。
本公开的实施例中，一方面基于拥塞控制的传输过程存在的负反馈机制，将网络链路按照拥塞窗口的增长过程划分为三个状态，当网络链路处于不同的状态时，进行不同的指标采样，依据采样结果确定网络带宽，能够提升所确定的网络带宽的准确度；再一方面，无需额外发探测包，能够避免浪费网络链路资源。
图2是根据一示例性实施例示出的一种网络带宽确定方法的流程图。如图2所示，网络带宽确定方法包括以下步骤。
在步骤S21中，在网络链路处于第一状态的情况下，进行第一预设次数次RTT采样，得到所述第一预设次数个RTT。
基于拥塞控制的传输过程存在负反馈机制，可以将网络链路划分为三个状态：顺畅状态、排队状态以及过渡状态。其中，顺畅状态即第一状态、排队状态即第三状态，过渡状态即第二状态。
在一种可选实施方式中，可通过设置RTT阈值对网络链路的三种状态进行划分。第一状态下网络链路的RTT小于第一预设值；第二状态下网络链路的RTT大于第一预设值且小于第二预设值；第三状态下网络链路的RTT大于第二预设值。
在一种可选实施方式中，可通过设置RTT阈值依据网络带宽阈值对网络链路的三种状态进行划分。
在步骤S22中，将所述第一预设次数个RTT进行平滑处理，得到目标RTT。
第一预设次数所指示的具体次数可由本领域技术人员根据实际需求进行设置，本实施例中对此不做具体限制。对第一预设次数个RTT进行平滑处理时，可将各RTT取平均值从而完成平滑处理；还可将第一预设次数个RTT中的最大值以及最小值删除，剩余RTT值取平均值从而完成平滑处理。在实现过程中，本领技术人员可以采用任意适当的方式对采样得到的第一预设次数个RTT进行平滑处理，本实施例中对此不做具体限制。
在步骤S23中，在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定所述网络链路的路径深度。
在一种可选实施方式中，步骤S23可以包括步骤A1～A2：
步骤A1，在网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，监测网络链路上传输的数据包是否出现丢包情况；
步骤A2，在监测到网络链路上传输的数据包出现丢包情况时，将网络链路当前所承载的数据包总数量确定为网络链路的路径深度。
在步骤S24中，确定所述目标RTT与所述路径深度的乘积。
在步骤S25中，将所述乘积确定为网络容量基准值。
其中，所述网络容量基准值用于表征网络链路的网络带宽。
拥塞窗口持续增长的过程视为一个采样周期，直到拥塞窗口受到惩罚而下降，进入恢复阶段后，视为下一个周期。每个周期内，RTT和路径深度对网络带宽的贡献都是正比关系，计算二者的乘积即可以直接反映网络带宽，以该值作为基准来指导下一采样周期内的发包节奏。循环执行本实施例中所示的网络带宽确定方法，可对各采样周期内的发包节奏进行动态调整。
本公开的实施例中，一方面基于拥塞控制的传输过程存在的负反馈机制，将网络链路按照拥塞窗口增长过程划分为三个状态，在不同的状态下进行不同的指标采样，依据采样结果确定网络带宽，能够提升所确定的网络带宽的准确度；再一方面，无需额外发探测包，能够避免浪费网络链路资源。
图3是根据一示例性实施例示出的一种网络带宽确定方法的流程图。如图3所示，网络带宽确定方法流程包括：
基于拥塞控制的传输过程存在负反馈机制，将整个网络链路按照拥塞窗口增长过程划分为三个状态：顺畅状态即顺畅阶段、排队状态即排队阶段以及在这两种状态之间不断变迁的过渡状态。针对这种特性，当拥塞控制的传输处于不同的状态时，本实施例中进行不同的指标采样。
在拥塞窗口增长前期，发送速率低，网络链路处于顺畅状态，在该状态下记录若干次RTT，对多次采样做平滑计算得到平滑RTT。此时的数据没有大流量干扰，可以反映出网络链路真实的路径长度，因此将该值记为真实RTT即目标RTT。
在拥塞窗口增长中期，发送速率进入较高值，数据流量已经会影响传输延时，此时的RTT仅作为参考依据，不计网络带宽的计算，记为参考RTT。在过渡阶段通过前一采用周期确定的网络容量基准值来指导发包节奏。
在拥塞窗口增长后期，发送速率的增长接近瓶颈期，网络链路处于排队状态，数据流量已经会严重影响传输延时，此时的RTT极易出现波动，不具有参考价值。直到网络链路中出现丢包情况时，说明网络链路容量溢出，传输过程中的数据量可反映出网络链路的真实的路径深度。
拥塞窗口持续增长的过程视为一个采样周期，直到拥塞窗口受到惩罚而下降，进入恢复阶段后，视为下一个周期。每个周期内，真实的RTT和真实的路径深度对带宽的贡献都是正比关系，计算二者的乘积即可以直接反映网络带宽，以该值作为基准来指导下一采样周期内的发包节奏。
本公开的实施例中，一方面基于拥塞控制的传输过程存在的负反馈机制，将网络链路按照拥塞窗口增长过程划分为三个状态，在不同的状态下进行不同的指标采样，依据采样结果确定网络带宽，能够提升所确定的网络带宽的准确度；再一方面，无需额外发探测包，能够避免浪费网络链路资源。
图4是根据一示例性实施例示出的一种网络带宽确定装置框图。参照图4，该装置包括采样模块401，确定模块402，路径深度确定模块403和网络带宽确定模块404。
采样模块401，被配置为在网络链路处于第一状态的情况下，进行第一预设次数次往返时延采样，得到所述第一预设次数个往返时延；
确定模块402，被配置为依据所述第一预设次数个RTT确定目标往返时延；
路径深度确定模块403，被配置为在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定所述网络链路的路径深度；
网络带宽确定模块404，被配置为依据所述目标往返时延与所述路径深度，确定所述网络链路的网络带宽；
其中，所述第一状态下所述网络链路的往返时延小于第一预设值；所述第二状态下所述网络链路的往返时延大于所述第一预设值且小于第二预设值；所述第三状态下所述网络链路的往返时延大于所述第二预设值。
在一种可选实施方式中，所述确定模块具体被配置为：将所述第一预设次数个往返时延进行平滑处理，得到目标往返时延。
在一种可选实施方式中，所述路径深度确定模块403包括：监测子模块4031，被配置为在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，监测所述网络链路上传输的数据包是否出现丢包情况；数量确定子模块4032，被配置为在监测到所述网络链路上传输的数据包出现丢包情况时，将所述网络链路当前所承载的数据包总数量确定为所述网络链路的路径深度。
