CN103560972B - 一种双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，所述双上行企业网关采用不对等的双上行接入电信网络，所述采用不对等的双上行是指：企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口带宽能力不对称；本发明通过使企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口传送的报文比例等于第一个上行接口和第二个上行接口所传送的数据带宽比例，避免企业网关上行的拥塞。本发明所述的方法，有效解决企业网关上行接口拥塞问题，不需要实时监控上行接口流量，对CPU资源消耗小，降低企业网关硬件成本，提高产品市场竞争力。

Description

一种双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法

技术领域

本发明涉及IP(Internet Protocol，网际协议)网络数据传输领域，具体说是一种双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法。

背景技术

企业网关等宽带设备普遍支持双上行接入电信网络(此即双上行企业网关)，随着PON(Passive Optical Network)技术的成熟，光进铜退的大规模推进，企业网关双上行方式不一定对等，如双上行企业网关的第一个上行接口采用GPON(Gigabit-Capable PON)或者EPON(Ethernet Passive Optical Network)接入，第二个上行接口采用以太网接入或者3G接入。显然，GPON和EPON技术属于高速光传输接入技术，能够实时传送大容量数据，而以太网和3G技术受限于传输介质和封包技术，能够承载的带宽有限。

当双上行企业网关在采用不对等的双上行接入电信网络时，用户往往要考虑企业网关上行方式传输能力，分配与之匹配的传送能力。

例如：双上行企业网关第一个上行接口GPON上行传送能力是500Mbps，第二个上行接口以太网上行传送能力是100Mbps，当企业网关传送的数据达到400Mbps时，如果不合理分配GPON上行接口和以太网上行接口所承载的带宽，极容易导致以太网上行接口传送带宽达到极限能力并引起丢包。

再例如：企业或者网吧等用户，双上行企业网关第一个上行接口和第二个上行接口所开通的带宽可能不均等，比如第一个上行接口开通的是50Mbps的带宽，第二个上行接口开通的是20Mbps的带宽。虽然第一个上行接口(GPON)和第二个上行接口(以太网)开通的带宽没有超过技术承载能力，但是受制于运营商线路带宽的限制，也需要合理分配第一个上行接口和第二个上行接口的数据传送，避免数据在单个上行接口出现拥塞。

目前，企业网关等通信设备通过动态的负载均衡来避免上行接口的拥塞，动态负载均衡的难点在于判断企业网关上行接口拥塞，一般需要通过软件实时监控上行接口队列的报文数量来判断拥塞情况，软件实时监控上行接口队列的时间精度很高，基本是秒级。软件实时监控上行接口会消耗大量的CPU(Central Processing Unit)资源，导致企业网关转发性能的下降，报文转发不及时，反而更加容易引起上行接口的拥塞。为了解决软件实时监控上行接口占用CPU资源问题，企业网关必须采用高性能的CPU，这必会增加企业网关的成本。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，有效解决企业网关上行接口拥塞问题，不需要实时监控上行接口流量，对CPU资源消耗小，降低企业网关硬件成本，提高产品市场竞争力。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，其特征在于：所述双上行企业网关采用不对等的双上行接入电信网络，所述采用不对等的双上行是指：企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口带宽能力不对称；

通过使企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口传送的报文比例等于第一个上行接口和第二个上行接口所传送的数据带宽比例，避免企业网关上行的拥塞。

在上述技术方案的基础上，双上行企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口同一时间传送报文的比例由用户预先指定，指定的第一个上行接口和第二个上行接口的传送报文的比例，与第一个上行接口和第二个上行接口的传送数据容量匹配。

在上述技术方案的基础上，所述企业网关支持嵌入式Linux***，

所述嵌入式Linux***支持根据报文mark值进行策略路由，所述报文mark值指报文数据结构sk_buff中的mark成员记录的mark值。

在上述技术方案的基础上，所述进行策略路由是指：Linux策略路由功能支持根据报文的mark值查找指定的路由表，路由表绑定相应的上行接口，从而达到标记相同mark值的数据流定向到指定的上行接口上。

在上述技术方案的基础上，当利用Linux的策略路由功能定向报文到指定的上行接口时，企业网关需建立两张路由表，分别是路由表A和路由表B，将路由表A绑定企业网关第一个上行接口，路由表B绑定企业网关第二个上行接口；

配置路由表A查找策略，mark值为mark1的报文查找路由表A，标记为mark1的报文从第一个上行接口转发；

配置路由表B查找策略，mark值为mark2的报文查找路由表B，标记为mark2的报文从第二个上行接口转发。

在上述技术方案的基础上，当指定双上行企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口同一时间传送报文的比例X：Y时，

