CN110022264B - 控制网络拥塞的方法、接入设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

控制网络拥塞的方法、接入设备和计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

一种控制网络拥塞的方法、接入设备和计算机可读存储介质，所述方法包括：对发送报文封装外层覆盖Overlay网络包头，所述Overlay网络包头包括外层网协IP头，所述外层IP头中设置有显式拥塞控制技术ECN标识；对封装后的回复报文解封装Overlay网络包头，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于所述ECN标识的内层拥塞标识；所述解封装后的回复报文为用户数据报协议UDP报文，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。采用本发明实施例后，适用于UDP协议，从而可以控制网络拥塞。

Description

控制网络拥塞的方法、接入设备和计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及控制网络拥塞的方法、系统、设备和计算机可读存储介质。
背景技术
相比于运营商的骨干网络，数据中心网络中使用的设备成本较低，缓存队列小，在网络忙时很容易发生拥塞，导致丢包。目前传输控制协议(Transmission ControlProtocol，TCP)协议需要等待一个较长的超时时间后才能感知丢包，然后进行重传，对时间敏感的数据流影响较大，而且重传造成原本有限的带宽资源的重复占用，效率较低。
在云计算逐渐成为IT主流的今天，覆盖(Overlay)网络作为解决云计算中多租户问题最有效和最常见的方法，在数据中心网络的应用范围也越来越大。但目前主流的Overlay技术，如虚拟可扩展局域网(Virtual extensible local area network，VxLAN)，虚拟网络通用路由封装(Network Virtualization using Generic RoutingEncapsulation，NvGre)都使用用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)封装。为了缓解拥塞，可采用显式拥塞控制(Explicit Congestion Notification，ECN)技术控制拥塞。但是，显式拥塞控制技术只适用于TCP协议，不支持UDP协议。
发明内容
本发明实施例提供了一种控制网络拥塞的方法、系统、设备和计算机可读存储介质，适用于UDP协议，从而可以控制网络拥塞。
第一方面，本发明实施例提供一种控制网络拥塞的方法，方法包括：
对发送报文封装外层覆盖Overlay网络包头，Overlay网络包头包括外层网协IP头，外层IP头中设置有显式拥塞控制技术ECN标识；对封装后的回复报文解封装Overlay网络包头，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于ECN标识的内层拥塞标识；解封装后的回复报文为用户数据报协议UDP报文，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。
在本发明实施例中，对发送报文封装外层Overlay网络包头，Overlay网络包头包括外层IP头，外层IP头中设置有ECN标识。外层IP头具有ECN功能，解决了Overlay网络无拥塞控制能力，一旦发生拥塞就会导致丢包、等待超时，然后重传，效率十分低下的问题。其次，对封装后的回复报文解封装Overlay网络包头，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于ECN标识的内层拥塞标识。解封装后的回复报文为UDP报文，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。利用回复报文内部的IP头传递拥塞消息，不仅减少丢包和重传导致的带宽浪费，而且还适用于UDP协议，使网络中所有报文可以进行拥塞控制，带宽分配更加合理。
结合第一方面，在上述可能的实现方式中，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于ECN标识的内层拥塞标识之后，还包括：解封装后的回复报文为传输控制协议TCP报文，则发送减小TCP报文的接收窗口的指令。
在本发明实施例中，由于调整TCP报文的接收窗口，因此能够降低发送端的接入设备发送TCP报文的发送速率，进而对TCP报文进行拥塞控制。
结合第一方面，在上述可能的实现方式中，外层IP头的ECN域中设置有ECN标识。
在本发明实施例中，外层IP头的ECN域中设置有ECN标识有助于识别ECN标识。
结合第一方面，在上述可能的实现方式中，将UDP报文转发至预设的慢速通道，包括：通过预设的慢速转发口，将UDP报文转发至预设的慢速通道。
在本发明实施例中，通过预设的慢速转发口，以将UDP报文转发至预设的慢速通道。
结合第一方面，在上述可能的实现方式中，将UDP报文转发至预设的慢速通道，包括：依据周期性评估的网络拥塞程度，动态调整预设的慢速通道的延时值；将UDP报文转发至动态调整后预设的慢速通道。
