[发明专利]一种分布式链路接入带宽控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种分布式链路接入带宽控制系统，属于分布式计算及计算机网络控制技术领域。

背景技术

现代的宽带网络对于用户不但要求提供足够大的宽带链路接入，而且要求能同时支持视频、语音、数据等不同的业务，并且能够根据用户的不同应用需求，对其提供个性化的服务。从计算机技术和网络技术的发展历史和趋势来判断，用户数和网络带宽需求的不断增长使服务器的数据计算和控制成为整个系统的瓶颈，因此，通过提高运算结点的计算效率、对不同结点进行负载调度和对用户链路进行带宽控制等措施能够有效地降低接入结点的负载和提高网络出口带宽的利用率问题。

目前市场的网络链路接入设备并不支持基于用户角色的个性化带宽分配功能，因此，在日常网络实际运行中缺少有效的技术方法，电信、联通等各ISP甚至考虑通过流量计费方案来解决日益严重的用户数量增加、滥用网络带宽资源和网络攻击等问题。在我国，网络建设往往只注重硬件方面，通常会忽略了整个系统的运行优化方案，因此，在硬件部属完后依然存在不少实际运行问题，各个高校的校园网和商业小区普遍存在服务结点计算能力低、部分用户滥用网络资源、恶意消耗网络带宽的现象，导致网络流量异常增长，严重影响了网络的正常运行安全和其他上网用户的正常网络使用。

越来越多的网络用户接入到宽带网络，增多的用户产生的链路必然会导致接入服务器计算负载的增大。虽然通过客户端通信优化可以在一定程度上能够降低服务器的计算负载，但是，服务器负载的主要来源是用户和服务器处理结点之间的数据交换，因此，通过客户端优化的手段来降低接入服务器负载的效果不是特别明显；另外，通过不断地增大网络出口带宽、服务器硬件配置升级或者采用集中式的负载均衡调度方法是能够增加单接入结点的计算能力，但是，以上这类方法的可操作性和可扩展性不足，依然无法满足整个环境对负载计算能力不断增长的需求。

随着Internet各类应用的不断丰富，其流量也在不断地增加，网络拥塞现象显得越来越严重，因此，各ISP迫切需要合理地对网络带宽资源进行利用，在整个网络实施对所有的用户链路进行准确有效的带宽控制手段，网络瓶颈和拥塞才不会出现。因此，要达到整个网络系统的可运行、可管理和可控制的目的，必须通过对上网用户链路进行准确的带宽限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有宽带网络链路接入技术的不足，提供一种分布式链路接入带宽控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种分布式链路接入带宽控制系统，包括网络链路接入内核级计算模块、分布式结点系统负载均衡调度模块和链路带宽分配模块；其中，

网络链路接入内核级计算模块是在Linux操作系统的内核中的一个虚拟的网络接口，用于将接入服务器接收到的客户端的用户数据包进行拆包和封装处理，同时还向它的上层应用提供接口服务；

分布式结点系统负载均衡调度模块，采用分布式多计算结点的架构，在网络环境中部署多台接入服务器，并且各接入服务器之间都是相对透明的，接入服务器独立地为用户提供链路接入；所述计算结点随着系统负载的变化，增加或者减少；

链路带宽分配模块由数据包排队器和令牌缓冲池构成，所述数据包排队器为每个接入系统的用户链路新建一个排队，同一个用户链路，按照先进先出队列的规则进行排队，数据包依次进入令牌缓冲池，在系统的内存为每个用户链路新建一个令牌缓冲池，令牌缓冲池的容量根据认证数据库中相应的数据表指定的网络带宽来设置，并且编程为每一个令牌缓冲池生成一定数量的令牌，令牌缓冲池根据FIFO规则及剩余可用令牌的数量，把令牌发放给进入令牌缓冲区的数据包，最后，持有令牌的数据包将有权限到达出口链路；若数据包无法获得令牌，数据包将不能发送，然后被丢弃。

前述的网络链路接入内核级计算模块通过在用户空间实现或者在系统内核空间；在用户空间实现中，当要进行数据转发时，首先要建立原始套接字来接收数据链路层的数据包，若该数据包已经被封装，则要先把该数据包解封，并且上层的应用程序不能使用封解装；在系统内核空间实现中，上层的应用程序通过利用接口和链路进行数据交换，数据包发送通过链路接口自动进行封装操作，成为一个新数据包后再转发出去。

前述的客户端和接入服务器配置链路配置规则，链路配置规则用于新建、显示、删除或者修改链路的配置数据。