配置企业网关的桥协议栈经过企业网关上行接口转发的报文mark标记策略，标记mark值为mark1报文和mark2报文的比例是X：Y。

在上述技术方案的基础上，X、Y是正整数。

在上述技术方案的基础上，报文进入企业网关的桥协议栈，判断报文是否需要从企业网关的上行接口转发，判断原则为：当报文的目的MAC不是本地MAC，且目的IP不是本地IP，则该报文需要从企业网关的上行接口转发，

按用户配置的第一个上行接口和第二个上行接口的带宽比例X：Y，修改报文的mark值为mark1或者mark2，每连续符合上行接口转发的X+Y个报文中，修改X个报文的mark值为mark1，修改Y个报文的mark值为mark2。

在上述技术方案的基础上，修改报文的mark值的具体方式为：

当X小于或等于Y时，桥协议栈轮询修改报文的mark值原则为：第n个报文mark修改为mark1，第m个报文mark修改为mark2；

n表示1，3，…，2Y-1，m表示2，4，…，2Y；

当X大于Y时，除上述原则外，还需要将第2Y+1至X+Y个报文的mark修改为mark1。

在上述技术方案的基础上，具体步骤为：

A10，配置企业网关负载策略；设定企业网关上行接口wan0和上行接口wan1的报文转发比例；

A10具体包含以下步骤：

A101，创建路由表：创建路由表100和路由表200，路由表100绑定wan0接口，匹配路由表100的数据报文通过wan0接口转发，路由表200绑定wan1接口，匹配路由表200的数据报文通过wan1接口转发；

A102，创建路由表查找规则：分别创建路由表100和路由表200的查找规则，限定报文mark值为10的报文从路由表100转发，限定报文mark值为20的报文从路由表200转发；

A103，配置桥协议栈报文mark标记策略：在桥协议栈修改报文的mark值，上行接口wan0转发的报文mark标记为10，带宽占比为A10设定的比例；上行接口wan1转发的报文mark标记20，带宽占比为A10设定的比例；

A20，报文转发处理：报文从Lan侧端口进入企业网关，报文被送往桥协议栈，桥协议栈按带宽比例策略，标记报文mark为10或20，mark为10的报文经过路由表100定向后从wan0接口转发，mark为20的报文经过路由表200定向后从wan1接口转发；

A20具体包括以下步骤：

A201，Lan侧报文进入企业网关；

A202，Lan侧报文进入桥协议栈；

A203，桥协议栈判断报文目的MAC是否是本地MAC，如果目的MAC是本地MAC，报文转入A204处理，否则报文由桥协议栈转发往其他Lan侧端口，处理结束；

A204，桥协议栈判断报文目的IP是否是本地IP，如果报文目的IP是本地IP，报文转入A206处理，如果报文目的IP不是本地IP，报文转入A205处理；

A205，桥协议栈修改报文mark值，同一时间桥协议栈修改报文mark为10和mark为20的比例按A10设定的比例；修改报文mark值结束后，报文转入A206处理；

A206，报文送往上层协议处理；报文转入A207处理；

A207，报文查找路由表：标记mark为10的报文查找路由表100，从wan0接口转发，标记mark为20的报文查找路由表200，从wan1接口转发，处理结束。

本发明所述的双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，有效解决企业网关上行接口拥塞问题，不需要实时监控上行接口流量，对CPU资源消耗小，降低企业网关硬件成本，提高产品市场竞争力。

附图说明

本发明有如下附图：

图1本发明的配置流程图

图2本发明的报文转发框图

图3本发明的报文转发流程图

图4本发明的修改报文mark流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提出的双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，目的在于实现企业网关第一个上行接口和第二个上行接口按带宽比例传送报文，避免上行接口拥塞，降低通信设备成本，消耗CPU资源小，不需要购买高性能的CPU监控企业网关上行接口，能够有效避免上行接口拥塞且降低企业网关的成本。

当双上行企业网关在采用不对等的双上行(企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口带宽能力不对称)接入电信网络时，理想状态是：企业网关支持按带宽比例的报文传送，如配置企业网关第一个上行接口和第二个上行接口传送的报文比例是5：2，同一时间，企业网关双上行接口所传送的数据带宽比例是5：2，则达到了最佳的带宽利用率(即：企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口传送的报文比例等于第一个上行接口和第二个上行接口所传送的数据带宽比例)，能够有效避免企业网关上行的拥塞。