在本发明实施例中，可以依据网络拥塞程度动态调整预设的慢速通道的延时值，拥塞控制更加合理，可以按照网络实际拥塞程度发送UDP报文，在缓解网络拥塞同时保证UDP报文的传输。
结合第一方面，在上述可能的实现方式中，将UDP报文转发至预设的慢速通道，包括：在预设的超时时间段内，将UDP报文优先转发至预设的慢速通道。
在本发明实施例中，可以减少网络拥塞对传输UDP报文的影响。
结合第一方面，在上述可能的实现方式中，在预设的超时时间段内，将UDP报文转发至预设的慢速通道之后，还包括：在预设的超时时间段外，将UDP报文发送至正常的通道。
在本发明实施例中，可以减少网络拥塞对传输UDP报文的影响。
第二方面，本发明实施例提供一种控制网络拥塞的方法，方法包括：接收封装有覆盖Overlay网络包头的发送报文，Overlay网络包头包括外层网协IP头，外层IP头中设置有显式拥塞控制技术ECN拥塞标识，ECN拥塞标识是中间节点发生拥塞时依据外层IP头的ECN标识设置的标识；解封装发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识；将设置有内层拥塞标识的回复报文封装Overlay网络包头，发送封装后的回复报文。
在本发明实施例中，接收封装有Overlay网络包头的发送报文，外层IP头中设置有ECN拥塞标识。外层IP头具有ECN功能，解决了Overlay网络无拥塞控制能力，一旦发生拥塞就会导致丢包、等待超时，然后重传，效率十分低下的问题。其次，匹配到ECN拥塞标识，在可以在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识，以便告知发送端的接入设备发送报文的传输路径上发生网络拥塞。利用回复报文内部的IP头传递拥塞消息，不仅减少丢包和重传导致的带宽浪费，而且还适用于UDP协议，使网络中所有报文可以进行拥塞控制，带宽分配更加合理。
结合第二方面，在上述可能的实现方式中，解封装发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识，包括：解封装发送报文，在Overlay网络包头的IP头中匹配到ECN拥塞标识；获得发送报文的源IP、源端口，目的IP和目的IP端口；依据发送报文的源IP、源端口，目的IP和目的IP端口生成内层拥塞标记；在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识。
在本发明实施例中，可以基于发送报文中的IP和端口生成内层拥塞标识，以明确告知发送端的接入设备具体是那个报文的传输路径发生网络拥塞。
结合第二方面，在上述可能的实现方式中，方法还包括：依据接收到减小TCP报文的接收窗口的指令，基于周期性评估的网络拥塞程度，动态调整TCP报文的接收窗口。
在本发明实施例中，由于调整TCP报文的接收窗口，因此能够降低发送端的接入设备发送TCP报文的发送速率，进而对TCP报文进行拥塞控制。
结合第二方面，在上述可能的实现方式中，解封装发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识，包括：解封装发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识和预设的超时时间段。动态调整TCP报文的接收窗口，包括：在预设的超时时间段内，动态调整TCP报文的接收窗口。
在本发明实施例中，可以减少网络拥塞对传输TCP报文的影响。
结合第二方面，在上述可能的实现方式中，在预设的超时时间段内，动态调整TCP报文的接收窗口之后，还包括：在预设的超时时间段外，将TCP报文的接收窗口恢复初始值。
在本发明实施例中，可以减少网络拥塞对传输TCP报文的影响。
第三方面，本发明实施例提供一种接入设备，接入设备包括：第一封装模块，用于对发送报文封装外层覆盖Overlay网络包头，Overlay网络包头包括外层网协IP头，外层IP头中设置有显式拥塞控制技术ECN标识；第一解封装模块，用于对封装后的回复报文解封装Overlay网络包头，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于ECN标识的内层拥塞标识；用户数据报协议UDP模块，用于解封装后的回复报文为UDP报文，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。
结合第三方面，在上述可能的实现方式中，接入设备还包括：传输控制协议TCP模块，用于解封装后的回复报文为TCP报文，则发送减小TCP报文的接收窗口的指令。
结合第三方面，在上述可能的实现方式中，外层IP头的ECN域中设置有ECN标识。
结合第三方面，在上述可能的实现方式中，UDP模块，进一步用于通过预设的慢速转发口，将UDP报文转发至预设的慢速通道。
结合第三方面，在上述可能的实现方式中，UDP模块，进一步用于依据周期性评估的网络拥塞程度，动态调整预设的慢速通道的延时值；将UDP报文转发至动态调整后预设的慢速通道。
结合第三方面，在上述可能的实现方式中，UDP模块，进一步用于在预设的超时时间段内，将UDP报文优先转发至预设的慢速通道。
结合第三方面，在上述可能的实现方式中，UDP模块，进一步用于在预设的超时时间段外，将UDP报文发送至正常的通道。
