用于分组交换网络中的队列管理的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的领域涉及用于分组交换网络中的队列管理的方法和系统，尤其涉及一种其中可以在中间节点对分组进行丢弃或标记的方法和系统。
【背景技术】
[0002]已经研发出了不同的拥塞控制机制。截至目前，所有的拥塞控制机制都假设相同的拥塞反馈(congest1n to feedback)功能，S卩尾部丢弃队列上的分组丢弃或延迟，以及针对分组丢弃的公平响应，是如近似传输控制协议(TCP)Reno算法的功能进行响应。为了避免延时，需要可替换的机制，然而，这些可替换机制并未匹配TCP Reno中的平均排队延迟或分组丢失概率。数据中心TCP(DCTCP)是这样的可替换机制的一个示例，但是其它拥塞控制机制也是可能的。
[0003]如今，部署并不“TCP友好”的主动队列管理(AQM)和拥塞控制器并不可能或者无法被接受。新的动机被局限于与互联网分离的围墙部署形式(walIed deployment)，例如数据中心。作出了一些改进，但是预期一些类型的“TCP友好的”行为，而更多新的拥塞控制机制却与此有所偏差，并且协议的部署遇到了更多阻力。另外，已经采取了专用的网内措施以迫使流满足公平性考量，例如公平排队。
[0004]如今，不同的业务类型在具有为它们所分配的不同容量的不同“管道”中进行分离，而这与它们之中活动流的数量无关。一个管道可能由于许多流而过载，其中每个流均仅得到少量的带宽，而其它管道则可能由于仅仅几个流而过载，其中每个流具有均得到大量的带宽。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例的目标是提供一种在确保公平性的同时允许不同类型的业务在相同网络上进行操作的方法和系统。不同类型可以在端点中使用不同拥塞机制，或者可以使用具有不同参数的相同拥塞机制。本发明特定实施例的目标在于在与TCP Reno或TCPNew Reno相同的网络上允许DCTCP流，同时确保所有业务流得到公平的份额。
[0006]根据本发明的第一方面，提供了一种用于分组交换网络中的队列管理的方法，该分组交换网络包括发送节点、接收节点以及一个或多个中间网络节点，其中该一个或多个中间网络节点通过多条链路互相耦合由此形成用于在发送节点和接收节点之间输送分组流的路径，该方法包括在中间节点处:
[0007]-接收属于与第一队列管理机制相关联的第一业务类型的第一分组以及属于与第二队列管理机制相关联的第二业务类型的第二分组；
[0008]-依据该第一队列管理机制标记或丢弃该第一分组并且依据该第二队列管理机制标记或丢弃该第二分组;并且
[0009]-将该第二分组的标记或丢弃与该第一分组的标记或丢弃进行耦合。
[0010]本发明的实施例尤其基于可能对在中间节点所接收的不同类型的业务的标记或丢弃进行耦合的观点。该耦合例如可能使用端点中的拥塞控制器的相应响应功能。通过引入这样的耦合，能够对可用网络资源在使用第一队列管理机制的第一分组与使用第二队列管理机制的第二分组的流之间的公平共享可被改善，和/或预定的共享可以被预想。
[0011]该方法提供了一种为具有混合类型的业务的分组交换网络中的所有类型的业务的所有流提供可用带宽的公平份额或预定份额的方法，同时仍然尊重所建立业务类型的所接受需求。
[0012]根据一个可能的实施例，该第一分组的标记或丢弃依据第一标记或丢弃概率执行，并且该第二分组的标记或丢弃依据第二标记或丢弃概率执行;并且该耦合包括基于表示该第一标记或丢弃概率的测量而计算该第二标记或丢弃概率。该第一标记或丢弃概率可以在诸如尾部丢弃队列系统的被动的第一队列管理机制的情况下进行测量，或者在主动第一队列管理机制的情况下可以是例如基于队列大小所计算的数值。更一般地，所接收到的第一和第二分组可以被存储在至少一个队列缓冲器中，并且该第一标记或丢弃概率可以基于与该至少一个队列缓冲器中的第一和第二分组的数量相关的测量来确定，上述测量诸如本领域技术人员所知并且在现有技术的主动队列管理(AQM)系统中使用的瞬时队列长度、平均队列长度、分组留存时间、进入业务速率、外出业务速率、瞬时分组队列溢出、平均队列溢出速率等。换句话说，队列缓冲器临时保存已经被接收的分组，并且随后可能使用第一标记或丢弃概率以及所耦合的第二标记或丢弃概率根据具体队列管理机制丢弃或标记临时保存在该队列缓冲器中的分组。如果提供了多于一个的队列缓冲器，例如，针对每种类型的队列管理机制有一个队列缓冲器，则可以使用与第一队列中的第一分组的数量相关的测量来计算该第一标记或丢弃概率，或者可以使用与第一和第二队列中的第一和第二分组的数量相关的测量来计算该第一标记或丢弃概率。
