本发明专利技术公开了一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输系统及方法，发送端判断数据流是否需要发送探测包；当探测包离开交换机的输出端口时，交换机把当前端口的队列长度信息写入到探测包的INT包头；接收端收到探测包后，提取INT包内的队列长度信息，找到最拥堵的点，并根据拥塞阈值判断属于轻度拥塞还是重度拥塞；当数据包原路返回给接收端的过程中，交换机寻找瓶颈链路，从而告知瓶颈链路前一跳的交换机对相应的数据流进行利它流调度；在此跳的对应端口进行利它流调度算法；发送端根据反馈包携带的信息进行状态信息的更改。与现有技术相比，本发明专利技术既可以最大程度利用源端到瓶颈链路的带宽，又不会加重瓶颈链路的拥塞。又不会加重瓶颈链路的拥塞。又不会加重瓶颈链路的拥塞。
【技术实现步骤摘要】
拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输系统及方法
[0001]本专利技术属于计算机网络领域，具体涉及数据中心网络传输系统。
技术介绍
[0002]近些年，互联网发展非常迅速，互联网应用和服务需要的物理资源不断增加，导致单台服务器逐渐难以满足业务在计算、存储以及网络等物理资源的需求。为此，各类互联网应用及服务通常采用分布式的部署方式协作完成某项任务，设备间的交互非常频繁。由于高时延不但会对应用的性能造成损失，同时也会使服务提供商蒙受收益损失，因此互联网服务及应用对低时延的有着极高的要求。在数据中心内，相较于网络硬件处理的时延，数据流的排队时间构成了传输时延的主要部分。数据中心作为应用部署的实际载体，实现数据流在数据中心内尽量快的完成传输，是设计传输策略最为重要的目标。
[0003]现有技术中的传输策略主要分为三大类包括发送端驱动、接收端驱动以及集中控制器驱动。基于发送端驱动的低时延传输方法如DCTCP、L2DCT、TIMELY以及HPCC，相关策略是通过ECN、RTT或者INT获取网络内的拥塞，在发送端对传输的速率或者窗口进行调节来降低数据包在网络经过的排队时延。基于接收端驱动的低时延传输方法如pHost、Expresspass、NDP以及Homa，相关策略是根据接收端的接收能力，利用向发送端发送的Credit、Token或者Grant，在Packet的粒度上控制注入到网络内数据包的总量，依次减少数据流在网络上内的排队时延。对于集中控制器驱动的低时延传输方法如Fastpass，相关策略是通过获取全局的网络拓扑以及流量信息，为每个Packet进行传输路径和时间片的规划以实现网络内传输的无阻塞。
[0004]然而，无论发送端驱动、接收端驱动或者集中控制器来驱动的延传输策略对于流量的发送都太过谨慎。具体的来讲，网络流量的动态变化使得任何链路在任何时刻都有可能成为瓶颈链路，为了应对网络已经出现或者潜在的瓶颈链路，以上的传输策略通常采用让数据包在发送端等待的方法。数据包一直在源端保持等待直到接收到来自于驱动端开始发送的指令。一方面，这样做的确可以阻止更多的数据包发送到网络内，从而避免瓶颈链路变得更加拥塞。但另一方面，瓶颈链路存在于某一跳，由于无法得知拥塞的具体位置，以往做法暂停的是整个端到端的完整路径，这导致了源端到瓶颈链路带宽浪费。同时，网络拥塞存在于网络内，但是对于网络拥塞的调节点发生在远处的端设备，基于端驱动的传输策略无法随拥塞状态的改变最快的做出反应。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在设计一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输方法，利用瓶颈链路的前一跳进行调度与源端控制相结合的方法，实现了高效的低时延传输。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输系统，该系统包括发送端10、交换机20和接收端30；其中：
[0008]所述发送端10进一步包括探测包生成模块101、数据流on
‑
off速率调节模块102、数据流可发送表103以及被暂停数据流表104；所有初始状况下的数据流都保存在数据流可发送表103中、并根据数据流的大小划分优先级以及由发送端10按照最小剩余优先原则以线速发送；所述探测包生成模块101负责在每个RTT为每条数据流生成一个在网络内拥有最高优先级的用以探测传输路径上的拥塞状况的探测包；所述数据流on
‑
off速率调节模块102负责在当前数据流瓶颈链路拥塞严重时暂停相应数据流的发送，并将其从所述数据流可发送表103转移到所述被暂停数据流表104，直至严重的拥塞被缓解；
[0009]所述交换机20进一步包括数据包标记模块201和利它流调度模块202；所述数据包标记模块201负责利用可编程交换机普遍支持的INT技术将数据包经过端口的队列长度等相关信息打入到INT包头，对接收端30返回的PACK的INT包头相关字段进行动态操作，用以与交换机20动态交互相关信息；所述利它流调度模块202负责数据包的调度，利用P4支持的Recycle机制将不能发往下一跳的数据包放到其他负载低的端口给暂存，等需要的时候再拿回来；
[0010]所述接收端30进一步包括拥塞解析模块301和ACK生成模块302；所述拥塞解析模块301负责分析携带着每一跳链路拥塞信息的探测包中的INT包头具体数值，找出该链路路径上最大的拥塞点，判断是否存在瓶颈链路，获得该链路拥塞的等级，同时计算从接收端到瓶颈链路的距离；ACK生成模块302负责分别给数据包和探测包返回ACK消息以及数据包。
