[发明专利]一种数据中心网络中基于数据包优先级的传输控制方法

摘要

本发明公开了一种数据中心网络中基于数据包优先级的传输控制方法，发送方主动发送具有高优先级的控制包，并根据数据包和控制包的ACK接收顺序来调整窗口大小，控制网络拥塞。此外，通过保证至少有一个高优先级控制包处于链路中，发送方可快速地重传可能丢失的数据包，最终极大地消除了TCP超时现象。本发明不需任何硬件更新，并能够较好地解决数据中心网络TCP Incast、TCP Outcast和长的查询完成时间等问题，提高了链路的利用率，从而改善应用性能。

主权项

1.一种数据中心网络中基于数据包优先级的传输控制方法，其特征在于，发送方主动发送具有高优先级的控制包，并根据数据包和控制包的ACK接收顺序来调整窗口大小，控制网络拥塞；具体包括以下步骤：步骤一：初始化：发送方将control_pkt_num，no_data_in_flight和sent_pkt均置为0，交换机打开SP调度策略，接收方开始监听是否收到控制包；其中控制包是只有包头部分而不携带数据负载的包，它具有高优先级，且其序号与当前发送方最近发送的一个数据包序号相同；如果收到了控制包，则生成相应的控制包ACK，且赋予高优先级，并将其序号设置为与最新的已接收到的数据包序号相同；如果收到的是数据包，则按默认流程处理；变量contrl_pkt_num用来记录已发送的但未被确认的控制包个数，以限制发送的控制包数量，no_data_in_fligh用来记录控制包ACK在相应窗口所有数据包的ACK之前接收的情况出现的次数，以决定是否重传一个数据包，sent_pkt用来记录已发送的数据包个数，以判断是否在数据包后面发送一个控制包；步骤二：发送方每次发送完一个数据包，sent_pkt自加1，并判断其值是否与当前窗口大小cwnd_i相等，如是，则发送一个控制包，然后sent_pkt置0，control_pkt_num自加1，转步骤三；否则，转步骤八；步骤三：发送方判断当前是否已经收到了三个重复的ACK或是已发生TCP超时，如是则按TCP默认的设置进行快速恢复或超时重传，然后转步骤八；否则，发送方判断是否收到了控制包ACK，如果没有，则重复步骤三；如果已收到，则control_pkt_num自减1，转步骤四；步骤四：发送方判断控制包ACK和数据包ACK的接收顺序和它们相应的包的发送顺序是否一致，如是则按TCP默认的增窗算法进行增窗，并置no_data_in_flight为0，然后转步骤八；否则，转步骤五；步骤五：发送方判断控制包ACK是否在相应窗口内的所有数据包ACK之前收到，如是则转步骤六；否则，计算偏移比例p，以衡量控制包与相应窗口中数据包的发送顺序与两种包的ACK的接收顺序之间的偏离程度，并根据p更新网络拥塞程度α，再将窗口大小降为cwnd_i+1，如果no_data_in_flight不为0，则将其置0，转步骤八；步骤六：发送方将no_data_in_flight加1，并判断其值是否大于等于阈值N，如是，则重传一个最久的未被确认的数据包，并置no_data_in_flight为0，然后转步骤七；否则直接转步骤七；其中，阈值N根据应用场景测得的经验值进行设置；步骤七：判断control_pkt_num是否为0，如是，则发送一个控制包，control_pkt_num自加1；否则，转步骤八；步骤八：发送方根据TCP的默认机制来判断是否能发送新的数据包，如是，则转步骤二继续发送新的数据包；否则，转步骤九；步骤九：发送方查看是否仍有数据包需要发送，如果没有，则发送一个控制包，control_pkt_num自加1，然后判断是否所有已发数据包都收到了相应的ACK，如是则结束发送过程，否则转步骤三；如果当前仍有数据包需要发送，则转步骤三。