本發(fā)明屬于擁塞控制領(lǐng)域，具體涉及一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議。

背景技術(shù)：

1、為滿足高速數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)(dcn)日益增長(zhǎng)的性能需求，最近一系列工作以“請(qǐng)求和分配”的方式分配網(wǎng)絡(luò)帶寬，這類工作被稱為主動(dòng)傳輸(如phost、homa)。在這些方案下，接收方顯式地將瓶頸帶寬以信令的方式分配給活躍的發(fā)送方。然后，發(fā)送方根據(jù)收到的信令，以最優(yōu)速率發(fā)送數(shù)據(jù)包。

2、盡管主動(dòng)式傳輸具有很大的潛力，但要達(dá)到最優(yōu)性能仍面臨挑戰(zhàn)。主要問題在于每個(gè)單獨(dú)的接收方只掌握了全局信息的一小部分，這使得在信令分配上做出最優(yōu)決策變得困難,如果接收方只允許最高優(yōu)先級(jí)的流量發(fā)送(例如，phost)，則會(huì)造成大量帶寬的未充分利用,雖然同時(shí)允許多個(gè)流發(fā)送(例如，homa)可以提高帶寬利用率，但也可能引入鏈路擁塞甚至是數(shù)據(jù)包丟失。

3、一些最新的解決方案(例如，dcpim)通過多輪匹配，使接收方能夠盡可能多地獲得全局信息，從而在不引起擁塞的情況下優(yōu)雅地利用鏈路帶寬,然而，多輪匹配引入了顯著的延遲開銷,這是因?yàn)椋谛铝髁块_始時(shí)的匹配階段，發(fā)送方和接收方只交換控制數(shù)據(jù)包來協(xié)商匹配，浪費(fèi)了可以用于傳輸數(shù)據(jù)包的大量帶寬。雖然dcpi?m允許小于給定閾值的流量在不參與匹配的情況下進(jìn)行傳輸，但超過這一閾值的流量仍然遭受昂貴的匹配開銷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在多輪匹配階段引入一條發(fā)送方驅(qū)動(dòng)的控制回路，從而在避免額外開銷的情況下，優(yōu)雅地利用網(wǎng)絡(luò)空閑帶寬。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議，包括：發(fā)送方驅(qū)動(dòng)的速率控制器mi?ld，選擇性丟包機(jī)制和丟包恢復(fù)機(jī)制；

3、發(fā)送方驅(qū)動(dòng)的速率控制器mi?ld:用于獲得精確的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，并據(jù)此填充適應(yīng)數(shù)量機(jī)會(huì)數(shù)據(jù)包；

4、選擇性丟包機(jī)制：用于在帶寬接近用完時(shí)可以選擇性地丟棄機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包；

5、丟包恢復(fù)機(jī)制：用于對(duì)選擇性丟棄的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包進(jìn)行丟包恢復(fù)。

6、優(yōu)選的，所述發(fā)送方驅(qū)動(dòng)的速率控制器mi?ld具體內(nèi)容如下：

7、速率控制器mi?ld使用先進(jìn)的網(wǎng)內(nèi)遙測(cè)信號(hào)int來精細(xì)地探測(cè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，獲取的int信息來預(yù)估網(wǎng)絡(luò)中在途字節(jié)數(shù)，并維持在途字節(jié)數(shù)(即已發(fā)送但發(fā)送方尚未確認(rèn)的數(shù)據(jù)量)接近bdp(帶寬時(shí)延積)，在不引起交換機(jī)中隊(duì)列積累的情況下最大化鏈路利用率。

8、優(yōu)選的，所述int信息包括：隊(duì)列長(zhǎng)度qlen、端口上已傳輸字節(jié)數(shù)txbytes、時(shí)間戳ts和鏈路帶寬容量b；

9、當(dāng)接收服務(wù)器收到數(shù)據(jù)包時(shí)，接收服務(wù)器將記錄的元數(shù)據(jù)復(fù)制到稍后將發(fā)送回發(fā)送數(shù)據(jù)的服務(wù)器的確認(rèn)包ack中，然后，發(fā)送數(shù)據(jù)的服務(wù)器根據(jù)收到的ack中攜帶的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載信息調(diào)整其發(fā)送窗口

10、優(yōu)選的，所述端口上已傳輸字節(jié)數(shù)txbytes包括隊(duì)列和管道中的數(shù)據(jù)包：

11、對(duì)于每個(gè)鏈路j，我們根據(jù)隊(duì)列長(zhǎng)度qlen和其輸出率txrate計(jì)算其在途字節(jié)ij，如以下公式所示：

12、ij＝qlen+txrate*t

13、在這個(gè)公式中，qlen通過網(wǎng)內(nèi)遙測(cè)技術(shù)(int)獲得，t是基礎(chǔ)的傳播往返時(shí)間，是一個(gè)常數(shù)，現(xiàn)在，只剩下txrate需要估計(jì)，txrate本方案使用txbytes和ts來計(jì)算：

