一种基于严格优先级的流量监管方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术属于流量监管技术领域，公开了一种基于严格优先级的流量监管方法、系统及设备，所述基于严格优先级的流量监管方法包括：初始化令牌桶算法参数，建立映射表；更新令牌桶参数，产生业务发送等级；读取待监管数据帧，提取优先级；判断优先级是否不低于业务发送等级；若是，则输出数据帧，若否，则丢弃数据帧。本发明专利技术通过划分多级门限的方式来对应优先级业务，可以根据具体需求实现灵活扩展；采用单令牌桶算法实现，并且不需要额外消耗存储资源来存储数据帧，结构简单，占用资源较少；适用于有严格优先级区分的流量控制场景，可以实现高优先级对带宽的绝对优先权；相比流量整形方法，本发明专利技术不消耗缓存资源，且能提供较好的时延性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于严格优先级的流量监管方法、系统及设备
本专利技术属于流量监管
，尤其涉及一种基于严格优先级的流量监管方法、系统及设备。
技术介绍
近些年来，随着互联网规模的不断扩大和网络用户数量的迅速增长，网络流量业务的多样性和速率也得到了极大的发展，不同的流量业务也带来了更高的网络服务质量要求。交换机作为网络接入和转换的基本设备，在能够承载越来越大交换容量的同时，也面临着如何使用更少的资源来满足更高的服务质量要求的问题。流量控制可以使用户以规定合理的速率传输数据，是预防交换网络拥塞，有效提高网络性能的一种高效的方法。对不同优先级的业务实现不同的流量控制，能够更好的满足高优先级业务在网络拥塞时的服务质量。原有的流量整形所采用的反压控制方法实现了不同设备速率的适配和对流量的控制，但这种流量控制方法会导致传输的数据帧有较大的时延，并不适合传输语音、直播等实时性要求较强的数据，同时还需要针对传输的优先级业务设置队列缓存，才能实现针对输出端口各个优先级业务流的区分，需要消耗较多的缓存资源。而很多已有的流量监管方法均需要依靠多个令牌桶实现，在只需要区分严格优先级的流量控制场景中，提升了复杂度，额外消耗了资源。中兴通讯股份有限公司在其申请的专利文献“一种对业务流量进行监管的方法及其装置”(公开号CN101674247B)中公开了一种对业务流量进行监管的方法及其装置。方法包括：针对每一待监管用户配置用户令牌桶实行单流量监管，针对所有待监管用户配置总令牌桶实行总流量监管，且配置总令牌桶的令牌添加速率与所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和相关联。当配置总令牌桶的令牌添加速率等于所有的用户令牌桶的令牌添加速率之和，在待监管用户报文到达后，若判断该用户的用户令牌桶内令牌的数量和/或总令牌桶内令牌的数量大于或等于到达的报文的数量，则转发到达的报文；否则丢弃报文。该专利技术能够在对用户带宽资源进行必要限制的前提下充分利用带宽资源，或公平分配带宽资源。该方法用于需要区分严格优先级的流量控制场景的不足之处是：1.需要按照优先级数量设置多个令牌桶，并需要合理设置各个令牌桶的容量和令牌添加速率，资源占用较多，复杂度较高；2.无法实现严格优先级，即该方法只能按照优先级分配不同带宽，无法实现流量拥塞时高优先级对带宽资源的绝对占用。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)原有的流量整形所采用的反压控制方法，会导致传输的数据帧有较大的时延，并不适合传输语音、直播等实时性要求较强的数据，同时还需要针对传输的优先级业务设置队列缓存，才能实现针对输出端口各个优先级业务流的区分，需要消耗较多的缓存资源。(2)很多已有的流量监管方法均需要依靠多个令牌桶实现，在只需要区分严格优先级的流量控制场景中，提升了复杂度，额外消耗了资源。