CN113923140B

CN113923140B - 往返时延测量方法、系统和存储介质

Info

Publication number: CN113923140B
Application number: CN202010572763.9A
Authority: CN
Inventors: 马晨昊; 解冲锋; 李聪
Original assignee: China Telecom Corp Ltd
Current assignee: China Telecom Corp Ltd
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2040-06-22
Also published as: CN113923140A

Abstract

本公开提出一种往返时延测量方法、系统和存储介质，涉及网络通信技术领域。本公开的一种往返时延测量方法，包括：第一节点与第二节点通过至少三个握手包建立连接的过程中：第一节点记录在第一节点的握手包发送时间和握手包接收时间；第二节点记录在第二节点的握手包发送时间和握手包接收时间；根据第一节点记录的时间和第二节点记录的时间确定第一节点与第二节点之间的RTT。通过这样的方法，从信息交互的两侧节点分别进行时间提取，并基于两侧的时间信息计算RTT，使得RTT能够反映针对交互双侧的节点的测量情况，提高RTT的准确度。

Description

往返时延测量方法、系统和存储介质

技术领域

本公开涉及网络通信技术领域，特别是一种往返时延测量方法、系统和存储介质。

背景技术

RTT(Round-Trip Time，往返时延)是评价计算机网络性能的一个重要指标，是指数据包从起始节点，经过目的节点处理，之后返回到起始节点的总共经历的时间。在实际应用中，RTT可以用来表示网络的服务质量，进一步可以反映客户的体验效果，因此需要时刻监测系统RTT。

发明内容

本公开的一个目的在于提高获取的RTT的准确度。

根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种往返时延测量方法，包括：第一节点与第二节点通过至少三个握手包建立连接的过程中：第一节点记录在第一节点的握手包发送时间和握手包接收时间；第二节点记录在第二节点的握手包发送时间和握手包接收时间；根据第一节点记录的时间和第二节点记录的时间确定第一节点与第二节点之间的RTT。

在一些实施例中，握手包包括：第一节点向第二节点发送的连接请求，第二节点向第一节点反馈的第一响应信息，和第一节点向第二节点反馈的第二响应信息。

在一些实施例中，第一节点记录在第一节点的握手包发送时间和握手包接收时间，第二节点记录在第二节点的握手包发送时间和握手包接收时间包括：第一节点记录向第二节点发送连接请求的发送时间；第二节点记录向第一节点反馈第一响应信息的发送时间；第一节点记录第一响应信息的接收时间；第二节点记录第一节点反馈的第二响应信息的接收时间；确定第一节点与第二节点之间的RTT包括：根据连接请求的发送时间、第一响应信息的发送时间、第一响应信息的接收时间和第二响应信息的接收时间确定第一RTT。

在一些实施例中，确定第一RTT包括：将第一响应信息的接收时间与连接请求的发送时间的时间差，和第二响应的接收时间与第一响应信息的发送时间的时间差取平均值，作为第一RTT。

在一些实施例中，第一节点记录在第一节点的握手包发送时间和握手包接收时间，第二节点记录在第二节点的握手包发送时间和握手包接收时间包括：第一节点记录向第二节点发送连接请求的发送时间；第二节点记录连接请求的接收时间和向第一节点反馈第一响应信息的发送时间；第一节点记录第一响应信息的接收时间和向第二节点反馈第二响应信息的发送时间；第二节点记录第一节点反馈的第二响应信息的接收时间；确定第一节点与第二节点之间的RTT包括：根据连接请求的发送时间和接收时间，第一响应信息的发送时间和接收时间，以及第二响应信息的发送时间和接收时间确定第二RTT。

在一些实施例中，确定第二RTT包括：将连接请求的接收时间与发送时间的时间差，和第二响应的接收时间与发送时间的时间差取平均值，并与第一响应信息的接收时间和发送时间的时间差相加，作为第二RTT。

在一些实施例中，根据第一节点记录的时间和第二节点记录的信息确定第一节点与第二节点之间的RTT包括：第一节点和第二节点将记录的时间、端口信息和序号发送给控制器；控制器根据端口信息和序号确定同一连接，根据同一连接中的握手包的时间确定RTT。

在一些实施例中，RTT测量方法还包括：控制器确定连接的握手次数和周期，并下发给第一节点和第二节点；第一节点和第二节点基于握手次数和周期执行连接建立。

通过这样的方法，从信息交互的两侧节点分别进行时间提取，并基于两侧的时间信息计算RTT，使得RTT能够反映针对交互双侧的节点的测量情况，提高RTT的准确度。

根据本公开的另一些实施例的一个方面，提出一种往返时延测量系统，包括：第一节点，被配置为在与第二节点通过至少三个握手包建立连接的过程中，记录在第一节点的握手包发送时间和握手包接收时间；第二节点，被配置为在与第一节点通过至少三个握手包建立连接的过程中，记录在第二节点的握手包发送时间和握手包接收时间；控制器，被配置为根据第一节点记录的时间和第二节点记录的时间确定第一节点与第二节点之间的RTT。

