一种基于滑动窗口的带宽分配方法、装置和系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数据处理技术领域，具体地说，涉及一种基于滑动窗口的带宽分配方 法、装置和系统。
【背景技术】
[0002] 数据中心（DataCenter，简称DC)网络是很多种应用和服务的网络载体，越来越 多的应用部署在数据中心网络。同步突发是数据中心网络流量的一个基本特征。但是，传 统的TCP/IP协议栈并不能处理同步突发这种情况，具体原因有两方面。（1)在网络发生拥 塞时，TCP/IP协议栈使用丢包作为对发送端的反馈，在这种机制下，发送端必须等待一段时 间来检测分组的丢失。检测到丢包后，丢掉的这个数据包将进行超时重传，重传机制导致延 迟很大。（2)在数据中心中，交换机和路由器的每个端口上存在很长的队列，产生排队延迟。
[0003] 在数据中心中，延迟对于用户的体验非常重要，因此数据中心的网络研究大多集 中在路由和传输问题上，来尽量减小队列长度并抑制丢包重传。
[0004] DCTCP(DataCenterTCP)是一个以降低数据中心网络延迟为目标的传输层应用 协议，其能根据网络的拥塞程度自适应地对拥塞做出反应。DCTCP的实现是基于显示拥塞通 告机制（ExplicitCongestionNotification,简称ECN)。当交换机的队列长度超过一个 非常小的门限值时，交换机开始进行ECN标记。接收端在ACK(Acknowledgement，确认）分 组中设置ECN响应（ECN-echo)位，发送端能收到一系列的ECN标记。这些标记反应了网络 的拥塞情况，或者，更确切地说，反应了网络的拥塞程度。这样，发送端可以在交换机队列开 始增长的时候检测到拥塞即将发生，继而开始调整发送速率。
[0005] DCTCP的主要局限是基于公平共享的，平等对待所有的数据流，这对时延敏感的流 极为不利。对于某些对延时敏感的应用，数据请求的完成和回复是有期限（deadline)的， 即数据请求需要在期限之前完成，否则将会影响用户体验。DCTCP是基于带宽均分的策略， 因此，并未根据期限对数据流获取的带宽进行区分。
[0006] D2TCP是对DCTCP的改进，在DCTCP中引入时限感知，利用ECN机制计算网络的拥 塞程度，并使用伽马校正函数来调节拥塞窗口。在发生网络拥塞时，离时限截止较远的流拥 塞窗口退避幅度较大，而离实现截止较近的流拥塞窗口退避幅度较小或者根本不退避。从 而使得期限临近的数据流分配更多的带宽，期限截止较远的数据流分配更少的带宽，这样 能使更多的数据流在期限之前完成传输。
[0007] 然而，D2TCP的缺陷在于，其在网络拥塞程度较小的情况下性能较好，而在网络拥 塞程度非常大时的表现与DCTCP类似，基于期限（deadline)的拥塞控制方法逐渐失效，不 能根据期限来分配带宽。这导致网络拥塞程度较大的情况下，数据中心网络中很多对延迟 敏感的数据流错失期限。
[0008] 因此，亟需一种在网络拥塞程度较严重的情况下，仍能根据期限来分配带宽的方 法、装置和系统。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于解决现有技术中在网络拥塞程度较严重的情况下，不能根据期 限来分配带宽的缺陷。
[0010] 本发明的实施例首先提供一种基于滑动窗口的带宽分配方法，包括：
[0011] 获取待发送数据包的期限参数d;
[0012] 根据接收的携带有ECN标记的数据包的数量e得到网络的拥塞程度参数a;
[0013] 基于期限参数d和拥塞程度参数a构建调节因子f ;
[0014] 依照调节因子f，基于一个往返时延周期中接收到数据包的种类调整滑动窗口的 长度W;
[0015] 根据滑动窗口的长度W为待发送数据包分配带宽。
[0016] 在一个实施例中，在调整滑动窗口的长度W步骤中包括：
[0017] 判断在一个往返时延周期中是否收到携带有ECN标记的数据包；
[0018] 在收到携带有ECN标记的数据包的情况下，依照调节因子f减小发送数据滑动窗 口的长度W;
[0019] 在未收到携带有ECN标记的数据包的情况下，依照调节因子f增大发送数据滑动 窗口的长度W。
[0020] 在一个实施例中，在所述依照调节因子f减小发送数据滑动窗口的长度W的步骤 中，包括：
