一种改进的QoS动态配置方法
【专利摘要】本发明提出一种适用于现有交换机加路由器模式传统交换网络改进型的QoS动态配置实现方法，该方法包括：(1)控制模块-规则初始化、流表控制；(2)流表-存储ACL规则；(3)配置模块-对控制模块下发的规则进行判定、检测；(4)驱动模块-将配置模块下发的数据流规则生效并实时监控端口状态；(5)协商模块-对驱动发送的端口数据状态进行判定，并通知控制模块进行相应动作。本发明的有益效果是：在不改变传统交换网络结构的前提下，实现了QoS智能动态配置同时支持用户自定义规则，节约了人力、物力；同时设备制造商只需提供接口，不必开放内部结构，用户不用操作设备内部，就可以实现QoS需求，保证了设备的安全性，也符合设备制造商的利益。
【专利说明】—种改进的QoS动态配置方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在现有交换网络中改进的QoS动态配置方法。
【背景技术】
[0002]在现有的交换网络中，QoS是通过设定多种转发规则，对网络中所传输的数据流量进行实时监控、带宽规划、优先级动态修正、数据流量平滑整形，以满足用户对数据业务质量及安全性的各种需求。但是随着用户对网络性能需求的日益提高、以及网络中存在许多安全性方面问题，使得许多复杂的功能被添加到交换设备的体系结构当中，造成设备越来越臃肿而且性能提升的空间越来越小，给QoS服务带来巨大挑战。针对目前交换网络的现状，也有一些组织机构提出了一些新的想法甚至是制造出了设备来解决这些问题，如OpenFlow交换机，但目前网络中普遍采用的都是传统的交换设备，要解决现状就意味着要用新设备来替换旧设备，这无疑是代价非常昂贵的。而现有的QoS服务配置方法，在性能方面，静态配置无法为新接入有特定需求的数据提供足够的性能保证，动态配置虽然可以为新接入的数据提供动态的QoS服务，但为完成该服务动作基本上都是进行的软件转发，无法达到硬件转发的速度，也没有硬件转发那样的带宽；而在安全方面，无论是静态或是动态配置，都需要直接对设备内部直接进行操作，意味着设备生产商需要将内部结构公布出来，完全不符合设备制造商的利益。
【发明内容】
[0003]本发明立足于设备制造商角度，基于目前普遍采用的交换机+路由器模式传统交换网络的应用条件下，提出一种改进型的QoS动态配置的方法，该方法的改进在于:
1.在现有的交换设备中，实现了数据流和控制流的分离，各个功能模块相互独立。
[0004]2.在进行QoS配置时不需要对设备内部直接进行操作，即使是用户直接向设备设定数据流转发规则时，也对设备内部结构没任何影响，设备的安全性得到了保护。
[0005]3.每个数据流都必须由控制模块来做出转发动作，控制模块为用户提供一个固定格式的数据流规则制定，可以预先制定一些QoS规则，也可以在数据传输过程中通过协商实时的调整QoS规则，以达到为网络中的数据分配合理的传输路径，有效的控制数据流处理策略，从而更好的控制网络，更为重要的是数据流的动态路径更改和数据流特征静态绑定或动态绑定可以拒绝某些数据流来大大增强网络中的安全性。
[0006]本发明的有益效果是:(I).在不用改变现有的网络格局或更换交换设备等的前提下，实现QoS配置实现了智能动态配置，即使用户希望自定义数据流规则，也不必像以前那样对交换机、路由器进行一系列繁复的配置，只需要按照一个固定的格式输入参数就可以实现自己想要的数据流规则，节约了人力、物力成本；(2).设备制造商不必为用户开放设备的内部结构，只需要提供一个固定格式的接口，用户就可以直接实现各种QoS需求，不用对设备内部进行操作，从而在保证设备安全性的同时也符合了设备制造商的利益。【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1、流表格式。
[0008]图2、QoS配置管理流程。
[0009]图3、规则检测流程。
【具体实施方式】
[0010]为了实现该方案，需要控制模块、流表、配置模块、驱动模块、协商模块的相互配合，这几个模块各自发挥的作用为:
1.控制模块:
(1)初始化过程中读取流表中存储的数据流规则，并向配置模块进行下发；
(2)接收用户自定义添加的数据流规则和协商模块发送的新数据流规则，并将该规则向流表进行下发，从而产生对流表的控制作用；
(3)接收没有匹配到任何流表表项的数据流，读取对数据流的转发目的，发送到相应的出口，否则直接丢弃。
[0011]2.流表:
流表中存储了多个流表项，各流表项对应一个转发规则，这样就组成了多种转发规则。进入交换网络的数据流必须通过匹配流表中的某个表项来获取相应的数据处理动作；若某个数据流没有匹配任何表项，则需要转给控制模块进行处理。流表项由头域、计数器和操作组成，参照图1所示:头域是流表项的标识；计数器用来计数流表项的统计数据；操作标明了与该流表项匹配的数据流应该执行的操作。