第四方面，本发明实施例提供一种接入设备，接入设备包括：接收模块，用于接收封装有覆盖Overlay网络包头的发送报文，Overlay网络包头包括外层网协IP头，外层IP头中设置有显式拥塞控制技术ECN拥塞标识，ECN拥塞标识是中间节点发生拥塞时依据外层IP头的ECN标识设置的标识；第二解封装模块，用于匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识；第二封装模块，用于将设置有内层拥塞标识的回复报文封装Overlay网络包头，发送封装后的回复报文。
结合第四方面，在上述可能的实现方式中，第二解封装模块，进一步用于解封装发送报文，在Overlay网络包头的IP头中匹配到ECN拥塞标识；获得发送报文的源IP、源端口，目的IP和目的IP端口；依据发送报文的源IP、源端口，目的IP和目的IP端口生成内层拥塞标记；在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识。
结合第四方面，在上述可能的实现方式中，接入设备还包括：传输控制协议TCP模块，用于依据接收到减小TCP报文的接收窗口的指令，基于周期性评估的网络拥塞程度，动态调整TCP报文的接收窗口。
结合第四方面，在上述可能的实现方式中，第二解封装模块，进一步用于解封装发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识和预设的超时时间段；TCP模块，进一步用于在预设的超时时间段内，动态调整TCP报文的接收窗口。
结合第四方面，在上述可能的实现方式中，TCP模块，进一步用于在预设的超时时间段外，将TCP报文的接收窗口恢复初始值。
本申请的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面的方法。
本申请的第六方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面的方法。
本申请的第七方面提供了一种计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面的方法。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1是显示拥塞控制技术的控制拥塞示意图；
图2是数据中心典型Overlay组网示意图；
图3是本发明实施例中控制网络拥塞的方法流程示意图；
图4是本发明实施例中接入设备的示例性结构示意图；
图5是本发明另一个实施例中控制网络拥塞的方法流程示意图；
图6是本发明实施例中控制网络拥塞的网络架构示意图；
图7是本发明实施例中接入设备的结构示意图；
图8是本发明另一个实施例中接入设备的结构示意图；
图9是示出能够实现根据本发明实施例的控制网络拥塞和接入设备的计算设备的示例性硬件架构的结构图；
图10是示出能够实现根据本发明另一个实施例的控制网络拥塞和接入设备的计算设备的示例性硬件架构的结构图。
具体实施方式
在本发明实施例中，对发送报文封装外层Overlay网络包头，Overlay网络包头包括外层IP头，外层IP头中设置有ECN标识。这样，外层IP头具有ECN功能。然后，对封装后的回复报文解封装Overlay网络包头，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于ECN标识的内层拥塞标识。解封装后的回复报文为UDP报文，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。利用回复报文的IP头传递拥塞消息，不仅使Overlay网络具有拥塞控制能力，减少丢包和重传导致的带宽浪费，而且还适用于UDP协议。
下面结合附图详细说明本发明实施例中的技术方案。参见图1，图1是显示拥塞控制技术的控制拥塞示意图。
首先，ECN发送端向ECN接收端发送带有ECN标识的TCP发送报文。其次，ECN接收端向ECN发送端发送带有拥塞标记的TCP回复报文。
A、ECN发送端在TCP发送报文的IP头中设置ECN标识。ECN发送端向ECN接收端发送带有ECN标识的TCP发送报文。
B、传输路径上的节点在发生网络拥塞时，如果发现TCP发送报文中IP头中的ECN标志，相比于传统TCP协议直接丢包，支持ECN协议的节点只是修改TCP发送报文IP头中的ECN标记，以设置拥塞标记。设置拥塞标记的目的在于告知ECN接收端网络拥塞。
C、ECN接收端在接收到带有ECN标记的TCP发送报文后，在回复给ECN发送端的回复报文的TCP头中设置拥塞标记，以通知ECN发送端在步骤A中的报文路径上有网络拥塞。
D、ECN发送端接收到TCP回复报文后，检测到TCP回复报文的TCP包头的拥塞标记后，将自己的TCP拥塞窗口减半，从而降低发送速率。
由上述ECN发送端与ECN接收端的交互过程可知，ECN控制拥塞只是适用于TCP协议，不支持UDP协议。而数据中心网络常用的Overlay技术，其中包括VxLAN和NvGRE，VxLAN和NvGRE都使用UDP封装。其次，带宽分配不均匀。支持ECN的协议的ECN发送端会降低发送速率，但是不支持ECN的发送端并不会降速，反而还有可能提高发送速率抢占更多带宽。
参见图2，图2是数据中心典型Overlay组网示意图，其中包括SDN控制器、接入设备和转发设备。