根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种往返时延测量系统，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行上文中任意一种RTT测量方法。

这样的系统能够从信息交互的两侧节点分别进行时间提取，并基于两侧的时间信息计算RTT，使得RTT能够反映针对交互双侧的节点的测量情况，提高RTT的准确度。

根据本公开的另一些实施例的一个方面，提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上文中任意一种RTT测量方法的步骤。

通过执行这样的存储介质上的指令，能够从信息交互的两侧节点分别进行时间提取，并基于两侧的时间信息计算RTT，使得RTT能够反映针对交互双侧的节点的测量情况，提高RTT的准确度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开的RTT测量方法的一些实施例的流程图。

图2为本公开的RTT测量方法中握手过程的一些实施例的示意图。

图3A为本公开的RTT测量方法的另一些实施例的流程图。

图3B为本公开的RTT测量方法的又一些实施例的流程图。

图4为本公开的RTT测量方法的一些实施例的流程图。

图5为本公开的RTT测量系统的一些实施例的示意图。

图6为本公开的RTT测量系统的另一些实施例的示意图。

图7为本公开的RTT测量系统的又一些实施例的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。

相关技术中，当需要采集RTT时，可以通过以下的方式：

1.采集服务器的Linux内核中TCP_RTT信息以获得RTT。该RTT是计算发送TCP数据包到接收此数据包的ACK之间的时间差来获得，因此会包括由于TCP协议本身造成的延迟，如syn_cookie机制延迟。另外，结果只是反映服务端这一侧的影响，而忽略另一侧的影响。

2.在客户端使用网络工具PING，在IP层测量网络时延。这样的方式同样未考虑TCP协议的处理时延，无法体现用户的体验效果；且该方法也只考虑到客户端一侧的影响。

本公开的RTT测量方法的一些实施例的流程图如图1所示。第一节点与第二节点通过至少三个握手包建立连接的过程中：

在步骤101中，第一节点记录在第一节点的握手包发送时间和握手包接收时间。

在步骤102中，第二节点记录在第二节点的握手包发送时间和握手包接收时间。

在一些实施例中，握手过程可以如图2所示，握手包可以包括第一节点21向第二节点22发送的连接请求SYN包，第二节点22向第一节点21反馈的第一响应信息SYN+ACK，和第一节点21向第二节点22反馈的第二响应信息ACK。

在一些实施例中，步骤101和步骤102的执行顺序可以根据发生的时间顺序确定，可以根据发生的时间顺序穿插进行。

在步骤103中，综合第一节点记录的时间和第二节点记录的时间确定第一节点与第二节点之间的RTT。在一些实施例中，可以由第一节点和第二节点分别将记录的信息提供给控制器，由控制器计算RTT。

在一些实施例中，可以根据两侧节点记录的时间信息，生成考虑节点的处理时延的RTT。本公开的RTT测量方法的另一些实施例的流程图如图3A所示。

在步骤301中，第一节点记录向第二节点发送连接请求的发送时间t₁。

在步骤302中，第二节点记录向第一节点反馈第一响应信息的发送时间t₃。

在步骤303中，第一节点记录第一响应信息的接收时间t₄。

在步骤304中，第二节点记录第一节点反馈的第二响应信息的接收时间t₆。

在步骤305中，根据连接请求的发送时间t₁、第一响应信息的发送时间t₃、第一响应信息的接收时间t₄和第二响应信息的接收时间t₆确定第一RTT，第一RTT为考虑节点的处理时延的RTT。

在一些实施例中，将第一响应信息的接收时间与连接请求的发送时间的时间差，和第二响应的接收时间与第一响应信息的发送时间的时间差取平均值，作为第一RTT。在一些实施例中，根据如图2所示的时间点标识，可以计算：

RTT＝(RTT₁+RTT₂)/2

RTT₁＝t₄-t₁

RTT₂＝t₆-t₃

因此，RTT＝(t₄-t₁+t₆-t₃)/2

通过这样的方法，能够在两侧节点分别获得发送数据包与接收该数据包的ACK之间的时间差，并对两侧得到的时间差取均值，减少单侧数据和网络波动造成的误差，提高考虑节点处理时延的RTT测量的准确度。

