数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法
【专利摘要】本发明为数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法，按紧迫因子pri值的大小确定数据流被分配的优先级的高低，被默认分配极小值的pri，优先级最低。交换机对于在相同链路内请求窗口值大于预期窗口值的M条优先级同步数据流，计算降速概率pj。对于该M条数据流随机选择MXpj条数据流，调整它们的紧迫因子prj为极小值，降低其发送速率，M条中有MX（1-pj）条数据流顺利地在最后期限前完成传输。本方法有效解决了数据中心网络中同步优先级突发流的问题，避免发生网络拥塞，同时降低了最后期限错过率。
【专利说明】数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据中心网络的数据流分配方法，具体为一种数据中心网络(DCN)中处理同步优先级突发流的方法，以解决高错过率问题。
【背景技术】
[0002]数据中心是云计算技术的重要组成部分，为各种网络服务提供平台。服务应用工作在分散汇聚模式下(Partition/Aggregate),而汇聚节点处链路带宽一直是影响数据中心性能的主要瓶颈。此外这些业务数据流具有服务水平协定(SLA)，用户请求需要在最后期限内响应。高突发和长短混合的业务流导致传统的TCP拥塞控制协议公平共享原则的不适用，例如，长短流混合在缓存队列中造成尾部延迟，交换机缓存处理能力有限导致丢包等。网络本身并不具有最后期限的感知能力，而应用程序业务流需要在时限内得到响应。总而言之，数据中心网络面临多重的全新挑战:短流追求更低的延迟、长流需要保持较高的吞吐量，同时要求链路具备对突发流的高容忍度。
[0003]已经有研究者提出了一些针对分散/汇聚工作模式的大型数据中心网络传输控制协议。从问题解决的方案上来看，大致分为两大类:第一类是以公平共享性为准则，旨在提高网络对突发并发流的容忍能力，例如DCTCP、ICTCP。第二类放弃公平性，优先服务短流和最后期限敏感流，以缩短这类数据流的传输完成时间为首要目的，例如D3、PDQ, D2TCP,L2DCTο然而现有的Deadline-Aware Data Center TCP存在一个现象，即当链路占用率较高时，具有相同优先级的数据流由于互相竞争会同时错过最后期限，此即同步优先级突发流问题。当相同的高优先级数据流增加时这个现象将更加严重，对此，目前未见解决方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于设计一种数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法，在按优先级对数据流制定窗口资源分配方案的同时，根据自适应的概率对某些数据流降速，确保窗口资源紧张时抑制部分数据流，而使大部分数据流在最后期限完成传输。
[0005]本发明设计的数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法，所述数据中心网络包括顶层的多个交换机，并有多个工作节点，各工作节点作为发送端和一个或多个交换机连接，用户经顶层的交换机与工作节点连接，根据主动拥塞控制方法，作为发送端的各工作节点已知该数据中心网络中瓶颈链路的带宽，工作节点数量的信息；当应用程序在初始化数据流时，获得各数据流的大小及最后期限相关信息，并根据网络瓶颈链路带宽估算出数据中心网络中链路的窗口资源总值WSUffl。
[0006]各交换机计算进入该交换机的各数据流的紧迫因子，确定不同业务数据流的紧迫度，按照数据流的紧迫度为其分配窗口资源；
[0007]对紧迫因子的计算方法如下:
[0008]第i条数据流在最后期限之前完成传输的请求窗口值大小为W/，此窗口大小至少满足:
【权利要求】
1.数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法，所述数据中心网络包括顶层的多个交换机，并有多个工作节点，各工作节点作为发送端和一个或多个交换机连接，用户经顶层的交换机与工作节点连接，根据主动拥塞控制方法，作为发送端的各工作节点已知该数据中心网络中瓶颈链路的带宽，工作节点数量的信息；当应用程序在初始化数据流时，获得各数据流的大小及最后期限相关信息，并根据网络瓶颈链路带宽估算出数据中心网络中链路的窗口资源总值Wsum;其特征在于: 第i条数据流在最后期限之前完成传输的请求窗口值大小为Wi'，第i条数据流的紧迫因子Pri定义为其请求窗口值W/与常规TCP传输下平均窗口值的比，假设在满拥塞状态时第i条数据流的窗口大小为W，则其平均窗口值设定为
2.根据权利要求1所述的数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法，其特征在于: 所述交换机对M条优先级同步数据流中的各条数据流选择随机数Ptrau.，0 < Ptefflj < 1，当Pt_ < Pj,调整第j条数据流的紧迫因子PA为极小值，降低其发送速率；否则，即当Ptefflj≥Pj,，其紧迫因子Prj保持不变。
3.根据权利要求1或2所述的数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法，其特征在于: 所述各工作节点作为发送端，对各数据流发送速率进行调节； 对于发出但尚未得到确认发送完成的数据流，发送端保存着此类数据流的包括估算往返时间和状态变量值；所述状态变量值包括发送端根据剩余最后期限和剩余数据流大小计算出相关数据流的请求窗口值Wi'和紧迫因子Pri,相关数据流概率降速的标记位(Flagi)初始值为O ;发送端对各数据流发送速率进行调节的具体步骤如下: .1-1、若W/ > Wsum，发送端直接将该数据流的概率降速的标记位设为1，其紧迫因子Pri设置为极小值； .1-2、当[RTT* (BiZMSS)] < TDi，式中Tm为第i条数据流最后期限剩余时间，满足此式即该数据流即使每次数据往返RTT只传送最小单位分组的一段数据包，也依然能够在最后期限内完成数据传输；发送端将该数据流的概率降速的标记位设为I ; .1-3、当发送端收到反馈的确认报文时，根据确认报文信息更新对应数据流的概率降速的标记位，对于概率降速的标记位Flagi=I的数据流，其Pri将被发送端调整为极小值。
4.根据权利要求3所述的数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法，其特征在于: 发送端为发出的每个数据包附加上一个包含最新W/、pri和Flagi位的调度报头；当第i条数据流完成传输时，发送端为该数据流发送一个ICMP报文协议。
5.根据权利要求4所述的数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法，其特征在于: 所述交换机有包括其内所有数据流的状态列表，该状态列表中为其各数据流最近的状态变量W/和Pri, Flagi以及预期获得的有效窗口值Wi* ； 交换机对数据流发送速率的调节具体步骤如下: I1-1、每当进入交换机的数据包属于新的数据流，交换机将其状态变量V和Pri添加进状态列表，然后，交换机重新计算各数据流的预期窗口资源》T，并将各》f添加进状态列表; 若进入交换机的数据包属于已存在于交换机状态列表中的数据流，交换机先将其状态列表中的Flagi位复制到该数据包的报头中；然后，交换机将该数据包报头中的状态变量V和Pri更新到状态列表中； 若交换机收到ICMP报文协议，交换机先将该数据流在状态列表中所保留的状态变量删除；然后，交换机根据状态列表中的状态变量Wi’和Pri,重新计算各数据流的预期窗口资源PT/ ?并将各更新进状态列表； I1-2、根据I1-1所得的状态列表，判断> PT；的M条优先级同步数据流，计算各优先级同步数据流降速概率，其中第j条数据流的降速概率Pp按降速概率P J周整紧迫因子Prj。
6.根据权利要求5所述的数据中心网络中处理同步优先级突发流的方法，其特征在于: 作为接收端工作节点复制所接收的数据流调度报头中的信息到相应的确认报文中返回发送端工作节点。
【文档编号】H04L12/807GK103795643SQ201410042605
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】叶进, 葛志辉, 林婧, 张智卫, 李陶深, 杨林峰 申请人:广西大学