数据中心网络中的应用层调度方法技术

本发明专利技术提供一种数据中心网络中的应用层调度方法，包括：客户端获取网络和应用信息；根据网络和应用信息采用最优化模型获得并行服务器数和TCP流速率；根据所述并行服务器数对服务器进行分组，获得分组调度策略；根据分组调度策略向服务器发送数据请求，并同时发送对应的TCP流速率，以使服务器根据数据请求和TCP流速率调整发送速率进行数据传递；客户端获取数据。本发明专利技术提供一种数据中心网络中的应用层调度方法，通过综合考虑网络和应用的多种参数，采用最优化模型确定并发服务器的数量和TCP流的传输速率，保证最大程度地利用核心链路资源，还避免TCP数据包的丢失以及TCP超时的产生，从而有效地解决了TCP Incast问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，包括：客户端获取网络和应用信息；根据网络和应用信息采用最优化模型获得并行服务器数和TCP流速率；根据所述并行服务器数对服务器进行分组，获得分组调度策略；根据分组调度策略向服务器发送数据请求，并同时发送对应的TCP流速率，以使服务器根据数据请求和TCP流速率调整发送速率进行数据传递；客户端获取数据。本专利技术提供一种，通过综合考虑网络和应用的多种参数，采用最优化模型确定并发服务器的数量和TCP流的传输速率，保证最大程度地利用核心链路资源，还避免TCP数据包的丢失以及TCP超时的产生，从而有效地解决了TCP Incast问题。【专利说明】
本专利技术设及数据中屯、网络
，尤其设及一种数据中屯、网络中的应用层调度 方法。
技术介绍
随着云计算技术的高速发展和大规模应用，作为其基础设施的数据中屯、网络如今 扮演着越来越重要的角色。[000引然而，数据中屯、网络中存在着很多的性能问题。影响网络吞吐量的TCP Incast问 题便是其中之一。TCP Incast问题指的是在many-to-one的通信模式下，多个服务器同时通 过同一个瓶颈链路向客户端传递数据。当并发服务器数量不断增加时，客户端应用层观察 到的网络吞吐量甚至会低于链路容量一至两个数量级。TCP超时是造成吞吐量崩溃的主要 原因。 针对TCP Incast问题，现有的应用层解决方法都是通过限制并发服务器数量来避 免消除TCP超时进而缓解或消除TCP Incast现象。但如何确定并发服务器的数量是应用层 调度需要解决的核屯、问题。在TCP Incast问题中，较多的并发服务器会导致多个TCP流共同 竞争有限的核屯、链路资源。运样过量的TCP流会让核屯、链路交换机的缓存溢出，使得大量的 数据包会被丢弃。某些TCP流由于丢包较多便会经历TCP超时重传。通过限制并发服务器数 量的方法，可W有效的控制核屯、链路上的数据量，并能大大减小TCP流超时的可能性。 然而现有的解决方法在确定最大并发服务器数量时，采用的模型都较为单一，并 且它们往往都假设网络和应用参数满足某些特定的要求（比如数据包较小、交换机缓存大 于链路容量等）。所W运类方法无法应用于不同的网络和应用中，局限性较大。 其次，已有的应用层方法仅仅考虑了限制并发服务器数量，而没有考虑限制服务 器传输速率。如果一个服务器需要传递大量数据，即使网络中没有竞争，它也会由于TCP发 送速率较快而产生数据包的丢失。而数据包一旦丢失，TCP便存在着进入到超时重传的可能 性。所W仅仅限制并发服务器数量并不能完全的避免TCP超时。此外，由于已有的方法没有 对服务器传输速率进行限制，所W它们在确定并发服务器数量的时候都采用较为保守的算 法。可W看出，运些方法对于网络吞吐量的提升都较为有限，同时也不能完全避免TCP超时。
技术实现思路
本专利技术提供一种数据中屯、网络中的应用层调度方法，用于解决现有技术中不能确 定并非服务器数量和TCP流速率而无法有效解决TCP Incast问题的问题。[000引第一方面，本专利技术提供一种数据中屯、网络中的应用层调度方法，包括： 客户端获取网络和应用信息； 根据网络和应用信息采用最优化模型获得并行服务器数和TCP流速率； 根据所述并行服务器数对服务器进行分组，获得分组调度策略； 根据分组调度策略向服务器发送数据请求，并同时发送对应的TCP流速率，W使服 务器根据数据请求和TCP流速率调整发送速率进行数据传递； 客户端获取数据。 