在一些实施例中，可以根据两侧节点记录的时间信息，生成不考虑节点的处理时延的RTT。本公开的RTT测量方法的又一些实施例的流程图如图3B所示。

在步骤311中，第一节点记录向第二节点发送连接请求的发送时间t₁。

在步骤312中，第二节点记录连接请求的接收时间t₂和向第一节点反馈第一响应信息的发送时间t₃。

在步骤313中，第一节点记录第一响应信息的接收时间t₄和向第二节点反馈第二响应信息的发送时间t₅。

在步骤314中，第二节点记录第一节点反馈的第二响应信息的接收时间t₆。

在步骤315中，根据连接请求的发送时间t₁和接收时间t₂，第一响应信息的发送时间t₃和接收时间t₄，以及第二响应信息的发送时间t₅和接收时间t₆确定第二RTT。

将连接请求的接收时间t₂与发送时间t₁的时间差，和第二响应的接收时间t₆与发送时间t₅的时间差取平均值，并与第一响应信息的接收时间t₄和发送时间t₃的时间差相加，作为第二RTT。在一些实施例中，根据如图2所示的时间点标识，可以计算：

RTT＝(RTT₁+RTT₂)/2

RTT₁＝(t₄-t₃)+(t₂-t₁)

RTT₂＝(t₆-t₅)+(t₄-t₃)

因此，RTT＝(t₄-t₃)+[(t₆-t₅)+(t₂-t₁)]/2

通过这样的方法，能够基于两侧节点记录的时间信息，计算每条数据的发送、接收时间差，进而将每个数据包的发送、接收时间差取平均，降低基于单条数据计算和网络波动产生的误差，且能够排除节点数据处理、协议处理的影响，提高不考虑节点处理时延的RTT测量的准确度。

在一些实施例中，可以仅计算考虑节点的处理时延的RTT(第一RTT)，或仅计算不考虑节点的处理时延的RTT(第二RTT)。在一些实施例中，也可以计算考虑节点的处理时延的RTT和不考虑节点的处理时延的RTT，进一步的，还可以基于第一RTT和第二RTT，计算消息在节点的处理时延。

通过这样的方法，既可以测得无节点处理时延的RTT(代表网络传递数据包时间)，又可以测出包含节点处理时延的RTT(代表网络服务质量)，扩展了基于RTT能够获取的信息量。

本公开的RTT测量方法的一些实施例的流程图如图4所示。

在步骤401中，控制器确定连接的握手次数和周期，并下发给第一节点和第二节点。

在步骤402中，第一节点和第二节点基于握手次数和周期执行连接建立，并记录在本节点发生的握手包发送、接收的时间。在一些实施例中，可以采用上文中任一实施例所述的方式记录握手包发送、接收的时间。

在步骤403中，第一节点和第二节点将记录的时间、端口信息和序号发送给控制器。在一些实施例中，第一节点、第二节点在记录握手包的发送、接收时间时，同时记录端口和序号。

在步骤404中，控制器将来自第一节点、第二节点的握手包信息中的端口信息和序号进行匹配，确定是否为同一连接下的记录信息。针对同一连接的握手包的时间，采用上文中提到的任意一项的方法计算RTT。

通过这样的方法，能够通过控制器控制连接的握手次数、周期，进而由控制器执行RTT计算，提高RTT测量的可控性，也降低RTT计算过程对发生连接的节点本身造成处理压力；能够消除单侧测量RTT可能造成的差异。

本公开的RTT测量系统的一些实施例的示意图如图5所示。RTT测量系统中可以包括第一节点501、第二节点502和控制器503。第一节点501与第二节点502之间的网络即待测量往返时延的网络。

第一节点501能够在与第二节点通过至少三个握手包建立连接的过程中，记录在第一节点的握手包发送时间和握手包接收时间。

第二节点502能够在与第一节点通过至少三个握手包建立连接的过程中，记录在第二节点的握手包发送时间和握手包接收时间。

控制器503能够根据第一节点记录的时间和第二节点记录的信息确定第一节点与第二节点之间的RTT。在一些实施例中，控制器可以设置握手的次数、周期，第一节点、第二节点在按照控制器要求的次数、周期完成测量后，将测量结果发送给控制器进行运算。

在一些实施例中，可以第一节点为客户端，第二节点为服务器，或者第一节点为服务器，第二节点为客户端。

以第一节点为客户端，第二节点为服务器为例，RTT测量系统的主要接口包括：

CA接口：用于客户端向控制器上传客户端数据，以及控制器控制客户端发起和终止TCP连接请求；

CS接口：用于客户端向服务器发起TCP连接请求；

SA接口：用于服务器向控制器上传服务器数据。

在一些实施例中，客户端或服务器上报数据到控制器的上报数据的数据结构可以为：

{

—客户端ID

—TCP连接ID

—TCP序号

—发送SYN时间

—接收SYN时间

—发送SYN+ACK时间

—接收SYN+ACK时间

—发送ACK时间

—接收ACK时间

}

控制器下发数据到客户端或服务器的下发数据的数据结构可以为：

{

—发起TCP连接次数

—TCP连接周期

}

这样的系统能够基于固定的数据结构实现客户端、服务器之间网络的RTT测量，保证了测量的鲁棒性；获得客户端与服务器之间的网络RTT，能够便于得到用户与目标服务之间的网络状态，有助于维护用户体验。