[0011]一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输方法，该方法包括以下流程：
[0012]步骤1：发送端判断被暂停数据流表和数据流可发送表这两个表的数据流是否需要发送探测包；
[0013]步骤2：当探测包其离开交换机的输出端口时，交换机把当前端口的队列长度信息写入到探测包的INT包头；
[0014]步骤3：接收端收到探测包后，提取INT包内的队列长度信息，找到最拥堵的点，并根据拥塞阈值判断属于轻度拥塞还是重度拥塞；
[0015]步骤4：当数据包原路返回给接收端的过程中，交换机寻找瓶颈链路，从而告知瓶颈链路前一跳的交换机对相应的数据流进行利它流调度；
[0016]步骤5：当交换机通过与PACK包的INT包头交互知晓本跳为瓶颈链路的前一跳，在此跳的对应端口进行利它流调度算法；
[0017]步骤6：ACK和PACK包最后被反馈给发送端，发送端根据反馈包携带的信息进行状态信息的更改。
[0018]与现有技术相比，本专利技术在源端以线速发送数据流实现传输速率的快速收敛，而当瓶颈链路拥塞较重时，利用源端直接对数据流进行控制；而当瓶颈链路轻度拥塞时，通过将数据包推送到临近瓶颈链路的前一跳进行网络调度，既可以最大程度利用源端到瓶颈链路的带宽，又不会加重瓶颈链路的拥塞。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输系统架构图；
[0020]图2是本专利技术的传输策略流程图；
[0021]图3是本专利技术的瓶颈链路识别机制流程图。
具体实施方式
[0022]以下结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0023]如图1所示，是本专利技术的一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输系统架构图。该系统包括发送端10、交换机20和接收端30。其中：
[0024]发送端10包括探测包生成模块101(Probe packet generation，缩写为PPG)、数据流on
‑
off速率调节模块102(on
‑
offrate control，缩写为RC)102、数据流可发送表103(Transmission flow list，缩写为TFL)以及被暂停数据流表104(Suspended flow list，缩写为SFL)组成。初始状况下，所述发送端10的所有数据流都保存在数据流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输系统，其特征在于，该系统包括发送端(10)、交换机(20)和接收端(30)；其中：所述发送端(10)进一步包括探测包生成模块(101)、数据流on
‑
off速率调节模块(102)、数据流可发送表(103)以及被暂停数据流表(104)；所有初始状况下的数据流都保存在数据流可发送表(103)中、并根据数据流的大小划分优先级以及由发送端(10)按照最小剩余优先原则以线速发送；所述探测包生成模块(101)负责在每个RTT为每条数据流生成一个在网络内拥有最高优先级的用以探测传输路径上的拥塞状况的探测包；所述数据流on
‑
off速率调节模块(102)负责在当前数据流瓶颈链路拥塞严重时暂停相应数据流的发送，并将其从所述数据流可发送表(103)转移到所述被暂停数据流表(104)，直至严重的拥塞被缓解；所述交换机(20)进一步包括数据包标记模块(201)和利它流调度模块(202)；所述数据包标记模块(201)负责利用可编程交换机普遍支持的INT技术将数据包经过端口的队列长度等相关信息打入到INT包头，对接收端(30)返回的PACK的INT包头相关字段进行动态操作，用以与交换机(20)动态交互相关信息；所述利它流调度模块(202)负责数据包的调度，将不能发往下一跳的数据包放到其他负载低的端口给暂存，等需要的时候再拿回来；所述接收端(30)进一步包括拥塞解析模块(301)和ACK生成模块(302)；所述拥塞解析模块(301)负责分析携带着每一跳链路拥塞信息的探测包中的INT包头具体数值，找出该链路路径上最大的拥塞点，判断是否存在瓶颈链路，获得该链路拥塞的等级，同时计算从接收端到瓶颈链路的距离；ACK生成模块(302)负责分别给数据包和探测包返回ACK消息以及数据包。2.如权利要求1所述的一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输系统，其特征在于，所述交换机(20)根据需要采用多个交换机设备互相串联，从而构成数据中心网络，进而连接于所述发送端(20)和所述接收端(30)之间。3.如权利要求1所述的一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输系统，其特征在于，数据包的INT包头内写入拥塞解析模块(301)分析出的瓶颈链路状况以及距离瓶颈链路的长度，从而告知交换机设备或者发送端该条数据流经历的网络状况。4.如权利要求1所述的一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网络传输系统，其特征在于，所述数据包的类型有DATA、PROBE、ACK以及PACK，分别表示数据包、探测包、数据包的确认包以及探测包的确认包。5.如权利要求1所述的一种拥塞位置可感知的低时延数据中心网...
【专利技术属性】
技术研发人员：李克秋，张松，李文信，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。