專利名稱：基于令牌桶算法的接入速率限制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于令牌桶算法的接入速率限制方法。
背景技術(shù)：
在網(wǎng)絡(luò)通信過程中，通常需要在NP(網(wǎng)絡(luò)處理器)對用戶進行流量控制，所謂的流量控制為針對網(wǎng)絡(luò)中傳送的數(shù)據(jù)報文采不同的CAR(接入速率限制)進行傳輸控制。然而，在網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備中，WEB(環(huán)球網(wǎng))用戶需要通過下載的控件定時發(fā)送心跳報文與Portal server(門戶網(wǎng)站服務(wù)器)握手，以確定用戶是否處于連接狀態(tài)。這樣，當(dāng)用戶傳送大流量的心跳報文時，網(wǎng)絡(luò)處理器無法對數(shù)據(jù)報文和心跳報文進行區(qū)別對待，而是將心跳報文和數(shù)據(jù)報文統(tǒng)一作CAR處理，導(dǎo)致用戶最終被強制下線。
目前，寬帶產(chǎn)品大多采用雙色單漏桶算法實現(xiàn)流量控制，該算清是利用一個漏桶來實現(xiàn)CAR處理，所述的單漏桶CAR的基本實現(xiàn)算法為公式(1)Ttoken j-1+(Taij-Taij-1) ＞＝Plenj*Ptoken；其中，Ptoken表示令牌的速率，單位為秒/字節(jié)，實際應(yīng)用中可以以網(wǎng)絡(luò)處理器的定時器的Ticks(時鐘周期)為參考單位，即Ptoken的單位為Ticks/字節(jié)；Ttoken j-1表示第j-1個包離開時剩余的令牌數(shù)，單位為Ticks；Taij、Taij-1分別為第j個、第j-1個包到達時定時器的計時數(shù)，單位均為Ticks；Plenj為第j個包的包長，單位為字節(jié)。
公式(1)統(tǒng)一在以Ticks為單位上時，其含義為第j個包到達，如果前一個包離開時剩余的令牌數(shù)(Ttoken j-1)加上當(dāng)前定時器與前一個包通過時定時器的差值(Taij-Taij-1)所得之和不小于通過第j個包所需要的令牌數(shù)(Plenj*Ptoken)，則第j個包即可通過。
因此，現(xiàn)有基于單漏桶算法實現(xiàn)的CAR只能基本滿足流量控制的需求，而無法根據(jù)報文的優(yōu)先級實現(xiàn)不同優(yōu)先級報文的CAR。
為此，提出了一種雙漏桶CAR算法，現(xiàn)以普通的三色雙漏桶算法為例對雙漏桶CAR算法進行說明在雙漏桶CAR算法中，是以CIR(流的平均速率)產(chǎn)生令牌，如果有借債，先還借債，剩余部分填充令牌桶，令牌桶容量等于CBS(順從突發(fā)度)，超出部分被丟棄。當(dāng)包到達時，比較漏桶中的令牌數(shù)與包的大小，如果包小于漏桶中的令牌數(shù)，在漏桶中減少相應(yīng)的令牌數(shù)，并將包標記為綠色。如果包大于漏桶中的令牌數(shù)，不足部分產(chǎn)生借債，如果累計借債小于EBS(擴展突發(fā)度)，則將包標記成黃色，并調(diào)整累計借債為新值。否則，將包標記成紅色，令牌數(shù)和累計借債數(shù)維持不變。EBS＞＝CBS。當(dāng)EBS＝CBS，則退化成兩色，即黃色或綠色，對于綠色或黃色的數(shù)據(jù)包允許進行發(fā)送處理，而對于紅色的數(shù)據(jù)包則不允許進行發(fā)送處理。
因此，所述的雙漏桶CAR算法雖然可以很好地滿足流量控制的需求，但其實現(xiàn)需要消耗大量的微碼資源，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的整機性能下降較大，給網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的正常工作帶來較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于令牌桶算法的接入速率限制方法，以實現(xiàn)針對接入用戶發(fā)生的報文按不同優(yōu)先級作CAR，同時保證網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的性能下降最小。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明所述的一種基于令牌桶算法的接入速率限制方法，包括A、確定令牌桶中可以使用的令牌數(shù)及對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理時需要的令牌數(shù)；B、當(dāng)可以使用的令牌數(shù)小于對待處理的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)處理時需要的令牌數(shù)時，判斷待處理的數(shù)據(jù)包是否為高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包，如果是，則執(zhí)行步驟C，否則，執(zhí)行步驟D；C、計令牌桶中可以使用的令牌數(shù)為負值，并對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，本次處理過程結(jié)束；D、不對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，且本次處理過程結(jié)束。
所述的步驟A包括讀取計時器當(dāng)前時間值，并根據(jù)上一個數(shù)據(jù)包離開時，計時器的時間值及令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)，確定令牌桶中可以使用的令牌數(shù)，即令牌楹中可以使用的令牌數(shù)等于計時器當(dāng)前時間值與上一個數(shù)據(jù)離開時的時間值的差，再加上一個數(shù)據(jù)包離開時令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)。
