[发明专利]速率优化的拥塞管理

说明书

本公开涉及速率优化的拥塞管理。提供了用于减少RoCEv2网络中的拥塞的方法和系统。该方法被配置为在数据中心大规模操作从发送方节点到接收方节点的流量。所描述的方法具有三个阶段：快速启动阶段、过渡阶段和调节阶段。在快速启动阶段中，发送方以快速的初始速率向接收方发送数据。这可以持续直到接收方观察到拥塞事件。在发生这种情况时，发送方在方法进入转换阶段时降低数据传输速率。该方法从降低的速率进入调节阶段，其中使用反馈控制回路与和性增长乘性降低(AIMD)算法的组合来增加速率。

本申请是申请日为2020年5月15日，申请号为202080051803.3，发明名称为“速率优化的拥塞管理”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月17日提交的名称为“RATE-OPTIMIZED CONGESTIONMANAGEMENT(速率优化的拥塞管理)”的美国申请号16/415,609的权益，出于所有目的将其内容通过引用并入本文。

背景技术

数据中心应用需要来自包括主机网络堆栈的网络的高吞吐量和超低延迟。由于标准TCP/IP的高CPU开销，通过以太网(RoCEv2)的远程直接存储器访问(RDMA)作为替代技术被部署在现代数据中心以实现低延迟和高性能。当负载过重时，数据中心网络可能会遇到拥塞并导致丢包。因此，RDMA的性能急剧下降，并且RoCEv2依靠基于优先级的流量控制(PFC)来实现无丢包网络。PFC可能会导致拥塞扩散，其中网络一个区域的流量减慢会导致网络其他区域的流量减慢。因此，拥塞管理对于避免拥塞扩散是必要的。RoCEv2网络中现有的拥塞管理方法(例如，数据中心量化拥塞通知(DCQCN))可能在大规模运行时效果不佳，生成数千个暂停帧，网络利用率和平均吞吐量不佳，并导致拥塞流完成得非常缓慢。

发明内容

需要大规模有效地管理数据中心网络中的拥塞。这种方法将实现高链路利用率、超低延迟和网络公平性。所公开的方法通过响应于拥塞事件动态地改变数据速率以及通过组合反馈控制算法与和性增长乘性降低(AIMD)算法来实现这些目标。

在一个方面，公开了一种在网络协议中管理拥塞的计算机实现的方法。该方法包括检测网络中的拥塞事件。该方法接下来包括将数据传输速率从初始速率减慢到最小速率。该方法接下来包括将数据传输速率增加到初始速率的一半。该方法接下来包括周期性地监视网络的单向延迟。最后，该网络包括使用反馈控制算法与和性增长乘性降低(additive increase multiplicative decrease，AIMD)算法调整数据传输速率。在一些实施方式中，设置初始数据传输速率还包括设置等于带宽延迟乘积的初始窗口，并且如果在设置所述初始窗口之后没有检测到拥塞，则增大窗口大小。在一些实施方式中，初始数据传输速率等于网络的线路速率。在一些实施方式中，阈值延迟基于数据分组传输的往返时间。在一些实施方式中，最小数据传输速率至少小于初始数据传输速率的百分之一。在一些实施方式中，反馈控制回路包括比例积分控制器。在一些实施方式中，以最小数据传输速率从发送方向接收方传输数据包括从接收方向发送方发送拥塞通知分组，并且在发送方接收到拥塞通知分组时更新速率。在一些实施方式中，连续监视单向延迟包括保持跟踪接收到的分组的总字节数。在一些实施方式中，在一个周期以最小传输速率和一个周期以初始速率的一半之后计算所管理的传输速率。在一些实施方式中，周期基于传输的分组的往返时间。在一些实施方式中，初始传输速率基于发送方和接收方之间的线路速率。在一些实施方式中，初始传输速率是发送方的链路速率和接收方的链路速率之间的最小速率。在一些实施方式中，AIMD算法包括如果所管理的速率低于阈值则对所管理的速率执行加法，如果所管理的速率高于阈值则对所管理的速率执行乘法。在一些实施方式中，加法是加正数。在一些实施方式中，乘法是乘以0和1之间的数。在一些实施方式中，计算机实现的方法还包括通过在阈值数量的周期内调整数据传输速率获得至少初始速率事件和针对拥塞事件监视网络。