在上述技术方案的基础上，在第一个上行接口和第二个上行接口带宽能力不对称的情况下，通过指定双上行企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口同一时间传送报文的比例，配置与之匹配的传送数据容量，解决企业网关上行接口拥塞问题。即：双上行企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口同一时间传送报文的比例由用户预先指定，指定的第一个上行接口和第二个上行接口的传送报文的比例，与第一个上行接口和第二个上行接口的传送数据容量匹配。

所述“指定双上行企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口同一时间传送报文的比例”，也就是配置第一个上行接口和第二个上行接口传送报文的比例，为了达到按比例传送报文，还需要采用Linux的策略路由功能，即将mark1的报文限定从路由表A出去，mark2的报文限定从路由表B出去。“Linux策略路由”是实现“指定双上行企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口同一时间传送报文的比例”的一部分技术。

在上述技术方案的基础上，所述企业网关支持嵌入式Linux***，

所述嵌入式Linux***支持根据报文mark值进行策略路由，所述报文mark值指报文数据结构sk_buff中的mark成员记录的mark值；即所述嵌入式Linux***支持根据报文数据结构sk_buff中的mark成员记录的mark值进行策略路由。

所述进行策略路由是指：Linux策略路由功能支持根据报文的mark值查找指定的路由表，路由表绑定相应的上行接口，从而达到标记相同mark值的数据流定向到指定的上行接口上。

当利用Linux的策略路由功能定向报文到指定的上行接口时，企业网关需建立两张路由表，分别是路由表A和路由表B，将路由表A绑定企业网关第一个上行接口，路由表B绑定企业网关第二个上行接口；

配置路由表A查找策略，mark值为mark1的报文查找路由表A，标记为mark1的报文从第一个上行接口转发；

配置路由表B查找策略，mark值为mark2的报文查找路由表B，标记为mark2的报文从第二个上行接口转发。

在上述技术方案的基础上，当指定双上行企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口同一时间传送报文的比例X：Y(X、Y是正整数，X和Y的具体比例由用户根据企业网关双上行接口带宽比例确定，X的值可能大于或等于或小于Y的值，例如：假设第一个上行接口的带宽是50Mbps，第二个上行接口的带宽是20Mbps，则X和Y比例是50：20＝5：2)时，

配置企业网关的桥协议栈经过企业网关上行接口转发的报文mark标记策略，标记mark值为mark1报文和mark2报文的比例是X：Y。

报文进入企业网关的桥协议栈，判断报文是否需要从企业网关的上行接口转发，判断原则为：当报文的目的MAC是本地MAC，且目的IP是本地IP，则该报文需要从企业网关的上行接口转发，

按用户配置的第一个上行接口和第二个上行接口的带宽比例X：Y，修改报文的mark值为mark1或者mark2，每连续符合上行接口转发的X+Y个报文中，修改X个报文的mark值为mark1，修改Y个报文的mark值为mark2。

修改报文的mark值的具体方式为：

当X小于或等于Y时，桥协议栈轮询修改报文的mark值原则为：第n个报文mark修改为mark1，第m个报文mark修改为mark2；

n表示1，3，…，2Y-1，m表示2，4，…，2Y；

当X大于Y时，除上述原则外，还需要将第2Y+1至X+Y个报文的mark修改为mark1。

按上述修改报文的mark值的具体方式完成报文的mark值修改后，桥协议栈往上层协议送的标记为mark1的报文和标记为mark2的报文的比例是X：Y，如前所述，标记为mark1的报文限定查找路由表A，路由表A绑定的是企业网关第一个上行接口，标记为mark2的报文限定查找路由表B，路由表B绑定的是企业网关第二个上行接口，则最终实现了从企业网关第一个上行接口和第二个上行接口转发的报文比例是X：Y。

以下为实施例：

假定双上行企业网关实施环境如下：双上行企业网关(下文简称为企业网关)使用的是嵌入式Linux***(下文简称为Linux)。假定企业网关上行接口wan0(第一个上行接口)开通的带宽是10Mbps，上行接口wan1(第二个上行接口)开通的带宽是4Mbps，上行接口wan0和上行接口wan1传送带宽比例为5：2。实现本发明所述双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法包括以下步骤。

A10，配置企业网关负载策略。企业网关上行接口wan0和上行接口wan1的报文转发比例为5：2。

参见图1所示，A10具体包含以下步骤：

A101，创建路由表。创建路由表100和路由表200，路由表100绑定wan0接口(即上行接口wan0)，匹配路由表100的数据报文通过wan0接口转发，路由表200绑定wan1接口(即上行接口wan1)，匹配路由表200的数据报文通过wan1接口转发。

