專利名稱：令牌桶算法的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以太網(wǎng)的QoS(quality of service，服務(wù)質(zhì)量)實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
以太網(wǎng)QoS技術(shù)的目的是有效地利用有限的帶寬，流量整形(Traffidhaper)是一種常見的QoS實現(xiàn)方法，而令牌桶(Token Bucket)算法是流量整形技術(shù)的一種常見算法。令牌桶算法的基本策略如下令牌桶中的每一個令牌都代表一定大小的數(shù)據(jù)(例如一個字節(jié))。假如用戶配置的平均發(fā)送速率為r，則每隔Ι/r的時間一個新令牌被加入到令牌桶中。假設(shè)令牌桶最多可以存發(fā)b個令牌。如果新令牌到達(dá)時令牌桶已經(jīng)滿了，那么這個新令牌會被丟棄。當(dāng)一個m 個字節(jié)的數(shù)據(jù)包到達(dá)時，就從令牌桶中刪除m個令牌，并且數(shù)據(jù)包被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。如果令牌桶中少于m個令牌，那么不會刪除令牌，并且認(rèn)為這個數(shù)據(jù)包在流量限制之外。對于在流量限制外的數(shù)據(jù)包可以被丟棄、或者排放在隊列中以便當(dāng)令牌桶中累積了足夠多的令牌時再傳輸、或者繼續(xù)發(fā)送但做特殊標(biāo)記，一旦網(wǎng)絡(luò)過載的時候?qū)⑦@些特殊標(biāo)記的數(shù)據(jù)包丟棄。令牌桶算法允許最長b個字節(jié)的突發(fā)，但從長期運(yùn)行結(jié)果看，數(shù)據(jù)包的速率被限制成常量r。實際使用中，以太網(wǎng)中存在著多個隊列，每個隊列均有一個獨(dú)立的令牌桶。為了節(jié)省硬件資源，這多個令牌桶共享一個加法器，該加法器用于計算各個令牌桶的新令牌加入。 顯然，當(dāng)隊列數(shù)量較多(例如為η)時，每個隊列的平均傳輸速率r2、……、rn也可能不相同，這一個加法器不可能按照IAvlAv……、l/rn的時間間隔對每個令牌桶計算新令牌的加入，取而代之的是以一個掃描周期T對各個令牌桶的令牌數(shù)量進(jìn)行更新。在該掃描周期T中，該加法器依次為每個隊列的令牌桶進(jìn)行數(shù)量更新。隊列數(shù)量η越多，該掃描周期 T就取得越大。由于每個隊列應(yīng)該得到相同的掃描幾率，這要求T = kXn，其中k表示該加法器完成一個隊列的一次令牌更新所需要的時間。令牌桶算法在更新令牌數(shù)量時采用較大的掃描周期會導(dǎo)致其中具有較快平均傳輸速率的隊列更新令牌數(shù)量的時間間隔較長，令牌數(shù)量經(jīng)常處于不準(zhǔn)確的狀態(tài)；同時每次更新令牌數(shù)量時會增加較大數(shù)量的新令牌，呈現(xiàn)大突發(fā)(burst)特性。例如，一個系統(tǒng)中具有8192個隊列，即η = 8192。該系統(tǒng)中具有一個加法器負(fù)責(zé)為這些隊列進(jìn)行令牌更新的累加計算，該加法器為一個隊列的一次令牌更新計算耗費(fèi)20ns， 即k = 20ns。那么該系統(tǒng)中該加法器的掃描周期T = kXn = 163. 84 μ s。其中有一個隊列的平均傳輸速率為300Mbps，即rx = 300Mbps。該隊列每隔T時間才更新一次令牌數(shù)量， 假設(shè)每個令牌代表1個字節(jié)，則每次更新的令牌數(shù)量為300X IO6X 163. 84X 10_6 + 8 = 6144 個。理想情況下該隊列應(yīng)該是每隔沈.67ns增加一個新令牌，可是實際應(yīng)用時卻是每隔 163. 84 μ s增加6144個新令牌。為了解決上述問題，一種可能的解決方案是采用多個加法器，每個加法器僅計算部分令牌桶的令牌數(shù)量更新，從而使每個加法器的掃描周期有所縮小，但這樣便增加了硬件資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種令牌桶算法的實現(xiàn)方法，該方法在現(xiàn)有硬件資源不變(即仍采用一個加法器對所有令牌桶的令牌數(shù)量更新進(jìn)行計算)的前提下，可以及時對令牌數(shù)量進(jìn)行更新。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明令牌桶算法的實現(xiàn)方法為只在一個隊列中有數(shù)據(jù)包發(fā)送出去前，才對該隊列的令牌桶進(jìn)行令牌數(shù)量更新；
權(quán)利要求
1.一種令牌桶算法的實現(xiàn)方法，其特征是，只在一個隊列中有數(shù)據(jù)包發(fā)送出去前，才對該隊列的令牌桶進(jìn)行令牌數(shù)量更新；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的令牌桶算法，其特征是，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的令牌桶算法，其特征是，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的令牌桶算法，其特征是，當(dāng)所述長度為m的數(shù)據(jù)包未發(fā)送時， 等待該隊列的令牌桶的令牌數(shù)量> m后，再發(fā)送所述長度為m的數(shù)據(jù)包。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種令牌桶算法的實現(xiàn)方法，只在一個隊列中有數(shù)據(jù)包發(fā)送出去前，才對該隊列的令牌桶進(jìn)行令牌數(shù)量更新；其中Token_Num(Now)為新的令牌數(shù)量，Token_Num(LastUpdate)為上一次令牌數(shù)量更新時的令牌數(shù)量，n為發(fā)送的數(shù)據(jù)包長度，Time(Now)為當(dāng)前時間，Time(LastUpdate)為上一次令牌數(shù)量更新的時間，r為該隊列的平均發(fā)送速率。本發(fā)明可以克服傳統(tǒng)令牌桶算法更新令牌的掃描周期過長，每次增加的令牌數(shù)量過大的問題。
文檔編號H04L12/56GK102377641SQ20101025119
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者王冬 申請人:高通創(chuàng)銳訊通訊科技(上海)有限公司