(3)现有对业务流量进行监管的方法，需要按照优先级数量设置多个令牌桶，并需要合理设置各个令牌桶的容量和令牌添加速率，资源占用较多，复杂度较高。(4)现有对业务流量进行监管的方法，无法实现严格优先级，即该方法只能按照优先级分配不同带宽，无法实现流量拥塞时高优先级对带宽资源的绝对占用。解决以上问题及缺陷的难度为：需要使用更少数量的令牌桶实现对同一输出端口下多优先级业务的监管区分，结构需要尽可能简单，易于实施，同时保证实时业务传输的时延性能。解决以上问题及缺陷的意义为：通过为单个令牌桶划分多级门限，建立门限与优先级的对应关系，并采用流量监管方式，有利于更容易地实现对海量业务队列的严格优先级区分功能，同时保证高优先级业务的带宽占用和实时业务的时延性能，实现结构简单，且大大减少了资源的消耗。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于严格优先级的流量监管方法、系统及设备。本专利技术是这样实现的，一种基于严格优先级的流量监管方法，所述基于严格优先级的流量监管方法包括以下步骤：步骤一，初始化令牌桶算法参数，建立映射表；通过初始化令牌桶算法参数，设置实际需求与相关令牌桶参数的映射关系的操作，建立了符合实际流量控制需求的令牌桶模型，为后续功能正确实施提供了基础保障；步骤二，更新令牌桶参数，产生业务发送等级；通过更新参数，并根据当前参数产生业务发送等级的操作，更新了令牌桶模型的状态，维持其正常运行，同时为步骤四提供严格优先级和流量监管的判断依据；步骤三，读取待监管数据帧，提取优先级；通过读取待监管数据帧，并从中提取出优先级的操作，为步骤四提供了判断依据和实际操作对象，同时体现了对流量的优先级区分功能；步骤四，判断优先级是否不低于业务发送等级；若是，则输出数据帧，若否，则丢弃数据帧。通过判断和具体执行的操作，使用步骤二和步骤三中的条件完成判断，并对步骤三中实际操作对象实施输出或丢弃操作，执行和完成了对实际流量的严格优先级区分的流量监管功能。中若判断优先级不低于业务发送等级，除输出数据帧操作外，还需要更新令牌桶参数中的令牌桶剩余令牌数，即将该参数减去发送数据帧的长度进一步，步骤一中，所述初始化令牌桶算法参数，建立映射表，包括：预先设置令牌桶算法规则的各项参数；其中，首先根据需求设置令牌峰值添加速率和最长数据帧长度，然后根据所述最长数据帧长度设置令牌桶最大容量和八个业务发送等级门限数值，八个门限数值各不相等，最大门限数值小于所述令牌桶最大容量，最小不低于所述最长数据帧长度，最后根据所述令牌桶算法规则参数建立令牌添加速率挡位与其他令牌桶参数的映射关系表。其中，所述令牌桶算法规则的参数至少包括：令牌桶最大容量、各业务发送等级门限、令牌峰值添加速率、最长数据帧长度；所述令牌桶参数至少包括令牌添加周期、令牌添加数量、令牌周期计数器、令牌桶剩余令牌数、令牌添加速率挡位、令牌更新数量；所述业务发送等级门限共有8个，门限值各不相等，最大不超过所述令牌桶最大容量，最小不低于所述最长数据帧长度，所述业务发送等级门限按照门限值由低到高分别对应高到低八个业务发送等级8-1；所述优先级共有8个，按优先级由低到高对应的优先级号分别是0-7。进一步，步骤二中，所述更新令牌桶参数，产生业务发送等级，包括：使用所述令牌桶算法规则参数、外部输入信号和所述映射关系表更新所述令牌桶参数；其中，根据所述外部输入信号更新所述令牌添加速率挡位，根据所述令牌添加挡位和所述令牌桶算法规则参数查找所述映射关系表，查找结果用于更新所述令牌添加周期和所述令牌添加数量；根据所述令牌桶算法规则的参数和所述令牌桶参数产生业务发送等级，同时获取待监管的数据帧，并获取所述数据帧的优先级，在确定所述数据帧的所述优先级不低于所述业务发送等级时，允许所述数据帧的传输，并从令牌桶中减去对应所述数据帧长度的令牌数。进一步，所述使用所述令牌桶算法规则参数、外部输入信号和所述映射关系表更新所述令牌桶参数，包括：(1)初始化并更新令牌桶，产生业务发送等级；(2)读取所述数据帧，根据所述业务发送等级判断并发送。