例如：创建路由表100，绑定wan0接口。假定wan0接口的IP为10.10.10.2，子网掩码为255.255.255.0，wan0接口连接的对端网关是10.10.10.1，路由表100创建如下：

ip route add 10.10.10.0/24 dev wan0 table 100

ip route add default via 10.10.10.1 table 100

创建路由表200，绑定wan1接口。假定wan1接口的IP为20.20.20.2，子网掩码为255.255.255.0，wan1接口连接对端网关的IP是20.20.20.1，路由表200创建如下：

ip route add 20.20.20.0/24 dev wan1 table 200

ip route add default via 20.20.20.1 table 200

A102，创建路由表查找规则，Linux支持依据报文mark值限定从某个路由表转发报文，为了将报文按策略从相应的上行接口转发，分别创建路由表100和路由表200的查找规则，限定报文mark值为10的报文从路由表100转发，限定报文mark值为20的报文从路由表200转发。

例如：创建路由表100查找规则，mark值为10的报文从路由表100转发。查找规则创建如下：

ip rule add fwmark 10 table 100

创建路由表200查找规则，mark值为20的报文从路由表200转发。查找规则创建如下

ip rule add fwmark 20 table 200

A103，配置桥协议栈报文mark标记策略。本发明在桥协议栈修改报文的mark值。桥协议栈提供的配置接口如下：

echo wan0_mark＝10 wan0_bandwidth＝5 wan1_mark＝20

wan1_bandwidth＝2>/proc/bridge_mark_conf

上行接口wan0转发的报文mark标记为10，带宽占比为5；上行接口wan1转发的报文mark标记20，带宽占比为2。

A20，报文转发处理流程。参见图2所示，为本发明所述方法的报文转发框图，报文从Lan侧端口进入企业网关，报文被送往桥协议栈，桥协议栈按带宽比例策略，标记报文mark为10或20，mark为10的报文经过路由表100定向后从wan0接口转发，mark为20的报文经过路由表200定向后从wan1接口转发。

参见图3所示，A20具体包括以下步骤：

A201，Lan侧报文进入企业网关。

A202，Lan侧报文进入桥协议栈。

A203，桥协议栈判断报文目的MAC是否是本地MAC，如果目的MAC是本地MAC，报文转入A204处理，否则报文由桥协议栈转发往其他Lan侧端口。

A204，桥协议栈判断报文目的IP是否是本地IP，如果报文目的IP是本地IP，报文转入A206处理，如果报文目的IP不是本地IP，报文转入A205处理。

A205，桥协议栈修改报文mark值，同一时间桥协议栈修改报文mark为10和mark为20的比例是5：2。

A206，报文送往上层协议处理。

A207，报文查找路由表。标记mark为10的报文查找路由表100，从wan0接口转发，标记mark为20的报文查找路由表200，从wan1接口转发。

参见图4，下面简要举例说明桥协议栈修改报文mark值算法。

假定桥协议栈修改报文mark值为A和B比例为N：M(N、M为正整数)。

(1)，初始化N1等于N，M1等于M，markflag等于0。

(2)，判断N1或M1是否大于0，如果N1或M1其中一个大于0，转入步骤(3)，否则结束修改报文mark值，转入步骤(1)。

(3)，判断N1是否大于0，且markflag等于0，如果条件成立，转入步骤(4)，否则转入步骤(5)。

(4)，修改报文mark为A，N1减1，markflag赋值为1，接着转入步骤(2)。

(5)，判断M1是否大于0，且markflag等于1，如果条件成立，转入步骤(6)，否则转入步骤(7)。

(6)，修改报文mark为B，M1减1，markflag赋值为0，接着转入步骤(2)。

(7)，判断N1是否大于0，且M1等于0，如果条件成立，转入步骤(8)，否则转入步骤(9)。

(8)，修改报文mark为A，N1减1，接着转入步骤(2)。

(9)，判断M1是否大于0，且N1等于0，如果条件成立，转入步骤(10)，否则转入步骤(2)。

(10)，修改报文mark为B，M1减1，接着转入步骤(2)。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，其特征在于：所述双上行企业网关采用不对等的双上行接入电信网络，所述采用不对等的双上行是指：企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口带宽能力不对称；

通过使企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口传送的报文比例等于第一个上行接口和第二个上行接口所传送的数据带宽比例，避免企业网关上行的拥塞；

双上行企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口同一时间传送报文的比例由用户预先指定，指定的第一个上行接口和第二个上行接口的传送报文的比例，与第一个上行接口和第二个上行接口的传送数据容量匹配；

