CN107919982A - 一种dci管理平台及其管理方法 - Google Patents

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CN107919982A CN201711044412.5A CN201711044412A CN107919982A CN 107919982 A CN107919982 A CN 107919982A CN 201711044412 A CN201711044412 A CN 201711044412A CN 107919982 A CN107919982 A CN 107919982A
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Abstract

本发明公开一种DCI管理平台及其管理方法，所述管理平台包括DCI管理***、用户认证***、SDN控制器、DC交换机；所述DCI管理***用于提供用户界面及操作管理接口；所述用户认证***用于实现用户认证及权限控制，其通过基于RESTCONF的接口向DCI管理***提供用户信息管理功能；所述SDN控制器生成策略与业务规则，实现DCI互联互通及业务控制，通过北向接口向DCI管理***提供服务；所述DC交换机用于实现数据平面组网，其受所述SDN控制器控制，转发策略与业务规则给DCI管理***。该技术能够按需提供的数据中心互联服务，这一业务可以实现用户自行获取在运营商范围内的数据中心互联。

Description

一种DCI管理平台及其管理方法
技术领域
本发明涉及互联网数据处理技术领域，具体为一种DCI管理平台及其管理方 法。
背景技术
互联网数据中心(Internet Data Center，IDC)行业正在向增值云服务方向转型，现有数据中心模式在能力及扩展性方面存在很大局限性，企业业务向云迁移 的意愿强烈。通过SDN/NFV技术搭建的数据中心将计算、存储、网络资源虚拟 化，同时开放可编程接口(API)，使得用户能够针对自己网络的特点使用这些 可编程接口来开发网络应用，并通过网络应用对网络进行智能掌控，从而实现网 络与用户业务及应用的无缝集成，快速响应用户需求，实现网络的快速部署、快 速上线，提升网络灵活度，提升运营商网络主导、自我规划、自我设计能力。
互联网的内容主要托管在IDC机房内，IDC上连城域网或直连骨干网，用 户通过城域网接入。随着互联网和移动互联网的快速发展，IDC的布局与用户的 实际分布存在一定的差异，大量的数据通过公众互联网传递，随着数据量的增大 和波峰现象，网络时延、网络抖动及互联互通等方面会有不同程度的影响；同时， 也难以保证用户在某个时间段内的特殊需求。为此，电信运营商通过把全国范围 内主要的数据中心通过专线方式连在一起来打造数据中心互联组网(Data Center Interconnection，DCI)，可以把相关用户流量在不同数据中心间按需调配和优化。
为了给客户提供高质量、高效率的数据中心服务，DCI管理解决方案需要提 供一个敏捷的数据中心支撑平台，支撑数据中心的业务运营和运维。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一套基于SDN/NFV技术的DCI的带宽按 需调度***，带宽调整的粒度为PORT+VLAN的形式，也就是能够提供不同租户的 不同业务需求的能力。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：提供一种DCI管理平台，所述 管理平台包括DCI管理***、用户认证***、SDN控制器、DC交换机；
所述DCI管理***用于提供用户界面及操作管理接口；
所述用户认证***用于提供用户认证及权限控制，其通过基于RESTCONF的 接口向DCI管理***提供用户管理功能；
所述SDN控制器生成策略与业务规则，实现数据中心间大二层互联(DCI: DataCenter Interconnection)及业务控制，通过北向接口向DCI管理***提供 服务；
所述DC交换机用于实现数据平面组网，其受所述SDN控制器控制，转发策 略与业务规则给DCI管理***。
