多路径路由场景下的接收端乱序重排方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于计算网络多路径路由场景下的接收端乱序重排方法，主要解决现有go‑back‑N机制导致的大量冗余重传的问题，其方案是：在网卡中构建接收位图链表和发送位图链表；在请求包到达接收端的网卡时，接收端确定响应包的序列号，并将接收队列的期待接收序列号与请求包的序列号进行比较，根据比较结果对请求包进行缓存或执行或丢弃；在响应包到达发送端的网卡时，发送端确定请求包，并根据响应包类型和MSN消息号及发送队列对应的位图条目，决定对该响应包进行丢弃或编辑工作队列元素。本发明专利技术降低了网卡存储资源的占用率，减少了发送端冗余重传，提高了有效吞吐，可用于高性能计算网络对多路径路由场景下的接收端数据处理。

【技术实现步骤摘要】
多路径路由场景下的接收端乱序重排方法
本专利技术属于计算网络
，特别涉及一种接收端乱序重排方法，可用于高性能计算网络对多路径路由场景下的接收端数据处理。
技术介绍
高性能计算HPC网络虽然极力保证无丢包，但在多路径路由场景下，先被发送的数据包仍然可能晚于后被发送的数据包到达接收端，进而导致数据包乱序问题。当前HPC网络采用go-back-N机制处理数据包乱序问题，接收端一旦判定某个到达的数据包为乱序包，即到达的数据包的序列号与接收端的期待接收号不匹配，则立即丢弃该数据包，并向发送端反馈一个NACK包。发送端收到NACK包后，不仅重传该NACK包指示的序列号对应的数据，而且重传该序列号之后的所有数据，将带来大量的冗余重传。Go-back-N机制对于乱序数据包的处理机制过于激烈，会触发严重的网络开销，YuanweiLu等人在其发表的文章“Multi-PathTransportforRDMAinDatacenters”(15thUSENIXSymposiumonNetworkedSystemsDesignandImplement本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多路径路由场景下的接收端乱序重排方法，其特征在于，包括如下：/n(1)在每个网络节点的网卡中构建一张接收位图链表，并在该表中为每个处于活动状态的接收队列分配一个位图条目，用以记录接收队列的请求包到达状态；/n(2)在每个网络节点的网卡中构建一张发送位图链表，并在该表中为每个处于活动状态的发送队列分配一个位图条目，用以记录发送队列的响应包到达状态；/n(3)根据网卡在网络中的位置，对网卡中的每个发送端和每个响应端分别执行不同的的操作：/n对接收端，执行(4)；/n对发送端，执行(5)；/n(4)在请求包到达接收端的网卡时，接收端将累积已执行的响应包数目作为响应包的响应序列号APSN，并将...

【技术特征摘要】
1.一种多路径路由场景下的接收端乱序重排方法，其特征在于，包括如下：
(1)在每个网络节点的网卡中构建一张接收位图链表，并在该表中为每个处于活动状态的接收队列分配一个位图条目，用以记录接收队列的请求包到达状态；
(2)在每个网络节点的网卡中构建一张发送位图链表，并在该表中为每个处于活动状态的发送队列分配一个位图条目，用以记录发送队列的响应包到达状态；
(3)根据网卡在网络中的位置，对网卡中的每个发送端和每个响应端分别执行不同的的操作：
对接收端，执行(4)；
对发送端，执行(5)；
(4)在请求包到达接收端的网卡时，接收端将累积已执行的响应包数目作为响应包的响应序列号APSN，并将接收队列的期待接收序列号eRPSN与请求包请求序列号RPSN进行比较，根据比较结果对请求包进行缓存或执行或丢弃操作；
(5)在响应包到达发送端的网卡时，发送端将累积已发出的请求包数目作为请求包的请求序列号RPSN，并根据响应包类型、响应包的MSN消息号和发送队列对应的位图条目，决定对该响应包进行二选一操作，即丢弃，或按照发送端可完成的MSN消息号编辑工作队列元素WQE。


2.根据权利要求1所述的方法，其中(2)中的接收队列：
每个网卡有多个接收端，每个接收端维护一个接收队列，用以记录接收到的请求包的相关信息；
每个接收队列各自维护next_APSN和MSN多个变量：
所述next_APSN变量，用于封装响应包的序列号字段；
该MSN变量，在响应包从接收端发出时，接收端将其赋值给响应包首部的MSN字段，以将接收端的MSN变量信息通过响应包传递至发送端，该MSN变量的值也作为响应包MSN消息号使用。


