一种流长度感知的拥塞控制方法与流程

本发明属于网络拥塞控制，具体涉及一种流长度感知的拥塞控制方法。

背景技术：

1、拥塞控制是一种网络流量管理技术，用于在网络中控制数据流的速率，以避免网络拥塞，进而提高网络性能。拥塞控制通过监测网络的状态和流量负载，并采取措施来避免过多的数据流进入网络，从而保持网络的稳定性与可靠性。

2、为了控制拥塞，tcp拥塞控制使用调节拥塞窗口（congestion window，cwnd）的方法从源节点控制数据包的发送。tcp拥塞控制默认使用的是增加/乘减算法（additiveincrease multiplicative decrease, aimd），该算法基于网络中的丢包事件进行拥塞控制。每当流 i发生丢包时，就将其拥塞窗口 w i减小至 w i/2。

3、在数据中心网络中主要存在两种需求类型的流量，一种是对延迟敏感，需要快速传输的短流；一种是对延迟不敏感，对于传输吞吐量稳定性要求较高的长流。对于这两种不同需求类型的流量采用同一传输控制算法，会导致这两种流量均无法满足各自传输的需求，从而影响网络整体的流完成时间。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种流长度感知的拥塞控制方法，面对不同流长度的数据包，自动进行适应性拥塞窗口调节，满足其传输需求。

2、本发明保护一种流长度感知的拥塞控制方法，发送端主机发送数据包时，在其包头插入流长度信息；

3、交换机收集进入其端口的数据包的流长度信息，并定时发送至中央控制服务器；

4、中央控制服务器统计不同长度流所占比例，得到网络流量的累积分布函数，再基于设定比例α%，计算累积分布函数等于α%时，对应的流大小 flow th，即流量阈值，并定时将流量阈值通告至所有端主机；

5、发送端主机接收到接收端主机返回的ack信号后，判断当前网络是否拥塞并计算流量阈值与流长度之间的差值 d flow，调整拥塞窗口：网络拥塞时对于长度小于 flow th的短流，拥塞窗口的降低幅度与差值 d flow负相关；网络拥塞时对于长度大于等于 flow th的长流，拥塞窗口增加一个固定大小的惩罚因子。

6、进一步的，对于短流，发送端主机采用一次函数作为 d flow与拥塞窗口和拥塞窗口降低幅度的关系曲线；或者，发送端主机采用分段函数作为 d flow和拥塞窗口和拥塞窗口降低幅度的关系曲线。

7、进一步的，交换机的每个端口布置有探针，当新数据包进入时，抓取数据包副本，从数据包副本获得包头信息，进而解析出流长度信息。

8、进一步的，中央控制服务器流长度信息按照由小到大的顺序排序，得到一有序数组；

9、对于有序数组中的每个元素，计算小于等于该元素的元素数量占所有元素数量的比例r，以元素为横坐标，比例r为纵坐标，得到累计分布函数cdf( flow i)，其中 flow i为流长度，cdf( flow i)为流长度小于等于 flow i的流的数量占比。

10、进一步的，端主机均配备有高精度网卡，测量网络中两个端主机之间的实际延时 delay，并设定一个目标延时参数 delay tar，二者之差记为 d delay；

11、当发送端主机接收到接收端主机返回的ack信号时，进行一次延时判定：

12、若 delay≤ delay tar，表明此时网络中还有空闲带宽，则加性增加拥塞窗口，即，其中 ai为加性因子， cwnd lt为调整前的拥塞窗口， numacked为被ack确认过的数据包数量；

13、若 delay＞ delay tar，表明此时网络发生拥塞，则使用乘性减算法减少拥塞窗口，以每个rtt为周期减少一次，直到 delay下降到 delay tar之下为止，其中rtt为网络端到端的往返传输延迟。

14、进一步的，当网络发生拥塞，即 delay＞ delay tar时，发送端主机根据 d flow、 d delay计算调整后的拥塞窗口，

15、若 d flow＞0，，其中 β为乘性减少因子， k为常数；

16、若 d flow≤0，，其中 s ub为不损害长流性能的常量。

17、本发明还保护一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述流长度感知的拥塞控制方法，以及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现上述流长度感知的拥塞控制方法的各个步骤。

18、本发明能够针对不同类型的流进行差异化调整，从而满足不同流量的需求，对于延迟敏感，需要快速传输的短流，能够减少流完成时间，对于延迟不敏感，但是传输吞吐量稳定性要求较高的长流，能够满足其稳定的吞吐量需求，进而提升网络整体性能。