[發(fā)明專利]一種可動態(tài)配置的流水化令牌桶限速方法與裝置

在審

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• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107800644A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂高鋒;卓超;全巍;李韜;趙國鴻;毛席龍;楊惠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: H04L12/819
• 分類號: H04L12/819
• 代理公司: 湖南省國防科技工業(yè)局專利中心43102
• 代理人: 馮青

1.一種可動態(tài)配置的流水化令牌桶限速方法，對于不同的限速要求通過參數(shù)的動態(tài)配置實現(xiàn)，同時使用雙端口RAM分別存儲令牌桶算法所需的相關(guān)信息，以形成流水化讀寫，提高管理令牌的效率，進(jìn)而實現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)流的限速，其特征在于，實現(xiàn)方法如下：

1)將時間粒度以及令牌增加粒度均作為可配置的參數(shù)，按照各條流對于限速的要求由外部計算后進(jìn)行動態(tài)配置，時間粒度即添加令牌的時間間隔；令牌增加粒度為每次向令牌桶中添加的令牌數(shù)量；

2)使用雙端口RAM分別存儲上述動態(tài)配置的參數(shù)、計時器以及令牌桶中的令牌數(shù)，以便于各自獨立進(jìn)行讀寫，避免三種信息的訪問沖突，進(jìn)而實現(xiàn)全流水化訪問；

3)在一個RAM單元存儲多條流的相關(guān)信息，則讀寫一個RAM單元即可同時訪問多條流的信息，進(jìn)一步提高令牌管理效率，所述RAM單元即表示一個RAM地址對應(yīng)的存儲空間；

4)計時則是通過計數(shù)器對系統(tǒng)時鐘周期的計數(shù)實現(xiàn)，分別流水化循環(huán)訪問配置的參數(shù)與計數(shù)器進(jìn)行比較：當(dāng)所訪問的RAM單元中有流的計數(shù)器所計時間大于或等于其時間粒度時，那么應(yīng)該向其令牌桶中添加數(shù)量為其令牌增加粒度的令牌，則此時發(fā)出信號通知更新令牌桶中的令牌數(shù)，然后重新開始計時；否則無需添加令牌，繼續(xù)計時；

5)當(dāng)一個報文到來時，由輸出管制模塊根據(jù)其對應(yīng)令牌桶中的令牌數(shù)決策報文是否允許正常轉(zhuǎn)發(fā)；若令牌不夠，則將報文丟棄或降級；若令牌充足，則正常轉(zhuǎn)發(fā)報文且應(yīng)該從令牌桶中減去消耗的令牌數(shù)(報文長度)，那么此時亦發(fā)出信號通知更新令牌桶中的令牌數(shù)，所述輸出管制模塊即決策報文是否正常轉(zhuǎn)發(fā)的邏輯；

6)更新令牌桶中的令牌數(shù)：根據(jù)上述的添加令牌或者消耗令牌的信號讀取相應(yīng)令牌桶中的令牌數(shù)，然后加上添加的令牌數(shù)或者減去消耗的令牌數(shù)后重新寫入；

7)將令牌管理模塊與處理報文的輸出管制模塊分開實現(xiàn)，以便于以后拓展，所述令牌管理模塊即上述生成令牌以及更新令牌的邏輯。

2.一種可動態(tài)配置的流水化令牌桶限速裝置，包含令牌管理模塊及輸出管制模塊，其特征在于，一個令牌管理模塊包含P_RAM、CNT_RAM與TB_RAM三個雙端口RAM，

所述P_RAM為存儲配置的參數(shù)P的RAM，CNT_RAM為存儲計數(shù)器C的RAM，TB_RAM為存儲令牌桶中的令牌數(shù)T的RAM；

所述三個RAM深度均為d，即RAM地址為0到d-1，每個RAM單元包含m條流的相關(guān)信息，則一個令牌管理模塊共包含m*d條流的相關(guān)信息，將配置的參數(shù)P、計數(shù)器C與令牌桶中的令牌數(shù)T各自使用不同的雙端口RAM存儲，便于三種RAM互不影響地進(jìn)行流水化訪問，若有n個令牌管理模塊同時工作，則同時訪問n*m條流的信息進(jìn)行處理，提高令牌管理效率，實現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)流的限速處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可動態(tài)配置的流水化令牌桶限速裝置，其特征在于，所述n個令牌管理模塊同時工作的具體實現(xiàn)方式如下：

1)每一個上述令牌管理模塊包含一個TB_RAM，TB_RAM的一組RAM端口已用于更新令牌，而TB_RAM的的另一組RAM端口則都給輸出管制模塊用來讀取各條流的令牌數(shù)T；

2)輸出管制模塊傳輸報文后產(chǎn)生的減脈沖能送到任何一個工作中的令牌管理模塊，所以減脈沖的接口分別與n個令牌管理模塊相連；

3)當(dāng)輸出管制模塊有報文到來，則開始傳輸報文，同時根據(jù)報文的流ID確定應(yīng)該讀取的TB_RAM，并讀取其對應(yīng)的RAM單元，基于令牌管理模塊，假設(shè)讀取的RAM地址為z，則其對應(yīng)的RAM單元包含了m條流的令牌數(shù)T：T_z1...T_zm，根據(jù)流ID選擇對應(yīng)的令牌數(shù)T與報文長度PKT_LEN對比：若T>＝PKT_LEN，則報文正常轉(zhuǎn)發(fā)，同時將包含流ID與報文長度的減脈沖發(fā)給對應(yīng)令牌管理模塊以用來更新令牌；否則將報文標(biāo)記為需丟棄或需降級者狀態(tài)，以便于在后面的報文輸出邏輯進(jìn)行對應(yīng)的處理；

4)當(dāng)需限速的數(shù)據(jù)流的數(shù)量增加時，只簡單修改輸出管制模塊，并且增加令牌管理模塊的數(shù)量，易于擴(kuò)展。