14、

15、ts表示時(shí)間戳，ack1和ack0是兩個(gè)連續(xù)的確認(rèn)包，txrate*t是管道中字節(jié)數(shù)的評(píng)估，給定了在途字節(jié)數(shù)的評(píng)估，采取指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均值保持每條鏈路上的在途字節(jié)數(shù)ij持續(xù)接近bdp。

16、優(yōu)選的，所述選擇性丟包機(jī)制具體為：當(dāng)機(jī)會(huì)性包到達(dá)時(shí)，若緩沖區(qū)占用率達(dá)到飽和度閾值，交換機(jī)會(huì)選擇性地丟棄機(jī)會(huì)性包，而只有在出現(xiàn)隊(duì)列溢出時(shí)才丟棄主回路數(shù)據(jù)包，通過這種做法，保障填充回路的數(shù)據(jù)包不影響主回路。

17、優(yōu)選的，所述飽和度閾值為60％的緩沖區(qū)容量。

18、優(yōu)選的，丟包恢復(fù)機(jī)制具體以為：定位丟失的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包，使用被良好保護(hù)的主回路重新發(fā)送被丟棄的機(jī)會(huì)數(shù)據(jù)包，通過這種方法，速率控制器mi?ld保證幾乎所有的機(jī)會(huì)包最多進(jìn)行一次重傳。

19、優(yōu)選的，所述定位丟失的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包為：速率控制器mi?ld使用ack中攜帶的序列號(hào)來檢測(cè)第一次匹配階段中間的丟包情況，然后，在第一次匹配階段的末尾，速率控制器mi?ld發(fā)送一個(gè)探針包，其中包含最后一個(gè)機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包在匹配階段的序列號(hào)，以定位機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包的尾部丟失，若發(fā)送數(shù)據(jù)的服務(wù)器接收到探針ack，速率控制器mi?ld立即識(shí)別出所有丟失的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包并進(jìn)行重傳。

20、本發(fā)明的有益效果如下：

21、本發(fā)明速率控制器mi?ld使用由發(fā)送方驅(qū)動(dòng)的控制回路發(fā)送充足的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包來優(yōu)雅地利用主回路留下的空余帶寬，此外，速率控制器mi?ld引入了一種精妙的選擇性丟包機(jī)制，確保機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包不會(huì)影響rcp的傳輸，與最新傳輸協(xié)議相比，速率控制器mi?ld能達(dá)到極優(yōu)越的性能。

技術(shù)特征：

1.一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議，其特征在于，包括：發(fā)送方驅(qū)動(dòng)的速率控制器mild，選擇性丟包機(jī)制和丟包恢復(fù)機(jī)制；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議，其特征在于，所述發(fā)送方驅(qū)動(dòng)的速率控制器mild具體內(nèi)容如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議，其特征在于，所述int信息包括：隊(duì)列長(zhǎng)度qlen、端口上已傳輸字節(jié)數(shù)txbytes、時(shí)間戳ts和鏈路帶寬容量b；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議，其特征在于，所述端口上已傳輸字節(jié)數(shù)txbytes包括隊(duì)列和管道中的數(shù)據(jù)包：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議，其特征在于，所述選擇性丟包機(jī)制具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議，其特征在于，所述飽和度閾值為60％的緩沖區(qū)容量。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議，其特征在于，丟包恢復(fù)機(jī)制具體以為：定位丟失的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包，使用被良好保護(hù)的主回路重新發(fā)送被丟棄的機(jī)會(huì)數(shù)據(jù)包。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議，其特征在于，所述定位丟失的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包為：速率控制器mild使用ack中攜帶的序列號(hào)來檢測(cè)第一次匹配階段中間的丟包情況，然后，在第一次匹配階段的末尾，速率控制器mild發(fā)送一個(gè)探針包，其中包含最后一個(gè)機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包在匹配階段的序列號(hào)，以定位機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包的尾部丟失，若發(fā)送數(shù)據(jù)的服務(wù)器接收到探針ack，速率控制器mild立即識(shí)別出所有丟失的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包并進(jìn)行重傳。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種零等待的多輪主動(dòng)式傳輸協(xié)議，包括：發(fā)送方驅(qū)動(dòng)的速率控制器Mild，選擇性丟包機(jī)制和丟包恢復(fù)機(jī)制，發(fā)送方驅(qū)動(dòng)的速率控制器Mild:用于獲得精確的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，并據(jù)此填充適應(yīng)數(shù)量機(jī)會(huì)數(shù)據(jù)包；選擇性丟包機(jī)制：用于在帶寬接近用完時(shí)可以選擇性地丟棄機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包；丟包恢復(fù)機(jī)制：用于對(duì)選擇性丟棄的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包進(jìn)行丟包恢復(fù)。本發(fā)明速率控制器Mild使用由發(fā)送方驅(qū)動(dòng)的控制回路發(fā)送充足的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包來優(yōu)雅地利用主回路留下的空余帶寬，此外，速率控制器Mild引入了一種精妙的選擇性丟包機(jī)制，確保機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)包不會(huì)影響RCP的傳輸，與最新傳輸協(xié)議相比，速率控制器Mild能達(dá)到極優(yōu)越的性能。

技術(shù)研發(fā)人員：裴仁杰,李文信
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津大學(xué)合肥創(chuàng)新發(fā)展研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19