一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统。应用于交换机，方法包括：接收发送终端发送的数据包及目标虚拟局域网编号值，基于目标虚拟局域网编号值确定传输数据包的目标输出端口；确定数据包的优先级，基于数据包的优先级将数据包缓存至目标优先级队列；判断目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若否，利用目标优先级队列传输该数据包和缓存在目标优先级队列的其他数据包；若是，在该数据包的包头中标识第一标识，利用目标优先级队列传输标识有第一标识的数据包和缓存在目标优先级队列的其他数据包。应用本发明专利技术实施例，能够保证高优先级业务的服务质量，还能减少每个优先级任务的完成时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络
，特别是涉及一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统。
技术介绍
目前，由于数据中心网络变得越来越复杂，很多种新的流量调度机制被应用到数据中心网络中。但是，这些新的流量调度机制仅能提高数据中心网络的带宽利用率，或者仅能优先满足高优先级业务的流量传输时延要求，并不能对这两个方面同时进行优化。具体地，这些新的流量调度机制被分为两类，一类是基于时间的流量调度：将流量均衡的分配到冗余链路上，旨在提高数据中心网络的带宽利用率，进而缩短数据流量的传输时间，但是该类流量调度机制无法优先调度高优先级业务的流量；另一类是基于空间流量调度：对业务的优先级进行划分，并优先传输高优先级业务的流量，以满足高优先级业务的流量传输的时延要求，但是无法充分利用冗余链路，造成带宽利用率低。其中，目前应用比较广泛的流量调度技术为ECMP(Equal-Cost Multipath Routing，等价多路径)，该流量调度技术属于基于时间的流量调度机制，其最大的特点是实现了同时使用多条链路进行流量传输，提高了带宽利用率，并且可以无时延、无丢包地备份失效链路的数据传输。并且在静态路由技术和OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先)技术中基本上都支持ECMP功能。但是ECMP技术属于盲目转发技术，不能智能的根据链路的负载(拥塞)情况分配流量，而是绝对平均的、轮询的方式随机分配每个流量到不同的链路，这样就导致某些长流量被分配到相同的链路上去，造成流量碰撞和链路拥塞。且链路拥塞会造成大量的数据包被丢弃，从而影响到整个网络的性能。此外，常用的基于空间流量调度的调度机制，包括：基于业务的优先级分配流量的技术。该种技术方案在进行流量调度时，严格按照业务优先级从高到低的次序，优先发送较高优先级队列中的流量分组，当较高优先级队列为空时，再发送较低优先级队列中的流量分组。缺乏流量均衡，无法充分利用网络中的冗余链路，均衡网络中具有不同优先等级的流量。因此，亟需提供一种新的数据中心网络流量调度方案，以在能够优先保证高优先级业务的服务质量的同时，还能够充分利用网络中的冗余链路资源来把每个优先级的流量均匀分布到不同链路中去，从而减少每个优先级任务的完成时间。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法及系统，以在能够优先保证高优先级业务的服务质量的同时，还能够充分利用网络中的冗余链路资源来把每个优先级的流量均匀分布到不同链路中去，从而减少每个优先级任务的完成时间。具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，应用于交换机，所述方法可以包括：接收发送终端发送的数据包及所述数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，其中，所述目标虚拟局域网编号值由所述发送终端基于所述数据包、所接收到确认数据包和预设的流量调度算法计算得到；基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，其中，所述交换机的目标输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列；确定所述数据包的优先级，并基于所述数据包的优先级，将所述数据包缓存至所述目标输出端口的目标优先级队列中，其中，所述目标优先级队列所对应的优先级与所述数据包的优先级相同；判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若不超过，利用所述目标优先级队列传输所述数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包；若判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量超过预设门限值，在所述数据包的包头中标识第一标识，并利用所述目标优先级队列传输标识有所述第一标识的数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包，以供接收终端在接收到标识有所述第一标识的数据包后，反馈一个标识有第二标识的确认数据包给所述发送终端。可选地，所述确定所述数据包的优先级，可以包括：基于所述数据包的大小或所述数据包所对应的业务等级，确定所述数据包的优先级，并将所述数据包的优先级加入至所述数据包包头的优先级字段内。可选地，所述基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，可以包括：基于所述数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和目标虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算所述数据包包头的目标哈希值；基于所述目标哈希值，确定传输所述数据包的目标输出端口。可选地，所述基于所述目标哈希值，确定传输所述数据包的目标输出端口，可以包括：基于所述目标哈希值，利用等价多路径ECMP算法确定传输所述数据包的目标输出端口。第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，应用于发送终端，所述方法可以包括：基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算所述待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值；将所述待发送的数据包和所述目标虚拟局域网编号值发送至交换机。可选地，所述基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算所述待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，可以包括：在接收到一个由接收终端发送的确认数据包后，计算在传输协议中所限定的接收确认数据包的各个传输控制协议TCP窗口中，标识有第二标识的确认
