CN111835655B - 共享带宽限速方法、装置及存储介质 - Google Patents

共享带宽限速方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种共享带宽限速方法、装置及存储介质。所述方法用于用户前置设备中，该方法包括：根据初始带宽速率将令牌添加至用户前置设备的令牌桶中；每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，统计信息报告为反映令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，统计信息报告用于指示中心控制器通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配。本公开实施例通过借助中心控制器，将令牌桶算法引入到分布式环境中，可以实现分布式设备即至少两个用户前置设备可以共享一个限速带宽，提供了更加灵活的带宽订购选项，提高了宽带资源的利用率。

Description

共享带宽限速方法、装置及存储介质
技术领域
本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种共享带宽限速方法、装置及存储介质。
背景技术
带宽限速方法为网络服务商在提供网络服务时对用户设备的网络带宽进行限速的方法。
传统的防火墙设备可以实现在同一网络出口对一个网际互连协议(InternetProtocol，IP)地址进行独立限速，或对多个IP地址进行共享限速。
但对于不同地域，具有不同网络出口的IP地址来说，无法进行共享限速。相关技术中尚未提供一种合理且有效的共享宽带限速方法。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种共享带宽限速方法、装置及存储介质。所述技术方案包括：
根据本公开的一方面，提供了一种共享宽带限速方法，用于用户前置设备(Customer Premise Equipment，CPE)中，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备，所述方法包括：
根据初始带宽速率将令牌添加至所述用户前置设备的令牌桶中；
每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，所述统计信息报告为反映所述令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，所述统计信息报告用于指示所述中心控制器通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配。
在一种可能的实现方式中，所述用户前置设备上设置有限速代理，所述每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，包括：
通过所述限速代理计算得到令牌盈余量，所述令牌盈余量为所述令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量；
每隔所述预设时间间隔通过所述限速代理将携带有所述令牌盈余量的所述统计信息报告上报至所述中心控制器。
在另一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
当所述令牌盈余量为正数时，根据统计信息报告周期和令牌添加速率将所述令牌桶进行重置，所述令牌添加速率为向所述令牌桶里添加令牌的速度，所述统计信息报告周期为所述中心控制器预先配置的时长。
在另一种可能的实现方式中，所述令牌盈余量为负数，所述方法还包括：
接收所述中心控制器的反馈信息，所述反馈信息用于指示奖励的额外令牌；
将所述额外令牌分配给指定限速参与设备，所述指定限速参与设备为与所述用户前置设备相连的多个限速参与设备中的至少一个。
根据本公开的另一方面，提供了一种共享宽带限速方法，用于中心控制器中，所述方法包括：
接收用户前置设备每隔预设时间间隔上报的统计信息报告，所述统计信息报告为反映所述令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告；
根据所述统计信息报告，通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配；
其中，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备。
在一种可能的实现方式中，所述统计信息报告携带有令牌盈余量，所述令牌盈余量为所述令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量。
在另一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
当所述令牌盈余量为正数时，对所述中央令牌桶的最大盈余值进行重新设置。
在另一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
当所述令牌盈余量为负数时，向所述用户前置设备发送反馈信息，反馈信息用于指示奖励的额外令牌。
根据本公开的另一方面，提供了一种共享宽带限速装置，用于用户前置设备中，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备，所述装置包括：
处理模块，用于根据初始带宽速率将令牌添加至所述用户前置设备的令牌桶中；
发送模块，用于每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，所述统计信息报告为反映所述令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，所述统计信息报告用于指示所述中心控制器通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配。
