[發(fā)明專(zhuān)利]基于包集合的數(shù)據(jù)中心非對(duì)稱(chēng)拓?fù)湎铝髁空{(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910572054.8
• 申請(qǐng)日: 2019-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110460537B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周曉波;李克秋;魏寧;王昊嵐
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L47/125
• 分類(lèi)號(hào): H04L47/125;H04L47/6275
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國(guó)威

1.一種基于包集合的數(shù)據(jù)中心非對(duì)稱(chēng)拓?fù)湎铝髁空{(diào)度方法，其特征是，步驟如下：

1)初始化隊(duì)列數(shù)量K與相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)降級(jí)閾值；

2)初始化同一個(gè)TCP流中一些有相關(guān)性的包組成的集合flowlet的預(yù)設(shè)超時(shí)timeout值；

3)初始化flowlet表flowlet table，用于在運(yùn)行過(guò)程中儲(chǔ)存每條數(shù)據(jù)流flow的相關(guān)信息，包括如下表項(xiàng)：哈希值hash code，時(shí)間戳timestamp，優(yōu)先級(jí)priority，路徑選擇path_decision，flowlet 個(gè)數(shù)flowlet_number，其中hash code為數(shù)據(jù)流flow的索引，timestamp用于存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)流flow上一個(gè)數(shù)據(jù)包的到達(dá)交換機(jī)的時(shí)間，priority是該數(shù)據(jù)流flow的優(yōu)先級(jí)，path_decision是數(shù)據(jù)流flow的出端口, flowlet_number是當(dāng)前數(shù)據(jù)流flow已發(fā)送的flowlet個(gè)數(shù)；

4)當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)交換機(jī)時(shí)候，根據(jù)數(shù)據(jù)包中的包括源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口和入端口的五元組計(jì)算該數(shù)據(jù)包所屬數(shù)據(jù)流flow的哈希值為hash code；

5)在flowlet table中以hash code為主鍵進(jìn)行查找，若無(wú)對(duì)應(yīng)哈希值的數(shù)據(jù)流flow，認(rèn)為這是一條新的數(shù)據(jù)流flow，為其創(chuàng)建表項(xiàng)；此時(shí)操作流程同觸發(fā)新的flowlet一樣，依7) 進(jìn)行操作并且記錄下數(shù)據(jù)流flow的hash code，包到達(dá)時(shí)間timestamp，并確定其priority以及為其選擇一個(gè)出端口記作path_decision；

6)若查找到了對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)，則計(jì)算當(dāng)前包到達(dá)時(shí)間與flowlet表中timestamp的差值δ，并且使用當(dāng)前包到達(dá)時(shí)間更新timestamp的值；

7)若時(shí)間間隔值δ大于預(yù)設(shè)的timeout值，認(rèn)為觸發(fā)了新的flowlet，此時(shí)，首先將flowlet_number的計(jì)數(shù)加一，然后在可用出端口中隨機(jī)選擇一個(gè)作為新flowlet的出端口，并記錄在路徑選擇path_decision，接著依據(jù)8）進(jìn)行優(yōu)先級(jí)決策，最后將其轉(zhuǎn)發(fā)至剛剛選擇的出端口；

8）根據(jù)預(yù)設(shè)的K個(gè)優(yōu)先級(jí)以及相應(yīng)的（K-1）個(gè)降級(jí)閾值，將已發(fā)送的flowlet個(gè)數(shù)依次與這些降級(jí)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)其大于第i個(gè)降級(jí)閾值時(shí)，則流的優(yōu)先級(jí)降為（i+1），當(dāng)其大于最后一個(gè)降級(jí)閾值時(shí)則一直以最低優(yōu)先級(jí)發(fā)送。

2.如權(quán)利要求1所述的基于包集合的數(shù)據(jù)中心非對(duì)稱(chēng)拓?fù)湎铝髁空{(diào)度方法，其特征是，對(duì)于TCP發(fā)送端交換機(jī)Server1和TCP接收端交換機(jī)Server2之間的可達(dá)路徑有兩條，分別為：S1?S2?S4和S1?S3?S4，則具體步驟進(jìn)一步細(xì)化如下：

1）初始化隊(duì)列數(shù)量K與相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)降級(jí)閾值(α₁,…,α_K-1)對(duì)于總共包括4個(gè)隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)降級(jí)閾值分別為，α₁ =1，α₂ =16，α₃ =128；

