[发明专利]一种公平网络流量管控方法及装置

说明书

本发明公开了一种公平网络流量管控方法及装置，包括：(1)当长度为l的分组到达时，流量控制器根据该分组所属的流的令牌占用量和当前全局令牌桶中的令牌数来决定是否允许该分组通过；如果该分组允许通过，则通过Count‑min Sketch将该流的令牌占用量增加l；如果允许分组通过且分组到达之前该分组所属流的令牌占用量为0，那么将该流插入到活跃流链表尾部；(2)以预设定的速度产生令牌，当令牌产生时，将全局令牌桶中的令牌数增加1，然后从活跃流链表的头部取出一条流，通过Count‑min Sketch结构将该流所占用的令牌数减少1，此时，如果该流的令牌占用量大于0，则将该流重新插入到活跃流链表的尾部。本发明能将公平地将令牌分配给各活跃流，从而使经过流量管控器的各流公平地共享带宽资源。

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，具体涉及一种公平网络流量管控方法及装置。

背景技术

在广域网中，互联网服务提供商常使用流量管控机制来限制用户的流量速度。最近的一项研究结果指出，由谷歌数据中心服务器发起的连接中，7％的连接被流量管控机制所限速。

流量管控机制往往通过无缓存的令牌桶算法来实现。在该算法中，流量管控器以预设定的速度来产生令牌，并且将令牌放入令牌桶中。令牌桶有一定的容量，当令牌数超过令牌桶的容量时，产生的令牌会丢弃。当网络内的分组到达流量管控器时，如果分组大小不超过令牌桶内的令牌数，那么该分组允许通过流量管控器；否则，该分组将被丢弃。

然而，在广域网中，这种流量管控机制会造成严重的不公平性问题。基于无缓存令牌桶算法的流量管控机制以令牌作为分配带宽资源的基本单位，按照先来先服务的方式来分配令牌。在传统广域网中，所有端系统都使用同类型的拥塞控制算法：即基于丢包的拥塞控制算法。然而，近期广域网中出现了大量的新型拥塞控制算法(如BBR)。这些新型拥塞控制算法对丢包是鲁棒的，即在检测到丢包时，不会立即降低发送速度，而是根据其它拥塞信号(如延迟)来综合地判断当前的拥塞状况。当使用新型拥塞控制算法的流和使用传统拥塞控制算法的流同时受流量管控机制的限速时，传统拥塞控制算法在分组被丢弃之后会不断减速，而新型拥塞控制算法则会迅速占据其释放的带宽。最终，绝大多数带宽为新型拥塞控制算法所占据，而传统拥塞控制算法仅能获得极少数地带宽。

发明内容

本发明提供了一种公平网络流量管控方法及装置，将带宽公平地分配给各流。

为达到上述目的，本发明一种公平网络流量管控装置，包括流量控制器、全局令牌桶、存储器和令牌产生器；

流量控制器，和全局令牌桶双向通讯连接，用于判断是否允许一个到达的分组通过；

全局令牌桶用于存储当前未使用的令牌数；

存储器，和流量控制器双向通讯连接，内置有Count-min Sketch和活跃流链表；Count-min Sketch结构用于存储每流的令牌占用量信息；活跃流链表用于维护当前活跃的流，是一个链表结构；

令牌产生器，输出端和全局令牌桶的输入端连接，用于按照预设定的速度产生令牌。

进一步的，全局令牌桶为计数器。

进一步的，Count-min Sketch结构为一种存储结构，存储结构由一个d行×w列的二维数组构成，数组中的每个元素均为一个计数器；每行都有一个对应的哈希函数，共有d个相互独立的哈希函数，哈希函数用于将流的五元组信息映射到{0,1,…,w-1}，Count-minSketch结构支持更新和查询流的令牌占用量。