在一种可能的实现方式中，所述用户前置设备上设置有限速代理，所述发送模块，还用于：
通过所述限速代理计算得到令牌盈余量，所述令牌盈余量为所述令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量；
每隔所述预设时间间隔通过所述限速代理将携带有所述令牌盈余量的所述统计信息报告上报至所述中心控制器。
在另一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
所述处理模块，还用于当所述令牌盈余量为正数时，根据统计信息报告周期和令牌添加速率将所述令牌桶进行重置，所述令牌添加速率为向所述令牌桶里添加令牌的速度，所述统计信息报告周期为所述中心控制器预先配置的时长。
在另一种可能的实现方式中，所述令牌盈余量为负数，所述装置还包括：接收模块；
所述接收模块，用于接收所述中心控制器的反馈信息，所述反馈信息用于指示奖励的额外令牌；
所述处理模块，还用于将所述额外令牌分配给指定限速参与设备，所述指定限速参与设备为与所述用户前置设备相连的多个限速参与设备中的至少一个。
根据本公开的另一方面，提供了一种共享宽带限速装置，用于中心控制器中，所述装置包括：
接收模块，用于接收用户前置设备每隔预设时间间隔上报的统计信息报告，所述统计信息报告为反映所述令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告；
处理模块，用于根据所述统计信息报告，通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配；
其中，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备。
在一种可能的实现方式中，所述统计信息报告携带有令牌盈余量，所述令牌盈余量为所述令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量。
在另一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
所述处理模块，还用于当所述令牌盈余量为正数时，对所述中央令牌桶的最大盈余值进行重新设置。
在另一种可能的实现方式中，所述装置还包括：发送模块；
所述发送模块，用于当所述令牌盈余量为负数时，向所述用户前置设备发送反馈信息，反馈信息用于指示奖励的额外令牌。
根据本公开的另一方面，提供了一种用户前置设备，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备，所述用户前置设备包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
根据初始带宽速率将令牌添加至所述用户前置设备的令牌桶中；
每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，所述统计信息报告为反映所述令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，所述统计信息报告用于指示所述中心控制器通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配。
根据本公开的另一方面，提供了一种中心控制器，所述中心控制器包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
接收用户前置设备每隔预设时间间隔上报的统计信息报告，所述统计信息报告为反映所述令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告；
根据所述统计信息报告，通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配；
其中，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备。
根据本公开的另一方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述的方法。
本公开实施例通过用户前置设备在根据初始带宽速率将令牌添加至用户前置设备的令牌桶中之后，每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，统计信息报告为反映令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，以便中心控制器通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配，其中，用户前置设备为分布式设备中的任意一个，分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备；使得借助中心控制器，将令牌桶算法引入到分布式环境中，可以实现分布式设备即至少两个用户前置设备可以共享一个限速带宽，提供了更加灵活的带宽订购选项，提高了宽带资源的利用率。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出了本公开一个示例性实施例提供的共享带宽限速系统的结构示意图；
图2示出了本公开一个示例性实施例提供的共享带宽限速方法的流程图；
图3示出了本公开另一个示例性实施例提供的共享带宽限速方法的流程图；
图4示出了本公开一个示例性实施例提供的共享宽带限速装置的结构示意图；