进一步的，所述DCI管理***包括有***管理模块、业务管理模块、北向接 口适配模块以及外部对接接口模块；
其中，所述***管理模块用于处理用户的账号信息，提供用户管理、用户鉴 权及***日志的管理功能；
所述业务管理模块实现对DCI服务进行全生命周期的管理，包含拓扑数据展 示、策略配置、控制器管理以及流量视图；
所述北向接口适配模块用于适配SDN控制器的北向接口，屏蔽由于控制器接 口差异对上层业务管理模块带来的影响；
所述外部对接接口模块通过与外部***协作，实现定制业务的需求。
在所述业务管理模块中，所述拓扑展示信息通过SDN控制器使用OVSDB协议 与DC交换机交互，获取拓扑详细数据，所述详细数据包括DCI隧道信息，设备 规格，端口实时信息数据；
所述策略配置通过SDN控制器机使用OpenFlow协议下发流表至DC交换机实 现流规则定义、带宽控制；Qos策略通过与流规则绑定实现对用户流量质量的管 理和控制。
所述带宽控制通过令牌桶算法实现，Qos策略包括队列调度、流量整形、拥 塞控制，通过带权重的队列轮转WRR，令牌桶，主动队列管理方法实现。
进一步的，所述SDN控制器分为主SDN控制器和备SDN控制器；
其中，所述主SDN控制器负责对业务数据进行处理，并将相应数据库更新加 锁同步至备用SDN控制器上，保障控制器集群数据同步，当主SDN控制器无法正 常工作，控制器集群会自动协商选举出新的主SDN控制器代替原有控制器承当主 控制器角色；
所述备SDN控制器负责接收业务数据同步，并与其所控制的DC交换机进行 交互，下发业务指令，分担主SDN控制器性能负载。
本发明还提供一种DCI管理方法，该方法通过DCI管理***将用户的网络流 需求发送给SDN控制器，通过所述SDN控制器生成用需求的流策略以及业务规则， 并下发给DC交换机；所述SDN控制器与所述DC交换机交互，获取拓扑展示信息， 通过拓扑展示信息与流规则的绑定实现对用户流需求的管理与控制。
进一步的，所述拓扑展示信息通过SDN控制器使用OVSDB协议与DC交换机 交互，获取拓扑详细数据，所述详细数据包括DCI隧道信息，设备规格，端口实 时信息数据。
进一步的，所述SDN控制器机使用OpenFlow协议下发流表至DC交换机实现 流规则定义、带宽控制；Qos策略通过与流规则绑定实现对用户流量质量的管理 和控制。
进一步的，所述带宽控制通过令牌桶算法实现，Qos策略包括队列调度、流 量整形、拥塞控制，通过带权重的队列轮转WRR，令牌桶，主动队列管理方法实 现。
本发明具有如下创新：
我们推出基于SDN/NFV技术的按需提供的数据中心互联服务。这一业务可 以实现用户自行获取在运营商范围内的数据中心互联。
在以上的背景下，“管道”的智能化控制与差异化业务控制就显得尤为重要， 这也是本需求的关注点所在，这一智能的总体要求如下：
1.承载网络可以根据不同的用户套餐提供个性化、差异化的业务保障能力， 根据用户/业务优先级区分满足用户体验；
2.用户可以通过自助或定制界面，完成对所需服务的订购和网络资源的按需 分配；
3.网络设施可以针对用户\业务的不同，自动提供不同等级和个性化的增值业 务服务，如宽带提速、防火墙、Qos等服务；同时，可以自动适配未来的各类新 型业务封装和流量隔离方法；
4.网络设施可以弹性扩展、灵活升级：转发平面具备线速转发能力，不依赖 特定的硬件形态，支持x86架构等通用硬件形态；同时，分离的控制平面提供资 源感知、开放的北向业务功能接口。
附图说明
图1是DCI管理***物理部署图；
图2是DCI管理***逻辑架构图。
具体实施方式
如图1所示，DCI按需带宽分配管理平台(简称DCI管理平台)处于最顶 端，通过调用认证管理VM的REST API来实现对具体业务的支持。SDN主控制 器和SDN备控制器为主备SDN控制器，接收来自DCI管理***的命令，通过 南向协议下发指令给数据平面的交换机。
本实施例提供的一种DCI管理平台包括DCI管理***、用户认证***、SDN 控制器、DC交换机；
所述DCI管理***用于提供用户界面及操作管理接口；
