CN115002037A - QoS保障方法和装置、网络边缘路由器和通信系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种QoS保障方法和装置、网络边缘路由器和通信系统。QoS保障方法包括：根据预设规则，对业务流量进行报文分类，并为每类报文分配优先级；检测业务流量是否超过预定带宽门限；在业务流量超过预定带宽门限并确定需要进行流量监管的情况下，计算每类报文的权值；根据权值进行报文丢弃处理，其中每类报文被丢弃的次数与每类报文的权值呈反相关关系；更新每类报文的权值；若当前不存在权值为1的报文，则重复根据权值进行报文丢弃处理；若当前存在权值为1的报文，则结束权值计算。

Description

QoS保障方法和装置、网络边缘路由器和通信系统
技术领域
本公开涉及通信领域，特别涉及一种QoS保障方法和装置、网络边缘路由器和通信系统。
背景技术
目前，当业务流量超过额定带宽时，QoS(Quality of Service，服务质量)机制解决拥塞的常用方法是丢弃指定报文。
现有的报文丢弃方式主要包括尾丢弃方法和WRED(Weighted Random EarlyDetection，加权随机先期检测)方法。尾丢弃方法是将后续向该队列发送的报文无区分全部丢弃；而在WRED方法中，通过设置队列上限、下限来确定报文丢弃的概率。
发明内容
发明人注意到，在尾丢弃方法中，由于是将后续向该队列发送的报文无区分全部丢弃，因此当大量的TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)连接包被丢弃时，会引发TCP全局同步现象。在WRED方法中，通过设置队列上限、下限来确定报文丢弃的概率，而上限阈值和下限阈值是通过一定时间的队列平均值来确定，因此无法精准地确定出上限阈值和下限阈值，从而无法实现合理地丢弃报文。
据此，本公开提供一种QoS保障方法，能够在发送网络拥塞时，合理地丢弃报文，保证信息的安全性。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种QoS保障方法，由QoS保障装置执行，包括：根据预设规则，对业务流量进行报文分类，并为每类报文分配优先级；检测所述业务流量是否超过预定带宽门限；在所述业务流量超过预定带宽门限并确定需要进行流量监管的情况下，计算每类报文的权值；根据所述权值进行报文丢弃处理，其中每类报文被丢弃的次数与每类报文的权值呈反相关关系；更新每类报文的权值；若当前不存在权值为1的报文，则重复所述根据所述权值进行报文丢弃处理；若当前存在权值为1的报文，则结束权值计算。
在一些实施例中，所述根据所述权值进行报文丢弃处理包括：基于加权循环调度WRR算法，对需要丢弃的报文根据所述权值进行轮循丢弃处理。
在一些实施例中，所述计算每类报文的权值包括：将第i类报文的流量与全部N类报文的流量总和的比值作为所述第i类报文的权值，其中1≤i≤N，N为报文类别总数。
在一些实施例中，所述更新每类报文的权值包括：若对第i类报文进行丢弃处理，则将所述第i类报文的流量值增加预定值，以便对所述第i类报文的流量值进行更新；将所述第i类报文的当前流量与全部N类报文的当前流量总和的比值作为所述第i类报文的更新后的权值。
在一些实施例中，将每类报文的当前权重发送给其它业务路由器，以便其它业务路由器根据每类报文的当前权重进行报文丢弃处理。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种QoS保障装置，包括：第一处理模块，被配置为根据预设规则，对业务流量进行报文分类，并为每类报文分配优先级；第二处理模块，被配置为检测所述业务流量是否超过预定带宽门限；第三处理模块，被配置为在所述业务流量超过预定带宽门限并确定需要进行流量监管的情况下，计算每类报文的权值；第四处理模块，被配置为根据所述权值进行报文丢弃处理，其中每类报文被丢弃的次数与每类报文的权值呈反相关关系，更新每类报文的权值，若当前不存在权值为1的报文，则重复所述根据所述权值进行报文丢弃处理，若当前存在权值为1的报文，则结束权值计算。
在一些实施例中，第四处理模块被配置为基于加权循环调度WRR算法，对需要丢弃的报文根据所述权值进行轮循丢弃处理。
在一些实施例中，第三处理模块被配置为将第i类报文的流量与全部N类报文的流量总和的比值作为所述第i类报文的权值，其中1≤i≤N，N为报文类别总数。