图5示出了本公开另一个示例性实施例提供的共享宽带限速装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
网络服务商(比如传统运营商或者云服务商)在提供网络服务时，都需要对用户设备的网络带宽进行限速。传统的防火墙设备可以实现在同一网络出口对一个IP地址进行独立限速，或对多个IP地址进行共享限速。但对于不同地域，具有不同网络出口的IP地址来说，无法进行共享限速。这对于网络服务商能够提供的网络模式带来了很大的局限。例如在SD-WAN领域，很多用户希望对其从中国各地访问外国的流量统一订购带宽，以实现更高的资源利用率，这对于传统防火墙设备是无法实现的。
而本公开实施例提供了一种共享带宽限速方法、装置及存储介质，可以用于解决上述技术问题。本公开实施例通过用户前置设备在根据初始带宽速率将令牌添加至用户前置设备的令牌桶中之后，每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，统计信息报告为反映令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，以便中心控制器通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配，其中，用户前置设备为分布式设备中的任意一个，分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备；使得借助中心控制器，将令牌桶算法引入到分布式环境中，可以实现分布式设备即至少两个用户前置设备可以共享一个限速带宽，提供了更加灵活的带宽订购选项，提高了宽带资源的利用率。
首先，对本公开涉及的应用场景进行介绍。
请参考图1，其示出了本公开一个示例性实施例提供的共享带宽限速系统的结构示意图。
该共享带宽限速系统包括中心控制器12和分布式设备14。中心控制器12与分布式设备14建立通信连接，分布式设备14为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备16，即用户前置设备16为分布式设备14中的任意一个。其中，共享同一个限速带宽的各个用户前置设备16的带宽总和受到该限速带宽的限制。
该共享带宽限速系统应用于分布式环境中，借助中心控制器12，将令牌桶(英文：token bucket)算法引入到分布式环境中。可选的，中心控制器12为全球触达的软件定义网络控制器(Software Defined Network Controller，SDN Controller)。分布在全球的多个分支机构可以共享同一个限速带宽，每个分支机构对应一个用户前置设备16。
共享同一个限速带宽的多个用户前置设备16分布在不同的区域，即多个用户前置设备16各自所在的区域不存在交集。需要说明的是，图中仅示意性地示出了三个用户前置设备16，本公开实施例对用户前置设备16的数量不加以限定。
中心控制器12维护中央令牌桶，该中央令牌桶用于维护限速带宽对应的最大盈余值。最大盈余值表示中央令牌桶在限速带宽的限制下能提供的最大令牌数。
共享同一个限速带宽的多个分支机构各自对应一个用户前置设备16设备。一个分支机构对应的用户前置设备16为该分支机构的网关或出口路由设备，用户前置设备16与该分支机构的限速参与设备相连。限速参与设备为终端设备，比如，限速参与设备为手机或者个人计算机。
该分支机构的限速参与设备可以通过无线网(英文：Wi-Fi)或网线连接到用户前置设备16上，也可以经过交换机、路由器等设备汇聚到用户前置设备16上。本公开实施例对此不加以限定。
对于这些分支机构中的任意一个分支结构，该分支结构的用户前置设备16获得初始带宽速率，根据初始带宽速率将令牌添加至用户前置设备16的令牌桶中；并在之后每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器12，其中，统计信息报告用于指示用户前置设备16的令牌桶中的令牌盈余情况或者令牌缺少情况。由中心控制器12维护中央令牌桶，该中央令牌桶用于存储该限速带宽对应的全网令牌，全网令牌的数量为上述最大盈余值，中心控制器12通过中央令牌桶对用户前置设备16的令牌进行再分配。
可选的，中心控制器12通过消息队列发送带宽配置消息至用户前置设备16上的Agent程序，该Agent程序用于负责配置的管理和数据上报。Agent程序收到带宽配置消息后，调用数据通道(英文：Datapath)组件中的限速管理模块下发配置并生效。
本文中的带宽速率是指带宽限制下的最大速率，初始带宽速率可以根据需要采用适当方式来确定，比如，中心控制器12可以根据限速带宽和用户前置设备的数量，以均分或按比例分配的形式分配多个用户前置设备16各自对应的初始带宽速率。
这套算法还支持对设备突发流量的支持，并在控制器故障时也依然可以保证基本网络功能正常。
下面，采用几个示例性实施例对本公开实施例提供的共享带宽限速方法的进行介绍。
请参考图2，其示出了本公开一个示例性实施例提供的共享带宽限速方法的流程图，本实施例以该方法用于图1所示的共享带宽限速系统中来举例说明。该方法包括以下几个步骤。
步骤201，根据初始带宽速率将令牌添加至用户前置设备的令牌桶中。
用户前置设备根据初始带宽速率将令牌添加至用户前置设备的令牌桶中。其中，用户前置设备为分布式设备中的任意一个，分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备。根据相关技术，令牌的数量可以根据初始带宽速率确定。
步骤202，每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，统计信息报告为反映令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，统计信息报告用于指示中心控制器通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配。