所述用户认证***用于提供用户认证及权限控制，其通过基于RESTCONF的 接口向DCI管理***提供用户管理功能；
所述SDN控制器生成策略与业务规则，实现数据中心间大二层互联(DCI: DataCenter Interconnection)及业务控制，通过北向接口向DCI管理***提供 服务；
所述DC交换机用于实现数据平面组网，其受所述SDN控制器控制，转发策 略与业务规则给DCI管理***。
所述DCI管理***包括有***管理模块、业务管理模块、北向接口适配模块 以及外部对接接口模块；
其中，所述***管理模块用于处理用户的账号信息，提供用户管理、用户鉴 权及***日志的管理功能；
所述业务管理模块实现对DCI服务进行全生命周期的管理，包含拓扑数据展 示、策略配置、控制器管理以及流量视图；
所述北向接口适配模块用于适配SDN控制器的北向接口，屏蔽由于控制器接 口差异对上层业务管理模块带来的影响；所述外部对接接口模块通过与外部*** 协作，实现定制业务的需求。
在所述业务管理模块中，所述拓扑展示信息通过SDN控制器使用OVSDB协议 与DC交换机交互，获取拓扑详细数据，所述详细数据包括DCI隧道信息，设备 规格，端口实时信息数据；
所述策略配置通过SDN控制器机使用OpenFlow协议下发流表至DC交换机实 现流规则定义、带宽控制；Qos策略通过与流规则绑定实现对用户流量质量的管 理和控制。
所述带宽控制通过令牌桶算法实现，Qos策略包括队列调度、流量整形、拥 塞控制，通过带权重的队列轮转WRR，令牌桶，主动队列管理方法实现。
所述SDN控制器分为主SDN控制器和备SDN控制器；
其中，所述主SDN控制器负责对业务数据进行处理，并将相应数据库更新加 锁同步至备用SDN控制器上，保障控制器集群数据同步，当主SDN控制器无法正 常工作，控制器集群会自动协商选举出新的主SDN控制器代替原有控制器承当主 控制器角色；
所述备SDN控制器负责接收业务数据同步，并与其所控制的DC交换机进行 交互，下发业务指令，分担主SDN控制器性能负载。
基于SDN的DCI管理平台，实现粒度为PORT+VLAN，也就是实现SDN 控制DC交换机的出口、入口带宽按需保证。PORT为用户接入DC交换机的接 入端口，VLAN为用户接入DC交换机时数据包携带的VLAN标签值，通过 PORT+VLAN的方式，极大扩展了可接入用户范围，突破以往VLAN组网下只 支持4096个租户的限制。
针对上述平台，本发明还提供相应的管理方法，该方法通过DCI管理***将 用户的网络流需求发送给SDN控制器，通过所述SDN控制器生成用需求的流策略 以及业务规则，并下发给DC交换机；所述SDN控制器与所述DC交换机交互，获 取拓扑展示信息，通过拓扑展示信息与流规则的绑定实现对用户流需求的管理与 控制。
所述流策略及业务规则基于VXLAN(Virtual Extensible LAN)技术实现， VXLAN是一种网络虚似化技术,可以支持2^24次方的VNI个数，极大扩展了二 层网络规模。其通过MAC in UDP的方式封装二层数据包，使得跨三层的大二层 通信成为可能，从而支持二层网络的跨域部署。所述技术实施方案通过将租户在 DC间传输的数据通过VXLAN技术封装，形成DCI隧道。保证原始报文报头经历 复杂网络环境下传输后仍保持完整。租户跨DC通信数据封装后由唯一ID标识， 在VXLAN头部有24bits存放ID标识，支持1600万租户接入DCI管理***。当 租户发出ARP请求，目标IP被替换成与源虚拟机具有相同VNI的多播组IP地址， 所有VTEP(VXLAN Tunnel End Point)端都接收该多播报文，VTEP查找所在主机 上的全部虚拟机来匹配源虚拟机的Inner目的MAC，目标VTEP的虚拟机会回应 该多播包，从而获得目标VTEP的IP地址，发送端VTEP添加VNI-VTEP-虚拟机 MAC的映射关系到自己的VXLAN表中，以避免再次组播学习。基于VXLAN隧道进 行业务流控制及相关流规则绑定，从而实现对租户跨DC通信策略控制。
所述拓扑展示信息通过SDN控制器使用OVSDB协议与DC交换机交互，获取 拓扑详细数据，所述详细数据包括DCI隧道信息，设备规格，端口实时信息数据。
