[发明专利]基于DCTCP的快速拥塞反馈方法

说明书

本发明公开了一种基于DCTCP的快速拥塞反馈方法，适用于数据中心环境中，是对Data Center TCP拥塞控制算法的改进。DCTCP作为一种端到端的拥塞控制算法，其利用ECN机制标记交换机中超过队列阈值的报文，再将拥塞信息反馈给发送方，进而进行精准的拥塞控制。本发明通过使用ECN机制标记队列头部的报文，从而消除队列对反馈信息造成的延迟，使发送方尽早地降低发送速率及时缓解网络拥塞。本发明是对DCTCP拥塞控制算法的改进，在能精准有效的反馈拥塞程度的同时，还可以将拥塞信号更早的反馈给发送方，进而降低Incast现象下因拥塞反馈不及时造成交换机出现buffer bloat的风险，同时通过队头标记方法可以加快网络收敛速度降低流之间的不公平性，缩短流完成时间。

技术领域

本发明属于TCP拥塞控制领域，特别是一种基于DCTCP的快速拥塞反馈方法。

背景技术

TCP协议是计算机网络传输层使用的两种协议之一，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，而其中TCP拥塞控制方法又是TCP协议的核心。但是，传统的TCP拥塞控制算法是面向互联网环境而设计产生的，在当前高带宽低延迟的数据中心网络环境下，使用传统的TCP拥塞控制方法会使得网络性能急剧下降。因此，必须设计满足数据中心网络特点的TCP拥塞控制协议。

当前，针对数据中心网络环境的TCP拥塞控制方法有很多，从检测拥塞的方式来看，可以分为两大类：

1)被动式拥塞检测。这类拥塞控制算法检测出拥塞后再做处理，被动式拥塞检测又可细分为基于交换机和基于主机两种方式。其中基于交换机的典型代表有DCTCP、 D²TCP和DCQCN，这类方法是基于显示拥塞通知ECN和随机早期检测RED实现的。另外基于主机的拥塞检测方法TIMELY、DC-Vegas等通过发送数据的往返时间 (Round-Trip Time，RTT)作为判断拥塞的标准，以及BBR综合考虑了丢包和RTT的增加。(1.Alizadeh,M.,Greenberg,A.,Greenberg,Maltz,D.,etc.Data center TCP(DCTCP). Proceedings of SIGCOMM 2010,NEW DELHI,INDIA,30August-3September,pp.63-74. ACM,New York,NY,USA.2.B.Vamanan,J.Hasan,T.N.Vijaykumar,Deadline-aware datacenter tcp,InProc.of ACM SIGCOMM conference on Applications,technologies, architectures,and protocols for computer communication,New York,NY,USA,2012,pp. 115-126.3.Yibo Zhu,Haggai Eran,Daniel Firestone,Chuanxiong Guo,Marina Lipshteyn,Yehonatan Liron,Jitendra Padhye,Shachar Raindel,Mohamad Haj Yahia,and MingZhang. Congestion Control for Large-Scale RDMA Deployments.In SIGCOMM,2015.4.Radhika Mittal,Vinh The Lam,Nandita Dukkipati,etc.TIMELY:RTT-basedCongestion Control for the Datacenter,Proceeding of SIGCOMM’15,August 17-21,London,United Kingdom, pp.537-550,2015.5.Jingyuan Wang,Jiangtao Wen,Chao Li,Zhang Xiong,Yuxing Han. DC-Vegas:A delay-based TCP congestion controlalgorithm for datacenter applications, Journal of Network and ComputerApplications,53,pp.103-114,2015.6.Neal Cardwell, Yuchung Cheng,C.StephenGunn,Soheil Hassas Yeganeh and Van Jacobson.BBR: Congestion-Based CongestionControl.Communications of the ACM Volume 60,Number 2 (2017),Pages 58-66)。这种被动式方法的优势在于利用TCP协议中的已有属性或者交换机信息，实现相对简单，易于部署，但是这种被动式的拥塞检测往往存在拥塞信号延迟到达的现象，或者需要交换机的支持。