[发明专利]一种控制令牌桶更新的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及网络技术领域，具体涉及应用于网络设备流量控制的控制令牌桶更新的方法和装置。

背景技术

流量控制通过识别不同的报文，分不同的队列予以缓存，然后以一定的策略，如根据优先级，带宽控制等，在队列间进行调度发送的过程。和传统报文转发的尽力而为不同，流量控制对报文区分对待，可以做到优先转发某些报文，从而满足现实环境中的各种需求，如保证基本应用和关键应用，保证重点用户带宽等等。

传统流量控制如图1所示，调度器通过识别IP报文中的优先级字段区分报文并缓存；然后采用绝对优先级调度或者权重轮转调度，保证优先级高的报文优先发送。传统流量控制最显著的特征就是缓存报文的队列个数固定，为4个或者8个等。

改进后的流量控制如图2所示，为层次化的流量控制模型，用户的每个业务都对应一个流量控制令牌桶，在第二层管理中每个用户对应一个令牌桶，实现对多个业务的流量控制，在第三层再对多个用户组成的用户组设置流量控制令牌桶，第四层设置物理端口对应的令牌桶，从而实现令牌桶结合层次流量控制模型，即层次令牌桶。层次令牌桶实现了对用户带宽的层次化控制，如同现实中供水管道对水的“层次化”管理，其显著的特点在于报文缓存队列个数不定，完全根据用户需要进行配置。

令牌桶作为一种速率计算和控制手段，广泛应用于流量控制中，其工作原理如下：

令牌以一定的速率放入桶中，一个令牌可以发送一定长度的数据包，桶有特定的容量，如果桶已经满了，新加入的令牌就会被丢弃；

发送一个数据包，就从令牌桶中删除与数据包中数据长度相等的令牌数；

如果没有足够的令牌发送数据包，该数据包就会等待直到有足够的令牌，或者被丢弃；

根据上述控制原理，使在发送数据包时，只能以特定的速率转发报文，从而达到速率控制的目的。

需要说明的是，实际实现中，出于性能的考虑，令牌桶的更新往往采用如下方案：

记录上次更新令牌桶中令牌的时间点；

获取当前时间与记录的上次更新令牌的时间点的时间间隔；

时间间隔乘以令牌添加速率，即得到需要添加到令牌桶的令牌数；

以限速1K(1000字节)为例，假定网络设备最小时间单位为1ms(毫秒)，一个令牌可以发送1字节的数据，该令牌桶相关参数如下：

桶深：1000个令牌；

令牌桶初始令牌数：1000个令牌，即可以发送1000字节长度的数据；

令牌更新速率：1000令牌/1000ms＝1令牌/ms；

从时刻0开始，假定时间点10ms的时候发送了一个长度为256字节的报文和一个长度为512字节的报文，令牌桶的更新情况如下：

发送长度256字节的报文时，所述令牌桶各参数的更新情况如表1所示：

  已有令牌数  1000令牌  发送报文消耗令牌  256令牌  更新令牌时间差  10ms  新增令牌  10ms×1令牌/ms＝10令牌，并记录下更  新令牌时刻为10ms  最终令牌数目  1000-256+10＝754令牌

表1

发送长度512字节的报文时，所述令牌桶各参数的更新情况如表1所示：