CN102594692A - 一种流量整形的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量整形的方法及装置，应用于包含调度模块、整形模块和转发模块的流量整形***中，整形模块包括授权整形器、授权桶和漏桶整形器，授权整形器接收到调度模块下发的一个授权后，将授权保存在授权桶中，减去一个令牌，判断令牌数是否小于第一令牌门限，是则向调度模块发送停发授权请求；否则继续接收授权；授权整形器以第一固定速率注入令牌；漏桶整形器中以第二固定速率注入令牌，每注入一个令牌，从漏桶整形器中减去一个令牌，判断所述授权桶中是否有授权，是则从授权桶中取走一个授权转发给转发模块。本发明通过授权桶缓存所有授权，然后通过漏桶整形器均匀下发给转发模块，从而减少了对下游的突发，平滑了流量的输出。

Description

一种流量整形的方法及装置

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种流量整形的方法及装置。

背景技术

随着网络的发展，共享介质的传输方式成为网络的主流。一个连接的服务等级可以从连接的有效性、连接的时延、连接的带宽这三个方面进行定义，其中，流量管理***在控制连接的时延和带宽方面扮演着重要的角色，从而影响了一个连接的服务质量(QoS)。

流量整形(Traffic Shaping)是一种主动调整流量输出速率的措施，典型作用是使报文在一个协商的速率上转发以遵守与下游设备的约定。流量整形通常使用令牌桶，令牌以常量速率注入到桶当中，每一个转发的报文分段都会消耗掉一个令牌。其中，令牌桶具有一定的容量，当令牌桶已满后，新注入的令牌将被丢弃。一方面，由于令牌桶中注入令牌的速率是一个常量，因此，从长期来看，报文的平均转发速率被限制成常量。另一方面，由于令牌桶可以积累一定量的令牌，因此，从瞬时来看，当转发队列中有n字节的报文要转发，而此时令牌桶中已经积累了n个令牌(假设一个令牌代表可以转发1字节的报文)，则报文可以一次性消耗掉n个令牌(n＞1)，形成对下游的突发。

如图1所示，一个流量整形***主要包括：调度模块，整形模块和转发模块，整形模块通常采用令牌桶机制，以固定速率向令牌桶中添加令牌，每接收到一个授权，从令牌桶中减去一个令牌，然后将接收到的授权转发给转发模块。其中，转发模块接收到数据包后，将数据包缓存在队列中，在获得授权后将数据包转发出去；当队列中的数据量超过第一转发门限时，转发模块向调度模块发送申请授权请求；当队列中的数据量低于第二转发门限时，转发模块向调度模块发送停发授权请求，第一转发门限大于第二转发门限；如果调度模块接收到转发模块发送的申请授权请求并且令牌桶中的令牌数量大于令牌桶门限，则调度模块开始以固定速率下发授权；如果调度模块接收到转发模块发送的停发授权请求或者整形模块发送的停发授权请求，则调度模块停止发送授权；当令牌桶中的令牌数小于或等于令牌桶门限时，整形模块向调度模块发送停发授权请求。

实际情况是，调度模块内部可能不止一级调度器，因此，转发模块或整形模块向调度模块发送的请求通常需要经过一定长度的路径才能到达负责产生/停止授权的调度器，从而造成调度模块内部的路径延迟。另一方面，调度器本身存在响应延迟，当调度器的级联层数增多时，会加重整个调度模块的响应延迟。因此，由于调度模块内部的路径延迟和/或响应延迟，会有若干授权在转发模块或整形模块向调度模块发出停发授权请求后仍然被下发下来，这些突发的授权被缓存在转发模块中，当又有数据包进入转发模块后会优先使用这些缓存的授权进行转发，导致发往下游的瞬时流量的突发，这种突发有时会超出流量整形的带宽控制的误差范围，因此影响了流量整形的精度。

为了减少对下游的突发，进一步平滑流量的输出，提高流量整形的精度，需要对现有的流量整形***进行改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种流量整形的方法及装置，能够减少对下游的突发，平滑流量的输出，提高流量整形的精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种流量整形的方法，应用于流量整形***中，所述***包括调度模块、整形模块和转发模块，所述整形模块包括授权整形器、授权桶和漏桶整形器，该方法包括：