考虑到成千上万的用户前置设备，降低用户前置设备与中心控制器之间的通信频率对于实现高可伸缩性至关重要。本公开实施例中，用户前置设备每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器。
可选的，用户前置设备通过用户前置设备与中心控制器间的专用消息通道，每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器。
其中，预设时间间隔是自定义设置的，或者是默认设置的。本实施例对此不加以限定，比如，默认设置预设时间间隔为10秒。
中心控制器接收用户前置设备发送的统计信息报告，根据统计信息报告，通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配。
可选的，中心控制器基于令牌分配策略，通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配。
为了最大化客户的带宽使用量，以在站点/用户前置设备之间共享订阅的限速带宽，令牌分配策略用于指示中心控制器将盈余带宽分配给具有更多流量的用户前置设备。
可选的，分配策略是默认设置的，或者是用户自定义设置的。示意性的，中心控制器接收预先设置的分配策略，分配策略包括指定共享相同速率限制的策略，和/或，分配策略用于指示多个用户前置设备各自再分配到的额外令牌在最大盈余值的占比。本实施例对此不加以限定。
需要说明的是，本公开实施例提供的共享带宽限速方法不仅能针对源IP限速，还能支持对复杂的五元组业务流量进行限速。本公开实施例对此不加以限定。
综上所述，本公开实施例通过用户前置设备在初始化带宽之后，每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，统计信息报告用于指示用户前置设备的令牌桶中的令牌盈余情况或者令牌缺少情况，以便中心控制器根据中央令牌池进行计算和再分配，其中，用户前置设备为分布式设备中的任意一个，分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备；使得借助中心控制器，将令牌桶算法引入到分布式环境中，可以实现分布式设备即至少两个用户前置设备可以共享一个限速带宽，提供了更加灵活的带宽订购选项，提高了宽带资源的利用率。
此外，在多个设备共享一个限速带宽的情况下，控制器通常会根据预设周期(比如60秒)内多个设备各自对应的流量使用情况，对多个设备分配的固定带宽进行重新分配。而共享一个限速带宽的多个设备可能出现时钟不同步的情况，上报给控制器的时间点不同，若控制器是每隔预设周期(比如60秒)做出重新分配的决策，则会出现部分设备刚刚上报，部分设备在50秒前已经上报，无法反馈每个设备实时的变化，每个设备的流量使用情况与实际不符，导致控制器的重新分配不准确。比如，两个设备共享一个限速带宽，每个设备的初始带宽为10Mb，每个设备向控制器上报流量使用情况，控制器在60秒后根据这两个设备的流量使用情况，统一对两个设备的带宽进行重新分配，比如，一个设备的带宽速率为2Mb，另一个设备的带宽速率为8Mb。这两个设备根据重新分配的带宽进行限速。
而本公开实施例中，共享同一个限速带宽的多个用户前置设备中的任意一个用户前置设备，该用户前置设备根据初始带宽速率将令牌添加至用户前置设备的令牌桶中，每隔预设时间间隔将自身的需求即包括令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量的统计信息报告发送至中心控制器，中心控制器通过中央令牌桶动态地进行令牌再分配。其中，中心控制器承担了令牌的再分配功能，从而可以实现更加精细地带宽控制。比如，两个设备的初始带宽速率为5Mb/s，之后是将盈余或者缺少的令牌数量与中心控制器同步，中心控制器根据中央令牌桶进行计算和再分配，实现了对共享带宽的用户前置设备的令牌的动态分配，保证了令牌再分配的准确性。
请参考图3，其示出了本公开另一个示例性实施例提供的共享带宽限速方法的流程图，本实施例以该方法用于图1所示的共享带宽限速系统中来举例说明。该方法包括以下几个步骤。
步骤301，用户前置设备根据初始带宽速率将令牌添加至用户前置设备的令牌桶中。
其中，用户前置设备为分布式设备中的任意一个，分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备。
需要说明的是，用户前置设备根据初始带宽速率将令牌添加至用户前置设备的令牌桶中的过程可参考上述实施例中的相关描述，在此不再赘述。
步骤302，用户前置设备通过限速代理计算得到令牌盈余量，令牌盈余量为令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量。
用户前置设备上设置有限速代理，限速代理用于处理该用户前置设备所连接的各个限速参与设备的令牌重新分配。
用户前置设备基于预先设置的令牌桶算法(英文：token bucket)通过限速代理计算得到令牌盈余量。
令牌盈余量为令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量。令牌盈余量可以为正数、零或者负数。当令牌盈余量为正数时，用于指示令牌桶中令牌盈余，盈余的令牌数量为令牌盈余量；当令牌盈余量为负数时，用于指示令牌桶中令牌缺少，缺少的令牌数量为令牌盈余量的绝对值。
可选的，用户前置设备通过限速代理计算得到令牌平滑速率和令牌盈余量。其中，令牌平滑速率为根据历史平滑速率和当前流量速率确定出的速率值，历史平滑速率为上一个计算周期确定的令牌平滑速率。比如，令牌平滑速率为3/4的历史平滑速率与1/4的当前流量速率之和。
