一種基于隱式優先級的數據中心網絡傳輸系統技術方案

本發明專利技術提供了一種基于隱式優先級的數據中心網絡傳輸系統，包括：發送端，用于實時統計每個數據流及每個數據流的累計發送字節量，并針對每個數據流，根據數據流的累計發送字節量與降級閾值表得到對應大小和優先級的數據包；以及根據各數據包的優先級依次發送各數據包；交換機，用于持續統計交換機緩存的實時余量，并針對每個數據包，根據數據包的大小和實時余量得到余量分析結果；以及根據數據包對應的余量分析結果和緩存隊列內各個待發送數據包的優先級，調整緩存隊列以添加數據包進行發送；接收端，用于接收數據包。有益效果是本發明專利技術能夠減少短流產生丟包的次數并降低短流丟包帶來的影響從而降低平均完成時間。來的影響從而降低平均完成時間。來的影響從而降低平均完成時間。

【技術實現步驟摘要】
一種基于隱式優先級的數據中心網絡傳輸系統


[0001]本專利技術涉及流量控制、擁塞控制技術和隊列管理
，具體而言，涉及一種基于隱式優先級的數據中心網絡傳輸系統。

技術介紹

[0002]數據中心網絡(Data Center Network,DCN)是現代數據中心的核心組成部分之一，數據中心網絡必須在保證高吞吐量和低延遲的同時，能夠支持大規模的并行計算和海量數據處理，緩存區隊列管理是數據中心網絡中非常重要的一個技術，其目的是在網絡擁塞時通過緩存數據包來減少數據包的丟失。
[0003]數據中心網絡的緩存區隊列管理系統的技術背景主要包括以下方面：
[0004](1)交換機技術的發展：隨著交換機技術的不斷發展和進步，數據中心網絡中的交換機已經具備了高性能和高吞吐量的特點，同時，交換機還支持多種不同的數據包轉發算法和緩存區隊列管理策略；
[0005](2)流量控制和擁塞控制技術：流量控制和擁塞控制技術是保證數據中心網絡高性能和低延遲的關鍵，通過合理的流量控制和擁塞控制技術，可以避免網絡的擁塞和丟包，同時短流比長流更易發生丟包，對整體的流完成時間有著較大的影響；
[0006](3)數據中心網絡的拓撲結構：數據中心網絡的拓撲結構對緩存區隊列管理系統的選擇有很大的影響，常用的數據中心網絡拓撲結構包括Fat
?
Tree、Clos和HyperX等，不同的拓撲結構需要采用不同的緩存區隊列管理系統。
[0007]但是在不同業務的數據中心環境下，當交換機并發量比較高時目前所使用到的交換機緩存區隊列管理系統存在數據流容易發生丟包以及丟包產生的高延時問題，并且發送端感知不到數據包的丟失，減緩了發送進度，使得發送超時次數大量增加，導致數據流的平均完成時間增長，拖慢了整體數據包發送接收效率。

