[发明专利]一种基于分组排队时间的包散射方法

说明书

本发明公开了一种基于分组排队时间的包散射方法，交换机根据每条流上一个到达分组的剩余排队时间为该流当前到达分组选择出端口队列，在保证当前到达分组的排队时间大于或等于上一个到达分组剩余排队时间的情况下，选择缓存队列长度最小的出端口。相比于现有技术，本发明避免了分组的乱序，有效的减少了流的完成时间，提升了用户的体验。

技术领域

本发明涉及数据中心网络(DCN，Data Center Network)一种基于分组排队时间的包散射方法。

技术背景

近年来，随着云计算和大数据技术的迅速发展，网页搜索、社交网络、在线零售等越来越多的分布式应用部署到数据中心中运行。这些应用在数据中心网络中产生大量流量，为了提升用户的体验和服务的质量，需要尽可能的减少这些流的完成时间。现代数据中心网络通常使用Fat-tree和Leaf-Spine等拓扑结构提供多条等价路径。如何有效地利用这些多路径传输流量直接影响到数据中心网络中应用的性能。

等价多路径路由策略(Equal-Cost Multi Path，ECMP)是目前数据中心网络中应用最为广泛的路由策略。ECMP采取流级别的传输机制，依据包头的五元组信息，利用哈希函数将同一条流的分组在同一条路径上传输。ECMP实现简单，但是ECMP是一种静态路由的方式，缺乏灵活性，当多条流被哈希到同一条路径上时，会造成“热点”问题。

随机包散射(Random Packet Spraying，RPS)是一种简单的包级别多路径传输机制，在交换机上随机选择出端口转发分组。RPS可以充分使用多路径，提高网络的利用率。但同时会引起严重的分组乱序，造成发送端降低发送速率，导致流完成时间增加，网络性能降低。

LetFlow提出使用flowlet为粒度的传输机制，以减少分组乱序。如果一条流的两个连续分组到达交换机的时间间隔大于设定的超时阈值时，则认为这两个分组不属于同一个 flowlet。但是超时阈值的取值直接影响到网络的性能。当超时阈值过大时，不易形成flowlet，不能及时感知网络的拥塞，网络利用率不高。当超时阈值过小时，容易出现和 RPS一样的严重分组乱序的情况。

因此，避免分组的乱序，同时提高网络利用率，有效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中包散射负载均衡策略导致的分组乱序的问题，本发明提供一种基于分组排队时间的包散射方法，使得同一条流的分组有序的到达接收端，避免分组乱序和降窗。

本发明的技术方案包括以下步骤：

一种基于分组排队时间的包散射方法，包括以下步骤：

一种基于分组排队时间的包散射方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：初始化队列长度阈值S、往返时间RTT、各个数据流的生存时间age、各个数据流的上一个到达分组的剩余排队时间RQD、各个数据流的当前到达分组的排队时间 QD和各个数据流的当前到达分组的到达时间t；将各数据流的信息保存在交换机流表中；

步骤二：遍历交换机流表，依次判断其中各个数据流的生存时间age是否为0，删除生存时间age为0数据流的信息，转步骤三；

步骤三：交换机监听是否有新分组到达，若有新分组到达，转步骤四，否则转步骤二；

步骤四：获取交换机各个出端口当前的缓存队列长度k，转步骤五；

步骤五：判断当前到达分组是否属于新数据流，如是，则在交换机各个出端口中选择缓存队列长度k最小的出端口转发该当前到达分组，并对当前到达分组所属的数据流，记录其当前到达分组的到达时间t，并计算其当前到达分组的排队时间QD，设置其生存时间age为2RTT，设置其上一个到达分组的剩余排队时间RQD为该数据流当前到达分组的排队时间QD，将该数据流的信息保存在交换机流表中，再转步骤二；否则转步骤六；