[发明专利]一种基于路径隔离的数据中心网络混合流路由方法及系统

说明书

本发明属于数据中心流量优化技术领域，公开了一种基于路径隔离的数据中心网络混合流路由方法及系统，所述基于路径隔离的数据中心网络混合流路由方法包括：构建数据中心网络路径隔离优化模型，创建隔离路径并配置路径优先级队列；评估流的优先级并实施速率控制；计算流的传输路径，并实施流的重路由。所述基于路径隔离的数据中心网络混合流路由系统中，主机控制包含流信息表、流需求评估器、流分类器和速率控制器，网络控制包含流量管理模块、拓扑管理模块、链路管理模块、路径管理模块、性能评估器、路由模块和执行器。本发明针对数据中心网络混合流的特点，通过充分利用数据中心高连通度网络拓扑的优势，通过路径隔离支持不同流的服务需求。

技术领域

本发明属于数据中心流量优化技术领域，尤其涉及一种基于路径隔离的数据中心网络混合流路由方法及系统。

背景技术

数据中心流量呈混合特征，主要表现在流的数据量差异大和流对网络需求各不相同。具体来说，时延敏感型应用产生大量的短流和少量的长流，这些应用要求网络最小化短流的完成时间并保证长流的截止时间；吞吐量敏感型应用要求网络为流提供最小带宽保证，同时要求网络提供持续的带宽供给；对于弹性业务流，则要求网络提供尽可能多的传输带宽，从而提高应用的性能。这些混合流共享数据中心网络的基础设施，对于有限的网络资源，如何保证混合流中不同流的服务需求是数据中心网络流量优化面临的一个关键问题。

实施有效的混合流流量优化面临的主要挑战是混合流对网络资源需求的竞争性和互异性。数据中心网络中包含大量的短流和少量的长流，竞争性表现在长流和短流对网络带宽资源和交换机缓存资源的抢占关系，互异性表现在长流和短流要求网络提供不同的服务保证。具体来说，由于短流对排队时延非常敏感，短流要求网络尽可能地减小交换机中缓存报文的数量，从而减小短流的排队时延，进而减小短流的完成时间。长流则要求网络保证一定数目的排队报文，从而保证长流的吞吐量。当短流和长流在同一路径上进行传输时，会因为资源分配的竞争性和互异性导致长流和短流的性能同时下降(参见A.Mushtaq的《Rethinking buffer management in data center networks》，发表在2014年ACMSIGCOMM会议)。研究表明，在基于先到先服务调度策略的数据中心流量优化方案中，基于TCP统计复用的资源分配方式使得短流的完成时间被严重增加(参见M.Alizadeh的《pFabric:Minimal near-optimal datacenter transport》，发表在2013年ACM SIGCOMM会议)，而短流的突发性，导致长流因为网络拥塞网络吞吐量明显下降(参见王伟的《Freeway:Adaptively Isolating the Elephant and Mice Flows on Different TransmissionPaths》，发表在2014年IEEE ICNP会议)。因此，如何在共享的网络基础设施上实现有效的混合流流量优化是一个亟需解决的问题。