[发明专利]大用户量的QoS公平调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大用户量的QoS公平调度方法，属于网络安全技术领域。

背景技术

随着Internet网络的越来越盛行，网络应用越来越多，网络带宽与需求的矛盾越来越突出，一方面每个上网的人员都想要无穷大的带宽和最小的延迟，另一方面网络的总带宽是有限的，而且网络处理总会带来时间延迟。目前多种操作系统，包括Unix（linux）、网络操作系统（CISCO IOS）等等，都提供了QoS实现，主要包括出入端口的流量限速和整形、出端口的队列调度，这些功能一般只能匹配若干个对象，包括IP、MAC、端口等等。

实际应用中经常有如下场景，同一个局域网内，所有用户共享100M带宽，用户总数最多可能有500个，为防止某用户使用P2P工具占用带宽，在通用QoS设备中必须下发500条规则来限制所有人的带宽占用，每个人的带宽上限为200K，而且如此配置下某个用户的带宽无法动态调整，比如当前仅有10个人在线，该用户也只能使用200K，无法使用剩余的带宽。即通用QoS设备需要下发大量的规则，会导致性能显著下降，同时又无法使用剩余的带宽。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种大用户量的QoS公平调度方法，使用户享受剩余的带宽，同时下发的规则也相当少，对系统性能的影响也很小。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

大用户量的QoS公平调度方法 ，特点是：每个用户构造一个队列，目前用户以IP为唯一标志，用户需要发送的报文均入队列，用户队列以HASH链表方式存储；在端口发送报文时，轮循每个队列进行发送，使公平调度、分享带宽，当同时上线的用户较少时，每个用户获取大的带宽，随着上线的用户逐渐增多，每个用户获取的带宽逐渐减少；同时实现带宽上限功能，引入一个活动链表概念，链表记录当前所有可发送的用户，轮循链表发送报文，每个用户按照令牌桶算法决定是否已超过带宽上限，若超过则移出活动链表，等待一段时间后再加入活动链表等待发送。

进一步地，上述的大用户量的QoS公平调度方法，报文入队列，输入为出端口的报文，首先按照报文的IP获取对应的用户队列，如果获取不到则新建一个用户队列，将报文入队列；如果用户队列不属于活跃链表，且仅有一个本次处理的报文，则将用户队列加入到活跃链表； 

报文出队列，首先获取活跃链表中的当前用户队列，同时标记当前用户队列的下一个结点，作为下一次轮循的当前用户队列；当前用户队列的队头报文为需要发送的报文，查看报文发送是否超过带宽上限，如果超过则不允许发送，计算需要延期等待的时间，如果不超过则直接发送报文。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明确保设定范围内的用户公平调度，平均分享带宽，获取几乎相同的时间延迟，还可以设置这些用户的上限带宽；为每个用户构造一个队列，目前用户以IP为唯一标志，该用户需要发送的报文均入此队列；用户队列以HASH链表方式存储，可以适用于相当大的规模；在端口发送报文时，轮循每个队列进行发送，达到公平调度、分享带宽的效果，当同时上线的用户较少时，每个用户可以获取大的带宽，随着上线的用户逐渐增多，每个用户获取的带宽逐渐减少；同时为实现带宽上限功能，引入一个活动链表概念，该链表记录当前所有可以发送的用户，轮循该链表发送报文，每个用户按照令牌桶算法决定是否已超过带宽上限，若超过则移出活动链表，等待一段时间后再加入活动链表等待发送；本发明可以任意设定范围内的用户，可以使用网络地址范围、MAC地址集合、部门等等，有极强的应用性；提出QoS公平调度算法，极大的改善了网络环境和网络质量，具有丰富的实用场景。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：入队列流程示意图；

图2：出队列流程示意图。

具体实施方式

大用户量的QoS公平调度方法，为每个用户构造一个队列，目前用户以IP为唯一标志，该用户需要发送的报文均入队列；用户队列以HASH链表方式存储，当前的HASH表长度为256，适用于相当大的规模；为实现带宽上限功能，引入一个活动链表概念，该链表记录当前所有可以发送的用户，轮循该链表发送报文；在端口发送报文时，轮循活跃链表的用户队列进行发送，达到公平调度、分享带宽的效果，当同时上线的用户较少时，每个用户可获取大的带宽，随着上线的用户逐渐增多，每个用户获取的带宽逐渐减少；同时每个用户按照令牌桶算法决定是否已超过带宽上限，若超过则移出活动链表，等待一段时间后再加入活动链表等待发送。