所述SDN控制器机使用OpenFlow协议下发流表至DC交换机实现流规则定 义、带宽控制；Qos策略通过与流规则绑定实现对用户流量质量的管理和控制。
所述带宽控制通过令牌桶算法实现，Qos策略包括队列调度、流量整形、拥 塞控制，通过带权重的队列轮转WRR，令牌桶，主动队列管理方法实现。
(1)用户可以通过自助或定制界面，完成对所需服务的订购和网络资源的按 需分配，用户通过连接DC交换机并选择相关配置申请跨DC网络资源，DCI管 理***接收请求，对请求信息进行校验及用户鉴权，通过后计算数据获取用户对 应流识别信息，并生成相应流表及Qos规则通过控制器北向接口下发至主SDN 控制器，控制器读取信息并将配置下发至DC交换机，实现用户级别流量带宽及 Qos保障，配置信息包括流表及Qos配置；
(2)用户可以在不同的时间段配置不同的带宽需求，如某用户需要在夜间 进行跨数据中心的备份，那么该用户可以在晚9：00至次日3：00配置较高的带 宽，而在剩余时间段配置较低的带宽，该方式通过用户配置其主链路下相应子流 实现，子流的粒度仍是用户级别(PORT+VLAN)，对应流表的优先级高于原有链 路流表，由DCI管理***对流表进行计时，将该流表信息加入对应规划时间的 队列中，计时结束后调用SDN控制器北向接口删除对应流表及带宽配置信息， 从而实现可操作时间内用户带宽数据更改。
(3)用户在误操作或恶意操作的情况下，***能够进行安全管理，如压缩带 宽等，用户申请链路时，DCI管理***对用户申请进行合法性判断及用户鉴权， 若申请带宽超过用户配额阈值，则自动驳回申请，保证恶意操作影响其他用户体 验及***稳定性；
(4)用户可以通过自助界面，查询所配策略的计费规则，计费策略由管理员 配置生成。
如图2所示，DCI管理***定位于SDN控制器的上层，***通过SDN控制 器开放的北向接口来对SDN网络的业务进行管控，并将管理过程中的业务数据 保存在数据库，以实现对整个业务生命周期的管理。
DCI管理***可以独立完成SDN网络的业务的管控，也可以与第三***交 互共同协作完成对SDN业务的全业务管理，如计费***。
如***逻辑架构图2所示，DCI管理***主要划分为***管理模块，业务管 理模块、北向接口适配模块，外部对接接口模块等四大模块。
***管理模块提供***基础的用户管理、用户鉴权及***日志的基本管理功 能。
业务管理模块属于***的核心模块，实现对DCI服务进行全生命周期的管 理。包含拓扑展示、策略配置、控制器管理以及流量视图等。
北向接口适配模块主要适配SDN控制器的北向接口，屏蔽由于控制器接口 差异对上层业务模块带来的影响。
外部对接接口模块对外提供的业务接口，用于通过与外部***协作，实现特 定业务的需求，如计费的需求。
用户分为管理员用户和普通用户2种角色。管理员为普通用户开通账号和权 限。
拓扑页面用于展示数据中心间链路拓扑情况及流相关信息。
用户可在拓扑界面查看所有已注册、且接入网络的数据中心分布及链路情 况。点击数据中心，可在详情模块查看该数据中心下交换机统计信息；点击链路， 可在详情模块查看链路统计信息。
用户可在拓扑界面查看流相关信息[流的两端节点为数据中心]，若有多条流 则并列显示。点击流可在详情页面查看该流下的子流信息。
权限控制：管理员可查看所有数据中心及流的信息；普通用户仅可查看自己 所注册的数据中心信息，且不能查看数据中心链路详情。
普通用户登录后，可以创建自己需要的数据中心之间的流，配置相关的流的 参数，包括名称、描述、源端和目的端数据中心交换机端口信息，以及带宽，时 长，延迟，流量延期等相关配置信息。
当普通用户登录后，可以根据需要修改数据中心之间的流，重新配置相关的 流的参数，包括名称、描述、源端和目的端数据中心交换机端口信息，以及带宽， 时长，延迟，流量延期等相关配置信息。
管理员用户只有查看历史和删除的权限，并且删除权限只针对Active状态 的流。普通用户有查看历史、修改和配置新的流的权限，并且修改权限只针对 Active状态的流。
