一种网络缓存受限的分布最优流控制方法技术

本发明专利技术公开了一种网络缓存受限的分布最优流控制方法，具体步骤如下：源节点根据目的节点反馈的路径价格信息调整发送速率；中间节点根据链路负载周期性计算链路价格并更新目的节点的反馈包携带的路径价格；目的节点收到源节点数据包后，向源节点发送头部携带路径价格的反馈包。本发明专利技术的网络缓存受限的分布最优流控制方法考虑了链路有限的缓存对于流控制的影响，使得链路利用率得以提高；直接从缓存的角度出发，更接近流控制的本质，即防止缓存溢出。

【技术实现步骤摘要】
一种网络缓存受限的分布最优流控制方法
本专利技术涉及网络流控制
，具体涉及一种网络缓存受限的分布最优流控制方法。
技术介绍
多服务网络是通信网络重要组成部分，可大致分为弹性业务和非弹性业务两类。弹性业务，如文件传输，视频点击，网页服务等，对网络时延要求不敏感，其传输速率可变；非弹性业务，如视频流服务，语音业务等，因服务的即时性，对网络时延有较高的要求，传输速率不可变。本设计专注于优化有线网络弹性业务的资源利用。与非弹性业务相比，弹性业务不采用接纳控制机制(即在服务连接前先检查现有网络资源是否满足服务的需要，如不能则不接受服务连接)，故存在资源暂时耗尽，不能满足当前所有服务的需求，继而发生拥塞的情况。这时网络的服务质量就会下降，不能很好地满足用户体验。故应有一种机制来控制业务服务源端的发送速率，使其不超过服务目的端的接受能力，达到防止网络资源耗尽的发送，从而有效避免拥塞，提高网络服务质量，优化网络资源利用及网络资源分配公平性的目的。流控制(flowcontrol)是实现上述目的的一种机制，在数据发送端控制发送速率继而实现端到端吞吐量最优化，防止丢包发生的宗旨。现有的关于流控制的工作可以大致归为两类：基于窗口的流控制和基于速率的流控制。1)基于窗口的流控制：代表是以传输控制协议(TransmissionControlProtocol)及其改进版协议(TCP-Reno，TCP-Vegas,FAST-TCP等)为主的一类网络传输层的协议。上述TCP协议的共同缺点是对RTT的测量准确度要求很高，发送窗口受RTT的波动影响很大，故RTT的测量及估计是这些协议的一个挑战。2)基于速率的流控制：以OFC为代表的基于速率的流控制，以链路带宽为限制条件，调整流速率，使经过链路的流速率之和小于链路带宽。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种网络缓存受限的分布最优流控制方法。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种网络缓存受限的分布最优流控制方法，所述流控制方法包括：(1)源节点：S1、将源节点的发送速率初始化为任一大于等于零同时小于等于源节点所在链路的链路带宽的值，该数据流传输路径的价格初始化为任一大于零的值，记录该数据流初始化的发送速率到源节点；S2、创建头部携带节点所记录的最新发送速率的数据包，以该发送速率发送上述数据包；S3、收到来自目的节点的反馈包后，取出该包头中的路径价格信息，并以此更新源节点记录的路径价格；S4、根据节点记录的路径价格，周期性计算节点发送速率并记录到节点，返回步骤S2执行；(2)目的节点：每收到来自源节点的数据包，产生一个头部携带路径价格信息的反馈包，该反馈包的路径价格置0，向源节点发送该反馈包；(3)中间节点：R1、初始化链路价格为任一大于零的值，记录该链路价格到中间节点，初始化经过该链路的流速率之和为零，记录该链路的流速率之和到节点；R2、每收到来自源节点的不同流的数据包，将节点记录的流速率之和与该数据包包头携带的发送速率相加，用所得值替换节点记录的流速率之和，记录流速率之和到节点，转发数据包；R3、每收到来自目的节点的反馈包，将节点记录的链路价格与该反馈包包头的路径价格相加，用所得值替换该反馈包包头中的路径价格，转发反馈包；R4、周期性计算链路价格并记录到中间节点，周期性将中间节点记录的流速率之和清零。进一步地，所述源节点的步骤S4中计算节点发送速率的公式如下：其中，发送速率xs：流s的发送速率，ws：流s的权重参数，L(s)：流s经过的链路的集合，pl：链路l的缓存价格，其中，为路径价格，通过反馈包的头部携带信息获取和更新。进一步地，所述中间节点的步骤R4中链路价格的计算公式如下：其中，pl(t)：t时刻链路l的链路价格，Δt：更新周期，Ql：链路l缓存上限，ql：Δt时间链路l发送的缓存，Bl：链路l当前被占用缓存；S(l)：流经链路l的所有流的集合，qs：Δt时间链路l收到的缓存。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术公开的一种网络缓存受限的分布最优流控制方法考虑了链路有限的缓存对于流控制的影响，使得链路利用率得以提高；直接从缓存的角度出发，更接近流控制的本质，即防止缓存溢出。附图说明图1是本专利技术公开的一种网络缓存受限的分布最优流控制方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例(1)从有限缓存角度分析问题最优流控制的模型中，由于对每个链路而言，所有流的发送速率的和总是小于链路带宽，因而对于每个链路来说，队列中的数据包个数总是很少甚至为零，故链路没有得到最大限度的运用，进而造成资源的浪费；另一方面，流控制的宗旨是防止缓存溢出，故将有限缓存纳入考虑范围内会更直接地达到在实际网络中的流控制的目的。(2)将问题由所有集中流控制拆分为分布流控制由于本专利技术的目的是最大化整个网络的资源利用率，故原始问题需考虑所有流的资源利用，而传输的突发性使得直接优化所有流的吞吐量变得难以实现，故针对单个流采取优化措施继而达到整个网络的最优化是一种可行有效的解决方案。基于上述问题解决思路，本实施例公开的一种网络缓存受限的分布最优流控制方法，分别基于源节点、目的节点以及中间节点，具体包括下列步骤：(1)源节点：S1、将源节点的发送速率初始化为任一大于等于零同时小于等于源节点所在链路的链路带宽的值，该数据流传输路径的价格初始化为任一大于零的值，记录该数据流初始化的发送速率到源节点；S2、创建头部携带节点所记录的最新发送速率的数据包，以该发送速率发送上述数据包；S3、收到来自目的节点的反馈包后，取出该包头中的路径价格信息，并以此更新源节点记录的路径价格；S4、根据节点记录的路径价格，周期性计算节点发送速率并记录到节点，返回步骤S2执行。具体实施方式中，源节点的步骤S4中计算节点发送速率的公式如下：其中，发送速率xs：流s的发送速率，ws：流s的权重参数，L(s)：流s经过的链路的集合，pl：链路l的缓存价格，其中，为路径价格，通过反馈包的头部携带信息获取和更新。(2)目的节点：每收到来自源节点的数据包，产生一个头部携带路径价格信息的反馈包，该反馈包的路径价格置0，向源节点发送该反馈包。(3)中间节点：R1、初始化链路价格为任一大于零的值，记录该链路价格到中间节点，初始化经过该链路的流速率之和为零，记录该链路的流速率之和到节点；R2、每收到来自源节点的不同流的数据包，将节点记录的流速率之和与该数据包包头携带的发送速率相加，用所得值替换节点记录的流速率之和，记录流速率之和到节点，转发数据包；R3、每收到来自目的节点的反馈包，将节点记录的链路价格与该反馈包包头的路径价格相加，用所得值替换该反馈包包头中的路径价格，转发反馈包；R4、周期性计算链路价格并记录到中间节点，周期性将中间节点记录的流速率之和清零。具体实施方式中，中间节点的步骤R4中链路价格的计算公式如下：其中，pl(t)：t本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网络缓存受限的分布最优流控制方法，其特征在于，所述流控制方法包括：(1)源节点：S1、将源节点的发送速率初始化为任一大于等于零同时小于等于源节点所在链路的链路带宽的值，该数据流传输路径的价格初始化为任一大于零的值，记录该数据流初始化的发送速率到源节点；S2、创建头部携带节点所记录的最新发送速率的数据包，以该发送速率发送上述数据包；S3、收到来自目的节点的反馈包后，取出该包头中的路径价格信息，并以此更新源节点记录的路径价格；S4、根据节点记录的路径价格，周期性计算节点发送速率并记录到节点，返回步骤S2执行；(2)目的节点：每收到来自源节点的数据包，产生一个头部携带路径价格信息的反馈包，该反馈包的路径价格置0，向源节点发送该反馈包；(3)中间节点：R1、初始化链路价格为任一大于零的值，记录该链路价格到中间节点，初始化经过该链路的流速率之和为零，记录该链路的流速率之和到节点；R2、每收到来自源节点的不同流的数据包，将节点记录的流速率之和与该数据包包头携带的发送速率相加，用所得值替换节点记录的流速率之和，记录流速率之和到节点，转发数据包；R3、每收到来自目的节点的反馈包，将节点记录的链路价格与该反馈包包头的路径价格相加，用所得值替换该反馈包包头中的路径价格，转发反馈包；R4、周期性计算链路价格并记录到中间节点，周期性将中间节点记录的流速率之和清零。...