可选地，用户前置设备的令牌桶包括n个令牌桶，n为正整数。用户前置设备通过限速代理计算得到n个令牌桶各自对应的令牌盈余量。
步骤303，用户前置设备每隔预设时间间隔通过限速代理将携带有令牌盈余量的统计信息报告上报至中心控制器。
可选地，用户前置设备每隔预设时间间隔通过限速代理将统计信息报告上报至中心控制器，统计信息报告携带有n个令牌桶各自对应的令牌盈余量。为了方便介绍，下面仅以用户前置设备的令牌桶为一个令牌桶为例进行说明。
可选地，该统计信息报告包括令牌平滑速率和令牌盈余量。统计信息报告用于指示中心控制器通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配。
可选的，当用户前置设备向中心控制器上报统计信息报告时，每个限速参与设备更新各自对应的令牌平滑速率。
中心控制器通过用户前置设备与多个限速参与设备相连。可选的，该方法还包括：当令牌盈余量为正数时，用户前置设备根据统计信息报告周期和令牌添加速率将令牌桶进行重置，令牌添加速率为向令牌桶里添加令牌的速度，统计信息报告周期为中心控制器预先配置的时长。
中心控制器预先配置统计信息报告周期，并将预先配置的统计信息报告周期下发至用户前置设备，用户前置设备接收并存储该统计信息报告周期。
用户前置设备向中心控制器上报统计信息报告的过程中，用户前置设备的限速代理会遍历与该用户前置设备相连的所有限速参与设备，并对每个限速参与设备执行以下操作：1、触发上述部分指定的令牌平滑速率和令牌盈余量的计算，并将携带有令牌平滑速率和令牌盈余量的统计信息报告上报至中心控制器；2、当令牌盈余量为正数时，根据统计信息报告周期和令牌添加速率将令牌桶进行重置。这是为了将令牌盈余量提供给中心控制器进行重新分配。其中，每个用户前置设备可具有各自的统计信息报告周期和令牌添加速率，令牌添加速率可以根据需要预先设置。不同的用户前置设备之间，统计信息报告周期和令牌添加速率可以相同或不同。
示意性的，用户前置设备的令牌桶包括两个令牌桶，一个传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)桶和一个非TCP桶，该TCP桶用于维护TCP协议的业务流量对应的令牌，非TCP桶用于维护除TCP协议的业务流量以外的其它流量对应的令牌，这两个桶平分限速带宽的令牌。若这两个令牌桶中的第一令牌桶的令牌数大于BucketFullTime*BucketRate/2，且第二令牌桶的令牌数小于BucketFullTime*BucketRate/2，则将第一令牌桶中盈余的令牌填充至第二令牌桶中，第一令牌桶为TCP桶和非TCP桶中的一个，第二令牌桶为TCP桶和非TCP桶中的另一个。其中，BucketFullTime为统计信息报告周期，BucketRate为令牌添加速率。
比如，基于上述设置，若令牌盈余量BucketSurplus为正数，则将令牌桶中的令牌数重置为BucketFullTime*BucketRate/2。
步骤304，中心控制器根据统计信息报告，通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配。
中心控制器接收用户前置设备每隔预设时间间隔上报的统计信息报告；中心控制器根据统计信息报告，通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配。
其中，中央令牌桶用于存储共享的限速带宽对应的全网令牌，统计信息报告携带有令牌平滑速率和令牌盈余量。
中心控制器中设置有限速管理模块，限速管理模块用于为共享该限速带宽的各个用户前置设备维护额外的令牌即最大盈余值。
示意性的，最大盈余值是根据统计信息报告周期和限速带宽确定的。比如，统计信息报告周期为BucketFullTime，限速带宽为Rate-Limit-Bandwidth，最大盈余值为2*BucketFullTime*Rate-Limit-Bandwidth。
中心控制器根据统计信息报告中携带的令牌盈余量，通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配。
可选的，当令牌盈余量为正数时，中心控制器对中央令牌桶的最大盈余值进行重新设置。示意性的，重新设置后的最大盈余值为第一盈余值与第二盈余值中的最小值，第一盈余值是根据统计信息报告周期和限速带宽确定的，第二盈余值是根据重置前的最大盈余值和令牌盈余量确定的。比如，统计信息报告周期为BucketFullTime，限速带宽为Rate-Limit-Bandwidth，令牌盈余量为BucketSurplus，重新设置后的最大盈余值TotalSurplus＝MIN(2*BucketFullTime*Rate-Limit-Bandwidth，TotalSurplus+BucketSurplus)。本公开实施例对此不加以限定。其中，统计信息报告周期对应于发送该统计信息报告的用户前置设备，该统计信息报告周期是中心控制器预先配置并下发到用户前置设备的时长。
可选的，当令牌盈余量为负数时，中心控制器向用户前置设备发送反馈信息，反馈信息用于指示奖励的额外令牌。
示意性的，如上述设置，用户前置设备的令牌桶包括两个令牌桶，一个TCP桶和一个非TCP桶。对于非TCP桶，当令牌盈余量为负数时，用户前置设备丢弃非TCP报文；而对于TCP桶，当令牌盈余量为负数且大于预配置的阈值时，用户前置设备发送指定报文，该指定报文用于指示降低发送端TCP报文发送速率。比如，指定报文为零窗口(英文：zero window)报文。
