[发明专利]一种用于DCN中的自适应请求分批调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于DCN(数据中心网络，Data Center Network)中的自适应请求分批调度方法。

背景技术

近年来，数据中心己成为当前政府、企业和单位信息化建设的核心组成部分，用于提供各类分布式应用、计算和存储等服务。通过建立数据中心，一方面这些组织可以对各种计算资源进行动态分配，另一方面利用大型的数据中心可以获得规模经济效应。因此，越来越多的应用与服务被迁移到数据中心中，利用数据中心强大的计算和存储能力来提供大并发的数据服务。而这些数据服务都依赖于数据中心网络(Data Center Networks，DCN)提供支持。数据中心网络是连接数据中心服务器和存储设备的信息交换网络，承担着数据中心海量数据的传输和交换的重要任务。

数据中心网络虽然具有超高带宽、超低延时的特性，但仍使用传统TCP进行传输控制。由于传统TCP主要适用于广域网络，而广域网在带宽和延时上与数据中心网络有着很大的差异，如果继续沿用传统TCP，那么不仅无法最大限度的发挥数据中心网络的通信能力，还会带来很多无法预知的问题。

在数据中心的典型服务应用，如大规模瞬时的数据密集查询、文件系统读写、MapReduce等网络流量较大、或者高并发的同步并发流，极易造成某些路径瞬时成为瓶颈，网络将不可避免地发生拥塞，引起数据丢包，最终导致TCP超时。这种情况下，拥塞发生的突发性、传统TCP协议的超时时间(默认最小200ms)与数据中心往返传输延时(90％小于1ms)的不匹配等因素，导致拥塞时网络吞吐率急剧下降，出现TCP Incast问题。而且这种拥塞持续时间相对短暂，网络流量以及拥塞节点分布都难以预侧和确定。

针对数据中心网络的TCP Incast问题，很多文献都提出了相应的改进办法。这其中有DCTCP协议，它使用ECN机制将网络的拥塞程度反馈回发送方以提前降低发送速率来达到控制交换机队列占用量的目的，不仅降低了包的排队延时而且还能够有效的提高交换机应付突发拥塞的能力。但是，随着并发数的不断增加，只靠拥塞窗口并不能有效的进行拥塞控制，应用性能依然会因为TCP超时而急剧下降。因为即使拥塞窗口减小到最小值1，在过多的TCP连接并发通信时，交换机入口速率依然远大于出口速率，最终占满瓶颈链路交换机缓存，并导致丢包甚至超时。

ICTCP通过接收方获得的流量信息来调节通告窗口从而控制发送速率。但是，ICTCP同样作为一种基于窗口的传输层控制协议，它也会面临和DCTCP一样的问题。当并发程度过高时，即使按最小的拥塞窗口1来发送依然会造成丢包和超时。

RS是一种根据缓存大小和服务器请求单元(SRU)大小估计最优并发数的方法。该方法在没有背景流情况下能够很好的工作，但是在数据中心动态的背景流负载下，交换机缓存被背景流占据，使得RS最优并发数估计不准确。所以该方法依然不能够有效的缓解TCP Incast问题。

因此，力求让数据中心应用能够有效的利用可用带宽，又要尽量能够适应动态的背景流负载，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于DCN中的自适应请求分批调度方法，该用于DCN中的自适应请求分批调度方法能有效解决高并发带来的大量数据包涌入瓶颈链路交换机进而产生的吞吐量崩溃。

发明的技术解决方案如下：

一种用于DCN中的自适应请求分批调度方法，包括以下步骤：

步骤一：初始化；

将批大小n初始化为1；所述的批大小即为一批的请求数目；

设置批大小增长门限QSthreshold＝工作服务器数目N；

将拥塞标志CI清零；

汇聚服务器向工作服务器群发出第一批请求；【此时n＝1，即发出一个请求】

步骤二：汇聚服务器在收到所请求的数据块以后，自适应调整下一批的批大小n，即根据拥塞情况计算下一批的批大小n；

步骤三：发出下一批请求，请求数目为n，并返回步骤二。

所述步骤二中：接收端在收到TCP报文时，判断TCP报文是否按序到达，如果出现乱序报文则将拥塞标记CI置为1，否则CI维持原值0；当上一批所请求的数据块全部传输完成之后，检测CI的值，如果CI＝0，则增加n；

n增大时，通过下式计算n值:

【这个公式的含义说明：当前批大小小于增长门限QSthreshold时，可以在链路负载较轻时快速地增加批大小，提高带宽利用率；当批大小大于QSthreshold时，此时链路负载利用接近饱和，批大小以平缓的增长以避免严重拥塞。】