[發(fā)明專利]一種基于預(yù)測(cè)的交換機(jī)PFC控制方法及控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711224754.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN107948103B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊杰;李波;田臣;王煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/935
• 分類號(hào): H04L12/935;H04L12/931;H04L12/801;H04L12/825;H04L12/835;H04L12/851;H04L12/861
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發(fā)明提供了一種基于預(yù)測(cè)的交換機(jī)PFC控制方法及控制系統(tǒng)。所述基于預(yù)測(cè)的交換機(jī)PFC控制方法包括如下步驟：監(jiān)測(cè)交換機(jī)端口的出隊(duì)列，判斷出隊(duì)列的長(zhǎng)度是否超過閾值，如果出隊(duì)列的長(zhǎng)度超過閾值，預(yù)測(cè)交換機(jī)需要發(fā)送PFC暫停報(bào)文；如果預(yù)測(cè)交換機(jī)需要發(fā)送PFC暫停報(bào)文，預(yù)測(cè)需要向哪些端口發(fā)送PFC暫停報(bào)文，輸出應(yīng)發(fā)送PFC暫停報(bào)文的“入口端號(hào)+優(yōu)先級(jí)”集合，記作集合S；在所述集合S中，分別對(duì)每個(gè)“入口端號(hào)+優(yōu)先級(jí)”計(jì)算PFC暫停時(shí)間；根據(jù)PFC暫停時(shí)間構(gòu)建并輸出“入口端號(hào)+優(yōu)先級(jí)+暫停時(shí)間”集合，記作集合T，交換機(jī)遍歷所述集合T，將每一“入口端號(hào)+優(yōu)先級(jí)+暫停時(shí)間”中的優(yōu)先級(jí)和暫停時(shí)間填入到PFC暫停報(bào)文中，并通過端口發(fā)送出去。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涉及一種基于預(yù)測(cè)的交換機(jī)PFC控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(RDMA,Remote Direct Memory Access)是一個(gè)相對(duì)比較成熟的技術(shù)，在高性能計(jì)算領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用。由于RDMA低時(shí)延，高帶寬和低CPU占用率的特性，近些年數(shù)據(jù)中心也開始采用RDMA技術(shù)加速業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。高性能計(jì)算領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的RDMA技術(shù)方案是InfiniBand，目前數(shù)據(jù)中心中流行的方案是RoCEv2(RDMA OverConverged Ethernet v2)，其將InfiniBand的網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層協(xié)議替換為以太網(wǎng)對(duì)應(yīng)的協(xié)議，InfiniBand的傳輸層和RDMA應(yīng)用API保持不變，舊有的RDMA代碼可以方便地移植到RoCEv2環(huán)境中。

與傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)不同，RDMA技術(shù)要求網(wǎng)絡(luò)是無損的，即網(wǎng)絡(luò)傳輸中不允許出現(xiàn)因交換機(jī)緩沖溢出而丟包。以太網(wǎng)協(xié)議中，目前使用基于優(yōu)先級(jí)的流控(PFC,Priority-based Flow Control)協(xié)議保證網(wǎng)絡(luò)是無損的。PFC是一個(gè)逐跳起作用的二層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，交換機(jī)會(huì)檢測(cè)每個(gè)端口每個(gè)優(yōu)先級(jí)的入隊(duì)列長(zhǎng)度，在長(zhǎng)度超過設(shè)定的閾值Xoff后，交換機(jī)會(huì)通過該端口向上游端口發(fā)送PFC暫停報(bào)文，上游端口收到該報(bào)文后立刻停止發(fā)送該優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)；當(dāng)入隊(duì)列長(zhǎng)度低于設(shè)定的閾值Xon后，交換機(jī)可以向上游端口發(fā)送PFC恢復(fù)報(bào)文，上游端口收到恢復(fù)報(bào)文后，立刻恢復(fù)數(shù)據(jù)發(fā)送。PFC是暫停端口中某個(gè)優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)發(fā)送，而不是端口的數(shù)據(jù)發(fā)送。

但是，PFC的引入會(huì)導(dǎo)致以下問題：由于PFC的流控粒度是針對(duì)優(yōu)先級(jí)的，這是一個(gè)比較粗的控制粒度(交換機(jī)每個(gè)端口只支持8個(gè)優(yōu)先級(jí))，PFC會(huì)導(dǎo)致流的不公平和隊(duì)頭阻塞(Head-of-line blocking)等問題。為解決此問題，目前主流的方法是采用DCQCN(DataCenter QCN)擁塞控制機(jī)制。DCQCN采用RED-ECN(Random Early Detection-ExplicitCongestion Notification)作為擁塞信號(hào)產(chǎn)生方式，即交換機(jī)出隊(duì)列長(zhǎng)度在超過閾值后，交換機(jī)根據(jù)隊(duì)列長(zhǎng)度按照一定的概率對(duì)報(bào)文打上ECN擁塞標(biāo)志，隊(duì)列長(zhǎng)度越長(zhǎng)，打標(biāo)的概率越大。接收方在收到帶有ECN標(biāo)記的報(bào)文后，會(huì)產(chǎn)生信令報(bào)文CNP(CongestionNotification Packet)通知數(shù)據(jù)發(fā)送方降速。發(fā)送方如果在一段時(shí)間內(nèi)沒有繼續(xù)收到CNP報(bào)文，則開始主動(dòng)恢復(fù)發(fā)送速度。

DCQCN作為端到端擁塞控制機(jī)制，從擁塞信號(hào)產(chǎn)生，到接收端相應(yīng)擁塞信號(hào)，再到源端收到CNP報(bào)文降速，要經(jīng)歷一個(gè)往返時(shí)延(RTT,Round Trip Time)，在某些場(chǎng)景下，DCQCN的收斂速度會(huì)比較慢，尤其是incast情形(多臺(tái)主機(jī)同時(shí)向一臺(tái)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù))。收斂速度變慢會(huì)影響交換機(jī)端口的出隊(duì)列擁塞程度增加，從而導(dǎo)致流經(jīng)該出端口的報(bào)文時(shí)延變長(zhǎng)。在時(shí)延敏感的應(yīng)用中，這樣的情況是幾乎不能忍受的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于預(yù)測(cè)的交換機(jī)PFC控制方法及控制系統(tǒng)，采用主動(dòng)預(yù)測(cè)的方法，利用PFC暫停報(bào)文，將交換機(jī)緩沖維持在較低的水平，在不影響網(wǎng)絡(luò)吞吐量的情形下，極大地減少了數(shù)據(jù)中心中RDMA網(wǎng)絡(luò)的尾時(shí)延。