授权整形器接收到调度模块下发的一个授权后，将所述授权保存在授权桶中，减去一个令牌，然后判断令牌数量是否小于第一令牌门限，是则向所述调度模块发送停发授权请求；否则继续接收所述调度模块下发的授权；其中，所述授权整形器以第一固定速率注入令牌；

漏桶整形器中以第二固定速率注入令牌，每注入一个令牌，从所述漏桶整形器中减去一个令牌，并判断所述授权桶中是否有授权，是则从所述授权桶中取走一个授权转发给转发模块。

进一步地，所述漏桶整形器注入令牌的第二固定速率，与所述授权整形器注入令牌的第一固定速率相等；当所述授权整形器中的令牌数量达到令牌极大值门限后，将新注入所述授权整形器的令牌丢弃。

进一步地，设置授权桶容量时，使授权桶的容量大于或等于一授权桶溢出门限，所述授权桶溢出门限为a个授权，其中，a为整数；其中，影响授权桶溢出门限大小的因素包括以下的一种或多种：调度模块下发授权的速率、调度模块内部的路径延迟和调度模块内部的响应延迟；具体影响关系包括：调度模块下发授权的速率越快，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的路径延迟越大，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的响应延迟越大，所述授权桶溢出门限越大。

进一步地，所述转发模块接收到数据包后，将数据包缓存在队列中，在获得授权后将数据包转发出去；所述转发模块在队列中的数据量超过第一转发门限时，向所述调度模块发送申请授权请求；所述转发模块在队列中的数据量低于第二转发门限时，向所述调度模块发送停发授权请求；其中，所述第一转发门限大于所述第二转发门限，二者均为整数，且以字节为单位。

进一步地，所述调度模块如果接收到所述转发模块发送的停发授权请求或者所述整形模块发送的停发授权请求，则停止发送授权；所述调度模块如果接收到所述转发模块发送的申请授权请求并且整形模块满足接收授权的条件，则开始以固定速率下发授权；其中，所述整形模块满足接收授权的条件包括：所述授权整形器中的令牌数量大于第二令牌门限；所述第一令牌门限小于或等于所述第二令牌门限。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种流量整形的装置，应用于流量整形***中，所述***包括调度模块、流量整形装置和转发模块，所述流量整形装置包括：

授权整形器，用于接收到调度模块下发的一个授权后，将所述授权保存在授权桶中，减去一个令牌，然后判断令牌数量是否小于第一令牌门限，是则向所述调度模块发送停发授权请求；否则继续接收所述调度模块下发的授权；其中，所述授权整形器以第一固定速率注入令牌；

授权桶，用于接收所述授权整形器转发的授权并存储在所述授权桶中；

漏桶整形器，用于以第二固定速率注入令牌，每注入一个令牌，从所述漏桶整形器中减去一个令牌，并判断所述授权桶中是否有授权，是则从所述授权桶中取走一个授权转发给转发模块。

进一步地，所述漏桶整形器注入令牌的第二固定速率，与所述授权整形器注入令牌的第一固定速率相等；所述授权整形器，还用于当所述授权整形器中的令牌数量达到令牌极大值门限后，将新注入所述授权整形器的令牌丢弃。

进一步地，所述授权桶，用于设置授权桶容量时，使授权桶的容量大于或等于一授权桶溢出门限，所述授权桶溢出门限为a个授权，其中，a为整数；其中，影响授权桶溢出门限大小的因素包括以下的一种或多种：调度模块下发授权的速率、调度模块内部的路径延迟和调度模块内部的响应延迟；具体影响关系包括：调度模块下发授权的速率越快，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的路径延迟越大，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的响应延迟越大，所述授权桶溢出门限越大。

进一步地，所述转发模块，用于接收到数据包后，将数据包缓存在队列中，在获得授权后将数据包转发出去；还用于当所述队列中的数据量超过第一转发门限时，向所述调度模块发送申请授权请求；还用于当所述队列中的数据量低于第二转发门限时，向所述调度模块发送停发授权请求；其中，所述第一转发门限大于所述第二转发门限，二者均为整数，且以字节为单位。