技術實現思路

[0008]本專利技術要解決的問題是：提供一種基于隱式優先級的數據中心網絡傳輸系統，能夠解決在不同業務的數據中心環境下，當交換機并發量比較高時數據流容易發生丟包以及丟包產生的高延時問題，并且能夠感知到數據包的丟失，降低發送超時次數，進而降低數據流的平均完成時間，提高整體數據包發送接收效率。
[0009]為解決上述問題，本專利技術提供一種基于隱式優先級的數據中心網絡傳輸系統，包括：
[0010]一發送端，所述發送端包括：
[0011]一字節量統計模塊，用于實時統計所述發送端的每個數據流及每個所述數據流對應的累計發送字節量；
[0012]一優先級調整模塊，連接所述字節量統計模塊，用于針對每個所述數據流，根據所述數據流對應的所述累計發送字節量與預先設置的一降級閾值表得到對應大小和優先級
的一數據包；
[0013]一數據包發送模塊，連接所述優先級調整模塊，用于根據各所述數據包對應的所述優先級依次發送各所述數據包；
[0014]一交換機，連接所述發送端，包括：
[0015]一余量分析模塊，用于持續統計交換機緩存的實時余量，并針對每個所述數據包，根據所述數據包的大小和所述實時余量得到對應的一余量分析結果；
[0016]一隊列調整模塊，連接所述余量分析模塊，用于針對每個所述數據包，根據所述數據包對應的所述余量分析結果和緩存隊列內各個待發送數據包的優先級，調整所述緩存隊列以添加所述數據包進行發送；
[0017]一接收端，連接所述交換機，用于接收所述交換機發送的所述數據包。
[0018]優選的，所述優先級調整模塊包括：
[0019]一函數分析單元，用于根據各所述數據流的累積分布函數及M/M/1隊列方式計算得到對應的所述降級函數并形成所述降級函數表；
[0020]一優先級分析單元，連接所述函數分析單元，用于針對每個所述數據流，根據所述數據流對應的所述累計發送字節量與所述降級閾值表進行對照得到對應的所述優先級，并根據所述優先級生成對應大小的所述數據包。
[0021]優選的，所述函數分析單元包括：
[0022]一第一分析子單元，用于根據各所述數據流的積累分布函數、預先配置的各個優先級隊列和各所述優先級隊列的數據量大小得到每個所述數據流對應到每個所述優先級隊列中的數據量期望；
[0023]一第二分析子單元，連接所述第一分析子單元，用于根據所述數據量期望和預設的各所述數據流的到達速率得到各所述優先級隊列中的數據包到達速率；
[0024]一第三分析子單元，連接所述第二分析子單元，用于根據各所述優先級隊列的所述數據包到達速率和預設的各所述優先級隊列的服務速率得到各所述優先級隊列的利用率；
[0025]一第四分析子單元，連接所述第三分析子單元，用于根據各所述優先級隊列的所述到達速率和所述服務速率得到對應的平均排隊時延時間，并根據各所述優先級隊列的所述利用率、每個所述優先級隊列的所述平均排隊時延時間得到各所述數據流對應的平均FCT，并將所有所述數據流的所述平均FCT的最小化目標函數值作為所述降級閾值。
[0026]優選的，所述數據量期望的計算公式如下所示：
[0027]E(B
i
)＝(α
i
?
α
i
?1)
×
(1
?
F(α
i
?1))
[0028]其中，
[0029]E(B
i
)表示所述數據量期望；
[0030]B
i
表示各所述優先級隊列的數據量大小；
[0031]α
i
表示第i個所述優先級隊列的閾值；
[0032]α
i
?1表示第i
?
1個所述優先級隊列的閾值；
[0033]F(α
i
?1)表示第i
?
1個所述優先級隊列的所述積累分布函數。
[0034]優選的，所述優先級隊列的利用率的計算公式如下所示：
[0035][0036]其中，
[0037]ρ
i
表示第i個所述優先級隊列的利用率；
[0038]λ
i
表示第i個所述優先級隊列的所述數據包到達速率；
[0039]ρ
j
表示第j個所述優先級隊列的利用率；
[0040]μ表示所述服務速率。
[0041]優選的，所述平均FCT的最小化目標函數值的計算公式如下所示：
[0042][0043]其中，
[0044]F(α
i
)表示α
i
表示第i個所述優先級隊列的閾值；
[0045]α
i
表示第i個所述優先級隊列的所述積累分布函數；
[0046]F(α
i
?1)表示第i
?
1個所述優先級隊列的所述積累分布函數；
[0047]α
i
?1表示第i
?
1個所述優先級隊列的閾值；
[0048]T本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于隱式優先級的數據中心網絡傳輸系統，其特征在于，包括：一發送端(1)，所述發送端(1)包括：一字節量統計模塊(11)，用于實時統計所述發送端(1)的每個數據流及每個所述數據流對應的累計發送字節量；一優先級調整模塊(12)，連接所述字節量統計模塊(11)，用于針對每個所述數據流，根據所述數據流對應的所述累計發送字節量與預先設置的一降級閾值表得到對應大小和優先級的一數據包；一數據包發送模塊(13)，連接所述優先級調整模塊(12)，用于根據各所述數據包對應的所述優先級依次發送各所述數據包；一交換機(2)，連接所述發送端(1)，包括：一余量分析模塊(21)，用于持續統計交換機(2)緩存的實時余量，并針對每個所述數據包，根據所述數據包的大小和所述實時余量得到對應的一余量分析結果；一隊列調整模塊(22)，連接所述余量分析模塊(21)，用于針對每個所述數據包，根據所述數據包對應的所述余量分析結果和緩存隊列內各個待發送數據包的優先級，調整所述緩存隊列以添加所述數據包進行發送；一接收端(3)，連接所述交換機(2)，用于接收所述交換機(2)發送的所述數據包。2.根據權利要求1所述的數據中心網絡傳輸系統，其特征在于，所述優先級調整模塊(12)包括：一函數分析單元(121)，用于根據各所述數據流的累積分布函數及M/M/1隊列方式計算得到對應的所述降級函數并形成所述降級函數表；一優先級分析單元(122)，連接所述函數分析單元(121)，用于針對每個所述數據流，根據所述數據流對應的所述累計發送字節量與所述降級閾值表進行對照得到對應的所述優先級，并根據所述優先級生成對應大小的所述數據包。3.根據權利要求2所述的數據中心網絡傳輸系統，其特征在于，所述函數分析單元(121)包括：一第一分析子單元(1211)，用于根據各所述數據流的積累分布函數、預先配置的各個優先級隊列和各所述優先級隊列的數據量大小得到每個所述數據流對應到每個所述優先級隊列中的數據量期望；一第二分析子單元(1212)，連接所述第一分析子單元(1211)，用于根據所述數據量期望和預設的各所述數據流的到達速率得到各所述優先級隊列中的數據包到達速率；一第三分析子單元(1213)，連接所述第二分析子單元(1212)，用于根據各所述優先級隊列的所述數據包到達速率和預設的各所述優先級隊列的服務速率得到各所述優先級隊列的利用率；一第四分析子單元(1214)，連接所述第三分析子單元(1213)，用于根據各所述優先級隊列的所述到達速率和所述服務速率得到對應的平均排隊時延時間，并根據各所述優先級隊列的所述利用率、每個所述優先級隊列的所述平均排隊時延時間得到各所述數據流對應的平均FCT，并將所有所述數據流的所述平均FCT的最小化目標函數值作為所述降級閾值。4.根據權利要求3所述的數據中心網絡傳輸系統，其特征在于，所述數據量期望的計算公式如下所示：
E(B
i
)＝(α
i
?
α
i
?1)
×
(1
?
F(α
i
?1))其中，E(B
i
)表示所述數據量期望；B
i
表示各所述優先級隊列的數據量大?。沪?br/> i
表示第i個所述優先級隊列的閾值；α
i
?1表示第i
?
1個所述優先級隊列的閾值；F(α
i
?1)表示第i

【專利技術屬性】
技術研發人員：張佳楠，江先亮，金光，王瀟瀟，
申請(專利權)人：寧波大學，
類型：發明
國別省市：