本公开RTT测量系统的一个实施例的结构示意图如图6所示。RTT测量系统包括存储器601和处理器602。其中：存储器601可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储上文中RTT测量方法的对应实施例中的指令。处理器602耦接至存储器601，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器602用于执行存储器中存储的指令，使得RTT能够反映针对交互双侧的节点的测量情况，提高RTT的准确度。

在一个实施例中，还可以如图7所示，RTT测量系统700包括存储器701和处理器702。处理器702通过BUS总线703耦合至存储器701。该RTT测量系统700还可以通过存储接口704连接至外部存储装置705以便调用外部数据，还可以通过网络接口706连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)。此处不再进行详细介绍。

在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，使得RTT能够反映针对交互双侧的节点的测量情况，提高RTT的准确度。

在另一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现RTT测量方法对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本公开的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本公开技术方案的精神，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种往返时延测量方法，包括：

第一节点与第二节点通过至少三个握手包建立连接的过程中：

所述第一节点记录在第一节点的握手包发送时间和握手包接收时间，所述第二节点记录在第二节点的握手包发送时间和握手包接收时间，包括：所述第一节点记录向第二节点发送连接请求的发送时间；所述第二节点记录向所述第一节点反馈第一响应信息的发送时间；所述第一节点记录所述第一响应信息的接收时间；所述第二节点记录所述第一节点反馈的第二响应信息的接收时间，其中，所述握手包包括：所述第一节点向所述第二节点发送的连接请求，所述第二节点向所述第一节点反馈的第一响应信息，和所述第一节点向所述第二节点反馈的第二响应信息；

根据所述第一节点记录的时间和所述第二节点记录的时间确定所述第一节点与所述第二节点之间的往返时延RTT，包括：将第一响应信息的接收时间与连接请求的发送时间的时间差，和第二响应的接收时间与第一响应信息的发送时间的时间差取平均值，作为第一RTT。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述第一节点记录在第一节点的握手包发送时间和握手包接收时间，所述第二节点记录在第二节点的握手包发送时间和握手包接收时间还包括：

所述第一节点记录向第二节点发送连接请求的发送时间；

所述第二节点记录所述连接请求的接收时间和向所述第一节点反馈第一响应信息的发送时间；

所述第一节点记录所述第一响应信息的接收时间和向所述第二节点反馈第二响应信息的发送时间；

所述第二节点记录所述第一节点反馈的第二响应信息的接收时间；

所述确定所述第一节点与所述第二节点之间的RTT还包括：根据所述连接请求的发送时间和接收时间，所述第一响应信息的发送时间和接收时间，以及所述第二响应信息的发送时间和接收时间确定第二RTT。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述确定第二RTT包括：

将所述连接请求的接收时间与发送时间的时间差，和所述第二响应的接收时间与发送时间的时间差取平均值，并与所述第一响应信息的接收时间和发送时间的时间差相加，作为所述第二RTT。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其中，所述根据所述第一节点记录的时间和所述第二节点记录的信息确定所述第一节点与所述第二节点之间的RTT包括：

所述第一节点和第二节点将记录的时间、端口信息和序号发送给控制器；

所述控制器根据所述端口信息和序号确定同一连接，根据所述同一连接中的握手包的时间确定所述RTT。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，还包括：

控制器确定连接的握手次数和周期，并下发给所述第一节点和所述第二节点；

所述第一节点和所述第二节点基于所述握手次数和周期执行连接建立。

6.一种往返时延测量系统，包括：

第一节点，被配置为在与第二节点通过至少三个握手包建立连接的过程中，记录在第一节点的握手包发送时间和握手包接收时间，包括：记录向第二节点发送连接请求的发送时间，和记录第一响应信息的接收时间，其中，所述握手包包括：所述第一节点向所述第二节点发送的连接请求，所述第二节点向所述第一节点反馈的第一响应信息，和所述第一节点向所述第二节点反馈的第二响应信息；

第二节点，被配置为在与第一节点通过至少三个握手包建立连接的过程中，记录在第二节点的握手包发送时间和握手包接收时间包括：记录向所述第一节点反馈第一响应信息的发送时间，和记录所述第一节点反馈的第二响应信息的接收时间；

控制器，被配置为根据所述第一节点记录的时间和所述第二节点记录的时间确定所述第一节点与所述第二节点之间的往返时延RTT，包括：将第一响应信息的接收时间与连接请求的发送时间的时间差，和第二响应的接收时间与第一响应信息的发送时间的时间差取平均值，作为第一RTT。

7.一种往返时延测量系统，包括：

存储器；以及

耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求1至5任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至5任意一项所述的方法的步骤。