基于流量速率调节的数据中心网络数据传输方法和装置

本发明涉及数据中心网络，尤其涉及一种基于流量速率调节的数据中心网络数据传输方法和装置。

背景技术：

1、目前，单租户和多租户数据中心已经成为计算机行业规模最大、增长最快的领域之一。数据中心正日益主导各种高端计算的市场，包括企业服务、并行计算、大规模数据分析、容错中间件和全球分布式应用。这些工作负载给数据中心网络带来了巨大的压力，需要以低成本、更快的吞吐量和低尾延迟，即使是对于高突发流量也更需要如此。

2、现有的数据中心网络控制协议采用拥塞反馈的方式缓解网络拥塞。比如，dcqcn协议在网络交换机拥塞位置为数据包标记ecn(显式拥塞通知)；hpcc协议在每一跳交换机上为数据包标记int(带内遥测技术)信息；timely和swift协议根据数据包传输的rtt时延(往返时延)反映网络拥塞程度。这些拥塞反馈方式需要额外的拥塞标记信息，比如ecn、int、丢包率、rtt等信息。这些拥塞标记信息需要占用额外的数据报文字段，要求交换机设备具有流量信号检测和拥塞标记功能。而且，由于存在拥塞信号传输时延问题，现有的拥塞标记信息存在控制信息传输延迟大、生成拥塞信号准确率低等问题。

3、此外，尽管数据中心网络控制协议在控制流程设计上存在差异，但是几乎所有的数据中心网络都使用端点拥塞控制，交换机上使用先进先出队列和端到端的拥塞信号反馈，如延迟或明确的交换机状态到端点控制环路。然而，随着链路速率的持续提高，控制回馈的对于瞬时网络拥塞控制效果不佳。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于流量速率调节的数据中心网络数据传输方法和装置，进而解决现有的数据中心网络协议所存在的流量速率调节不及时、不准确的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种基于流量速率调节的数据中心网络数据传输方法，所述方法基于交换机、发送方服务器和接收方服务器来实现；所述交换机，包括存储队列；所述发送方服务器和接收方服务器，通过交换机进行连接；所述存储队列用于存储数据；所述存储队列的存储数据的长度，是存储队列当前时刻所存储的数据包的容量；所述方法包括：

3、s1，获取发送方服务器的总待传输数据流信息和数据流号信息集合；所述总待传输数据流信息，包括若干个待传输数据流信息；

4、s2，在预设时间段内，利用发送方服务器从所述总待传输数据流信息中读取待传输数据流信息；发送方服务器将所读取的待传输数据流信息，按照字节发送速率发送至交换机；

5、s3，在预设时间段内，利用交换机接收得到所有发送方服务器的待传输数据流信息；将接收得到的所有待传输数据流信息存储入数据队列；对所述存储队列的存储数据长度和接收得到的所有待传输数据流信息对应的数据流号信息中的数据流剩余字节量进行更新；

6、s4，利用交换机，对所述存储队列进行传输判别处理，生成流量速率控制信息，完成待传输数据流传输；将所述流量速率控制信息发送至发送方服务器；

7、s5，发送方服务器根据所述流量速率控制信息，实现流量速率控制和待传输数据流传输。

8、所述数据流号信息集合，包括若干个数据流号信息；所述数据流号信息，包括数据流号和对应的数据流信息；所述数据流信息，包括数据流剩余字节量和数据流总字节量；所述数据流剩余字节量，是所述数据流号中的未由发送方服务器发送至交换机的数据流的字节量；所述数据流总字节量，是所述数据流号的所有数据流的总字节量；

9、所述待传输数据流信息，包括待传输数据流、数据流编号、源ip地址、目的ip地址；所述待传输数据流，包括若干个数据包信息；所述数据包信息，包括数据包、数据包序号；所述源ip地址，是发送方服务器ip地址，所述目的ip地址，是接收方服务器ip地址。

10、所述利用交换机，对所述存储队列进行传输判别处理，生成流量速率控制信息，完成待传输数据流传输；将所述流量速率控制信息发送至发送方服务器，包括：

11、s41，判断所述存储队列的存储数据长度是否大于预设的暂停阈值，得到暂停判别结果；当所述暂停判别结果为大于时，执行s42；当所述暂停判别结果为小于等于时，执行s45；

12、s42，确定所述待传输数据流中首个使存储队列的存储数据长度大于暂停阈值的数据包，将所述数据包标记为暂停数据包；获取所述数据包对应的待传输数据流的数据流编号和源ip地址；

13、s43，利用所述数据流编号和源ip地址，生成流量速率控制信息；所述流量速率控制信息，包括速率控制信息、数据流编号和源ip地址；所述速率控制信息的取值为降速控制；