[0021] 根据调节因子f和当前窗口的长度W计算窗口退避步长W*f，基于窗口退避步长 w*f使当前滑动窗口的长度减少；
[0022] 在所述依照调节因子f增大发送数据滑动窗口的长度的步骤中包括：
[0023] 根据调节因子f计算窗口增长步长l_f，基于窗口增长步长l_f使当前滑动窗口的 长度增加。
[0024] 在一个实施例中，在根据接收的携带有ECN标记的数据包的数量e得到网络的拥 塞程度参数a的步骤中包括：
[0025] 在预设时间段内统计接收的携带有ECN标记的数据包的数量e，以及接收数据包 的总数n;
[0026] 根据接收的携带有ECN标记的数据包的数量e和接收数据包的总数n，对当前的拥 塞程度参数a进行更新。
[0027] 在一个实施例中，所述调节因子f为期限参数和拥塞程度参数的单调递增函数。
[0028] 在一个实施例中，所述调节因子f表示为f=a/d。
[0029] 本发明的实施例还提供一种基于滑动窗口的带宽分配装置，包括：
[0030] 期限获取模块，用于获取待发送数据包的期限参数d ;
[0031] 拥塞程度获取模块，用于根据接收的携带有ECN标记的数据包的数量e得到网络 的拥塞程度参数a;
[0032] 调节因子构建模块，用于基于期限参数d和拥塞程度参数a构建调节因子f;
[0033] 窗口调整模块，用于依照调节因子f，基于一个往返时延周期中接收到数据包的种 类调整滑动窗口的长度W;
[0034] 带宽分配模块，用于根据滑动窗口的长度W为待发送数据包分配带宽。
[0035] 在一个实施例中，所述窗口调整模块还用于：
[0036] 根据调节因子f?和当前窗口的长度W计算窗口退避步长W*f，基于窗口退避步长 w*f使当前滑动窗口的长度减少；或者，
[0037] 根据调节因子f计算窗口增长步长l_f，基于窗口增长步长l_f使当前滑动窗口的 长度增加。
[0038] 在一个实施例中，所述调节因子f为期限参数和拥塞程度参数的单调递增函数。
[0039] 本发明的实施例还提供一种基于滑动窗口的带宽分配系统，包括：发送端工作机、 汇聚设备和接收端工作机，所述发送端工作机包括如上文所述的基于滑动窗口的带宽分配 装置；
[0040] 其中，所述发送端工作机和接收端工作机分别与所述汇聚设备连接，所述汇聚设 备在所述发送端工作机和接收端工作机之间转发数据包；
[0041] 所述汇聚设备根据缓冲区的大小为转发数据包赋予CE标记；
[0042] 所述接收端工作机接收来自汇聚设备的数据包，当接收到携带CE标记的数据包 时，生成包含ECN标记的响应数据包ACK;
[0043] 所述发送端工作机基于接收的携带有ECN标记的数据包的比例来调整发送数据 滑动窗口的长度，根据为待发送数据包分配的带宽来发送数据包。
[0044] 本发明的实施例针对D2TCP传输协议存在的问题，对D2TCP协议做出改进，目的是 当拥塞程度严重的时候，依然能够根据数据流的期限进行带宽的调整。在拥塞程度严重的 情况下，仍可为期限临近的数据流分配更多的带宽，为期限截止较远的数据流分配更少的 带宽。
[0045] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0046] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0047] 图1是根据本发明实施例一的基于滑动窗口的带宽分配系统的结构示意图；
[0048] 图2a至图2d是现有技术中D2TCP调节滑动窗口的结果分析曲线图；
[0049] 图3是根据本发明实施例二的数据包转发的步骤流程图；
[0050] 图4是根据本发明实施例三的汇聚设备进行数据包处理的步骤流程图；
[0051] 图5是根据本发明实施例三的接收端工作机进行数据包处理的步骤流程图；
[0052] 图6是根据本发明实施例三的发送端工作机进行带宽分配的步骤流程图；
[0053] 图7是根据本发明实施例四的基于滑动窗口的带宽分配装置的结构示意图；
[0054] 图8a和图8b是根据本发明实施例的LH)算法的带宽分配结果的曲线图；
[0055] 图9a至图9c是根据本发明实施例的LPD算法的期限错失情况的分布图。
【具体实施方式】
[0056] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步 地详细说明。需要说明的是，附图中未绘出或者描述的