在一些实施例中，第四处理模块被配置为若对第i类报文进行丢弃处理，则将所述第i类报文的流量值增加预定值，以便对所述第i类报文的流量值进行更新，将所述第i类报文的当前流量与全部N类报文的当前流量总和的比值作为所述第i类报文的更新后的权值。
在一些实施例中，第四处理模块被配置为将每类报文的当前权重发送给其它业务路由器，以便其它业务路由器根据每类报文的当前权重进行报文丢弃处理。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种QoS保障装置，包括：存储器，被配置为存储指令；处理器，耦合到存储器，处理器被配置为基于存储器存储的指令执行实现如上述任一实施例所述的方法。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种网络边缘路由器，包括如上述任一实施例所述的QoS保障装置。
根据本公开实施例的第五方面，提供一种通信系统，包括如上述任一实施例所述的网络边缘路由器；业务路由器，被配置为根据所述网络边缘路由器发送的每类报文的当前权重进行报文丢弃处理。
根据本公开实施例的第六方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的方法。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开一个实施例的QoS保障方法的流程示意图；
图2为本公开一个实施例的QoS保障装置的结构示意图；
图3为本公开另一个实施例的QoS保障装置的结构示意图；
图4为本公开一个实施例的网络边缘路由器的结构示意图；
图5为本公开一个实施例的通信系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本公开一个实施例的QoS保障方法的流程示意图。在一些实施例中，下列的QoS保障方法由QoS保障装置执行。
在步骤101，根据预设规则，对业务流量进行报文分类，并为每类报文分配优先级。
例如，通过IP包的优先级位、报文的源地址和目的地址等信息确定指定报文的QoS，进而根据这些信息进行报文的分类和优先级分配。
这里需要说明的是，如何进行报文分类和优先级分配并不是本公开的发明点所在，因此这里不展开描述。
在步骤102，检测业务流量是否超过预定带宽门限。
在业务流量超过预定带宽门限并确定需要进行流量监管的情况下，执行步骤103；否则执行步骤107。
在步骤103，计算每类报文的权值。
在一些实施例中，将第i类报文的流量与全部N类报文的流量总和的比值作为第i类报文的权值，其中1≤i≤N，N为报文类别总数。
例如，第i类报文的权重Wi如公式(1)所示。
Figure BDA0003672620500000051
其中，Fi为第i类报文的流量值
在步骤104，根据权值进行报文丢弃处理，其中每类报文被丢弃的次数与每类报文的权值呈反相关关系。
在一些实施例中，基于WRR(Weighted Round Robin，加权循环调度)算法，对需要丢弃的报文根据权值进行轮循丢弃处理。
在步骤105，更新每类报文的权值。
在一些实施例中，若对第i类报文进行丢弃处理，则将第i类报文的流量值增加预定值，以便对第i类报文的流量值进行更新。
例如，预定值为1。
接下来，将第i类报文的当前流量与全部N类报文的当前流量总和的比值作为第i类报文的更新后的权值。
这里需要说明的是，在对第i类报文进行丢弃处理后，若不对第i类报文的流量值进行更新，则在下一次报文丢弃处理过程中，很有可能还会该第i类报文进行丢弃处理，从而导致业务流量中的第i类报文数量过少。
为了解决这一问题，本公开通过在对第i类报文进行丢弃处理后，将第i类报文的流量值增加预定值，以便对第i类报文的流量值进行更新。由此确保在下一次报文丢弃处理过程中，对其它类报文进行丢弃处理，从而实现丢弃报文的合理化。
在步骤106。检测当前是否存在权值为1的报文。
若当前不存在权值为1的报文，则重复步骤104。否则结束本流程。
需要说明的是，若存在权值为1的报文，即意味着当前的业务流量中仅有一种类型的报文，在这种情况下停止权值计算，以保证信息的安全性
在步骤107，无需报文丢弃。在本公开上述实施例提供的QoS保障方法中，在业务流量超过预定带宽门限并确定需要进行流量监管时，根据报文权值进行报文丢弃处理，并根据报文丢弃结果更新每类报文的权值，从而有效避免某类报文长期被丢弃的情况发生，即实现报文丢弃的合理化，保证了信息的安全性。
