[发明专利]一种基于令牌桶优化算法的流量控制方法

权利要求书

1.一种基于令牌桶优化算法的流量控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤S1：建立令牌池；令牌会按一定的速率以1/rate秒周期性或一次性把自身添加到令牌桶中，其中，rate是算法生成令牌的速率；

步骤S2：设置令牌桶大小；根据历史数据的测量值及未来的预估值设置令牌桶的大小burst，每个令牌只允许匹配预设数量的字节数；

步骤S3：数据包信息分析；分析通过网关的所有数据包，通过分析数据包的源地址、目的地址、源端口、目的端口及协议类型，构造基本向量；

步骤S4：基于令牌桶优化算法进行流量控制；根据所述步骤S3产生的所述基本向量，并采用单速率三色标记处理通过的数据包，实时检测并控制流量；当一个有n个字节的数据包经过令牌桶时，就从令牌桶中消耗n个令牌，并接收数据包，允许这些数据包根据网络拥塞情况通过、丢弃或不处理；

步骤S5：重复执行所述步骤S1～S4，直到收到解除流量控制信号为止；

在所述步骤S3中，还包括如下步骤：

步骤S31：将所述源地址、目的地址、源端口、目的端口及协议类型5个维度的向量生成一个基本矩阵对此基本矩阵进行标准化处理：

其中，

步骤S32：计算相关系数矩阵：

其中，它的特征值(λ₁，λ₂，......，λ_p)和相应的特征向量a_i＝(a_i1，a_i2，......，a_ip)，i＝1，2，......，p；

步骤S33：根据相关系数矩阵、特征值及相应的特征向量进行平滑数据建模，经过移动中值滤波、阀值处理、合成及调整处理后，获得一条与时间t相关的光滑拟合曲线p(t)和经过处理过的数据包，p(t)表示可以接受的正常流量与时间t相关的光滑拟合曲线，且表示可以接受的正常流量。

2.根据权利要求1所述的一种基于令牌桶优化算法的流量控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，还包括如下步骤：

步骤S41：记令牌桶填充令牌的平均速率为CIR，有突发流量时系统所允许数据包传输的最大速率为CBS，每次数据包发送或接收时突发允许超过CBS的最大流量速率为EBS，以及正常使用的C令牌桶和超出C容量的突发E令牌桶；两个令牌桶中令牌每隔1/CIR时间就添加一个令牌，先往C令牌桶中添加令牌；当C令牌桶满后，再往E令牌桶添加；当C令牌桶和E令牌桶都满后，就会丢弃新的令牌；

步骤S42：令Tc和Te分别表示C令牌桶和E令牌桶中的令牌数，最初状态下，Tc＝CBS，Te＝EBS；其中，CBS数值和EBS数值分别表示两桶的总容量，到达的数据流速率是r，

a)如果r＝rate，每个到达的数据包请求都能匹配到相应的令牌，这些数据包能不被限速地通过网关到达主机系统；

b)如果rrate，到达的数据包只消耗部分令牌，在令牌桶里就积累未使用的令牌直到令牌桶被装满，并且剩余的令牌能在突发请求数据时被使用；这些数据包能不被限速地通过网关到达主机系统；

c)如果rrate，如果请求的数据包持续地到来，将触发流量控制机制，并产生以下3种情况：

i.将发生丢包、卡顿、拒绝响应；

ii.对流量限制的数据包做标记后传输，当网络过载时就将这些有标记的包丢弃；

iii.令牌桶中没有足够的令牌对应相应的请求或数据包，通过排队等待后续令牌生成足够的令牌来发送数据包；

步骤S43：令牌桶优化算法根据数据包长度确定包通过或拒绝，记一数据包长度为L：

a)如果LTc，数据包被标记为绿色，表示此数据包能正常通过系统，发送后C令牌桶剩余的令牌为(Tc-L)；

b)如果TcLTe，数据包被标记为黄色，从E令牌桶中取走额外的令牌，E令牌桶中的令牌减少(L-Tc)；

c)如果LTe，把数据包标记为红色，系统直接丢弃不发送，这样两个令牌桶中的总令牌都不变。