所述的步驟A包括根據(jù)令牌的速率和待處理的數(shù)據(jù)包的包長確定對其進行轉(zhuǎn)發(fā)處理需要的令牌數(shù)，即對其進行轉(zhuǎn)發(fā)處理需要的令牌數(shù)等于令牌的速率乘以待處理的數(shù)據(jù)包的包長。
所述的步驟B包括B1、判斷當(dāng)前令牌桶中可以使用的令牌數(shù)是否大于零，如果大于零，則執(zhí)行步驟B3，否則，執(zhí)行步驟B2；B2、判斷待處理的數(shù)據(jù)包是否為高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包，如果是，則執(zhí)行步驟B3，否則，執(zhí)行步驟D；
B3、確定對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理時需要使用的令牌數(shù)；B4、從令牌桶中減去步驟B3所確定的令牌數(shù)，并判斷令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)是否大于零，如果大于零，則對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，否則，執(zhí)行步驟B5；B5、判斷待處理的數(shù)據(jù)包是否為高優(yōu)先級，如果是，則執(zhí)行步驟C，否則，執(zhí)行步驟D。
其中步驟B4所述的如果大于零，則對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，還包括判斷令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)是否大于突發(fā)度，即令牌桶高度，如果大于，則令令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)等于令牌桶高度，并保存于CAR(承諾接入速率)表中，否則，直接將令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)保存于CAR表中。
所述的步驟C包括C1、將令牌桶中可以使用的令牌數(shù)計為負值，并保存于CAR表中；C2、記錄當(dāng)前計時器的計時值，并保存于CAR表中；C3、對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明采用了雙漏桶的基本算法，但僅使用一令牌桶實現(xiàn)流量控制，從而在保證網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備整機性能下降最小的情況下，實現(xiàn)針對接入用戶發(fā)生的報文按不同優(yōu)先級作CAR，以最終實現(xiàn)對接入用戶的流量控制。


圖1為本發(fā)明所述的方法的具體實施流程圖。
具體實施例方式
由于實現(xiàn)雙漏桶根據(jù)網(wǎng)絡(luò)處理器增加讀寫內(nèi)存的次數(shù)，對整機性能影響較大，為此，本發(fā)明采用了雙漏桶的基本算法，但是只用一個令牌桶，允許此令牌桶中令牌為負值用反碼表示。
本發(fā)明所述的方法的具體實施方式
參見圖1所示，包括以下步驟步驟11讀取計時器當(dāng)前時間。
步驟12從CAR表中讀取上一個數(shù)據(jù)包離開時計時器的時間值。
步驟13計算計時器當(dāng)前時間與上一個數(shù)據(jù)包離開時計時器的時間值的差值。
步驟14將步驟13所獲得的差值加上一個數(shù)據(jù)包離開時令牌桶中剩余的令牌數(shù)，作為令牌桶中可以使用的令牌數(shù)。
步驟15判斷令牌桶中可以使用的令牌數(shù)是否大于零，如果大于零，則執(zhí)行步驟16，否則，執(zhí)行步驟17；步驟16計算出新的待處理的數(shù)據(jù)包需要的令牌數(shù)，即采用令牌的速率乘以該數(shù)據(jù)包的包長作為待處理的數(shù)據(jù)包需要的令牌數(shù)，并執(zhí)行步驟18。
步驟17判斷新的待處理的數(shù)據(jù)包是否為高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包，如果是，則執(zhí)行步驟18，否則，執(zhí)行步驟27。
步驟18由于網(wǎng)絡(luò)處理器不能實現(xiàn)乘除操作，而所有的乘除操作都由上層軟件計算后變成位移操作來實現(xiàn)，因此該步驟需要判斷令牌桶中的左移位值是否大于零，如果是，則執(zhí)行步驟19，將令牌桶中的左移位側(cè)左移待處理的數(shù)據(jù)需要的令處理數(shù)位，并執(zhí)行步驟21，否則執(zhí)行步驟20，按令牌桶中的右移位值右移待處理的數(shù)據(jù)需要的令處理數(shù)位，并執(zhí)行步驟21。
步驟21計算令牌桶中處理完成新的待處理的數(shù)據(jù)包后親的剩余的令牌數(shù)為令牌桶中可以使用的令牌數(shù)減去待處理的數(shù)據(jù)包需要的令牌數(shù)。
步驟22判斷新的剩余的令牌數(shù)是否大于零，如果大于零，則執(zhí)行步驟24，否則，執(zhí)行步驟23；
步驟23判斷上述待處理的數(shù)據(jù)包是否高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包，如果是，則執(zhí)行步驟24，否則，執(zhí)行步驟27。
步驟24判斷新的剩余的令牌數(shù)是否大于突發(fā)度，即令牌桶高度值，如果大于，則執(zhí)行步驟25，否則，執(zhí)行步驟26；步驟25令新的剩余的令牌數(shù)等于令牌桶高度值，并執(zhí)行步驟26；步驟26將確定的剩余的令牌數(shù)存入CAR表中，并執(zhí)行步驟28。
步驟27因令牌數(shù)不夠，將新的待處理的數(shù)據(jù)包丟棄。
步驟28將當(dāng)前的計時器時間值作為Departure_Time_stam(當(dāng)前數(shù)據(jù)包離開時間)存入CAR表中，即作為數(shù)據(jù)包離開時間保存于CAR表中。
步驟29轉(zhuǎn)發(fā)新的待處理的數(shù)據(jù)包。
經(jīng)過上述步驟11至步驟29的處理過程，實現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的帶優(yōu)先級的CAR限制，且采用的為單漏桶，保證了處理過程的實現(xiàn)對整機性能的影響較小。