进一步，步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于严格优先级的流量监管方法，其特征在于，所述基于严格优先级的流量监管方法包括：/n初始化令牌桶算法参数，建立映射表；/n更新令牌桶参数，产生业务发送等级；/n读取待监管数据帧，提取优先级；/n判断优先级是否不低于业务发送等级；若是，则输出数据帧，若否，则丢弃数据帧。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于严格优先级的流量监管方法，其特征在于，所述基于严格优先级的流量监管方法包括：
初始化令牌桶算法参数，建立映射表；
更新令牌桶参数，产生业务发送等级；
读取待监管数据帧，提取优先级；
判断优先级是否不低于业务发送等级；若是，则输出数据帧，若否，则丢弃数据帧。


2.如权利要求1所述基于严格优先级的流量监管方法，其特征在于，所述初始化令牌桶算法参数，建立映射表，包括：预先设置令牌桶算法规则的各项参数；其中，首先根据需求设置令牌峰值添加速率和最长数据帧长度，然后根据所述最长数据帧长度设置令牌桶最大容量和八个业务发送等级门限数值，八个门限数值各不相等，最大门限数值小于所述令牌桶最大容量，最小不低于所述最长数据帧长度，最后根据所述令牌桶算法规则参数建立令牌添加速率挡位与其他令牌桶参数的映射关系表；
其中，所述令牌桶算法规则的参数至少包括：令牌桶最大容量、各业务发送等级门限、令牌峰值添加速率、最长数据帧长度；
所述令牌桶参数至少包括令牌添加周期、令牌添加数量、令牌周期计数器、令牌桶剩余令牌数、令牌添加速率挡位、令牌更新数量；
所述业务发送等级门限共有8个，门限值各不相等，最大不超过所述令牌桶最大容量，最小不低于所述最长数据帧长度，所述业务发送等级门限按照门限值由低到高分别对应高到低八个业务发送等级8-1；
所述优先级共有8个，按优先级由低到高对应的优先级号分别是0-7。


3.如权利要求1所述基于严格优先级的流量监管方法，其特征在于，所述更新令牌桶参数，产生业务发送等级，包括：使用所述令牌桶算法规则参数、外部输入信号和所述映射关系表更新所述令牌桶参数；其中，根据所述外部输入信号更新所述令牌添加速率挡位，根据所述令牌添加挡位和所述令牌桶算法规则参数查找所述映射关系表，查找结果用于更新所述令牌添加周期和所述令牌添加数量；根据所述令牌桶算法规则的参数和所述令牌桶参数产生业务发送等级，同时获取待监管的数据帧，并获取所述数据帧的优先级，在确定所述数据帧的所述优先级不低于所述业务发送等级时，允许所述数据帧的传输，并从令牌桶中减去对应所述数据帧长度的令牌数。


4.如权利要求3所述基于严格优先级的流量监管方法，其特征在于，所述使用所述令牌桶算法规则参数、外部输入信号和所述映射关系表更新所述令牌桶参数，包括：
(1)初始化并更新令牌桶，产生业务发送等级；
(2)读取所述数据帧，根据所述业务发送等级判断并发送。


5.如权利要求4所述基于严格优先级的流量监管方法，其特征在于，步骤(1)中，所述初始化并更新令牌桶，产生业务发送等级，包括：
1)根据所述令牌桶算法规则参数的所述令牌桶最大容量初始化所述令牌桶参数的所述令牌桶剩余令牌数，同时归零所述令牌周期计数器；
2)使用所述外部输入信号更新所述令牌添加速率挡位，并根据所述令牌添加速率挡位查找所述映射关系表，更新所述令牌添加数量和所述令牌添加周期；
2)判断所述令牌周期计数器是否达到所述令牌添加周期：
若是，拉高令牌添加使能信号，所述令牌周期计数器归零，执行步骤4...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱智亮，孙义雯，潘伟涛，张晓雯，曹家亮，楼耀琛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61