在一些实施例中，将每类报文的当前权重发送给其它业务路由器，以便其它业务路由器根据每类报文的当前权重进行报文丢弃处理。
图2为本公开一个实施例的QoS保障装置的结构示意图。如图2所示，QoS保障装置包括第一处理模块21、第二处理模块22、第三处理模块23和第四处理模块24。
第一处理模块21被配置为根据预设规则，对业务流量进行报文分类，并为每类报文分配优先级。
第二处理模块22被配置为检测业务流量是否超过预定带宽门限。
第三处理模块23被配置为在业务流量超过预定带宽门限并确定需要进行流量监管的情况下，计算每类报文的权值。
在一些实施例中，第三处理模块23被配置为将第i类报文的流量与全部N类报文的流量总和的比值作为第i类报文的权值，其中1≤i≤N，N为报文类别总数。
例如，第三处理模块23利用上述公式(1)计算第i类报文的权值。
第四处理模块24被配置为根据权值进行报文丢弃处理，其中每类报文被丢弃的次数与每类报文的权值呈反相关关系，更新每类报文的权值，若当前不存在权值为1的报文，则重复根据权值进行报文丢弃处理，若当前存在权值为1的报文，则结束权值计算。
在一些实施例中，第四处理模块24基于WRR算法，对需要丢弃的报文根据权值进行轮循丢弃处理。
在一些实施例中，第四处理模块24被配置为若对第i类报文进行丢弃处理，则将第i类报文的流量值增加预定值，以便对第i类报文的流量值进行更新，将第i类报文的当前流量与全部N类报文的当前流量总和的比值作为第i类报文的更新后的权值。
例如，预定值为1。
这里需要说明的是，在对第i类报文进行丢弃处理后，若不对第i类报文的流量值进行更新，则在下一次报文丢弃处理过程中，很有可能还会该第i类报文进行丢弃处理，从而导致业务流量中的第i类报文数量过少。
为了解决这一问题，本公开通过在对第i类报文进行丢弃处理后，将第i类报文的流量值增加预定值，以便对第i类报文的流量值进行更新。由此确保在下一次报文丢弃处理过程中，对其它类报文进行丢弃处理，从而实现丢弃报文的合理化。
此外，若存在权值为1的报文，即意味着当前的业务流量中仅有一种类型的报文，在这种情况下停止权值计算。
在一些实施例中，第四处理模块24被配置为将每类报文的当前权重发送给其它业务路由器，以便其它业务路由器根据每类报文的当前权重进行报文丢弃处理。
图3为本公开另一个实施例的QoS保障装置的结构示意图。如图3所示，QoS保障装置包括存储器31和处理器32。
存储器31用于存储指令，处理器32耦合到存储器31，处理器32被配置为基于存储器存储的指令执行实现如图1中任一实施例涉及的方法。
如图3所示，该QoS保障装置还包括通信接口33，用于与其它设备进行信息交互。同时，该QoS保障装置还包括总线34，处理器32、通信接口33、以及存储器31通过总线34完成相互间的通信。
存储器31可以包含高速RAM存储器，也可还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器31也可以是存储器阵列。存储器31还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。
此外，处理器32可以是一个中央处理器CPU，或者可以是专用集成电路ASIC，或是被配置成实施本公开实施例的一个或多个集成电路。
本公开同时还涉及一种计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如图1中任一实施例涉及的方法。
图4为本公开一个实施例的网络边缘路由器的结构示意图。如图4所示，网络边缘路由器40包括QoS保障装置41，QoS保障装置41为图2或图3中任一实施例涉及的QoS保障装置。
图5为本公开一个实施例的通信系统的结构示意图。如图5所示，通信系统包括网络边缘路由器51和多个业务路由器52。网络边缘路由器51为图4中任一实施例涉及的网络边缘路由器。
业务路由器52被配置为根据所述网络边缘路由器发送的每类报文的当前权重进行报文丢弃处理。
在一些实施例中，在上面所描述的功能单元可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGate Array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (14)

