數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中保障低延時的多路徑傳輸控制機(jī)制研究.pdf

1、作為云計算和下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新的平臺，數(shù)據(jù)中心在提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和技術(shù)革新的歷程中扮演著十分重要的角色。它的高性能通信主要受兩類應(yīng)用的影響：一類是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的大塊數(shù)據(jù)傳輸，比如虛擬機(jī)遷移和大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲同步，它們產(chǎn)生數(shù)據(jù)量大并且持續(xù)時間久的長流；另一類是面向外部用戶的小塊數(shù)據(jù)傳輸，比如基于 Map/Reduce架構(gòu)的 Web索引和大數(shù)據(jù)分析，它們產(chǎn)生大量動態(tài)性高、數(shù)據(jù)量小并且持續(xù)時間短的短流。相對來講，長流對傳輸時延不敏感，但追求高鏈路利

2、用率和高突發(fā)容忍度；而短流追求低延時，延時過大會直接影響用戶體驗質(zhì)量，導(dǎo)致企業(yè)的商業(yè)收益下滑。
　　由于交換機(jī)緩存在混合流之間是共享的，長流為了追求高吞吐量，需要盡可能多地占用交換機(jī)緩存，但這會使得后續(xù)到來的屬于短流的報文排隊時延增大，或者丟包引發(fā)Incast等問題，導(dǎo)致傳輸時延過大的問題。因此，為了滿足短流的低延時要求，需要維持較小的緩存隊列長度；但是，過低的緩存占用量卻會導(dǎo)致相連路徑的鏈路利用率下降，無法滿足網(wǎng)絡(luò)中長流的高吞吐

3、量需求。所以，如何平衡長短流對交換機(jī)緩存占用量的矛盾需求，滿足不同應(yīng)用的傳輸要求，成為本文研究的重點。
　　針對這個問題，本文提出 LBMP算法。首先，基于最小緩存控制模型，采用顯式擁塞通知的方法，當(dāng)瓶頸鏈路的緩存隊列長度超過一定的閾值，對傳輸分組進(jìn)行標(biāo)記并反饋給源端，源端統(tǒng)計每個循環(huán)內(nèi)接收到的被標(biāo)記分組數(shù)衡量相應(yīng)路徑的擁塞程度，根據(jù)擁塞程度的不同成比例地減小發(fā)送速率，將緩存隊列長度維持在一個較低的范圍內(nèi)，減小短流的傳輸時延；其次

4、，通過多路徑傳輸?shù)姆绞匠浞掷脭?shù)據(jù)中心的多條可用路徑，將單個MPTCP連接的流量分配到多條路徑上進(jìn)行傳輸，LBMP能夠自適應(yīng)地減少擁塞程度高的路徑上發(fā)送的數(shù)據(jù)量，增加擁塞程度低的路徑上發(fā)送的數(shù)據(jù)量，同時，當(dāng)子流在連續(xù)循環(huán)內(nèi)接收到的被標(biāo)記分組數(shù)增大時，判定該路徑進(jìn)入“持續(xù)擁塞”狀態(tài)，將當(dāng)前子流的擁塞窗口更新為初始值，重新由慢啟動階段探測性地發(fā)送數(shù)據(jù)，避免子流對整個連接的數(shù)據(jù)傳輸造成“拖尾”問題，導(dǎo)致傳輸性能下降，這種擁塞控制方法能夠自適應(yīng)