所述企业网关支持嵌入式Linux***，

所述嵌入式Linux***支持根据报文mark值进行策略路由，所述报文mark值指报文数据结构sk_buff中的mark成员记录的mark值。

2.如权利要求1所述的双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，其特征在于，所述进行策略路由是指：Linux策略路由功能支持根据报文的mark值查找指定的路由表，路由表绑定相应的上行接口，从而达到标记相同mark值的数据流定向到指定的上行接口上。

3.如权利要求1所述的双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，其特征在于：当利用Linux的策略路由功能定向报文到指定的上行接口时，企业网关需建立两张路由表，分别是路由表A和路由表B，将路由表A绑定企业网关第一个上行接口，路由表B绑定企业网关第二个上行接口；

配置路由表A查找策略，mark值为mark1的报文查找路由表A，标记为mark1的报文从第一个上行接口转发；

配置路由表B查找策略，mark值为mark2的报文查找路由表B，标记为mark2的报文从第二个上行接口转发。

4.如权利要求3所述的双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，其特征在于：当指定双上行企业网关的第一个上行接口和第二个上行接口同一时间传送报文的比例X：Y时，

配置企业网关的桥协议栈经过企业网关上行接口转发的报文mark标记策略，标记mark值为mark1报文和mark2报文的比例是X：Y。

5.如权利要求4所述的双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，其特征在于：X、Y是正整数。

6.如权利要求4所述的双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，其特征在于：报文进入企业网关的桥协议栈，判断报文是否需要从企业网关的上行接口转发，判断原则为：当报文的目的MAC是本地MAC，且目的IP是本地IP，则该报文需要从企业网关的上行接口转发，

按用户配置的第一个上行接口和第二个上行接口的带宽比例X：Y，修改报文的mark值为mark1或者mark2，每连续符合上行接口转发的X+Y个报文中，修改X个报文的mark值为mark1，修改Y个报文的mark值为mark2。

7.如权利要求6所述的双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，其特征在于：修改报文的mark值的具体方式为：

当X小于或等于Y时，桥协议栈轮询修改报文的mark值原则为：第n个报文mark修改为mark1，第m个报文mark修改为mark2；

n表示1，3，…，2Y-1，m表示2，4，…，2Y；

当X大于Y时，除上述原则外，还需要将第2Y+1至X+Y个报文的mark修改为mark1。

8.如权利要求1所述的双上行企业网关按带宽比例传送报文的方法，其特征在于，具体步骤为：

A10，配置企业网关负载策略；设定企业网关上行接口wan0和上行接口wan1的报文转发比例；

A10具体包含以下步骤：

A101，创建路由表：创建路由表100和路由表200，路由表100绑定wan0接口，匹配路由表100的数据报文通过wan0接口转发，路由表200绑定wan1接口，匹配路由表200的数据报文通过wan1接口转发；

A102，创建路由表查找规则：分别创建路由表100和路由表200的查找规则，限定报文mark值为10的报文从路由表100转发，限定报文mark值为20的报文从路由表200转发；

A103，配置桥协议栈报文mark标记策略：在桥协议栈修改报文的mark值，上行接口wan0转发的报文mark标记为10，带宽占比为A10设定的比例；上行接口wan1转发的报文mark标记20，带宽占比为A10设定的比例；

A20，报文转发处理：报文从Lan侧端口进入企业网关，报文被送往桥协议栈，桥协议栈按带宽比例策略，标记报文mark为10或20，mark为10的报文经过路由表100定向后从wan0接口转发，mark为20的报文经过路由表200定向后从wan1接口转发；

A20具体包括以下步骤：

A201，Lan侧报文进入企业网关；

A202，Lan侧报文进入桥协议栈；

A203，桥协议栈判断报文目的MAC是否是本地MAC，如果目的MAC是本地MAC，报文转入A204处理，否则报文由桥协议栈转发往其他Lan侧端口，处理结束；

A204，桥协议栈判断报文目的IP是否是本地IP，如果报文目的IP是本地IP，报文转入A206处理，如果报文目的IP不是本地IP，报文转入A205处理；

A205，桥协议栈修改报文mark值，同一时间桥协议栈修改报文mark为10和mark为20的比例按A10设定的比例；修改报文mark值结束后，报文转入A206处理；

A206，报文送往上层协议处理；报文转入A207处理；

A207，报文查找路由表：标记mark为10的报文查找路由表100，从wan0接口转发，标记mark为20的报文查找路由表200，从wan1接口转发，处理结束。