在一种可选实施方式中，所述网络带宽确定模块404包括：乘积确定子模块4041，被配置为确定所述目标RTT与所述路径深度的乘积；基准值确定子模块4042，被配置为将所述乘积确定为网络容量基准值，其中，所述网络容量基准值用于表征所述网络链路的网络带宽。
本公开的实施例中，一方面基于拥塞控制的传输过程存在的负反馈机制，将网络链路按照拥塞窗口的增长过程划分为三个状态，当网络链路处于不同的状态时，进行不同的指标采样，依据采样结果确定网络带宽，能够提升所确定的网络带宽的准确度；再一方面，无需额外发探测包，能够避免浪费网络链路资源。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图5是根据一示例性实施例示出的一种用于确定网络带宽的装置500的框图。例如，装置500可以被提供为一服务器。
参照图5，装置500包括处理组件522，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器532所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件522的执行的指令，例如应用程序。存储器532中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件522被配置为执行指令，以执行上述方法。
装置500还可以包括一个电源组件526被配置为执行装置500的电源管理，一个有线或无线网络接口550被配置为将装置500连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口558。装置500可以操作基于存储在存储器532的操作系统，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM，LinuxTM，FreeBSDTM或类似。
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由资源打包装置的处理器执行以完成上述方法。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括可读性程序代码，该可读性程序代码可由网络带宽确定装置的处理器执行以完成上述方法。可选地，该程序代码可以存储在资源打包装置的存储介质中，该存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种网络带宽确定方法，其特征在于，包括：
在网络链路处于第一状态的情况下，进行第一预设次数次往返时延采样，得到所述第一预设次数个往返时延；
依据所述第一预设次数个往返时延确定目标往返时延；
在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定所述网络链路的路径深度；
依据所述目标往返时延与所述路径深度，确定所述网络链路的网络带宽；
其中，所述第一状态下所述网络链路的往返时延小于第一预设值；所述第二状态下所述网络链路的往返时延大于所述第一预设值且小于第二预设值；所述第三状态下所述网络链路的往返时延大于所述第二预设值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述第一预设次数个往返时延确定目标往返时延的步骤，包括：
将所述第一预设次数个往返时延进行平滑处理，得到目标往返时延。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定所述网络链路的路径深度的步骤，包括：
在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，监测所述网络链路上传输的数据包是否出现丢包情况；
在监测到所述网络链路上传输的数据包出现丢包情况时，将所述网络链路当前所承载的数据包总数量确定为所述网络链路的路径深度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述目标往返时延与所述路径深度，确定所述网络链路的网络带宽的步骤，包括：
确定将所述目标往返时延与所述路径深度的乘积；
将所述乘积确定为网络容量基准值，其中，所述网络容量基准值用于表征所述网络链路的网络带宽。
5.一种网络带宽确定装置，其特征在于，包括：
采样模块，被配置为在网络链路处于第一状态的情况下，进行第一预设次数次往返时延采样，得到所述第一预设次数个往返时延；
确定模块，被配置为依据所述第一预设次数个往返时延确定目标往返时延；
路径深度确定模块，被配置为在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，确定所述网络链路的路径深度；
网络带宽确定模块，被配置为依据所述目标往返时延与所述路径深度，确定所述网络链路的网络带宽；
其中，所述第一状态下所述网络链路的往返时延小于第一预设值；所述第二状态下所述网络链路的往返时延大于所述第一预设值且小于第二预设值；所述第三状态下所述网络链路的往返时延大于所述第二预设值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体被配置为：
将所述第一预设次数个往返时延进行平滑处理，得到目标往返时延。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述路径深度确定模块包括：
监测子模块，被配置为在所述网络链路从第二状态过渡到第三状态的情况下，监测所述网络链路上传输的数据包是否出现丢包情况；
数量确定子模块，被配置为在监测到所述网络链路上传输的数据包出现丢包情况时，将所述网络链路当前所承载的数据包总数量确定为所述网络链路的路径深度。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述网络带宽确定模块包括：
乘积确定子模块，被配置为确定将所述目标往返时延与所述路径深度的乘积；
基准值确定子模块，被配置为将所述乘积确定为网络容量基准值，其中，所述网络容量基准值用于表征所述网络链路的网络带宽。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1至4中任一项所述的网络带宽确定方法。
10.一种存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如权利要求1至4中任一项所述的网络带宽确定方法。
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