可选的，当令牌盈余量为负数时，中心控制器计算令牌奖励值，将携带有令牌奖励值的反馈信息发送至用户前置设备。令牌奖励值为中心控制器向该用户前置设备分配的额外令牌的数量。示意性的，令牌奖励值是根据统计信息报告周期、限速带宽、最大盈余值和令牌添加速率中的至少一个确定的。比如，统计信息报告周期为BucketFullTime，限速带宽为Rate-Limit-Bandwidth，最大盈余值为TotalSurplus，令牌添加速率为BucketRate，则令牌奖励值TokenBonus＝MIN(TotalSurplus，BucketFullTime*Rate-Limit-Bandwidth)*(BucketRate/Rate-Limit-Bandwidth)。
可选的，当最大盈余值大于统计信息报告周期与限速带宽的乘积时，对令牌奖励值进行重新设置。比如，最大盈余值为TotalSurplus，统计信息报告周期为BucketFullTime，限速带宽为Rate-Limit-Bandwidth，令牌平滑速率为BucketSmoothedRate，则重新设置后的令牌奖励值TokenBonus+＝(TotalSurplus-BucketFullTime*Rate-Limit-Bandwidth)*(BucketSmoothedRate/Rate-Limit-Bandwidth)。本公开实施例对此不加以限定。
当令牌盈余量为负数时，用户前置设备用户前置设备接收中心控制器发送的反馈信息，该反馈信息用于指示奖励的额外令牌；通过限速代理将中心控制器提供的额外令牌分配给指定限速参与设备，指定限速参与设备为与用户前置设备相连的多个限速参与设备中的至少一个。
可选的，反馈信息中携带有令牌奖励值，用户前置设备获取反馈信息中的令牌奖励值，按照预设的分配测量将令牌奖励值所指示的额外令牌分配给指定限速参与设备。
综上所述，本公开实施例还通过当令牌盈余量为负数时，中心控制器向用户前置设备发送反馈信息，反馈信息用于指示奖励的额外令牌；用户前置设备接收中心控制器的反馈信息，根据反馈信息将额外令牌分配给指定限速参与设备，使得在用户前置设备的令牌桶中令牌缺少的情况下，中心控制器能够及时地答复用户前置设备的统计信息报告，提供给指定限速参与设备额外令牌，进一步保证了令牌再分配的合理性和有效性。
以下为本公开实施例的装置实施例，对于装置实施例中未详细阐述的部分，可以参考上述方法实施例中公开的技术细节。
请参考图4，其示出了本公开一个示例性实施例提供的共享宽带限速装置的结构示意图。该共享宽带限速装置可以通过软件、硬件以及两者的组合实现成为用户前置设备的全部或一部分，用户前置设备为分布式设备中的任意一个，分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备。该装置包括：处理模块410和发送模块420。
处理模块410，用于根据初始带宽速率将令牌添加至用户前置设备的令牌桶中；
发送模块420，用于每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，统计信息报告为反映令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，统计信息报告用于指示中心控制器通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配。
在一种可能的实现方式中，用户前置设备上设置有限速代理，发送模块420，还用于：
通过限速代理计算得到令牌盈余量，令牌盈余量为令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量；
每隔预设时间间隔通过限速代理将携带有令牌盈余量的统计信息报告上报至中心控制器。
在另一种可能的实现方式中，装置还包括：处理模块410，还用于当令牌盈余量为正数时，根据统计信息报告周期和令牌添加速率将令牌桶进行重置，令牌添加速率为向令牌桶里添加令牌的速度，统计信息报告周期为中心控制器预先配置的时长。
在另一种可能的实现方式中，令牌盈余量为负数，装置还包括：接收模块；
接收模块，用于接收中心控制器的反馈信息，反馈信息用于指示奖励的额外令牌；
处理模块410，还用于将额外令牌分配给指定限速参与设备，指定限速参与设备为与用户前置设备相连的多个限速参与设备中的至少一个。
需要说明的是，上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各个功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据实际需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内容结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
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。
请参考图5，其示出了本公开另一个示例性实施例提供的共享宽带限速装置的结构示意图。该共享宽带限速装置可以通过软件、硬件以及两者的组合实现成为中心控制器的全部或一部分。该装置包括：接收模块510和处理模块520。
接收模块510，用于接收用户前置设备每隔预设时间间隔上报的统计信息报告，统计信息报告为反映令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告；
处理模块520，用于根据统计信息报告，通过中央令牌桶对用户前置设备的令牌进行再分配；
其中，用户前置设备为分布式设备中的任意一个，分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备。
在一种可能的实现方式中，统计信息报告携带有令牌盈余量，令牌盈余量为令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量。
