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ECN标记策略的研究

潘亚文  
【摘要】:近年来,网络中存在各种各样的流量,每种流量对于网络的性能都有着不同的要求,有的对时延要求很高,有的对吞吐量要求很高,甚至有的对时延和吞吐量都有着很高的要求。如何保证网络具备低时延、高吞吐量等特性是目前学术界和工业界共同关注的难题。为了解决这些网络难题,ECN作为一种有效的工具被部署到网络内部,以ECN为基础的拥塞控制协议在数据中心网络中已经取得不错的效果。如何高效地配置ECN标记阈值是其中最关键的一部分。如果ECN阈值配置不合理,将会对网络的性能带来极大的影响。因此,本文主要研究如何合理地对ECN标记阈值进行配置,以达到最优的网络性能。本文分别针对单层调度和多层调度中的ECN标记策略进行研究。对于单层调度而言,本文主要研究针对网络中的流量进行Qo S单层分类时,如何配置ECN阈值使得网络的性能达到最优。众所周知,网络的时延和吞吐量是一对相互矛盾的特性,往往在保证低时延的同时无法保证高吞吐量,或者在保证高吞吐量的同时又无法保证低时延。基于商用交换机的ECN标记能力,本文提出PMSB多重阈值标记算法。PMSB在保证网络性能达到最优的同时,其设计原理非常简单,仅仅需要针对网络中的交换机进行少量的适配,以保证算法能够得到大规模的应用。通过实践证明,PMSB算法能够同时保证网络的低时延、高吞吐量和公平性等特性,此外在大规模的仿真实验中测得PMSB能够将数据流的完成时间降低多达62.8%。对于多层调度而言,本文主要研究针对网络中的流量进行HQo S多层分类时,如何配置ECN阈值使得网络的性能达到最优。在部分网络(例如,园区网络)内部,流量非常复杂,需要对流量进行多级划分。而单层调度仅对流量做一级划分,已经无法满足需求。多层调度则具备多级划分能力,可以针对网络中的流量进行更加细致地划分,并根据网络的配置参数对划分后的流量进行调度。与单层调度一样,多层调度与ECN结合之后,ECN阈值的分配对网络的性能有着显著的影响。本文将PMSB的核心思想移植到多层调度中,实现时仅需做很少的改动。通过大量的实验证明,在多层调度下,PMSB能够同时保证网络的低时延、高吞吐量和公平性等特性。此外通过大规模的仿真实验测得PMSB能够将数据流的完成时间降低40%。


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