[发明专利]一种基于变长粒度的数据融合传输与调度的装置

说明书

本发明提供一种基于变长粒度的数据融合传输与调度的装置，包括：hash模块获取外部交换机接收的数据包的头部信息，对数据包的头部信息的元组信息进行哈希运算，获得与元组信息对应的哈希值；并对数据包进行分组；状态处理模块具有状态表，并根据hash模块、网络感知模块和转发模块的逻辑对状态表进行更新；网络感知模块获得数据包转发路径的网络参数，以及将该网络参数进行预处理并更新同步至所述状态表中；转发模块根据状态表动态调整转发策略实现可变长粒度的转发调度。本发明的装置基于可编程数据平面技术实现带状态转发，提高数据平面的“智能”，使数据平面拥有处理更复杂逻辑的能力；支持可变粒度的数据融合传输与调度。

技术领域

本发明涉及互联网通信技术领域，尤其涉及一种基于变长粒度的数据融合传输与调度的装置。

背景技术

随着互联网体系架构的多元化发展以及多种接入技术的成熟商用，例如蜂窝链路(5G、4G、3G)、WiFi、卫星链路、以太链路以及光纤等，越来越多的终端设备开始提供多种网络接入方式。另一方面，随着物联网、云计算、短视频、直播等新兴网络应用的出现，人们对于网络的带宽和移动性要求也越来越高，使得单一接入方式已经难以满足用户对网络的需求。因此，如何合理的利用终端设备提供的多种接入方式聚合网络资源，提供更高的网络传输效率来满足用户对于网络的需求正得到广泛关注。在此背景下，多路径并行传输作为一种能有效提高数据吞吐量、网络资源利用率、通信安全(基于多路径混淆传输)以及系统鲁棒性的接入技术，已经成为当前的研究热点之一。

多路径传输旨在研究终端之间如何通过多条路径进行数据融合传输，从而实现带宽聚合、负载均衡、动态切换、数据包混淆以及自动将业务从最拥塞、最易中断的路径上转移到较好的路径的方法。在广大科研人员的共同努力下，当前多路径并行传输已经取得了很大进展，但是，在异构网络环境下，尤其是在网络性能差异较大的无线网络环境下实现多路径并行传输还面临着很多挑战。大量实验表明，多路径并行传输系统在异构网络环境下性能低于预期的原因主要在于路径间巨大的差异导致的数据包乱序以及不正确的往返时延(round-trip time,RTT)估计导致的不必要重传。由此可见，当前亟需一种可以兼容当前的多种异构网络，并且具有高效，易推广的多路径传输方案，来满足未来人们不断增长的差异化的网络需求。

等价多路径路由(Equal-cost multi-path routing，ECMP)是一种工作在网络层的多路径传输解决方案，该方案将数据包的IP地址以及端口信息进行hash，从而在等价最短路径之间实现流粒度的负载均衡策略。即当存在多条到达同一目的地址的相同开销的链路时，如果设备支持等价路由，发往目的IP的流量将由不同路径分担，这提高了网络的可靠性和网络资源利用率，同时可以在链路出现故障时，实现快速切换。等价多径路由的负载均衡通常不适用于在网络特性频繁大幅变化的异构网络场景下进行多路径传输，在异构网络环境中，大多数的路径并不等价，因此部分可用路径只能作为备用路径存在。此外，当某条EMCP链路失效之后，EMCP组内的所有链路都需要进行重新HASH。多级EMCP部署时，HASH极化将会导致链路拥塞情况。

Internet工作任务组(Internet Engineering Task Force,IETF)于2000年提出的一种工作于传输层的多路径传输协议——流控制传输协议(Stream ControlTransmission Protocol，SCTP)，它提供了像TCP一样可靠、有序地发送数据的功能，但却以像UDP一样面向消息的方式来进行操作，这可以保护消息边界。同时该协议多宿主、多流的特性在多路径传输场景下，可以在检测到某条路径失效时，将数据通过另外的路径传输。从而提高网络鲁棒性。该协议主要针对有线的网络环境设计，在无线网络环境下效果较差。虽然该协议实现了多路径传输，但是调度过程中以流为单位，因此不可避免的依然会浪费大量的网络资源。此外，该协议需要通信双方的支持才可以使用，与当前的网络兼容性较差，不方便大规模部署。