在另一种可能的实现方式中，该装置还包括：
处理模块520，还用于当令牌盈余量为正数时，对中央令牌桶的最大盈余值进行重新设置。
在另一种可能的实现方式中，该装置还包括：发送模块；
发送模块，用于当令牌盈余量为负数时，向用户前置设备发送反馈信息，反馈信息用于指示奖励的额外令牌。
需要说明的是，上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各个功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据实际需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内容结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
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。
本公开实施例还提供了一种用户前置设备，用户前置设备包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为：实现上述各个方法实施例中由用户前置设备执行的步骤。
本公开实施例还提供了一种中心控制器，中心控制器包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为：实现上述各个方法实施例中由中心控制器执行的步骤。
本公开实施例还提供了一种共享带宽限速系统，该系统包括中心控制器和与中心控制器建立有通信连接的多个用户前置设备，用户前置设备包括如上述图4提供的装置，中心控制器包括如上述图5提供的装置。
本公开实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现上述各个方法实施例中的方法。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种共享宽带限速方法，其特征在于，用于用户前置设备中，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备，所述方法包括：
根据初始带宽速率将令牌添加至所述用户前置设备的令牌桶中；
每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，所述统计信息报告为反映所述令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，所述统计信息报告用于指示所述中心控制器通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配，所述中央令牌桶用于维护限速带宽对应的最大盈余值和存储所述限速带宽对应的全网令牌，所述最大盈余值表示所述中央令牌桶在所述限速带宽的限制下能提供的最大令牌数；
所述方法还包括：当令牌盈余量为正数时，根据统计信息报告周期和令牌添加速率将所述令牌桶进行重置，所述令牌盈余量为所述用户前置设备的所述令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量，所述令牌添加速率为向所述令牌桶里添加令牌的速度，所述统计信息报告周期为所述中心控制器预先配置的时长；
当所述令牌盈余量为负数时，接收所述中心控制器的反馈信息，所述反馈信息用于指示奖励的额外令牌；将所述额外令牌分配给指定限速参与设备，所述指定限速参与设备为与所述用户前置设备相连的多个限速参与设备中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户前置设备上设置有限速代理，所述每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，包括：
通过所述限速代理计算得到所述令牌盈余量；
每隔所述预设时间间隔通过所述限速代理将携带有所述令牌盈余量的所述统计信息报告上报至所述中心控制器。
3.一种共享宽带限速方法，其特征在于，用于中心控制器中，所述方法包括：
接收用户前置设备每隔预设时间间隔上报的统计信息报告，所述统计信息报告为反映令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告；
根据所述统计信息报告，通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配，所述中央令牌桶用于维护限速带宽对应的最大盈余值和存储所述限速带宽对应的全网令牌，所述最大盈余值表示所述中央令牌桶在所述限速带宽的限制下能提供的最大令牌数；
其中，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备，所述统计信息报告携带有令牌盈余量，所述令牌盈余量为所述用户前置设备的所述令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量；
所述方法还包括：当所述令牌盈余量为正数时，对所述中央令牌桶的最大盈余值进行重新设置；
当所述令牌盈余量为负数时，向所述用户前置设备发送反馈信息，所述反馈信息用于指示奖励的额外令牌，以使所述用户前置设备将所述额外令牌分配给指定限速参与设备，所述指定限速参与设备为与所述用户前置设备相连的多个限速参与设备中的至少一个。
4.一种共享宽带限速装置，其特征在于，用于用户前置设备中，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备，所述装置包括：
处理模块，用于根据初始带宽速率将令牌添加至所述用户前置设备的令牌桶中；