SDN控制器负责控制所有网络的转发规则。Overlay网络包含若干台接入设备和转发设备，即接入设备与转发设备之间是Overlay组网。每个接入设备连接一个或多个终端设备。
终端设备发出发送报文，在接入设备上封装Overlay网络包头，进入Overlay网络。Overlay网络的转发设备转发发送报文。发送报文经过Overlay网络传输后，到达对端接入设备。对端接入设备解封装Overlay包头，将发送报文转发给对应的接收设备。
参见图3，图3是本发明实施例中控制网络拥塞的方法流程示意图，对应的执行主体是发送端的接入设备。具体包括：
S301、对发送报文封装外层Overlay网络包头。
其中，Overlay网络包头包括外层IP头，外层IP头中设置有ECN标识。
Overlay在网络技术领域，是一种网络架构上叠加的虚拟化技术模式，其大体框架是对基础网络不进行大规模修改的条件下，实现应用在网络上的承载，并能与其它网络业务分离，并且以基于IP的基础网络技术为主。
Overlay网络是指建立在已有网络上的虚拟网，逻辑节点和逻辑链路构成了Overlay网络。Overlay网络是具有独立的控制和转发平面，对于连接在overlay边缘设备之外的终端系统来说，物理网络是透明的。
Overlay把二层报文封装在报文之上，即将报文承载到隧道层面，底层均是IP转发。Overlay网络的隧道封装在接入设备完成。这种Overlay的优势在于接入设备转发性能比较高，可以支持非虚拟化的物理服务器之间的组网互通。
在两个接入设备之间完成封装报文传输的逻辑隧道。也就是说，发送端的接入设备对发送报文封装外层Overlay网络包头。Overlay网络包头中包括Overlay具体网络的包头、传输层协议头、以及IP头。其中，Overlay具体网络的包头可以包括VxLAN头或NvGre头；传输层协议头包括TCP头或UDP头。
由于Overlay网络包头是将二层报文封装在报文之上。因此称Overlay包头中IP头为外层IP头。相应的，称被二层报文封装的报文中的IP头为内层IP头。
在外层IP头中设置有ECN标识。在Overlay网络中传输被Overlay包头封装后的报文发生网络拥塞，中间节点可以依据外层IP头中设置的ECN标识设置ECN拥塞标识。作为一个示例，可以外层IP头的ECN域中设置有ECN标识。这样，有助于识别ECN标识。
S302、对封装后的回复报文解封装Overlay网络包头，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于ECN标识的内层拥塞标识。
发送端的接入设备接收到接收端的接收设备发送的由Overlay网络包头封装的回复报文。然后，对由Overlay网络包头封装的回复报文进行解封装得到回复报文。
在回复报文的IP头中匹配基于ECN标识的内层拥塞标识。其中，内层拥塞标识是接收端的接收设备，依据发送报文的源IP、发送报文的源端口、发送报文的目的IP和发送报文的目的IP端口生成的标记。其中，ECN标识是中间节点设置的。
换言之，在发送报文中存在发送报文的源IP、发送报文的源端口、发送报文的目的IP和发送报文的目的IP端口，内层拥塞标识是基于发送报文的源IP、发送报文的源端口、发送报文的目的IP和发送报文的目的IP端口生成的。
发送端的接入设备在回复报文的IP头中匹配到基于ECN标识的内层拥塞标识，则说明在该发送报文的传输路径上存在网络拥塞。
S303、解封装后的回复报文为UDP报文，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。
发送报文的传输路径上存在网络拥塞，发送端的接入设备则可以进一步通过传输层协议头确定回复报文是TCP报文或是UDP报文。对于TCP报文和UDP报文有不同的处理方式。
回复报文为UDP报文，则可以将UDP报文转发至预设的慢速通道。具体来说，预先在接入设备上创建或外接一个或多个慢速通道。发送报文的传输路径上存在网络拥塞，即回复报文的IP头中匹配到基于ECN标识的内层拥塞标识，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。
作为一个示例，参见图4，图4是本发明实施例中接入设备的结构示意图。接入设备包括一个或多个正常转发口，在此基础上，接入设备还可以包括一个或多个慢速转发口。需要将UDP报文转发至预设的慢速通道，则可以将UDP报文通过慢速转发口转发至预设的慢速通道。
在本发明实施例中，对发送报文封装外层Overlay网络包头，Overlay网络包头包括外层IP头，外层IP头中设置有ECN标识。外层IP头具有ECN功能，解决了Overlay网络无拥塞控制能力，一旦发生拥塞就会导致丢包、等待超时，然后重传，效率十分低下的问题。其次，对封装后的回复报文解封装Overlay网络包头，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于ECN标识的内层拥塞标识。解封装后的回复报文为UDP报文，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。利用回复报文内部的IP头传递拥塞消息，不仅减少丢包和重传导致的带宽浪费，而且还适用于UDP协议，使网络中所有报文可以进行拥塞控制，带宽分配更加合理。
在本发明的一个实施例中，发送报文的传输路径上存在网络拥塞，发送端的接入设备则可以进一步通过传输层协议头确定回复报文是TCP报文。对于TCP报文和UDP报文有不同的处理方式。