[0012]3.配置模块:
控制模块读取流表中的数据流规则，并向配置模块下发这些规则，配置收到控制模块下发的控制规则后，对这些控制规则进行判定、规则检测，确认无误后向驱动模块下发消息，使这些规则生效。
[0013]4.驱动模块:
接收配置模块下发的数据流规则，直接调用API，使能这些数据流规则，并实时读取交换芯片中负责数据转发的某个或者某些端口的寄存器状态，并将这些状态实时汇报给协商模块。
[0014]5.协商模块:
接收驱动模块发送的端口寄存器状态，对这些状态加以判断，达到端口拥塞、释放、关闭、打开等条件后，向控制模块发送消息，通知控制模块做相应的操作。
[0015]本发明提出的改进型QoS动态配置方法在现有的交换网络设备中实现了数据流与控制流的分离，QoS的用户自定义配置和动态配置相结合大大提高了设备的实用性，降低了人为因素在QoS配置过程中误操作所产生的负面影响，同时在QoS配置过程中不需要对设备内部直接进行操作，提高了设备的安全性。
[0016]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图2，对本发明的QoS配置管理流程作详细说明。
[0017]1.控制模块接收用户自定义的数据流配置规则，或直接读取流表中所存储的数据流规则并将其下发到配置模块。[0018]2.配置模块接收这些数据流规则，会对其进行规则检测，如图3所示流程筛选出完全有效的规则发送到驱动模块，使规则得以生效。
[0019]3.驱动模块接收数据流规则之后，直接调用芯片的API对芯片进行控制，使规则得以生效，同时实时读取某个或某些端口的寄存器状态，取出其中对某些数据流统计的流量、数据包个数等信息上报给协商模块。
[0020]4.当这些状态信息达到一定的条件时可能需要改变这些数据流的规则，或者是端口堵塞(空闲)时需要关闭(打开)该端口，协商模块需要对这些状态信息进行判定，然后将其以消息的格式上报给控制模块，控制模块将这些经过协商模块判定后的信息认为是属于新的数据流规则，会进行相应的处理。
[0021]5.数据流进入设备后，会查找流表中的匹配表项，当匹配到相应表项后，会做出表项中所规定的动作，若没匹配到任何表项则会进入控制模块，控制读取其出端口或目的等数据特征后会发送到相对应的端口，否则将其丢弃。
【权利要求】
1.一种适用于现有交换机加路由器模式传统交换网络的QoS动态配置方法，其特征在于，实现该方法需要控制模块、流表、配置模块、驱动模块和协商模块的相互协作与配合: 所述控制模块，主要负责初始化过程中读取流表中存储的数据流规则，并向配置模块进行下发；接收用户自定义添加的数据流规则和协商模块发送的新数据流规则，并将该规则向流表进行下发，从而产生对流表的控制作用；接收没有匹配到任何流表表项的数据流，读取对数据流的转发目的，发送到相应的出口，否则直接丢弃； 所述流表，主要用于存储流表项，每个流表项对应一个转发规则，从而形成多种转发规则所诉配置模块，主要负责接收控制模块下发的控制规则消息，并对这些控制规则进行判定、规则检测，确认无误后需要向驱动模块下发消息，使这些规则生效； 所述驱动模块，主要负责接收配置模块下发的数据流规则，直接调用API，使能这些数据流规则，并实时读取交换芯片中负责数据转发的某个或者某些端口的寄存器状态，并将这些状态实时汇报给协商模块； 所述协商模块，主要负责接收驱动模块发送的端口寄存器状态，对这些状态加以判断，达到端口拥塞、释放、关闭、打开等条件后，向控制模块发送消息，通知控制模块做相应的操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:(I)控制模块会提供一个固定格式的数据流规则制定，QoS规则可以根据用户按照固定格式自定义而形成，也可以在数据传输过程中根据数据流的状态实时动态形成，控制模块可以这些QoS规则进行添加、删除、修改等动作；(2)流表存储多个流表项，这些流表项支持添加、删除、修改；(3)配置模块在接收控制模块下发的规则后，需要对这些规则进行判定和冲突检测；(4).驱动模块接收配置模块下发的数据流规则，可以直接掉用API对交换芯片进行配置管理，同时还要实时读取端口状态；(5)协商模块接收驱动模块发送的端口状态，在自行判定这些状态后，实时动态地通知控制模块对某些数据流规则进行相应的动作。
【文档编号】H04L12/927GK103795652SQ201410015543
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】郑直, 王亚昕, 李世钊, 汤程, 陈量 申请人:重庆金美通信有限责任公司