当用户登录后可以查看相关客户下的流配置实例(一个实例对应一个NaaS ID)，如果是管理员，查询条件为用户名(Customer Name)和网络即服务号(NaaS ID)；如果是普通用户只能查看自身的流，查询条件只有NaaS ID，但是提供配 置流量的按钮。
管理员在控制器配置页面对控制器进行相应的增、删、改、查的配置操作。 控制器的录入、展示信息包括：控制器名称(必填)、控制器描述、控制器类型 (必填)、控制器的IP地址(必填)、连接控制器的用户名(必填)、连接控制器 的密码(必填)。
拓扑页面用于展示数据中心间链路拓扑情况及流相关信息。
用户可在拓扑界面查看所有已注册、且接入网络的数据中心分布及链路情 况。点击数据中心，可在详情模块查看该数据中心下交换机统计信息；点击链路， 可在详情模块查看链路统计信息。
用户可在拓扑界面查看流相关信息(流的两端节点为数据中心)，若有多条 流则并列显示。点击流可在详情页面查看该流下的子流信息。
权限控制：管理员可查看所有数据中心及流的信息；普通用户仅可查看自己 所注册的数据中心信息，且不能查看数据中心链路详情。
普通用户登录后，可以创建自己需要的数据中心之间的流，配置相关的流的 参数，包括名称、描述、源端和目的端数据中心交换机端口信息，以及带宽，时 长，延迟，流量延期等相关配置信息。管理员根据上述参数为用户分配Port、 VLAN等资源，可以根据具体的需求配置从某个或某些端口VLAN到其他端口 VLAN的流来提供网络即服务(NaaS)，并且一个网络即服务的粒度可以具体到 子流(粒度字段：带宽、时长、续租)，通过子流叠加提高带宽质量。用户分配 的一个流可以由若干子流组成，选取各个时段的空闲带宽，多样化带宽通道，既 提高了运营商的带宽利用率，又提升了用户体验，降低了成本。
如果源端和目的端数据中心的交换机上的端口上的某个VLAN已经创建了 流，不能再创建流。同一个NaaS ID下，已经有用户在创建流，不能创建流。
当普通用户登录后，可以根据需要修改数据中心之间的流，重新配置相关的 流的参数，包括名称、描述、源端和目的端数据中心交换机端口信息，以及带宽， 时长，延迟，流量延期等相关配置信息。
管理员用户只有查看历史和删除的权限，并且删除权限只针对Active状态 的流。普通用户有查看历史、修改和配置新的流的权限，并且修改权限只针对 Active状态的流。
当用户登录后可以查看相关客户下的流配置实例(一个实例对应一个NaaS ID)，如果是管理员，查询条件为用户名(Customer Name)和网络即服务号(NaaS ID)；如果是普通用户只能查看自身的流，查询条件只有NaaS ID，但是提供配 置流量的按钮。
流量视图主要为根据当前用户所分配的端口资源以及“网络即服务实例”来 查询该用户所配置的流，并实时的通过查询本地数据库以及调用控制器接口获取 该流的流速。将这些数据以图表的方式展示给用户，并附加异常检测，异常处理， 带宽状态展示等功能。还会将流，流速等信息储存至本地的数据库，并为管理员， 用户提供数据统计以及整体分析等。同时，可以提供其他方面的分析，包括针对 管理员的端口利用率的分析、数据中心流量的分析，针对用户的带宽闲置率、闲 置时段、带宽申请的建议等。
用户通过配置NaaS服务下发流配置实例，在该条流的基础上，还可以对子 流进行配置，通过子流叠加提高不同时间段下的带宽质量，提高用户运维效率。 子流基于用户链路下发，当DC管理***接收子流创建请求，计算用户当前业务 链路承载带宽，并对子创建流可行性做出判断，通过后即向SDN控制器下发业 务流及相应Qos配置，保证子流网络服务质量。当用户创建多条不同时段子流 时，DCI管理***负责对子流相对优先级及上线时间进行计算与监控，保证多子 流情况下，用户流量的正确负载。
上述技术方案能够集成SDN/NFV功能将提供和云业务，缩短业务提供速度， 提供高SLA的更灵活商业模式，用户可以基于自服务的端口进行独立下单和业 务修改。SDN将为电信工业带来根本的商业模式的转变，改变运营商和用户交 互的方式。
***具有以下优点：
1.高度的开放性和可扩展性
(1)开放的体系结构，本***设备与SDN控制器和网络设备无缝集成，系 统具备适配不同SDN控制器的能力。