回复报文为TCP报文，则向接收端的接入设备发送减小TCP报文的接收窗口的指令。减小TCP报文的接收窗口的指令用于调整TCP报文的接收窗口。
根据TCP协议的规定，发送端的接入设备发送TCP报文的发送速率等于，接收端的接入设备TCP报文的接收窗口与发送端的接入设备TCP报文的拥塞窗口之间的最小值。
在上述实施例中，由于缩小TCP报文的接收窗口，因此能够降低发送端的接入设备发送TCP报文的发送速率，进而对TCP报文进行拥塞控制。
在本发明的一个实施例中，还可以动态调整慢速通道。具体来说，依据周期性评估的网络拥塞程度，动态调整预设的慢速通道的延时值；然后，将UDP报文转发至动态调整后预设的慢速通道。
可以周期性评估网络拥塞程度，若在一个周期内评估网络拥塞程度较轻，则可以减少预设的慢速通道的延时值；若在一个周期内评估网络拥塞程度较重，则可以增加预设的慢速通道的延时值。其中，周期可以预先设置。调整慢速通道的延时值的步长可以基于实际的网络状态设置。
调整好预设的慢速通道的延时值后，就可以将UDP报文转发至预设的慢速通道。这样，UDP报文可以通过预设的慢速通道传输至接收端的接入设备。
在上述实施例中，可以依据网络拥塞程度动态调整预设的慢速通道的延时值，拥塞控制更加合理，可以按照网络实际拥塞程度发送UDP报文，在缓解网络拥塞同时保证UDP报文的传输。
在本发明的一个实施例中，考虑到网络拥塞并非一成不变，而是随着时间的变化而变化。那么，可以预先设置超时时间段。在预先设置的超时时间段内，可以将UDP报文优先转发至预设的慢速通道。在预设的超时时间段外，将UDP报文发送至正常的通道。
作为一个示例，预先的超时时间段为T。发送端的接入设备在回复报文的IP头中匹配到内层拥塞标识，则开始计时。在T内，可以将UDP报文优先转发至预设的慢速通道，不在正常转发口发送UDP报文。在T之后，可以将UDP报文发送至正常的通道。
在上述实施例中，网络拥塞的情况下在预设的超时时间段内，降低UDP报文的发送速率；而在预设的超时时间段外，恢复UDP报文的正常发送。这样可以减少网络拥塞对传输UDP报文的影响。
下面从接收端的接入设备的角度说明本发明实施例的技术方案。
参见图5，图5是本发明另一个实施例中控制网络拥塞的方法流程示意图，对应的执行主体是接收端的接入设备。具体包括：
S501、接收封装有Overlay网络包头的发送报文，Overlay网络包头包括外层IP头，外层IP头中设置有ECN拥塞标识，ECN拥塞标识是中间节点发生拥塞时依据外层IP头的ECN标识设置的标识。
接收端的接入设备接收封装有Overlay网络包头的发送报文。其中，Overlay网络包头包括外层IP头，外层IP头中设置有ECN拥塞标识。
在中间节点发生网络拥塞时，中间节点将封装有Overlay网络包头的发送报文的外层IP头的ECN标识设置为ECN拥塞标识。这样，接收端的接入设备就可以获知网络拥塞。也就是说，ECN拥塞标识是中间节点发生拥塞时依据外层IP头的ECN标识设置的标识。
S502、解封装发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识。
接收端的接入设备解封装发送报文，此处的发送报文即封装有覆盖Overlay网络包头的发送报文。
若在封装有Overlay网络包头的发送报文的外层IP头匹配到ECN拥塞标识，则说明该发送报文的传输路径上发生网络拥塞；若在封装有Overlay网络包头的发送报文的外层IP头未匹配到ECN拥塞标识，则说明该发送报文的传输路径上未发生网络拥塞。
在封装有Overlay网络包头的发送报文的外层IP头匹配到ECN拥塞标识，则需要将在该发送报文的传输路径上发生网络拥塞的情况告知发送端的接入设备。可以在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识。这样，发送端接收到回复报文后就可以获知发送网络拥塞。
S503、将设置有内层拥塞标识的回复报文封装Overlay网络包头，发送封装后的回复报文。
由于需要在Overlay网络中传输设置有内层拥塞标识的回复报文，对设置有内层拥塞标识的回复报文封装Overlay网络包头，然后在Overlay网络中发送封装后的回复报文。
在本发明实施例中，接收封装有Overlay网络包头的发送报文，外层IP头中设置有ECN拥塞标识。外层IP头具有ECN功能，解决了Overlay网络无拥塞控制能力，一旦发生拥塞就会导致丢包、等待超时，然后重传，效率十分低下的问题。其次，匹配到ECN拥塞标识，在可以在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识，以便告知发送端的接入设备发送报文的传输路径上发生网络拥塞。利用回复报文内部的IP头传递拥塞消息，不仅减少丢包和重传导致的带宽浪费，而且还适用于UDP协议，使网络中所有报文可以进行拥塞控制，带宽分配更加合理。
在本发明的一个实施例中，接收端的接入设备解封装发送报文，在发送报文的Overlay网络包头的IP头中匹配到ECN拥塞标识，ECN标识是中间节点设置的。接收端的接入设备获知该发送报文的传输路径上发生网络拥塞。
