[發(fā)明專利]一種基于分組排隊時間的包散射方法

有效

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• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109257302B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設計）人: 黃家瑋;呂文俊;李威赫;胡晉彬;王建新
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04L12/863
• 分類號: H04L12/863
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 楊萍

本發(fā)明公開了一種基于分組排隊時間的包散射方法，交換機根據(jù)每條流上一個到達分組的剩余排隊時間為該流當前到達分組選擇出端口隊列，在保證當前到達分組的排隊時間大于或等于上一個到達分組剩余排隊時間的情況下，選擇緩存隊列長度最小的出端口。相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明避免了分組的亂序，有效的減少了流的完成時間，提升了用戶的體驗。

技術領域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(DCN，Data Center Network)一種基于分組排隊時間的包散射方法。

技術背景

近年來，隨著云計算和大數(shù)據(jù)技術的迅速發(fā)展，網(wǎng)頁搜索、社交網(wǎng)絡、在線零售等越來越多的分布式應用部署到數(shù)據(jù)中心中運行。這些應用在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中產生大量流量，為了提升用戶的體驗和服務的質量，需要盡可能的減少這些流的完成時間。現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡通常使用Fat-tree和Leaf-Spine等拓撲結構提供多條等價路徑。如何有效地利用這些多路徑傳輸流量直接影響到數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中應用的性能。

等價多路徑路由策略(Equal-Cost Multi Path，ECMP)是目前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中應用最為廣泛的路由策略。ECMP采取流級別的傳輸機制，依據(jù)包頭的五元組信息，利用哈希函數(shù)將同一條流的分組在同一條路徑上傳輸。ECMP實現(xiàn)簡單，但是ECMP是一種靜態(tài)路由的方式，缺乏靈活性，當多條流被哈希到同一條路徑上時，會造成“熱點”問題。

隨機包散射(Random Packet Spraying，RPS)是一種簡單的包級別多路徑傳輸機制，在交換機上隨機選擇出端口轉發(fā)分組。RPS可以充分使用多路徑，提高網(wǎng)絡的利用率。但同時會引起嚴重的分組亂序，造成發(fā)送端降低發(fā)送速率，導致流完成時間增加，網(wǎng)絡性能降低。

LetFlow提出使用flowlet為粒度的傳輸機制，以減少分組亂序。如果一條流的兩個連續(xù)分組到達交換機的時間間隔大于設定的超時閾值時，則認為這兩個分組不屬于同一個 flowlet。但是超時閾值的取值直接影響到網(wǎng)絡的性能。當超時閾值過大時，不易形成flowlet，不能及時感知網(wǎng)絡的擁塞，網(wǎng)絡利用率不高。當超時閾值過小時，容易出現(xiàn)和 RPS一樣的嚴重分組亂序的情況。

因此，避免分組的亂序，同時提高網(wǎng)絡利用率，有效降低數(shù)據(jù)流的完成時間，是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明所解決的技術問題是，針對上述數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中包散射負載均衡策略導致的分組亂序的問題，本發(fā)明提供一種基于分組排隊時間的包散射方法，使得同一條流的分組有序的到達接收端，避免分組亂序和降窗。

本發(fā)明的技術方案包括以下步驟：

一種基于分組排隊時間的包散射方法，包括以下步驟：

一種基于分組排隊時間的包散射方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：初始化隊列長度閾值S、往返時間RTT、各個數(shù)據(jù)流的生存時間age、各個數(shù)據(jù)流的上一個到達分組的剩余排隊時間RQD、各個數(shù)據(jù)流的當前到達分組的排隊時間 QD和各個數(shù)據(jù)流的當前到達分組的到達時間t；將各數(shù)據(jù)流的信息保存在交換機流表中；

步驟二：遍歷交換機流表，依次判斷其中各個數(shù)據(jù)流的生存時間age是否為0，刪除生存時間age為0數(shù)據(jù)流的信息，轉步驟三；

步驟三：交換機監(jiān)聽是否有新分組到達，若有新分組到達，轉步驟四，否則轉步驟二；

步驟四：獲取交換機各個出端口當前的緩存隊列長度k，轉步驟五；

步驟五：判斷當前到達分組是否屬于新數(shù)據(jù)流，如是，則在交換機各個出端口中選擇緩存隊列長度k最小的出端口轉發(fā)該當前到達分組，并對當前到達分組所屬的數(shù)據(jù)流，記錄其當前到達分組的到達時間t，并計算其當前到達分組的排隊時間QD，設置其生存時間age為2RTT，設置其上一個到達分組的剩余排隊時間RQD為該數(shù)據(jù)流當前到達分組的排隊時間QD，將該數(shù)據(jù)流的信息保存在交換機流表中，再轉步驟二；否則轉步驟六；