[发明专利]基于交换机缓存分配的流量控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据传输领域，特别涉及一种基于交换机缓存分配的流量控制方法及系统。

背景技术

当前存在的网络形态多种多样，近几年数据中心网络蓬勃发展，数据中心网络具有很多不同于互联网的特征。首先，由于数据中心网络中的服务器和交换机比较集中；其次，数据中心中有很多延时敏感的短消息以及特殊的传输模式。由于这些特点，基于丢包进行拥塞控制的传统TCP协议产生了很多问题。主要包括三方面：1、短流的端到端延时很大：由于数据中心网络中长数据流和短数据流同时存在，TCP对交换机缓存空间的消耗过大，导致长数据流填充了交换机大部分缓存，短数据流被迫排队等待从而使得端到端延时非常大。2、TCPincast问题：incast问题指的是当多个发送端并行以数据块为单位向同一个接收端发送数据时，瓶颈缓冲池大量丢包引起很多超时重传，从而导致吞吐量急剧下降。这个问题在数据中心中的很多应用中存在，例如，分布式文件存储，基于划分-聚合模式的搜索查询等。3、TCPoutcast问题：当多个流和少数流竞争同一个出口时，少数流出现连续的丢包而引起的吞吐量不公平问题。

为了解决上述问题，很多方案对传统TCP协议进行了改进。为了减小短流的端到端延时同时维持长流的高吞吐量，DCTCP利用现有交换机中已经实现的显示通告机制ECN来得到瓶颈链路中的拥塞程度，进而根据拥塞程度来减小拥塞窗口。Google提出增加TCP的初始窗口来使短数据流尽快得到高带宽，从而减小数据流的完成时间。V.Vasudevan等人提出将RTOmin减小到2毫秒来减少超时重传引起的带宽浪费。ICTCP提出调节TCP接收端的宣告窗口（awnd）的方法。还有人提出利用队列管理机制，例如RED、SFQ以及TCPpacing，来缓解TCP outcast问题。

但是，现有的方案一般只是针对解决某个问题，会伴随带来其他问题。例如，Google提出的增加TCP的初始窗口虽然可以减小短流的端到端延时，但是增加了拥塞程度，从而会恶化incast传输模式中的传输性能，尤其是当发送端数量很大的时候。而通过降低TCP的最小重传时间RTOmin来解决TCP incast问题的方案不具有通用性，而且当数据中心内部的服务器与数据中心外部的服务器通信时，还可能会引起超时重传。

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：

TCP协议在数据中心网络中存在短流的端到端延时很大，大量丢包、大量丢包引起很多超时重传和吞吐量不公平的问题。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于交换机缓存分配的流量控制方法包括步骤：

S1发送端将数据包中携带的拥塞窗口的域初始化，然后将数据包发出；

S2交换机周期性统计和维护经过每个端口的数据流总数N；

S3交换机收到数据包后，根据出端口缓冲池大小计算数据流的拥塞窗口值；

S4将数据包中携带的拥塞窗口值与计算出的数据流拥塞窗口值比较，如果数据包中携带的拥塞窗口值比计算出来的拥塞窗口值大，则将计算出来的拥塞窗口值赋给数据包中携带的拥塞窗口值；

S5交换机将数据包发送给接收端，接收端向发送端发送反馈包，所述反馈包中含有拥塞窗口值；

S6发送端收到反馈包后，将反馈包中携带的拥塞窗口值赋给发送端数据包的拥塞窗口值上。

该方法还包括步骤：

S7当反馈包中的拥塞窗口值小于1时,将拥塞窗口的最小发送单元值减小到使得网络可以容纳每个数据流发一个包；

S8发送端根据新的发送拥塞窗口值和当前收到的反馈包中携带的拥塞窗口值比较，判断是否发送新的数据包，如果发送，则进行步骤S1。

所述步骤S1拥塞窗口的域的初始化值为0xffff。

所述步骤S2数据流总数N的计算方法为：利用连接建立或断开时的握手信号来统计和更新，收到一个连接建立请求则N加1；收到一个连接断开请求则N减1。

所述步骤S3数据流的拥塞窗口值的计算方法为：

将瓶颈带宽公平分配给每个流，其公式为：

W=ϵBN]]>ε∈(0,1]

式中

B为出端口的缓冲池大小；