[0013]根据另一个实施例，该接收包括对第一队列中的第一分组和第二队列中的第二分组进行分类;并且该耦合包括依据第一和第二权重对来自第一队列和第二队列的被标记或未丢弃的第一和第二分组的传输进行调度。优选地，针对第一分组测量第一所使用带宽并且针对第二分组测量第二所使用带宽;其中该第一和第二所使用带宽分别被用来计算该第一和第二权重。更优选地，该第一分组的标记或丢弃依据第一标记或丢弃概率执行，并且该第二分组的标记或丢弃依据第二标记或丢弃概率执行;其中该第一和第二标记或丢弃概率分别被用来确定该第一和第二权重。通过根据该第一和第二带宽和/或丢弃概率的计算该第一和第二权重，该第一和第二队列的填充水平可以根据所接收到的分组流而受到影响，其进而影响到该第一和第二队列管理机制所使用的第一和第二丢弃概率，这允许确保流的公平共享。
[0014]根据又另一个实施例，该接收包括对第一队列中的第一分组和第二队列中的第二分组进行分类;并且该耦合包括对与第一队列的被标记或未丢弃的第一分组相比具有优先权的来自第二队列的被标记或未丢弃的第二分组的传输进行调度。注意到，在该实施例中，同样地，该第一分组的标记或丢弃可以依据第一标记或丢弃概率执行，并且该第二分组的标记或丢弃可以依据基于表示第一标记或丢弃概率的测量所确定的第二标记或丢弃概率执行。更具体地，该第二标记或丢弃概率可以被确定为基于与第一队列中的第一分组数量相关的测量所计算的第一数值与基于与第二队列中的第二分组的数量相关的测量所计算的第二数值之间的最大值。通过使用优先权调度，能够确保低延时类型被有效地作为低延时处理，同时该耦合确保了公平性。
[0015]在优选实施例中，该耦合为使得第一分组的流和第二分组的流被给予可用带宽的预定份额，特别是公平份额。
[0016]根据优选实施例，该业务类型与以下拥塞协议中的任意一种相关联:传输控制协议(TCP)Reno、传输控制协议(TCP)New Reno、CUBIC传输控制协议(TCP)、高速TCP、组合TCP、可缩放TCP、使用TCP友好速率控制(TFRC)的用户数据报协议(UDP)、多重TCP (MULTCP)、多重TFRC(MULTFRC)、数据包拥塞控制协议(DCCP)、数据中心TCP (DCTCP)、D2TCP、D3TCP。然而，本领域技术人员将会意识到，其它协议也是可能的。本发明的实施例例如允许在同一网络上将TCP(New)Ren0与DCTCP进行组合，其中所有业务都根据公平共享进行。在现有技术的方法中，并不可能使得两种类型的业务共享相同的网络，因为DCTCP将会将所有TCP Reno业务推开。发送方中诸如尾部丢弃队列上的TCP Reno的向后兼容的拥塞控制机制通常被接受。使用本发明的方法实施例，其在网络中出现新的主动队列管理系统时也能够以TCP友好的方式进行工作。
[0017]根据另一个方面，提供了一种用于分组交换网络中的队列管理的系统。该系统包括接收模块，其用于接收属于与第一队列管理机制相关联的第一类型的第一分组以及属于与第二队列管理机制相关联的第二类型的第二分组。该系统被配置为依据该第一队列管理机制标记或丢弃该第一分组并且依据该第二队列管理机制标记或丢弃该第二分组;并且将该第二分组的标记或丢弃与该第一分组的标记或丢弃进行耦合。
[0018]在优选实施例中，该系统适于将该第二分组的标记或丢弃与该第一分组的标记或丢弃进行耦合而使得第一分组的流和第二分组的流被给予可用带宽的预定份额，特别是公平份额。
[0019]在可能的实施例中，该系统适于依据第一标记或丢弃概率进行该第一分组的标记或丢弃。该系统进一步包括控制器，其被配置为依据第二标记或丢弃概率进行该第二分组的标记或丢弃;和计算模块，其被配置为基于表示该第一标记或丢弃概率的测量而计算该第二标记或丢弃概率。这样的计算模块将确保第二概率耦合至第一概率，从而能够给出公平性。另外，可以包括测量设备，其被配置为测量可以被用来确定该第一标记或丢弃概率的队列参数。在一个实施例中，该系统包括至少一个用于存储所接收到的第一和第二分组的队列缓冲器。该计算模块进一步被配置为基于与该至少一个队列缓冲器中的第一和第二分组的数量相关的测量来确定该第一标记或丢弃概率。
[0020]在可能的实施例中，该接收模块包括分类器，其用于对第一队列中的第一分组和第二队列中的第二分组进行分类。该系统进一步包括调度器，其被配置为依据第一和第二权重对来自第一队列和第二队列的被标记或未丢弃的第一和第二分组的传输进行调度。可选地，该系统包括带宽测量设备，其被配置