进一步地，所述调度模块，用于如果接收到所述转发模块发送的停发授权请求或者所述整形模块发送的停发授权请求，则停止发送授权；还用于如果接收到所述转发模块发送的申请授权请求并且整形模块满足接收授权的条件，则开始以固定速率下发授权；其中，所述整形模块满足接收授权的条件包括：所述授权整形器中的令牌数量大于第二令牌门限；所述第一令牌门限小于或等于所述第二令牌门限。

与现有技术相比，本发明提供的流量整形的方法及装置，将传统的令牌桶改进为包括授权整形器、授权桶和漏桶整形器三部分的流量整形装置，该流量整形装置通过授权桶缓存来自上游的所有授权，然后通过漏桶整形器均匀下发给转发队列，从而减少了对下游的突发，平滑了流量的输出，提高了流量整形的精度。

附图说明

图1为现有技术中流量整形***的结构示意图。

图2为本发明实施例的流量整形方法中授权整形器的处理流程图。

图3为本发明实施例的漏桶整形器每次注入令牌后的处理流程。

图4为本发明实施例的一种流量整形装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明实施例提供了一种流量整形的方法，应用于流量整形***中，所述***包括调度模块、整形模块和转发模块，所述整形模块包括授权整形器、授权桶和漏桶整形器，该方法包括：

授权整形器接收到调度模块下发的一个授权后，将所述授权保存在授权桶中，减去一个令牌，然后判断令牌数量是否小于第一令牌门限，是则向所述调度模块发送停发授权请求；否则继续接收所述调度模块下发的授权；其中，所述授权整形器以第一固定速率注入令牌；

漏桶整形器中以第二固定速率注入令牌，每注入一个令牌，从所述漏桶整形器中减去一个令牌，并判断所述授权桶中是否有授权，是则从所述授权桶中取走一个授权转发给转发模块。

在如图1所示的流量整形***中，转发模块接收到数据包后，将数据包缓存在队列中，在获得授权后将数据包转发出去。当转发模块判断出队列中的数据量超过第一转发门限时，向调度模块发送申请授权请求，当转发模块判断出队列中的数据量低于第二转发门限时，向调度模块发送停发授权请求。其中，第一转发门限大于第二转发门限，二者均为整数，且以字节为单位。

对于调度模块而言，调度模块如果接收到转发模块发送的停发授权请求或者整形模块发送的停发授权请求，则停止发送授权；调度模块如果接收到转发模块发送的申请授权请求并且整形模块满足接收授权的条件，则开始以固定速率下发授权；其中，整形模块满足接收授权的条件包括：授权整形器中的令牌数量大于第二令牌门限；所述第一令牌门限小于或等于所述第二令牌门限。

如图2所示，当转发模块向调度模块发出申请授权请求，调度模块开始以固定速率下发授权后，授权整形器的处理流程包括：

步骤101，授权整形器接收调度模块下发的授权；

步骤102，收到一个授权后，将所述授权保存在授权桶中，减去一个令牌；

步骤103，判断令牌数量是否小于第一令牌门限，是则执行步骤104，否则转到步骤101；

步骤104，向调度模块发送停发授权请求；

如图3所示，漏桶整形器每次注入令牌后的处理流程包括：

步骤201，注入一个令牌；

步骤202，漏出一个令牌；

步骤203，判断授权桶中是否有授权，是则执行步骤204，否则转到步骤201；

步骤204，从授权桶中取走一个授权转发给转发模块。

在对流量整形***进行初始化时，包括以下三个方面：

1)根据整形参数设置授权整形器注入令牌的第一固定速率，具体设置方法与背景技术中设置令牌桶的令牌注入速率的方法相同。

2)将漏桶整形器注入令牌的第二固定速率，设定为等于授权整形器注入令牌的第一固定速率，从而保证经过漏桶整形器获得的整形带宽满足整形参数的要求。

3)设置授权桶容量时，为了防止产生授权丢弃的情况，需要将授权桶的容量设置得比授权桶溢出门限大。其中，所述授权桶溢出门限为a个授权，a为整数；其中，影响授权桶溢出门限大小的因素包括以下的一种或多种：调度模块下发授权的速率、调度模块内部的路径延迟和调度模块内部的响应延迟；具体的影响关系包括：调度模块下发授权的速率越快，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的路径延迟越大，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的响应延迟越大，所述授权桶溢出门限越大。