3.根据权利要求1所述的方法，其中(2)中的每个接收端位图条目，由接收队列标识、接收位图空隙数组和接收位图首部这三部分组成，其中：
所述接收队列标识，用于标记对应位图条目，方便后续操作在接收位图链表中索引该位图条目；
所述接收位图空隙数组，包含N个位图空隙元素，N≥1，用于记录到达接收端的数据包的到达状态，每个位图空隙元素占2比特，其值为“00”时，表示空隙记录状态为空，对应数据包未到达；其值为“01”时，表示对应数据包已到达；其值为“10”时，表示尾部数据包已到达；所有位图空隙元素的初始值均置为“00”，尾部数据包是指WriteLast请求包或ReadLast响应包；
所述接收位图首部，始终指向该接收队列期待接收序列号eRPSN对应的位图空隙元素。


4.根据权利要求1所述的方法，其中(3)中的每个发送队列，各自维护next_RPSN、MSN_max、MSN_min和SSN_first_read多种变量和一个Read操作信息表：
所述next_RPSN变量，用于封装请求包首部的序列号字段，且无论当前Read请求包的请求数据长度有多大，该Read请求包后续的任何请求包的RPSN只递增1；
所述MSN_max变量，为接收端已累积确认的消息序号，即接收端已释放的序列号，其中，ACK类型响应包的MSN一定不超过MSN_max变量值；
所述MSN_min变量，为发送端当前最大可完成的消息序号，Response类型响应包的MSN一定不小于MSN_min变量值；
所述SSN_first_read变量，为发送端已发送但尚未释放存储空间的含Read请求包的消息中，第一个Read消息的消息序号；
所述Read操作信息表，用于为每个Read操作的请求包分配一个信息表条目，每个信息表条目包含四项元素，分别为：发送序列号、响应包的起始响应序列号start_APSN、响应包数目和虚拟地址。


5.根据权利要求1所述的方法，其中(3)中的每个发送端位图条目，由发送队列标识、发送位图空隙数组、eR_APSN变量和发送位图首部这四部分组成：
所述发送队列标识，用于标记对应位图条目，方便后续操作在发送位图链表中索引该位图条目；
所述发送位图空隙数组，包含N个位图空隙元素，N≥1，用于记录到达发送端的数据包的到达状态，每个位图空隙元素占2比特，其值为“00”时，表示空隙记录状态为空，对应数据包未到达；其值为“01”时，表示对应数据包已到达；其值为“10”时，表示尾部数据包已到达；所有位图空隙元素的初始值均置为“00”，尾部数据包是指WriteLast请求包或ReadLast响应包；
所述eR_APSN变量，用于表示该发送队列期待接收的Read请求的响应包序列号；
所述发送位图首部，始终指向该发送队列期待接收的Read请求的响应包序列号对应的位图空隙元素。


6.根据权利要求1所述的方法，其中(4)中所述的请求包，包括Read请求包和Write请求包，其中：
Read请求包根据其首部OpCode字段的值进一步细分为ReadFirst请求包、ReadMiddle请求包、ReadOnly请求包、ReadLast请求包多种类型；
Write请求包根据其首部OpCode字段的值进一步细分为WriteFirst请求包、WriteMiddle请求包、WriteOnly请求包和WriteLast请求包多种类型。


7.根据权利要求1所述的方法，其中(4)中的根据接收端接收队列的期待接收序列号eRPSN与请求包的请求序列号RPSN比较的结果，对请求包进行不同的操作，实现如下：
(4a)判断该请求包的请求序列号RPSN是否超出位图条目Ki能记录的范围：
若是，则直接丢弃该请求包；否则，执行(4b)；
(4b)判断该请求包的请求序列号RPSN与接收端接收队列的期待接收序列号eRPSN大小：
若RPSN<eRPSN，则执行(4c)；
若RPSN>eRPSN，则说明该请求包提前到达接收队列，执行(4d)；
若RPSN＝eRPSN，则说明该请求包按序到达接收队列，执行(4j)；
(4c)接收队列丢弃该请求包；
(4d)判断RPSN、eRPSN两者之差与位图条目Ki中位图空隙数组长度N的大小：
若RPSN-eRPSN>N，则执行(4c)；
若RPSN-eRPSN≤N，则执行(4e)；
(4e)进一步判断该请求包首部的OpCode字段值：
若该请求包首部OpCode字段的值为“ReadReque...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾华玺，刁兴龙，相希睿，余晓杉，朱李晶，徐晓琪，马天阳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61