[發明專利]基于包集合的數據中心非對稱拓撲下流量調度方法

有效

• 申請號: 201910572054.8
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110460537B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 周曉波;李克秋;魏寧;王昊嵐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L47/125
• 分類號: H04L47/125;H04L47/6275
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發明屬，為在流信息未知，并且不改變主機協議棧的情況下僅在交換機端實現非對稱拓撲下的流量調度，本發明，基于包集合的數據中心非對稱拓撲下流量調度方法，步驟如下：初始化隊列數量K與相應的降級閾值；初始化同一個TCP流中一些有相關性的包組成的集合flowlet的預設超時超時timeout值；初始化flowlet table,當數據包到達交換機時候，根據數據包中的包括五元組計算該數據包所屬flow的hash值為hash code；在flowlet table中以hash code為主鍵進行查找比對；按優先級發送數據。本發明主要應用于數字通信場合。

技術領域

本發明主要涉及數據中心領域，特別是大規模數據中心的分布式流量調度。

背景技術

數據中心是指一個物理空間內實現對數據信息的集中處理、存儲、傳輸、交換、管理，而計算機、服務器、網絡、通信、存儲設備等通常人為是數據中心的關鍵設備。

數據中心網絡是指用于數據中心內的網絡，用于連接數據中心內的設備。具有大規模、高擴展性、高健壯性、低配置開銷、服務器間的高帶寬、高效的網絡協議、靈活的拓撲等特性。

流量調度是指對于一些已知其優先級或其需求(如截止時間)的數據流，如何根據某些指定的規則達到效用函數的最優化，已提供最好的性能。其性能度量指標通常為：流完成時間，延遲和公平性。

Flowlet是指同一個TCP流中一些有相關性的包組成的集合，這里的相關性是指：如果任意相鄰的兩個包到達同一交換設備之間的時間間隔小于預先定義的超時值，那么把滿足這個條件的包看成一個集合，稱為一個flowlet。

Flowlet Switching是以flowlet為粒度的路由交換技術，從屬于同一個flowlet的包都會從同一個端口轉發，不同的flowlet可以隨機選擇轉發端口。通常情況下將超時值定義為多路徑轉發技術中多條路徑之間延時差的最大值，這樣不會引起TCP重排序現象。

嚴格優先級隊列是指將交換機中某個端口劃分為多個隊列，隊列之間有優先級的差異，所有經過此端口的包會依據其標記的優先級進入相應的優先級隊列，并遵循先進先出的原則，但是僅僅當比某一隊列優先級高的隊列都為空時，該隊列才被允許發送。

非對稱拓撲是指數據中心的拓撲由于某些原因，如拓撲的設計，鏈路的故障或設備的異構性，從原本對稱的多路徑拓撲，轉變成的無法避免的拓撲結構。

延遲敏感型流量是指由部署在數據中心的應用產生的流量中，源于交互式的應用的部分流量，占據了流量總數的80％，但實際攜帶的數據量僅占總數據量的20％，將會直接影響用戶的使用體驗。

帶寬敏感型流量是與延遲敏感型流量相對應的一部分對于延遲并不敏感的應用產生的流量，常見于一致性，備份等應用，對延遲要求較低但需要較大的帶寬以傳輸數據量，其數目僅為流量總數的20％，卻承載了80％的數據量

降級閾值是指經過計算得出的閾值，用于降低流的優先級并切換其所屬的優先級隊列。對于一個優先級為i的流，當該流發生的flowlet數目大于該優先級對應的降級閾值α_i，則降低該流的優先級為(i+1)。

隨著越來越多的應用被部署到數據中心，應用的性能越來越取決于數據中心網絡的性能。這些應用產生的流量通常被分為兩種：延遲敏感型流量和帶寬敏感型流量。如何調度這些混合的流量來為用戶提高更好的使用體驗依舊吸引著科研界和業界的目光。同時數據中心的拓撲通常為多路徑、對稱拓撲，但非對稱拓撲仍是不可避免的挑戰。如何在非對稱拓撲下實現較高的二分帶寬依然是一個挑戰。