(2)提供灵活公开的***API接口，以便与第三方***集成，如计费***。
2.友好的用户界面
(1)***易于安装和使用，具备风格一致的用户界面。
(2)***能完成基本的管理任务，对用户输入错误，能够尽早发现和提示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些 改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种DCI管理平台，其特征在于，所述管理平台包括DCI管理***、用户认证***、SDN控制器、DC交换机；
所述DCI管理***用于提供用户界面及操作管理接口；
所述用户认证***用于实现用户认证及权限控制，其通过基于RESTCONF的接口向DCI管理***提供用户信息管理功能；所述SDN控制器生成策略与业务规则，实现数据中心间大二层互联DCI，Data Center Interconnection，及业务控制，通过基于RESTCONF的北向接口向DCI管理***提供服务；
所述DC交换机用于实现数据平面组网，其受所述SDN控制器控制，转发策略与业务规则给DCI管理***。
2.根据权利要求1所述的一种DCI管理平台，其特征在于，所述DCI管理***包括有***管理模块、业务管理模块、北向接口适配模块以及外部对接接口模块；
其中，所述***管理模块用于处理用户的账号信息，提供用户管理、用户鉴权及***日志的管理功能；
所述业务管理模块实现对DCI服务进行全生命周期的管理，包含拓扑数据展示、策略配置、控制器管理以及流量视图；
所述北向接口适配模块用于适配SDN控制器的北向接口，屏蔽由于控制器接口差异对上层业务管理模块带来的影响；
所述外部对接接口模块通过与外部***协作，实现定制业务的需求。
3.根据权利要求2所述的一种DCI管理平台，其特征在于，在所述业务管理模块中，所述拓扑展示信息通过SDN控制器使用OVSDB协议与DC交换机交互，获取拓扑详细数据，所述详细数据包括DCI隧道信息，设备规格，端口实时信息数据；
所述策略配置通过SDN控制器机使用OpenFlow协议下发流表至DC交换机实现流规则定义、带宽控制；Qos策略通过与流规则绑定实现对用户流量质量的管理和控制。
4.根据权利要求3所述的一种DCI管理平台，其特征在于，所述带宽控制通过令牌桶算法实现，Qos策略包括队列调度、流量整形、拥塞控制，通过带权重的队列轮转WRR，令牌桶，主动队列管理方法实现。
5.根据权利要求1所述的一种DCI管理平台，其特征在于，所述SDN控制器分为主SDN控制器和备SDN控制器；
其中，所述主SDN控制器负责对业务数据进行处理，并将相应数据库更新加锁同步至备用SDN控制器上，保障控制器集群数据同步，当主SDN控制器无法正常工作，控制器集群会自动协商选举出新的主SDN控制器代替原有控制器承当主控制器角色；
所述备SDN控制器负责接收业务数据同步，并与其所控制的DC交换机进行交互，下发业务指令，分担主SDN控制器性能负载。
6.一种DCI管理方法，其特征在于，该方法通过DCI管理***将用户的网络流需求发送给SDN控制器，通过所述SDN控制器生成用需求的流策略以及业务规则，并下发给DC交换机；所述SDN控制器与所述DC交换机交互，获取拓扑展示信息，通过拓扑展示信息与流规则的绑定实现对用户流需求的管理与控制。
7.根据权利要求5所述的一种DCI管理方法，其特征在于，所述拓扑展示信息通过SDN控制器使用OVSDB协议与DC交换机交互，获取拓扑详细数据，所述详细数据包括DCI隧道信息，设备规格，端口实时信息数据。
8.根据权利要求5所述的一种DCI管理方法，其特征在于，所述SDN控制器机使用OpenFlow协议下发流表至DC交换机实现流规则定义、带宽控制；Qos策略通过与流规则绑定实现对用户流量质量的管理和控制。
9.根据权利要求8所述的一种DCI管理方法，其特征在于，所述带宽控制通过令牌桶算法实现，Qos策略包括队列调度、流量整形、拥塞控制，通过带权重的队列轮转WRR，令牌桶，主动队列管理方法实现。
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