[发明专利]以太网中滑模变结构拥塞控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及拥塞控制技术领域，特别涉及一种以太网中滑模变结构拥塞控制方法。

背景技术

近年来，云计算蓬勃发展，预计将成为未来主要的计算模式。云计算的核心设施是数据中心。数据中心通过成千上万台商用计算机互连，为用户提供弹性的虚拟计算资源。网络是影响数据中心的性能、资源利用率等的关键因素。目前，数据中心中有三种网络并存，它们分别是：高性能计算网络、存储网络和局域网。这种情况下，数据中心网络需要使用许多冗余设备，如一台机器需要同时有网卡、光纤接口卡等多个接口，构建数据中心的代价增加。同时三种网络共存使得数据中心网络设计复杂，管理代价高。为局域网交互、存储、高性能计算等构建统一的交换结构是当前的发展趋势。IEEE802.1 DCB(Data Center Bridging)工作组正在进行把以太网增强为数据中心网络中统一的交换结构的标准化工作。

增强的以太网要成为数据中心网络中统一的交换结构，需要具有低延时、无丢失等特性，来满足存储、高性能计算的需求。在以太网上增加拥塞控制机制，是令以太网达到低延时、无丢包等目标不可缺少的机制之一。以太网中拥塞控制的目标是将瓶颈链路的缓存队列长度控制在目标点，消除长期拥塞，从而既不丧失链路利用率，又可控制排队延时。这也使得丢包只能是由数据突发性造成的瞬时拥塞导致，有助于增强的以太网达到无丢包的目的。然而，由于链路层数据传输没有ACK(确认信号)，并且交换机缓存小，传统的传输层拥塞控制方式难以应用于链路层。IEEE802.1 Qau工作组开发了QCN(Quantized Congestion Notification，量化的拥塞通告)作为链路层拥塞控制的标准。但是QCN的稳定性没有理论保障，它的性能依赖于拥塞控制系统的状态和参数配置。理论分析发现，某些情况下，QCN系统会进入滑模状态，瓶颈链路的缓存队列只有细微抖动；但某些情况下，QCN系统不能进入滑模状态，缓存队列抖动的幅度可能会加大，进而导致缓存队列溢出。同时，实验表明，QCN具有不适应网络环境和参数配置变化的缺陷。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种以太网中滑模变结构拥塞控制方法，以保证在任何情况下拥塞控制系统均能够进入滑模状态，从而将瓶颈链路的缓存队列长度有效控制在目标长度，消除长期拥塞，提高链路利用率，控制排队延时。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种以太网中滑模变结构拥塞控制方法，所述方法由拥塞点和响应端协同完成；

所述拥塞点的工作步骤包括：

A1：以预定频率采样通过的数据帧；

A2：采样到数据帧后，读取当前缓存队列长度，根据当前缓存队列长度构造反馈帧，并将所述反馈帧发送给所述响应端，然后执行所述步骤A1；

所述响应端的工作步骤包括：

B1：接收数据帧，并且判断接收到的数据帧是否是所述反馈帧，如果是，执行步骤B2；否则，重复执行本步骤；

B2：根据所述反馈帧和当前发送速率计算新的发送速率，并且判断新的发送速率是否大于当前发送速率，如果是，执行步骤B3；否则，执行步骤B4；

B3：根据所述反馈帧判断当前拥塞点和历史拥塞点是否相同，如果相同，执行步骤B5；否则，执行所述步骤B1；

B4：根据所述反馈帧判断当前拥塞点和历史拥塞点是否相同，如果相同，执行步骤B5；否则，将历史拥塞点更新为当前拥塞点，然后执行步骤B5；

B5：将当前发送速率更新为新的发送速率，执行所述步骤B1。

优选地，所述拥塞点为以太网中产生拥塞的交换机。

优选地，所述响应端为以太网中能够调节发送速率的边缘交换机或者网卡。

优选地，所述反馈帧中包含如下信息：当前缓存队列长度相对于目标长度的偏移量q_off，缓存队列长度在一个采样周期内的变化量q_var，以及当前拥塞点的标识cp_id。

优选地，所述步骤B2中，新的发送速率的计算公式如下：