[發明專利]基于概要數據的主動隊列管理方法

有效

• 申請號: 202110334302.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113064738B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 朱海婷;張浩;宛俊美;何高峰
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06F9/54
• 分類號: G06F9/54;G06F9/50
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發明提供了一種基于概要數據的主動隊列管理方法。當前，網絡處于擁塞狀態時，不同的主動隊列管理算法按照自身的擁塞控制機制對等待入隊的數據包進行隨機丟棄處理。這種丟棄處理的方式在相同優先級下，基本上是無差別對待的，當大流占用了隊列的大量緩存空間時，可能導致其他數據流被丟棄處理的概率增加，引出流量之間的公平性問題。本發明利用概要數據結構的存儲和查詢功能，對不同數據流轉發至緩存隊列空間中的數據包進行頻次計數，實現了細粒度的流量區分丟棄策略。本發明可有效降低隊列緩存空間需求，能快速識別并減緩網絡擁塞，有效的識別出網絡中的大流并維持鏈路穩定傳輸。

技術領域

本發明涉及一種基于概要數據的主動隊列管理方法，屬于網絡通訊領域。

背景技術

隨著通信網絡的快速發展，網絡重負載也時常發生，導致了網絡擁塞的發生。為維護網絡的可用性和穩定性，通過在路由器中部署主動隊列管理算法，對數據包進行調度，以減少網絡擁塞的發生。

主動隊列管理技術作為互聯網擁塞控制的一種有效方式，在面對突發流量時能夠提供一個緩沖隊列，隨后按次序轉發數據包，主動隊列管理技術在保障網絡傳輸吞吐量的同時，在滿隊列前，對緩沖隊列中的數據包進行調度管理，能夠維護網絡穩定傳輸，提升網絡的服務質量。目前，有隨機早期檢查法RED(Random Early Detection)，及其衍生改進的版本旨在在緩沖區溢出之前對緩沖區進行控制并計算某一時刻需丟棄的數據包數量。當前，WRED(Weighted Random Early Detection)算法應用在了思科路由器中，作為解決網絡擁塞的有效方案。但是，RED算法通過計算當前平均隊列長度并計算丟包概率，對下一時刻準備入隊的數據包按照概率進行隨機丟包。另外，針對緩沖區膨脹(Bufferbloat)問題提出的CoDel(Controlled DelayActive)方法，在數據包入隊列時給數據包打上時間戳，根據數據包在隊列中停留的時間來進行丟包判斷。FQ-CoDel(The Flow Queue CoDel)算法是CoDel改進版本，通過對不同數據流預處理后，進入CoDel管控的不同狀態的隊列中，FQ-CoDel的實現有效的解決了Bufferbloat問題。當前，主動隊列管理算法在對網絡擁塞狀態進行評估后，在擁塞狀態時對數據流進行隨機丟包，但是無法對數據流進行區分丟包。

有鑒于此，確有必要提出一種快速擁塞緩解和高效區別數據流的主動隊列管理方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于解決現有方案中，不能細粒度的識別網絡擁塞狀態、有效識別大流問題。

為實現上述目的，提出了一種基于概要數據的主動隊列管理方法，主要包括以下步驟：

S1：初始化參數，設置概要數據結構模塊的內存空間、最大隊列長度、平均隊列閾值，其中，平均隊列閾值包括最小平均閾值和最大平均閾值；

S2：判斷當前隊列長度是否大于最大隊列長度，若超過最大隊列長度，則將未入隊的數據包直接丟棄，若未超過最大隊列長度，則進入步驟S3；

S3：計算當前隊列的平均隊列長度，并與平均隊列閾值進行對比，若當前隊列的平均隊列長度小于最小平均閾值，則進入步驟S5；若當前隊列長度的平均隊列長度大于最小平均閾值，調用概要數據結構模塊中的查詢函數，對即將入隊的數據包對應流的頻次計數進行查詢，以獲得該數據包對應流在當前時間段出現的頻次計數；

S4：通過查詢得到數據包對應流的頻次計數，并與當前時段內報文總轉發數量進行比例計算，得出不同數據包對應流的差異化丟包概率，對大流執行懲罰性丟包處理，對其他數據流對應的數據包進入步驟S5；

S5：運行入隊函數，將數據包直接入隊并更新總量計數器；

S6：運行出隊函數執行數據包出隊，并調用概要數據結構模塊的插入函數對出隊的數據包進行處理。