在上述实施方式中，调度模块下发的所有授权都首先保存在授权桶中，而不会直接下发给转发模块，其中，授权经过漏桶整形器均匀下发给转发队列，因此，流量突发受到抑制。特别地，由于调度模块内部的路径延迟和/或响应延迟导致若干授权在转发模块或整形模块向调度模块发出停发授权请求后仍然被下发下来时，这些突发的授权能够被缓存在授权桶中，然后经过漏桶整形器均匀下发，减少了对下游的突发。

如图4所示，本发明实施例提供了一种流量整形的装置，应用于流量整形***中，所述***包括调度模块、流量整形装置和转发模块，所述流量整形装置包括：

授权整形器，用于接收到调度模块下发的一个授权后，将所述授权保存在授权桶中，减去一个令牌，然后判断令牌数量是否小于第一令牌门限，是则向所述调度模块发送停发授权请求；否则继续接收所述调度模块下发的授权；其中，所述授权整形器以第一固定速率注入令牌；

授权桶，用于接收所述授权整形器转发的授权并存储在所述授权桶中；

漏桶整形器，用于以第二固定速率注入令牌，每注入一个令牌，从所述漏桶整形器中减去一个令牌，并判断所述授权桶中是否有授权，是则从所述授权桶中取走一个授权转发给转发模块。

其中，所述漏桶整形器注入令牌的第二固定速率，与所述授权整形器注入令牌的第一固定速率相等；所述授权整形器，还用于当所述授权整形器中的令牌数量达到令牌极大值门限后，将新注入所述授权整形器的令牌丢弃。

其中，所述授权桶，用于设置授权桶容量时，使授权桶的容量大于或等于一授权桶溢出门限，所述授权桶溢出门限为a个授权，其中，a为整数；

其中，影响授权桶溢出门限大小的因素包括以下的一种或多种：调度模块下发授权的速率、调度模块内部的路径延迟和调度模块内部的响应延迟；具体影响关系包括：调度模块下发授权的速率越快，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的路径延迟越大，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的响应延迟越大，所述授权桶溢出门限越大。

其中，所述转发模块，用于接收到数据包后，将数据包缓存在队列中，在获得授权后将数据包转发出去；还用于当所述队列中的数据量超过第一转发门限时，向所述调度模块发送申请授权请求；还用于当所述队列中的数据量低于第二转发门限时，向所述调度模块发送停发授权请求；其中，所述第一转发门限大于所述第二转发门限，二者均为整数，且以字节为单位。

其中，所述调度模块，用于如果接收到所述转发模块发送的停发授权请求或者所述整形模块发送的停发授权请求，则停止发送授权；还用于如果接收到所述转发模块发送的申请授权请求并且整形模块满足接收授权的条件，则开始以固定速率下发授权；其中，所述整形模块满足接收授权的条件包括：所述授权整形器中的令牌数量大于第二令牌门限；所述第一令牌门限小于或等于所述第二令牌门限。

上述实施方式提供的一种流量整形的方法及装置，将传统的令牌桶改进为包括授权整形器、授权桶和漏桶整形器三部分的流量整形装置，该流量整形装置通过授权桶缓存来自上游的所有授权，然后经过漏桶整形器均匀下发给转发队列，从而减少了对下游的突发，平滑了流量的输出，提高了流量整形的精度。特别地，本发明的上述实施方式减少了由于调度模块内部的路径延迟和/或响应延迟导致的对下游的突发。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

需要说明的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种流量整形的方法，应用于流量整形***中，所述***包括调度模块、整形模块和转发模块，所述整形模块包括授权整形器、授权桶和漏桶整形器，该方法包括：

授权整形器接收到调度模块下发的一个授权后，将所述授权保存在授权桶中，减去一个令牌，然后判断令牌数量是否小于第一令牌门限，是则向所述调度模块发送停发授权请求；否则继续接收所述调度模块下发的授权；其中，所述授权整形器以第一固定速率注入令牌；