优选地，所述网络和应用信息包括链路带宽、链路的基本往返传播时延、服务器的 总数、每个服务器每次需要传递的数据量、一个数据包的大小、一个数据包中数据部分的大 小和调度时延。 优选地，根据网络和应用信息采用最优化模型获得并行服务器数和TCP流速率，包 括： 当交换机缓存值大于链路容量值时，根据网络和应用信息采用公式：获得并行服务器数和客户 端通告的TCP接收窗口大小； 当交换机缓存值小于链路容量值时，根据网络和应用信息采用公式：巧得并行服务器数、客户端通告的 TCP接收窗口大小和客户端通告的TCP初始窗口大小； 其中，G为客户端观察到的应用层吞吐量;Sdata数据包中数据部分的大小；Ssru为每 个服务器每次需要传递的数据量;N为服务器总数;K为并发服务器的分组数;0为调度时延， 大小等于D;化为第k个分组中所有服务器传递数据需要的RTT数量;D为链路的基本往返传 播时延;Winit为客户端通告的TCP初始窗口大小;Mk为在第k化=1，2,……，K)组中并发服务 器的数量;扣为一个数据包的大小；C为链路带宽;M为并发服务器数;Wmax为客户端通告的 TCP接收窗口大小；所述TCP流速率包括客户端通告的TCP接收窗口大小和客户端通告的TCP初始窗口 大小。 优选地，根据分组调度策略向服务器发送数据请求，并同时发送对应的TCP流速 率，W使服务器根据数据请求和TCP流速率调整发送速率进行数据传递，包括： 当客户端向服务器请求一数据包时，客户端向第k组服务器中所有服务器发送数 据请求，并同时发送对应的TCP流速率，W使第k组的所有服务器根据数据请求和TCP流速率 调整发送速率进行数据传递； 当第k组的所有服务器完成数据传递后，客户端向第k+1组服务器中所有服务器发 送数据请求，并同时发送对应的TCP流速率，W使第k+1组的所有服务器根据数据请求和TCP 流速率调整发送速率进行数据传递；其中，k = l，2,……，K。优选地， 当交换机缓存值大于链路容量值时，客户端向第k组中所有服务器发送数据请求， 并同时通告的TCP接收窗口大小； 当交换机缓存值小于链路容量值时，客户端向第k组中所有服务器发送数据请求， 并同时通告TCP接收窗口大小和TCP初始窗口大小。 优选地，根据所述并行服务器数对服务器进行分组，包括： 根据服务器总数N和并行服务器数M采用公式：获得并发服务器的分组数K、在第k(k=l， 2,……，K)组中并发服务器的数量Mk和第n(n=l，2,. . .，N)个服务器所在的分组序号Kn。 第二方面，本专利技术提供一种数据中屯、网络中的应用层调度方法，包括： 服务器接收客户端发送的数据请求和TCP流速率;所述数据请求为客户端获取网 络和应用信息后，根据网络和应用信息采用最优化模型获得并行服务器数，并根据所述并 行服务器数对服务器进行分组，获得分组调度策略后，根据分组调度策略向服务器发送的 请求;所述TCP流速率为客户端获取网络和应用信息后，根据网络和应用信息采用最优化模 型获得； 服务器根据数据请求和TCP流速率调整发送速率进行数据传递。 优选地，所述网络和应用信息包括链路带宽、链路的基本往返传播时延、服务器的 总数、每个服务器每次需要传递的数据量、一个数据包的大小、一个数据包中数据部分的大 小和调度时延。 当交换机缓存值小于链路容量值时，所述最优化模型为： /击4化祉化A胞壬巧右化+工担皮口々旦化口4 甚/击/型为. 其中，G为客户端观察到的应用层吞吐量;Sdata数据包中数据部分的大小；Ssru为每 个服务器每次需要传递的数据量;N为服务器总数;K为并发服务器的分组数;0为调度时延， 大小等于D;化为第k个分组中所有服务器传递数据需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据中心网络中的应用层调度方法，其特征在于，包括：客户端获取网络和应用信息；根据网络和应用信息采用最优化模型获得并行服务器数和TCP流速率；根据所述并行服务器数对服务器进行分组，获得分组调度策略；根据分组调度策略向服务器发送数据请求，并同时发送对应的TCP流速率，以使服务器根据数据请求和TCP流速率调整发送速率进行数据传递；客户端获取数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张舒黎，张棪，孙继燕，曹玖玥，陈鑫，
申请(专利权)人：中国科学院信息工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11