[发明专利]DCN中基于包散射的异构流隔离方法

说明书

本发明公开了一种DCN中基于包散射的异构流隔离方法，交换机在接收到IP分组时，会根据流长度阈值判定该分组所属流的流类别是长流还是短流，再根据流类别和短流的传输状态为当前分组选择相应的转发路径。为长流和短流分组分配不同的路径进行传输，避免异构流的资源竞争和冲突。本发明可以降低数据中心中延时敏感的短流的完成时间，同时最大化吞吐率敏感的长流的吞吐率，从而提升应用性能，优化用户体验。

技术领域

本发明涉及数据中心网络中(DCN,Data Center Network)一种基于包散射的异构流隔离方法。

背景技术

近年来，数据中心己成为政府、企业和单位信息化建设的重要组成部分，用于提供各类分布式应用计算和存储等服务。数据中心通常包含大量的以某种架构形式存在的服务器组成，用来处理不同的在线业务，如网页搜索、云存储等。通过建立数据中心，一方面这些组织可以对各种计算资源进行动态分配，另一方面利用大型的数据中心可以获得规模经济效应。因此，越来越多的应用与服务被迁移到数据中心中，同时用户对应用性能的要求越来越高，使得数据中心处理数据的计算能力需愈来愈高速。

数据中心网络流量通常可分为两种：一种是体积较大、生命周期较长的长流，通常也叫大象流，比如数据备份、虚拟机迁移等数据流量，它们要求较高的带宽来保证网络吞吐率；另一种是体积极小但延时敏感的短流，也叫老鼠流，例如搜索、查询的请求与响应，它们也需要足够的网络资源来降低完成时间。虽然数据中心网络具有高带宽低延时的特性，但在数据中心中异构流之间的资源竞争和冲突很频繁。体积庞大且生命周期持久的长流总是占用交换机缓冲区，容易产生线端阻塞，使得短流经历严重的排队延时。这些排队延时使得短流的完成时间急剧增加甚至无法在其发送延时上界内完成，严重影响应用性能。短流总是因为长流消耗了交换机可用缓存而经历长延时才能完成，虽然降低交换机缓冲区占用率能提高短流性能，却又会降低长流的吞吐量。特别是长流遭遇高突发的短流时，容易缓冲区溢出产生丢包，导致降低发送速率甚至可能引起超时，这些都造成了应用的吞吐量下降。异构流混合会使得网络吞吐量、短流延时和整体性能下降，进而影响用户体验。

现代数据中心大多是多根树型拓扑型的架构，依赖于等价多路径来传输数据流，而达到负载均衡的效果。ECMP路由协议，利用包的五元组信息将同一条流的数据包哈希到同一条路径上，不同流被哈希到其他等价路径上传输，实现了负载均衡，而多条长流哈希到同一条路径上容易造成热点问题，所带来的拖尾时延会严重影响尾部其他流的完成时间，直接地恶化了用户体验。RPS方法^[1]，将数据流的每个包随机分配到任意一条可用的等价多路径上传输，它不需要改变终端主机，也很容易在现代交换机上实现。但是同一条路径上的不同流之间的包会相互影响，资源竞争严重，这既影响长流的吞吐率，也加大了短流的延时。FREEWAY方法^[2]，将长短流隔离在不同的路径上进行传输，在保证99％的短流的发送延时上界前提下，将剩余路径全部用于传输长流。其中，短流采用传统的ECMP调度，而长流则使用中心调度的方式进行传输。该方法有效地避免了长短流之间资源的竞争问题，但以流为单位的调度方式不够灵活，不能充分利用网络带宽。

因此，力求让数据中心异构流之间互利共存，并能有效地降低数据流的完成时间，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对上述数据中心网络拥塞控制无法有效地解决异构流之间相互碰撞问题，本发明提供了一种DCN中基于包散射的异构流隔离方法，使得不同类别的流在互斥的路径上传输，避免异构流的资源竞争和冲突。

本发明的技术方案包括以下步骤：

一种DCN中基于包散射的异构流隔离方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：初始化；

步骤二：交换机接收分组，判断其所属流是长流还是短流；根据流类别和短流的传输状态，即T时间内交换机是否接收了短流分组，来选择合适的端口发送当前分组；