[發明專利]一種基于路徑隔離的數據中心網絡混合流路由方法及系統

有效

• 申請號: 202110596018.2
• 申請日: 2021-05-29
• 公開（公告）號: CN113438163B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 劉波;肖楠;楊霄鵬;梁俊;陳金濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H04L45/00
• 分類號: H04L45/00
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于數據中心流量優化技術領域，公開了一種基于路徑隔離的數據中心網絡混合流路由方法及系統，所述基于路徑隔離的數據中心網絡混合流路由方法包括：構建數據中心網絡路徑隔離優化模型，創建隔離路徑并配置路徑優先級隊列；評估流的優先級并實施速率控制；計算流的傳輸路徑，并實施流的重路由。所述基于路徑隔離的數據中心網絡混合流路由系統中，主機控制包含流信息表、流需求評估器、流分類器和速率控制器，網絡控制包含流量管理模塊、拓撲管理模塊、鏈路管理模塊、路徑管理模塊、性能評估器、路由模塊和執行器。本發明針對數據中心網絡混合流的特點，通過充分利用數據中心高連通度網絡拓撲的優勢，通過路徑隔離支持不同流的服務需求。

技術領域

本發明屬于數據中心流量優化技術領域，尤其涉及一種基于路徑隔離的數據中心網絡混合流路由方法及系統。

背景技術

數據中心流量呈混合特征，主要表現在流的數據量差異大和流對網絡需求各不相同。具體來說，時延敏感型應用產生大量的短流和少量的長流，這些應用要求網絡最小化短流的完成時間并保證長流的截止時間；吞吐量敏感型應用要求網絡為流提供最小帶寬保證，同時要求網絡提供持續的帶寬供給；對于彈性業務流，則要求網絡提供盡可能多的傳輸帶寬，從而提高應用的性能。這些混合流共享數據中心網絡的基礎設施，對于有限的網絡資源，如何保證混合流中不同流的服務需求是數據中心網絡流量優化面臨的一個關鍵問題。

實施有效的混合流流量優化面臨的主要挑戰是混合流對網絡資源需求的競爭性和互異性。數據中心網絡中包含大量的短流和少量的長流，競爭性表現在長流和短流對網絡帶寬資源和交換機緩存資源的搶占關系，互異性表現在長流和短流要求網絡提供不同的服務保證。具體來說，由于短流對排隊時延非常敏感，短流要求網絡盡可能地減小交換機中緩存報文的數量，從而減小短流的排隊時延，進而減小短流的完成時間。長流則要求網絡保證一定數目的排隊報文，從而保證長流的吞吐量。當短流和長流在同一路徑上進行傳輸時，會因為資源分配的競爭性和互異性導致長流和短流的性能同時下降(參見A.Mushtaq的《Rethinking buffer management in data center networks》，發表在2014年ACMSIGCOMM會議)。研究表明，在基于先到先服務調度策略的數據中心流量優化方案中，基于TCP統計復用的資源分配方式使得短流的完成時間被嚴重增加(參見M.Alizadeh的《pFabric:Minimal near-optimal datacenter transport》，發表在2013年ACM SIGCOMM會議)，而短流的突發性，導致長流因為網絡擁塞網絡吞吐量明顯下降(參見王偉的《Freeway:Adaptively Isolating the Elephant and Mice Flows on Different TransmissionPaths》，發表在2014年IEEE ICNP會議)。因此，如何在共享的網絡基礎設施上實現有效的混合流流量優化是一個亟需解決的問題。