權(quán)利要求
1.一種基于令牌桶算法的接入速率限制方法，其特征在于包括A、確定令牌桶中可以使用的令牌數(shù)及對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理時需要的令牌數(shù)；B、當(dāng)可以使用的令牌數(shù)小于對待處理的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)處理時需要的令牌數(shù)時，判斷待處理的數(shù)據(jù)包是否為高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包，如果是，則執(zhí)行步驟C，否則，執(zhí)行步驟D；C、計令牌桶中可以使用的令牌數(shù)為負值，并對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，本次處理過程結(jié)束；D、不對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，且本次處理過程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于令牌桶算法的接入速率限制方法，其特征在于，所述的步驟A包括讀取計時器當(dāng)前時間值，并根據(jù)上一個數(shù)據(jù)包離開時，計時器的時間值及令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)，確定令牌桶中可以使用的令牌數(shù)，即令牌楹中可以使用的令牌數(shù)等于計時器當(dāng)前時間值與上一個數(shù)據(jù)離開時的時間值的差，再加上一個數(shù)據(jù)包離開時令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于令牌桶算法的接入速率限制方法，其特征在于，所述的步驟A包括根據(jù)令牌的速率和待處理的數(shù)據(jù)包的包長確定對其進行轉(zhuǎn)發(fā)處理需要的令牌數(shù)，即對其進行轉(zhuǎn)發(fā)處理需要的令牌數(shù)等于令牌的速率乘以待處理的數(shù)據(jù)包的包長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于令牌桶算法的接入速率限制方法，其特征在于，所述的步驟B包括B1、判斷當(dāng)前令牌桶中可以使用的令牌數(shù)是否大于零，如果大于零，則執(zhí)行步驟B3，否則，執(zhí)行步驟B2；B2、判斷待處理的數(shù)據(jù)包是否為高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包，如果是，則執(zhí)行步驟B3，否則，執(zhí)行步驟D；B3、確定對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理時需要使用的令牌數(shù)；B4、從令牌桶中減去步驟B3所確定的令牌數(shù)，并判斷令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)是否大于零，如果大于零，則對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，否則，執(zhí)行步驟B5；B5、判斷待處理的數(shù)據(jù)包是否為高優(yōu)先級，如果是，則執(zhí)行步驟C，否則，執(zhí)行步驟D。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于令牌桶算法的接入速率限制方法，其特征在于，步驟B4所述的如果大于零，則對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，還包括判斷令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)是否大于突發(fā)度，即令牌桶高度，如果大于，則令令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)等于令牌桶高度，并保存于CAR(承諾接入速率)表中，否則，直接將令牌桶中剩余的可以使用的令牌數(shù)保存于CAR表中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于令牌桶算法的接入速率限制方法，其特征在于，所述的步驟C包括C1、將令牌桶中可以使用的令牌數(shù)計為負值，并保存于CAR表中；C2、記錄當(dāng)前計時器的計時值，并保存于CAR表中；C3、對待處理的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于令牌桶算法的接入速率限制方法。該方法的核心為當(dāng)可以使用的令牌數(shù)小于對待處理的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)處理時需要的令牌數(shù)時，根據(jù)待處理的數(shù)據(jù)包是否為高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包對其進行相應(yīng)的處理，如果是對其進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，并計令牌桶中可以使用的令牌數(shù)為負值，否則，丟棄待處理的數(shù)據(jù)包。本發(fā)明采用了雙漏桶的基本算法，但僅使用一令牌桶實現(xiàn)流量控制，從而在保證網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備整機性能下降最小的情況下，實現(xiàn)針對接入用戶發(fā)生的報文按不同優(yōu)先級作CAR，以最終實現(xiàn)對接入用戶的流量控制。
文檔編號H04Q3/64GK1601963SQ0313501
公開日2005年3月30日 申請日期2003年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月26日
發(fā)明者侯超, 龔鈞 申請人:華為技術(shù)有限公司