本發(fā)明具體涉及一種在負(fù)載均衡環(huán)境下控制單用戶帶寬的方法。

背景技術(shù)：

隨著社會發(fā)展、行業(yè)競爭加劇，對寬帶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商來說，提供個性化接入帶寬已成為趨勢，比如，對于同一寬帶用戶來說，訪問不同IP地址段可以有不同速率、使用不同應(yīng)用可以有不同速率等等。在傳統(tǒng)BRAS(寬帶遠(yuǎn)程接入服務(wù)器)及其以下網(wǎng)絡(luò)范圍，帶寬控制相對簡單，因?yàn)橐粋€用戶的全部流量均通過某一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但在BRAS往上，帶寬控制變得復(fù)雜，因?yàn)锽RAS之上普遍存在負(fù)載均衡現(xiàn)象，沒有一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擁有單個用戶的所有流量。

根據(jù)目前Internet的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在BRAS及以下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上完成用戶帶寬控制功能最簡單，但這僅僅是站在技術(shù)的角度上。實(shí)際情況是，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(包括BRAS)都是專用設(shè)備，更改或增加新功能往往很困難，而新興網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如DPI設(shè)備，則可以很容易實(shí)現(xiàn)這些新功能。但在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中，此類新興設(shè)備一般都部署在BRAS之上，這就存在上面所描述的單臺設(shè)備上用戶流量不全的問題，這給單用戶帶寬控制帶來挑戰(zhàn)。一般做法是把分散在各個機(jī)房的用戶流量匯聚于一臺設(shè)備進(jìn)行控制，這對單臺設(shè)備的處理能力以及不同機(jī)房間的網(wǎng)絡(luò)帶寬有很大要求。另一種做法是把用戶的預(yù)期帶寬平均分配到每臺處理設(shè)備上，如用戶的預(yù)期帶寬是10Mbps，用戶的流量經(jīng)過5臺DPI(深度包檢測)設(shè)備，則在每臺設(shè)備上控制用戶的速率為10Mbps/5＝2Mbps，但這種方法只能是近似控制，并不精確。還有一種做法是有一臺中心設(shè)備，專門統(tǒng)計(jì)所有用戶在各臺流量處理設(shè)備上的速率，并根據(jù)這些速率的大小和比例，設(shè)置每臺流量處理設(shè)備上用戶的帶寬閥值，這本質(zhì)上屬于一種根據(jù)歷史值預(yù)判，也存在控制不精確的問題。

本發(fā)明涉及一種負(fù)載均衡環(huán)境下精確控制帶寬的方法，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)領(lǐng)域。本方法解決了信息同步所需帶寬大小以及及時(shí)性問題，控制效果能接近或達(dá)到全流量環(huán)境下的單用戶帶寬控制效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，具體提供一種在負(fù)載均衡環(huán)境下控制單用戶帶寬的方法,具體包括：

步驟1、網(wǎng)絡(luò)信息的設(shè)置，其包括：首先，把需要同步速率信息的設(shè)備的IP地址配置在同一子網(wǎng)段內(nèi)，同時(shí)把這些設(shè)備通過交換機(jī)互聯(lián)，確保通信正常；其次，在每臺設(shè)備上配置需要進(jìn)行信息同步的其它設(shè)備的IP地址信息，設(shè)備啟動后獲取這些配置，算出共有多少臺設(shè)備需要互相同步，同時(shí)根據(jù)IP地址大小算出各設(shè)備在這些設(shè)備列表中的編號順序；

步驟2、同步信息的設(shè)置，其包括：設(shè)置同步周期，設(shè)備工作后，各個設(shè)備使用UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)廣播定時(shí)向外廣播同步信息，各個設(shè)備的同步信息包含有本設(shè)備的編號以及用戶在本周期內(nèi)經(jīng)過本設(shè)備時(shí)的流量,同時(shí)各個設(shè)備還接收其它設(shè)備的用戶流量信息；

步驟3、用戶帶寬控制，其根據(jù)同步周期以及各個設(shè)備同步信息中包含的流量信息對用戶做帶寬限速處理；

其中，各設(shè)備間完全對等而無中心，相互之間采用UDP廣播同步信息。

優(yōu)選的，同步周期小于或等于100毫秒，且設(shè)計(jì)的同步信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能讓接收者更新對應(yīng)用戶的速率信息。

優(yōu)選的，同步信息的通信格式為：首字節(jié)代表本同步信息在系統(tǒng)中的順序編號，后面緊跟用戶IP地址與上下行流量信息，每個數(shù)據(jù)包最多包含100個用戶的同步信息。

優(yōu)選的，各個設(shè)備上的帶寬控制采用令牌桶算法，用戶的即時(shí)速率與各個設(shè)備上的累加值相關(guān)。本發(fā)明應(yīng)用在負(fù)載均衡環(huán)境下需要進(jìn)行單用戶帶寬控制的場景。當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)主要包括流量匯聚后控制、以及通過平均分配閥值進(jìn)行近似控制等等。這些方案都有一些限制，如對機(jī)房間帶寬要求大、控制不精確等等。本方法采用定時(shí)廣播特定格式的用戶信息，做到各設(shè)備間毫秒級同步，使用戶帶寬控制的平滑度接近單設(shè)備全流量下的控制平滑度。本發(fā)明具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：

1、適應(yīng)性強(qiáng)