接收端的接入设备从发送报文中获得发送报文的源IP、发送报文的源端口，发送报文的目的IP和发送报文的目的IP端口。并依据发送报文的源IP、发送报文的源端口，发送报文的目的IP和发送报文的目的IP端口生成内层拥塞标识。在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识。
在本发明实施例中，可以基于发送报文中的IP和端口生成内层拥塞标识，以明确告知发送端的接入设备具体是那个报文的传输路径发生网络拥塞。
在本发明的一个实施例中，可以周期性评估网络拥塞程度，若在一个周期内评估网络拥塞程度较轻，则TCP头的接收窗口的减小量较少；若在一个周期内评估网络拥塞程度较重，则TCP头的接收窗口的较小量较大。其中，周期可以预先设置。TCP头的接收窗口的减小量可以基于实际的网络状态设置。
接收端的接入设备接收到，发送端的接入设备发送的减小TCP报文的接收窗口的指令。接收端的接入设备依据接收到减小TCP报文的接收窗口的指令，基于周期性评估的网络拥塞程度，动态调整TCP报文的接收窗口。
根据TCP协议的规定，发送端的接入设备发送TCP报文的发送速率等于，接收端的接入设备TCP报文的接收窗口与发送端的接入设备TCP报文的拥塞窗口之间的最小值。
在上述实施例中，由于调整TCP报文的接收窗口，因此能够降低发送端的接入设备发送TCP报文的发送速率，进而对TCP报文进行拥塞控制。
在本发明的一个实施例中，考虑到网络拥塞并非一成不变，而是随着时间的变化而变化。那么，发送端的接入设备在解封装发送报文，匹配到ECN拥塞标识后，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识和预设的超时时间段。设置超时时间段的目的在于动态调整TCP报文的接收窗口。
在预先的超时时间段内，动态调整TCP报文的接收窗口。在预设的超时时间段外，将TCP报文的接收窗口恢复初始值。此处的初始值是发送端的接入设备设置的。
作为一个示例，预先的超时时间段为T。接收端的接入设备在发送报文的IP头中匹配到ECN拥塞标识，则开始计时。在T内，可以动态调整TCP报文的接收窗口。在T之后，可以将TCP报文的接收窗口恢复初始值。
在上述实施例中，网络拥塞的情况下在预设的超时时间段内，降低TCP报文的发送速率；而在预设的超时时间段外，恢复TCP报文的正常发送。这样可以减少网络拥塞对传输TCP报文的影响。
下面结合图6说明本发明实施例的技术方案，图6是本发明实施例中控制网络拥塞的网络架构示意图，包括发送端、发送端的接入设备、中间节点、接收端的接入设备和接收端。
SDN的报文处理是指报文处理的设备根据SDN流表执行报文处理。SDN流表可以是一个或者多个。
在本发明实施例中，SDN控制器对所有接入交换机下发预置流表，其中包括下述：
流表A：报文进入Overlay网络时，设置Overlay网络包头的外层IP头的ECN标志。
流表B：报文离开Overlay网络时，如果Overlay网络包头的外层IP头有ECN拥塞标记，则生成流表C。
流表C：匹配回复报文，设置回复报文的IP头的内层拥塞标记，并预设超时时间段。
流表D：报文离开Overlay网络时，匹配到内层拥塞标记，然后报文转交流表E或流表F进行拥塞控制。
流表E：如果回复报文是TCP报文，减小TCP报文的接收窗口。
流表F：如果回复报文是UDP报文，生成流表G。
流表G：优先级高于正常转发流表，在预设的超时时间段内，将后续报文转发至预设的慢速通道处理；在预设的超时时间段外，将UDP报文发送至正常的通道。
下面按照上述设置的流表，结合控制网络拥塞的网络架构中的各设备进行详细说明。
S601、发送端发出发送报文，发送报文进入发送端的接入设备。发送端的接入设备对发送报文封装Overlay包头后，不论发送报文是TCP报文还是UDP报文，依照流表A都在Overlay包头的外层IP头设置ECN标识。
S602、Overlay网络的中间节点发生了网络拥塞，该中间节点检测到Overlay包头的外层IP头的ECN标识后，设置Overlay包头的外层IP头的ECN拥塞标识。
S603、接收端的接入设备收到封装有Overlay包头的发送报文。依据流表B匹配到Overlay包头的外层IP头的ECN拥塞标识后生成流表C。
具体的，根据发送报文的源IP，发送报文的源端口，发送报文的目的IP和发送报文的目的端口生成内层拥塞标记。
S604、接收端的回复报文进入接收端的接入设备后，依据流表C在回复报文的IP头中设置内层拥塞标记和预设超时时间段。然后将回复报文封装Overlay网络包头，转发进入Overlay网络。
S605、接收端的回复报文进入发送端的接入设备，解封装Overlay网络包头后，流表D匹配到内层拥塞标记。若回复报文是TCP报文，将TCP报文交由流表E处理；若回复报文是UDP报文，将UDP报文交由流表E处理。
S606、流表E匹配TCP报文：减小TCP头的接收窗口。流表C中的预设超时时间段外，将TCP报文的接收窗口恢复初始值，正常转发TCP报文。
S607、流表F匹配UDP报文：生成流表G，优先级高于正常转发流表，在预设的超时时间段内，将后续报文转发至预设的慢速通道处理；在预设的超时时间段外，将UDP报文发送至正常的通道。
此外，SDN控制器可定时采集流表E和流表F的统计值，从而评估近期拥塞程度，修改流表E中TCP头的接收窗口的减少量和流表G中慢速通道的延时。
参见图7，图7是本发明实施例中接入设备的结构示意图，图7中的装置与图3中的方法相对应，具体包括：