漏桶整形器中以第二固定速率注入令牌，每注入一个令牌，从所述漏桶整形器中减去一个令牌，并判断所述授权桶中是否有授权，是则从所述授权桶中取走一个授权转发给转发模块。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述漏桶整形器注入令牌的第二固定速率，与所述授权整形器注入令牌的第一固定速率相等；

当所述授权整形器中的令牌数量达到令牌极大值门限后，将新注入所述授权整形器的令牌丢弃。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

设置授权桶容量时，使授权桶的容量大于或等于一授权桶溢出门限，所述授权桶溢出门限为a个授权，a为整数；

其中，影响授权桶溢出门限大小的因素包括以下的一种或多种：调度模块下发授权的速率、调度模块内部的路径延迟和调度模块内部的响应延迟；具体影响关系包括：调度模块下发授权的速率越快，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的路径延迟越大，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的响应延迟越大，所述授权桶溢出门限越大。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述转发模块接收到数据包后，将数据包缓存在队列中，在获得授权后将数据包转发出去；

所述转发模块在队列中的数据量超过第一转发门限时，向所述调度模块发送申请授权请求；

所述转发模块在队列中的数据量低于第二转发门限时，向所述调度模块发送停发授权请求；

其中，所述第一转发门限大于所述第二转发门限，二者均为整数，且以字节为单位。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述调度模块如果接收到所述转发模块发送的停发授权请求或者所述整形模块发送的停发授权请求，则停止发送授权；

所述调度模块如果接收到所述转发模块发送的申请授权请求并且整形模块满足接收授权的条件，则开始以固定速率下发授权；

其中，所述整形模块满足接收授权的条件包括：所述授权整形器中的令牌数量大于第二令牌门限；所述第一令牌门限小于或等于所述第二令牌门限。

6.一种流量整形的装置，应用于流量整形***中，所述***包括调度模块、流量整形装置和转发模块，所述流量整形装置包括：

授权整形器，用于接收到调度模块下发的一个授权后，将所述授权保存在授权桶中，减去一个令牌，然后判断令牌数量是否小于第一令牌门限，是则向所述调度模块发送停发授权请求；否则继续接收所述调度模块下发的授权；其中，所述授权整形器以第一固定速率注入令牌；

授权桶，用于接收所述授权整形器转发的授权并存储在所述授权桶中；

漏桶整形器，用于以第二固定速率注入令牌，每注入一个令牌，从所述漏桶整形器中减去一个令牌，并判断所述授权桶中是否有授权，是则从所述授权桶中取走一个授权转发给转发模块。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：

所述漏桶整形器注入令牌的第二固定速率，与所述授权整形器注入令牌的第一固定速率相等；

所述授权整形器，还用于当所述授权整形器中的令牌数量达到令牌极大值门限后，将新注入所述授权整形器的令牌丢弃。

8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于：

所述授权桶，用于设置授权桶容量时，使授权桶的容量大于或等于一授权桶溢出门限，所述授权桶溢出门限为a个授权，a为整数；

其中，影响授权桶溢出门限大小的因素包括以下的一种或多种：调度模块下发授权的速率、调度模块内部的路径延迟和调度模块内部的响应延迟；具体影响关系包括：调度模块下发授权的速率越快，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的路径延迟越大，所述授权桶溢出门限越大；调度模块内部的响应延迟越大，所述授权桶溢出门限越大。

9.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于：

所述转发模块，用于接收到数据包后，将数据包缓存在队列中，在获得授权后将数据包转发出去；还用于当所述队列中的数据量超过第一转发门限时，向所述调度模块发送申请授权请求；还用于当所述队列中的数据量低于第二转发门限时，向所述调度模块发送停发授权请求；其中，所述第一转发门限大于所述第二转发门限，二者均为整数，且以字节为单位。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述调度模块，用于如果接收到所述转发模块发送的停发授权请求或者所述整形模块发送的停发授权请求，则停止发送授权；还用于如果接收到所述转发模块发送的申请授权请求并且整形模块满足接收授权的条件，则开始以固定速率下发授权；

其中，所述整形模块满足接收授权的条件包括：所述授权整形器中的令牌数量大于第二令牌门限；所述第一令牌门限小于或等于所述第二令牌门限。

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