基于网络遥测的无损数据中心网络传输协议研究

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当网络负载增加到某一值后,若网络吞吐量反而下降,这是由于网络中的流量大小超过了网络可以承载的能力,出现了拥塞。为了解决这个问题,开发者使用拥塞控制方法进行流量的限制,等待网络拥塞解除,之后恢复传输速率。数据中心中普遍采用拥塞控制来限制网络中整体的流量大小。近年来数据中心应用数量、流量不断增长,特别是数据中心以太网开始使用RDMA传输标准,使用RoCEv2作为当前的硬件卸载解决方案。传输方式的改变给数据中心网络拥塞控制带来了新的挑战。为了应对大容量的速率传输,拥塞控制方案较以往发生了变化。具体来说是拥塞控制+PFC的架构来保证网络通畅运行。然而这种方法存在一定的缺陷,包括收敛速率慢,网络出现死锁等问题,导致网络中缓存占用波动大、时延难以限制。针对这些问题,本文提出了一种基于INT的拥塞管理方案,主要包含了三个工作:1)改良PFC机制。本文利用INT所携带的链路负载信息来进行代替PFC原有的停/等机制。PFC采用固定的门限来触发上游限速,这种方式在突发性高的环境下易使吞吐量下降并产生不公平性、死锁等问题。故对PFC算法进行更改,实时监控端口流量速率,使流量控制更加平缓,降低死锁可能。同时,改良后的PFC能够限制缓存占用,降低尾时延;2)设计拥塞控制算法。一般拥塞控制算法采用ECN等信号进行拥塞信息传递,包含信息模糊、收敛速度慢。本文利用INT携带交换机信息的能力,将端口缓存占用、端口传输量等信息加入INT包头中进行传递,算法参考交换机所允许的传输能力进行限速,提高精准度,进而提高收敛速率;3)算法实现及仿真实验。本文采用NS3网络仿真器进行了整体的仿真实验。实验结果表示,两者都有效限制了缓存长度,且在大部分情况下都减少了流完成时间,达到了预期效果,。
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