本發(fā)明中采用廣播進(jìn)行同步，所需帶寬極小，對不同機(jī)房間的帶寬要求低，能適應(yīng)各種規(guī)模的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，且所有設(shè)備對等而無中心設(shè)備。

2、控制精確度高

本發(fā)明中采用的同步周期為100毫秒，且設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能讓接收者很快更新對應(yīng)用戶的速率信息，從而對用戶的網(wǎng)絡(luò)帶寬做出精確響應(yīng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)示意圖。

圖2是本發(fā)明的使用場景拓?fù)鋱D。

圖3是本發(fā)明用戶帶寬控制流程圖。

圖4是本發(fā)明信息同步流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1，其為負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)示意圖，圖中BRAS并聯(lián)有多個DPI設(shè)備。

參見圖2，其為負(fù)使用場景拓?fù)鋱D，圖中互聯(lián)交換機(jī)并聯(lián)有多個設(shè)備，設(shè)備設(shè)有用戶速率結(jié)構(gòu)體。

參見圖3，其為用戶帶寬控制流程圖，圖中完成用戶流量的控制。

參見圖4，其為信息同步流程圖，圖中完成設(shè)備信息同步的控制。

結(jié)合上述圖，負(fù)載均衡環(huán)境下控制單用戶帶寬的方法，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，首先，把需要同步速率信息的設(shè)備的IP地址配置在同一子網(wǎng)段內(nèi)(有可能會配置多個IP)，同時(shí)把這些設(shè)備通過交換機(jī)互聯(lián)，確保通信正常；其次在每臺設(shè)備上配置需要進(jìn)行信息同步的其它設(shè)備的IP地址信息，程序啟動后獲取這些配置，算出共有多少臺設(shè)備需要互相同步，同時(shí)根據(jù)IP地址大小算出本設(shè)備在這些設(shè)備列表中的順序，然后設(shè)置同步周期；程序正常工作后，定時(shí)向外廣播每個用戶本周期內(nèi)經(jīng)過本設(shè)備時(shí)的流量，同時(shí)接收其它設(shè)備的用戶流量信息，并根據(jù)這些信息對用戶做帶寬限速。

本發(fā)明的核心技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)：

1.設(shè)備間完全對等而無中心，互相之間采用UDP廣播同步信息，相比點(diǎn)對點(diǎn)通信，能極大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高報(bào)文發(fā)送效率。同步的及時(shí)性直接影響到控制的準(zhǔn)確度和平滑度，因此同步周期的值越小越好，但同時(shí)必須在小于此值的時(shí)間內(nèi)把這些信息發(fā)送出去，否則就會造成信息丟失，所以要達(dá)到好的控制效果，就必須使發(fā)送效率盡可能提高。

2.系統(tǒng)正常處理網(wǎng)絡(luò)流量之前，必須知曉有多少臺設(shè)備需互相同步，同時(shí)根據(jù)這些設(shè)備的IP地址算出本設(shè)備在所有設(shè)備列表中的編號(從0開始的連續(xù)值)，發(fā)送同步信息時(shí)帶有發(fā)送設(shè)備的編號，這樣接收端很容易知道信息來源，并根據(jù)編號做為數(shù)組下標(biāo)把信息存儲到數(shù)組中去。如圖2所示，每個用戶都有一個數(shù)組，數(shù)組的大小為需要同步信息的設(shè)備總數(shù)量，數(shù)組的每個成員存儲的是該用戶在每個設(shè)備上的流量，把數(shù)組的每個成員相加，再除以同步時(shí)間，就是該用戶的即時(shí)速率。采用編號做為數(shù)組下標(biāo)是為了盡快完成信息的同步，這也屬于同步及時(shí)性的范疇。

3.用戶的帶寬閥值是以秒為單位，可以進(jìn)一步分解為更小單位值，如10Mb/s,等同于1Mb/100ms,也等同于0.1Mb/10ms,帶寬控制就是基于這個原理，假如同步周期為100ms,那么在這個時(shí)間段內(nèi)，用戶上行或下行的流量就不能超過1Mb。這個同步周期值跟總用戶數(shù)相關(guān)，越小控制越平滑，但越小同步的數(shù)據(jù)量也越大，當(dāng)在這個周期內(nèi)同步不完所有數(shù)據(jù)，則會造成用戶信息丟失。

本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)以下幾方面：

1.需要同步速率信息的系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的IP地址在同一子網(wǎng)段內(nèi)，只有這樣，才能使用UDP廣播，減小發(fā)送同步信息的時(shí)間，增強(qiáng)通信效率。

2.同步的時(shí)間小于或等于100MS，要使最終的單用戶帶寬控制平滑，必須實(shí)時(shí)更新用戶速率，這個更新時(shí)間越實(shí)時(shí)越好，但精度太高，同步信息所消耗的帶寬越大，同時(shí)每臺設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載也越大，所以必須設(shè)置一個折中值，經(jīng)實(shí)踐100MS是個理想值(小于此值可行但大于會影響平滑度)。

3.通信的格式為專門設(shè)計(jì)，首字節(jié)代表本同步信息在系統(tǒng)中的順序編號，后面緊跟用戶IP地址與上下行流量信息，每個數(shù)據(jù)包最多包含100個用戶的同步信息。

4.每臺設(shè)備上的帶寬控制程序采用令牌桶或類似算法，用戶的即時(shí)速率是各個設(shè)備上的累積值。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。