【技术特征摘要】
1.一种网络缓存受限的分布最优流控制方法，其特征在于，所述流控制方法包括：(1)源节点：S1、将源节点的发送速率初始化为任一大于等于零同时小于等于源节点所在链路的链路带宽的值，该数据流传输路径的价格初始化为任一大于零的值，记录该数据流初始化的发送速率到源节点；S2、创建头部携带节点所记录的最新发送速率的数据包，以该发送速率发送上述数据包；S3、收到来自目的节点的反馈包后，取出该包头中的路径价格信息，并以此更新源节点记录的路径价格；S4、根据节点记录的路径价格，周期性计算节点发送速率并记录到节点，返回步骤S2执行；(2)目的节点：每收到来自源节点的数据包，产生一个头部携带路径价格信息的反馈包，该反馈包的路径价格置0，向源节点发送该反馈包；(3)中间节点：R1、初始化链路价格为任一大于零的值，记录该链路价格到中间节点，初始化经过该链路的流速率之和为零，记录该链路的流速率之和到节点；R2、每收到来自源节点的不同流的数据包，将节点记录的流速率之和与该数据包包头携带的发送速率相加，用所得值替换节点记录的流速率之和，记录流速率之和到节点，转发数据包；R3、每收到来自目的节点的反馈包，将节点记录的链路价格与该反馈包...

【专利技术属性】
技术研发人员：官权升，郝树钢，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44