第一封装模块701，用于对发送报文封装外层Overlay网络包头，Overlay网络包头包括外层IP头，外层IP头中设置有ECN标识。
第一解封装模块702，用于对封装后的回复报文解封装Overlay网络包头，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于ECN标识的内层拥塞标识。
UDP模块703，用于解封装后的回复报文为UDP报文，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。
在本发明的一个实施例中，接入设备还包括：
TCP模块704(未示出)，用于解封装后的回复报文为TCP报文，则发送减小TCP报文的接收窗口的指令。
在本发明的一个实施例中，外层IP头的ECN域中设置有ECN标识。
在本发明的一个实施例中，UDP模块703，进一步用于通过预设的慢速转发口，将UDP报文转发至预设的慢速通道。
在本发明的一个实施例中，UDP模块703，进一步用于依据周期性评估的网络拥塞程度，动态调整预设的慢速通道的延时值；
将UDP报文转发至动态调整后预设的慢速通道。
在本发明的一个实施例中，UDP模块703，进一步用于在预设的超时时间段内，将UDP报文优先转发至预设的慢速通道。
在本发明的一个实施例中，UDP模块703，进一步用于在预设的超时时间段外，将UDP报文发送至正常的通道。
参见图8，图8是本发明另一个实施例中接入设备的结构示意图，图8中的装置与图5中的方法相对应，具体包括：
接收模块801，用于接收封装有Overlay网络包头的发送报文，Overlay网络包头包括外层IP头，外层IP头中设置有ECN拥塞标识，ECN拥塞标识是中间节点发生拥塞时依据外层IP头的ECN标识设置的标识。
第二解封装模块802，用于匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识。
第二封装模块803，用于将设置有内层拥塞标识的回复报文封装Overlay网络包头，发送封装后的回复报文。
在本发明的一个实施例中，第二解封装模块803，进一步用于解封装发送报文，在Overlay网络包头的IP头中匹配到ECN拥塞标识。
获得发送报文的源IP、源端口，目的IP和目的IP端口。
依据发送报文的源IP、源端口，目的IP和目的IP端口生成内层拥塞标记。
在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识。
在本发明的一个实施例中，接入设备还包括：
TCP模块804(未示出)，用于依据接收到减小TCP报文的接收窗口的指令，基于周期性评估的网络拥塞程度，动态调整TCP报文的接收窗口。
在本发明的一个实施例中，第二解封装模块803，进一步用于解封装发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识和预设的超时时间段；
TCP模块804，进一步用于在预设的超时时间段内，动态调整TCP报文的接收窗口。
在本发明的一个实施例中，TCP模块804，进一步用于在预设的超时时间段外，将TCP报文的接收窗口恢复初始值。
图9是示出能够实现根据本发明实施例的控制网络拥塞和接入设备的计算设备的示例性硬件架构的结构图。如图9所示，计算设备900包括输入设备901、输入接口902、处理器903、存储器904、输出接口905、以及输出设备906。
其中，输入接口902、处理器903、存储器904、以及输出接口905通过总线910相互连接，输入设备901和输出设备906分别通过输入接口902和输出接口905与总线910连接，进而与计算设备900的其他组件连接。
具体地，输入设备901接收来自外部的输入信息，并通过输入接口902将输入信息传送到处理器903；处理器903基于存储器904中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器904中，然后通过输出接口905将输出信息传送到输出设备906；输出设备906将输出信息输出到计算设备900的外部供用户使用。
计算设备900可以执行本申请上述的通信方法中的各步骤。
处理器903可以是一个或多个中央处理器(英文：Central Processing Unit，CPU)。在处理器701是一个CPU的情况下，该CPU可以是单核CPU，也可以是多核CPU。
存储器904可以是但不限于随机存储存储器(RAM)、只读存储器(ROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、硬盘等中的一种或多种。存储器904用于存储程序代码。
图10是示出能够实现根据本发明实施例的控制网络拥塞和接入设备的计算设备的示例性硬件架构的结构图。如图10所示，计算设备1000包括输入设备1001、输入接口1002、处理器1003、存储器1004、输出接口1005、以及输出设备1006。
其中，输入接口1002、处理器1003、存储器1004、以及输出接口1005通过总线1010相互连接，输入设备1001和输出设备1006分别通过输入接口1002和输出接口1005与总线1010连接，进而与计算设备1000的其他组件连接。