14、s44，利用交换机，向所述流量速率控制信息中的源ip地址发送流量速率控制信息，执行s5；

15、s45，从所述存储队列中，依次获取所存储的待传输数据流信息的每个数据包；判别所获取的数据包，是否为暂停数据包，得到第一判别结果；

16、s46，当所述第一判别结果为是时，获取所述数据包对应的待传输数据流的数据流编号和源ip地址；利用所述数据流编号和源ip地址，生成流量速率控制信息；所述流量速率控制信息，包括速率控制信息、数据流编号和源ip地址；所述速率控制信息的取值为升速控制；利用交换机，向所述流量速率控制信息中的源ip地址发送流量速率控制信息，执行s5；

17、s47，当所述第一判别结果为否时，交换机将所述数据包从所述存储队列中取出，获取所述数据包对应的所述待传输数据流信息中的目的ip地址，将所述数据包发送至目的ip地址；判断所述数据包是否为所存储的待传输数据流信息的最后一个数据包，得到第三判别结果；

18、s48，当所述第三判别结果为是时，将所述所存储的待传输数据流从总待传输数据流信息中删除，完成对所述所存储的待传输数据流的传输，执行s2；当所述第三判别结果为否时，执行s45。

19、所述发送方服务器根据所述流量速率控制信息，实现流量速率控制和待传输数据流传输，包括:

20、s51，发送方服务器接收得到所述流量速率控制信息；

21、s52，发送方服务器根据所述流量速率控制信息，对字节发送速率进行更新，实现待传输数据流传输。

22、所述发送方服务器根据所述流量速率控制信息，对字节发送速率进行更新，实现待传输数据流传输，包括：

23、s521，判别所述数据流号信息集合中，是否存在与所述流量速率控制信息中的数据流号相匹配的数据流号信息，得到第二判别结果；

24、s522，若所述第二判别结果为存在，根据所述相匹配的数据流号信息，进行字节发送速率更新；

25、若所述第二判别结果为不存在，确认所述流量速率控制信息中的数据流号对应的所有数据流已发送至目的ip地址，将所述数据流号对应的数据流从总待传输数据流信息中删除，完成对所述数据流号对应的数据流的发送，对所述总待传输数据流信息进行判别处理，实现待传输数据流传输。

26、所述对所述总待传输数据流信息进行判别处理，实现待传输数据流传输，包括：

27、判别所述总待传输数据流信息是否为空，得到第四判别结果；若所述第四判别结果为否，执行s2；若所述第四判别结果为是，完成数据中心网络数据传输过程。

28、所述根据所述相匹配的数据流号信息，进行字节发送速率更新，包括：

29、s5221，获取所述流量速率控制信息中的速率控制信息；若所述速率控制信息的取值为升速控制，执行s5223，否则，执行s5222；

30、s5222，判断所述相匹配的数据流号信息中的数据流信息中的数据流剩余字节量在数据流总字节量的占比是否大于预设比例阈值，若大于，更新发送方服务器的字节发送速率为原字节发送速率的第一降速参数倍，执行s5224；若不大于，更新发送方服务器的字节发送速率为原字节发送速率的第二降速参数倍，执行s5224；

31、s5223，判断所述相匹配的数据流号信息中的数据流信息中的数据流剩余字节量在数据流总字节量的占比是否大于预设比例阈值，若大于，更新发送方服务器的字节发送速率为原字节发送速率的第一升速参数倍，执行s5224；若不大于，更新发送方服务器的字节发送速率为原字节发送速率的第二升速参数倍，执行s5224；

32、s5224，控制发送方服务器，在预设时间内，按照更新的字节发送速率，执行s2。

33、本发明实施例第二方面，公开了一种基于流量速率调节的数据中心网络数据传输装置，所述装置包括：

34、存储有可执行程序代码的存储器；

35、与所述存储器耦合的处理器；

36、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行所述的基于流量速率调节的数据中心网络数据传输方法。

37、本发明实施例第三方面，公开了一种计算机可存储介质，所述计算机可存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行所述的基于流量速率调节的数据中心网络数据传输方法。

38、本发明实施例第四方面，公开了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的基于流量速率调节的数据中心网络数据传输方法。

39、本发明的有益效果为：

40、本发明针对数据中心网络现有的端到端拥塞控制协议需要额外的拥塞信号字段和在第一个往返时延内缺乏拥塞信号控制的问题，提出一种基于流量速率调节的数据中心网络数据传输方法。本发明首先对存储队列中数据流的首个排队数据包进行标记，并且向发送方服务器发送通知流量降速报文；随着队列排队状况缓解，拥塞数据包排出队列，触发队列发送通知流量升速报文。发送方服务器接收到降速报文后为对应数据流的剩余流量降速；发送方服务器接收到升速报文后为对应数据流的剩余流量升速。

41、本发明设计的拥塞管理方案能够满足数据中心网络中低延迟和高吞吐量的应用需求，并且仅占用较少的队列缓存空间和排队时间。