发送模块，用于每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，所述统计信息报告为反映所述令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，所述统计信息报告用于指示所述中心控制器通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配，所述中央令牌桶用于维护限速带宽对应的最大盈余值和存储所述限速带宽对应的全网令牌，所述最大盈余值表示所述中央令牌桶在所述限速带宽的限制下能提供的最大令牌数；
所述装置还包括：所述处理模块，还用于当令牌盈余量为正数时，根据统计信息报告周期和令牌添加速率将所述令牌桶进行重置，所述令牌盈余量为所述用户前置设备的所述令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量，所述令牌添加速率为向所述令牌桶里添加令牌的速度，所述统计信息报告周期为所述中心控制器预先配置的时长；
所述处理模块，还用于当所述令牌盈余量为负数时，接收所述中心控制器的反馈信息，所述反馈信息用于指示奖励的额外令牌；将所述额外令牌分配给指定限速参与设备，所述指定限速参与设备为与所述用户前置设备相连的多个限速参与设备中的至少一个。
5.一种共享宽带限速装置，其特征在于，用于中心控制器中，所述装置包括：
接收模块，用于接收用户前置设备每隔预设时间间隔上报的统计信息报告，所述统计信息报告为反映令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告；
分配模块，用于根据所述统计信息报告，通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配，所述中央令牌桶用于维护限速带宽对应的最大盈余值和存储所述限速带宽对应的全网令牌，所述最大盈余值表示所述中央令牌桶在所述限速带宽的限制下能提供的最大令牌数；
其中，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备，所述统计信息报告携带有令牌盈余量，所述令牌盈余量为所述用户前置设备的所述令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量；
所述装置还包括：处理模块，用于当所述令牌盈余量为正数时，对所述中央令牌桶的最大盈余值进行重新设置；
所述处理模块，还用于当所述令牌盈余量为负数时，向所述用户前置设备发送反馈信息，所述反馈信息用于指示奖励的额外令牌，以使所述用户前置设备将所述额外令牌分配给指定限速参与设备，所述指定限速参与设备为与所述用户前置设备相连的多个限速参与设备中的至少一个。
6.一种用户前置设备，其特征在于，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备，所述用户前置设备包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
根据初始带宽速率将令牌添加至所述用户前置设备的令牌桶中；
每隔预设时间间隔将统计信息报告上报至中心控制器，所述统计信息报告为反映所述令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告，所述统计信息报告用于指示所述中心控制器通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配，所述中央令牌桶用于维护限速带宽对应的最大盈余值和存储所述限速带宽对应的全网令牌，所述最大盈余值表示所述中央令牌桶在所述限速带宽的限制下能提供的最大令牌数；
所述处理器还被配置为：当令牌盈余量为正数时，根据统计信息报告周期和令牌添加速率将所述令牌桶进行重置，所述令牌盈余量为所述用户前置设备的所述令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量，所述令牌添加速率为向所述令牌桶里添加令牌的速度，所述统计信息报告周期为所述中心控制器预先配置的时长；
当所述令牌盈余量为负数时，接收所述中心控制器的反馈信息，所述反馈信息用于指示奖励的额外令牌；将所述额外令牌分配给指定限速参与设备，所述指定限速参与设备为与所述用户前置设备相连的多个限速参与设备中的至少一个。
7.一种中心控制器，其特征在于，所述中心控制器包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
接收用户前置设备每隔预设时间间隔上报的统计信息报告，所述统计信息报告为反映令牌桶中令牌的盈余情况或者缺少情况的报告；
根据所述统计信息报告，通过中央令牌桶对所述用户前置设备的令牌进行再分配，所述中央令牌桶用于维护限速带宽对应的最大盈余值和存储所述限速带宽对应的全网令牌，所述最大盈余值表示所述中央令牌桶在所述限速带宽的限制下能提供的最大令牌数；
其中，所述用户前置设备为分布式设备中的任意一个，所述分布式设备为共享同一个限速带宽且具有不同网络出口的至少两个用户前置设备，所述统计信息报告携带有令牌盈余量，所述令牌盈余量为所述用户前置设备的所述令牌桶中盈余或者缺少的令牌数量；
所述处理器还被配置为：当所述令牌盈余量为正数时，对所述中央令牌桶的最大盈余值进行重新设置；
当所述令牌盈余量为负数时，向所述用户前置设备发送反馈信息，所述反馈信息用于指示奖励的额外令牌，以使所述用户前置设备将所述额外令牌分配给指定限速参与设备，所述指定限速参与设备为与所述用户前置设备相连的多个限速参与设备中的至少一个。
8.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至3中任意一项所述的方法。
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