数据包占总的确认数据包的比例F；基于预设的拥塞因子更新公式及所述比例F，更新拥塞因子α，其中，预设的拥塞因子更新公式为：α＝(1-g)*α+g*F，0＜g＜1；判断所述F是否大于第一预设门限值，并判断所述α是否大于第二预设门限值，当判断比值F大于第一预设门限值且α大于第二预设门限值时，将所述目标输出端口的网络拥塞次数增一，以得到新的网络拥塞次数；判断所述新的网络拥塞次数是否大于第三预设门限值，若大于，则判断待传输的数据包的包头的初始哈希值是否为0；若判断待传输的数据包的包头的初始哈希值为0，将所述待传输的数据包所对应的初始虚拟局域网编号值增一，否则，将所述待传输的数据包的初始虚拟局域网编号值减一，并将调整后的初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。可选地，在所述判断待传输的数据包的包头的初始哈希值是否为0之前，还可以包括：基于所述数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和初始虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算初始哈希值。可选地，所述方法还可以包括：当判断所述新的网络拥塞次数小于第三预设门限值时，维持原有的数据包的初始虚拟局域网编号值，并将所述初始虚拟局域网编号值作为目标虚拟局域网编号值。第三方面，本专利技术实施例提供了一种基于时空结合的数据中心网络流量调度系统，应用于交换机，所述系统可以包括：接收单元、目标输出端口确定单元、缓存单元、第一传输单元和第二传输单元；所述接收单元，用于接收发送终端发送的数据包及所述数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，其中，所述目标虚拟局域网编号值由所述发送终端基于所述数据包、所接收到确认数据包和预设的流量调度算法计算得到；所述目标输出端口确定单元，用于基于所述目标虚拟局域网编号值，确定
传输所述数据包的目标输出端口，其中，所述交换机的目标输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列；所述缓存单元，用于确定所述数据包的优先级，并基于所述数据包的优先级，将所述数据包缓存至所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，其特征在于，应用于交换机，所述方法包括：接收发送终端发送的数据包及所述数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，其中，所述目标虚拟局域网编号值由所述发送终端基于所述数据包、所接收到确认数据包和预设的流量调度算法计算得到；基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，其中，所述交换机的目标输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列；确定所述数据包的优先级，并基于所述数据包的优先级，将所述数据包缓存至所述目标输出端口的目标优先级队列中，其中，所述目标优先级队列所对应的优先级与所述数据包的优先级相同；判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若不超过，利用所述目标优先级队列传输所述数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包；若判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量超过预设门限值，在所述数据包的包头中标识第一标识，并利用所述目标优先级队列传输标识有所述第一标识的数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包，以供接收终端在接收到标识有所述第一标识的数据包后，反馈一个标识有第二标识的确认数据包给所述发送终端。

【技术特征摘要】
1.一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，其特征在于，应用于交换机，所述方法包括：接收发送终端发送的数据包及所述数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，其中，所述目标虚拟局域网编号值由所述发送终端基于所述数据包、所接收到确认数据包和预设的流量调度算法计算得到；基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，其中，所述交换机的目标输出端口至少预设有两个不同优先级的优先级队列；确定所述数据包的优先级，并基于所述数据包的优先级，将所述数据包缓存至所述目标输出端口的目标优先级队列中，其中，所述目标优先级队列所对应的优先级与所述数据包的优先级相同；判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量是否超过预设门限值，若不超过，利用所述目标优先级队列传输所述数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包；若判断所述目标优先级队列所包含的数据包的数量超过预设门限值，在所述数据包的包头中标识第一标识，并利用所述目标优先级队列传输标识有所述第一标识的数据包和缓存在所述目标优先级队列的其他数据包，以供接收终端在接收到标识有所述第一标识的数据包后，反馈一个标识有第二标识的确认数据包给所述发送终端。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述数据包的优先级，包括：基于所述数据包的大小或所述数据包所对应的业务等级，确定所述数据包的优先级，并将所述数据包的优先级加入至所述数据包包头的优先级字段内。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标虚拟局域网编号值，确定传输所述数据包的目标输出端口，包括：基于所述数据包的源物理地址MAC地址、目的MAC地址、源网络协议IP地址和目标虚拟局域网编号值，利用哈希算法计算所述数据包包头的目标哈希值；基于所述目标哈希值，确定传输所述数据包的目标输出端口。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标哈希值，确定传输所述数据包的目标输出端口，包括：基于所述目标哈希值，利用等价多路径ECMP算法确定传输所述数据包的目标输出端口。5.一种基于时空结合的数据中心网络流量调度方法，其特征在于，应用于发送终端，所述方法包括：基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算所述待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值；将所述待发送的数据包和所述目标虚拟局域网编号值发送至交换机。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所接收到确认数据包、待发送的数据包和预设的流量调度算法，计算所述待发送的数据包所对应的目标虚拟局域网编号值，包括：在接收到一个由接收终端发送的确认数据包后，计算在传输协议中所限定的接收确认数据包的各个传输控制协议TCP窗口中，标识有第二标识的确认数据包占总的确认数据包的比例F；基于预设的拥塞因子更新公式及所述比例F，更新拥塞因子α，其中，预设的拥塞因子更新...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娇，汪硕，黄韬，刘江，潘恬，杨帆，刘韵洁，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11