[發明專利]一種基于反ECN標記的數據中心網絡傳輸控制方法、系統及可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202010732147.5
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111865813B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 黃家瑋;胡晉彬;李釗毅;王詩琪;王建新
• 申請（專利權）人: 中南大學;賽爾網絡有限公司
• 主分類號: H04L47/283
• 分類號: H04L47/283;H04L47/263
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 姚瑤

本發明公開了一種基于反ECN標記的數據中心網絡傳輸控制方法系統及可讀存儲介質，方法包括：新流啟動，發送端通過交換機發送數據分組給接收端；各個交換機依次判斷是否各自鏈路是否有空余帶寬，并對當前數據分組最終的ECN標記位CE_final進行數值編碼；接收端接收數據分組，并生成一個驅動分組，再將當前數據分組的ECN標記位CE_final復制到驅動分組并發送給發送端；發送端判斷驅動分組的ECN標記位的數值編碼，若對應是鏈路均有空余帶寬，后續發送至少兩個數據分組；否則發送一個數據分組。本發明及時反饋鏈路利用率低的信息給發送端，發送端通過適當增加發送分組的數量，迅速利用空閑帶寬，從而提高鏈路利用率。

技術領域

本發明屬于數據中心網絡傳輸技術領域，具體涉及一種基于反ECN標記的數據中心網絡傳輸控制方法。

背景技術

現代數據中心承載著各種各樣的應用，如網絡搜索、社交網絡、深度學習和數據挖掘等。隨著這些數據中心應用對低延遲和高吞吐率的要求越來越嚴格，許多基于發送端的反饋式擁塞控制算法的傳輸協議被提出來以優化流完成時間，比如基于ECN標記的擁塞反饋是當隊列長度超過設定的閾值，則對數據分組進行ECN擁塞標記。由于這些傳輸協議只有在擁塞發生后才做出反應，不可避免地會導致隊列累積，降低了延遲敏感應用的性能。

近年來，為了保證接近零的排隊延遲，提出了基于接收端驅動的傳輸協議。這些基于接收端驅動的傳輸協議根據接收端的數據到達速率保守地觸發新分組。具體地，當數據分組到達接收端時，生成一個驅動分組并返回給發送端再觸發一個新分組。pHost在終端主機上執行分布式包調度，接收端根據數據到達速率給發送端發送驅動分組，以控制數據分組發送速率，優化流性能。NDP以線速啟動流，當隊列長度超過給定隊列長度閾值時，切除數據分組的有效載荷，并使用接收端驅動機制來控制輸入流量。Homa采用了基于優先級的接收端驅動傳輸機制，有效提高了短流性能。因此，基于接收端驅動的傳輸協議有效地實現了超低的排隊時延，顯著提高了時延敏感應用的性能。

然而，保守的接收端驅動傳輸協議即使在有空余帶寬的情況下也無法主動探測可用帶寬并主動提高發送速率。因此，在多瓶頸和動態流量的情況下，基于接收端驅動的傳輸協議可能會面臨鏈路利用率不足的問題。

一方面，一條流通過多個瓶頸鏈路時，其速率受到最擁擠瓶頸的限制。當該流在其他瓶頸鏈路釋放出空閑帶寬時，由于接收端驅動傳輸協議的保守性，與其共享瓶頸的基于接收端驅動的流無法及時利用空余帶寬，導致鏈路利用率低。另一方面，在數據中心流量高度動態變化的情況下，基于接收端驅動的傳輸可能會浪費鏈路帶寬。當到不同接收端的多條流共享同一個瓶頸鏈路時，即使部分流完成了傳輸，其余的流也無法利用這些已完成的流釋放的帶寬，進一步降低了鏈路利用率。

為了提高多對多通信場景中的鏈路利用率，基于接收端驅動的傳輸協議Homa使用超額承諾機制允許多個發送端同時響應一個接收端，即當其中部分發送端不能及時響應接收端的驅動分組時，仍然有剩余發送端可以響應接收端，從而提高鏈路利用率。但超額承諾機制很難直接解決基于接收端傳輸機制在多瓶頸動態流量場景下的鏈路低利用率問題，因為當一部分流量釋放帶寬時，與其共存的流量不能主動獲得更多的驅動分組來觸發更多新分組利用空閑帶寬。

因此，如何避免出現基于接收端驅動的傳輸協議中鏈路利用率低的現象，以及降低數據流的完成時間是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是解決數據中心網絡中基于接收端驅動的傳輸控制方法鏈路利用率低的問題，本發明提供的所述傳輸控制方法中用ECN標記表示鏈路有空余帶寬而不是默認的擁塞標記。

一方面，本發明提供了一種基于反ECN標記的數據中心網絡傳輸控制方法，包括如下步驟：

步驟1：新流啟動，發送端通過交換機發送數據分組給接收端；