2）初始化timeout值，該值用于區(qū)分不同的flowlet，timeout值選取大于負(fù)載均衡多條并行路徑的最大延時(shí)差；

3）初始化flowlet table，該表包含5個(gè)表項(xiàng)，分別為：hash code， timestamp，priority，path_decision和flowlet_number，其中hash code用于唯一的標(biāo)識(shí)一條TCP流與其對(duì)應(yīng)的流表項(xiàng)，timestamp用于記錄該TCP流上一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)間，priority用于記錄TCP流當(dāng)前的優(yōu)先級(jí)，path_decision標(biāo)識(shí)當(dāng)前的出端口，flowlet_number記錄已發(fā)送的flowlet個(gè)數(shù)；

4) -8）發(fā)送端交換機(jī)Server1發(fā)往TCP接收端交換機(jī)Server2的前三個(gè)數(shù)據(jù)包在交換機(jī)上進(jìn)行以下處理：

4.1.1）交換機(jī)S1接收到發(fā)送端的第一個(gè)數(shù)據(jù)包，根據(jù)五元組計(jì)算該數(shù)據(jù)包的所對(duì)應(yīng)TCP流的哈希值，對(duì)于hash code=2019，記錄該數(shù)據(jù)包到達(dá)交換機(jī)的時(shí)間arrive_time為216053us；

4.1.2）在flowlet table中查找哈希值為2019的記錄，此時(shí)不存在，則為flowlettable添加一條新的記錄，其中hash code =2019， timestamp=216053，flowlet_number=1；

4.1.3）由于這是該TCP流的第一個(gè)flowlet中的包，所以flowlet_number=1，小于等于第一個(gè)降級(jí)閾值α₁=1，所以該流當(dāng)前的優(yōu)先級(jí)priority=0；

4.1.4）在可用的出端口中隨機(jī)選擇一個(gè)作為該flowlet的出端口，隨機(jī)選擇的output_port=3，將flowlet table中對(duì)應(yīng)記錄的path_decision設(shè)置為3，并將該數(shù)據(jù)包由3號(hào)端口以?xún)?yōu)先級(jí)0發(fā)出；

4.2.1）交換機(jī)S1接收到發(fā)送端的第二個(gè)數(shù)據(jù)包，根據(jù)五元組計(jì)算該數(shù)據(jù)包的所對(duì)應(yīng)TCP流的哈希值，對(duì)于hash code=2019，記錄該數(shù)據(jù)包到達(dá)交換機(jī)的時(shí)間arrive_time為216503us；

4.2.2）根據(jù)其哈希值在flowlet table中查找到相應(yīng)的記錄，知道上一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)間為timestamp=216053us，計(jì)算兩個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)間間隔δ=arrive_time – timestamp= 216503 –216053= 450 timeout值=500，故此數(shù)據(jù)包屬于當(dāng)前flowlet，并不觸發(fā)新的flowlet；

4.2.3）更新表項(xiàng)中的timestamp = arrive_time = 216503 us；

4.2.4）根據(jù)記錄中已有的優(yōu)先級(jí)和出端口，priority=0，path_decision=3，將該數(shù)據(jù)包以?xún)?yōu)先級(jí)0從3號(hào)端口發(fā)出；

4.3.1）交換機(jī)S1接收到發(fā)送端的第三個(gè)數(shù)據(jù)包，根據(jù)五元組計(jì)算該數(shù)據(jù)包的所對(duì)應(yīng)TCP流的哈希值，對(duì)于hash code=2019，記錄該數(shù)據(jù)包到達(dá)交換機(jī)的時(shí)間arrive_time為217024us；

4.3.2）根據(jù)其哈希值在flowlet table中查找到相應(yīng)的記錄，知道上一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)間為timestamp=216503 us，計(jì)算兩個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)間間隔δ=217024 – 216503 = 521 timeout值=500，故此數(shù)據(jù)包觸發(fā)了新的flowlet，立即執(zhí)行4.3.3）；

4.3.3）更新表項(xiàng)中的timestamp = arrive_time = 217024us，flowlet_number=2；

4.3.4）由于此時(shí)flowlet_number=2，α₁ flowlet_number≤α₂，所以該流當(dāng)前的優(yōu)先級(jí)priority=1；

4.3.5）由于觸發(fā)了新的flowlet，故在可用的出端口中隨機(jī)選擇一個(gè)作為該flowlet的出端口，隨機(jī)選擇的output_port=2，將flowlet table中對(duì)應(yīng)記錄的path_decision設(shè)置為2，并將該數(shù)據(jù)包由2號(hào)端口以?xún)?yōu)先級(jí)1發(fā)出。