1.一种QoS保障方法，由QoS保障装置执行，包括：
根据预设规则，对业务流量进行报文分类，并为每类报文分配优先级；
检测所述业务流量是否超过预定带宽门限；
在所述业务流量超过预定带宽门限并确定需要进行流量监管的情况下，计算每类报文的权值；
根据所述权值进行报文丢弃处理，其中每类报文被丢弃的次数与每类报文的权值呈反相关关系；
更新每类报文的权值；
若当前不存在权值为1的报文，则重复所述根据所述权值进行报文丢弃处理；
若当前存在权值为1的报文，则结束权值计算。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述权值进行报文丢弃处理包括：
基于加权循环调度WRR算法，对需要丢弃的报文根据所述权值进行轮循丢弃处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算每类报文的权值包括：
将第i类报文的流量与全部N类报文的流量总和的比值作为所述第i类报文的权值，其中1≤i≤N，N为报文类别总数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述更新每类报文的权值包括：
若对第i类报文进行丢弃处理，则将所述第i类报文的流量值增加预定值，以便对所述第i类报文的流量值进行更新；
将所述第i类报文的当前流量与全部N类报文的当前流量总和的比值作为所述第i类报文的更新后的权值。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，
将每类报文的当前权重发送给其它业务路由器，以便其它业务路由器根据每类报文的当前权重进行报文丢弃处理。
6.一种QoS保障装置，包括：
第一处理模块，被配置为根据预设规则，对业务流量进行报文分类，并为每类报文分配优先级；
第二处理模块，被配置为检测所述业务流量是否超过预定带宽门限；
第三处理模块，被配置为在所述业务流量超过预定带宽门限并确定需要进行流量监管的情况下，计算每类报文的权值；
第四处理模块，被配置为根据所述权值进行报文丢弃处理，其中每类报文被丢弃的次数与每类报文的权值呈反相关关系，更新每类报文的权值，若当前不存在权值为1的报文，则重复所述根据所述权值进行报文丢弃处理，若当前存在权值为1的报文，则结束权值计算。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，
第四处理模块被配置为基于加权循环调度WRR算法，对需要丢弃的报文根据所述权值进行轮循丢弃处理。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，
第三处理模块被配置为将第i类报文的流量与全部N类报文的流量总和的比值作为所述第i类报文的权值，其中1≤i≤N，N为报文类别总数。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，
第四处理模块被配置为若对第i类报文进行丢弃处理，则将所述第i类报文的流量值增加预定值，以便对所述第i类报文的流量值进行更新，将所述第i类报文的当前流量与全部N类报文的当前流量总和的比值作为所述第i类报文的更新后的权值。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的装置，其中，
第四处理模块被配置为将每类报文的当前权重发送给其它业务路由器，以便其它业务路由器根据每类报文的当前权重进行报文丢弃处理。
11.一种QoS保障装置，包括：
存储器，被配置为存储指令；
处理器，耦合到存储器，处理器被配置为基于存储器存储的指令执行实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
12.一种网络边缘路由器，包括如权利要求6-11中任一项所述的QoS保障装置。
13.一种通信系统，包括：
如权利要求12所述的网络边缘路由器；
业务路由器，被配置为根据所述网络边缘路由器发送的每类报文的当前权重进行报文丢弃处理。
14.一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
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