具体地，输入设备1001接收来自外部的输入信息，并通过输入接口1002将输入信息传送到处理器1003；处理器1003基于存储器1004中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器1004中，然后通过输出接口1005将输出信息传送到输出设备1006；输出设备1006将输出信息输出到计算设备1000的外部供用户使用。
计算设备1000可以执行本申请上述的通信方法中的各步骤。
处理器1003可以是一个或多个中央处理器。在处理器601或处理器701是一个CPU的情况下，该CPU可以是单核CPU，也可以是多核CPU。
存储器1004可以是但不限于RAM、ROM，EPROM、CD-ROM、硬盘等中的一种或多种。存储器1004用于存储程序代码。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
本说明书的各个部分均采用递进的方式进行描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点介绍的都是与其他实施例不同之处。尤其，对于装置和系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例部分的说明即可。

Claims (26)

1.一种控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述方法包括：
对发送报文封装外层覆盖Overlay网络包头，所述Overlay网络包头包括外层IP头，所述外层IP头中设置有显式拥塞控制技术ECN标识；
对封装后的回复报文解封装Overlay网络包头，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于所述ECN标识的内层拥塞标识；
所述解封装后的回复报文为用户数据报协议UDP报文，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。
2.根据权利要求1所述控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于所述ECN标识的内层拥塞标识之后，还包括：
所述解封装后的回复报文为传输控制协议TCP报文，则发送减小TCP报文的接收窗口的指令。
3.根据权利要求1所述控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述外层IP头的ECN域中设置有ECN标识。
4.根据权利要求1所述控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述将UDP报文转发至预设的慢速通道，包括：
通过预设的慢速转发口，所述将UDP报文转发至预设的慢速通道。
5.根据权利要求1所述控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述将UDP报文转发至预设的慢速通道，包括：
依据周期性评估的网络拥塞程度，动态调整所述预设的慢速通道的延时值；
将UDP报文转发至动态调整后预设的慢速通道。
6.根据权利要求1所述控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述将UDP报文转发至预设的慢速通道，包括：
在预设的超时时间段内，将UDP报文优先转发至预设的慢速通道。
7.根据权利要求6所述控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述在预设的超时时间段内，将UDP报文转发至预设的慢速通道之后，还包括：
在预设的超时时间段外，将UDP报文发送至正常的通道。
8.一种控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述方法包括：
接收封装有覆盖Overlay网络包头的发送报文，所述Overlay网络包头包括外层IP头，所述外层IP头中设置有显式拥塞控制技术ECN拥塞标识，所述ECN拥塞标识是中间节点发生拥塞时依据所述外层IP头的ECN标识设置的标识；
解封装所述发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识；
将设置有内层拥塞标识的回复报文封装Overlay网络包头，发送封装后的回复报文。
9.根据权利要求8所述控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述解封装所述发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识，包括：
解封装所述发送报文，在所述Overlay网络包头的IP头中匹配到ECN拥塞标识；
获得所述发送报文的源IP、源端口，目的IP和目的IP端口；
依据所述发送报文的源IP、源端口，目的IP和目的IP端口生成所述内层拥塞标记；
在回复报文的IP头中设置所述内层拥塞标识。
10.根据权利要求8所述控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述方法还包括：
依据接收到减小传输控制协议TCP报文的接收窗口的指令，基于周期性评估的网络拥塞程度，动态调整TCP报文的接收窗口。
11.根据权利要求10所述控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述解封装所述发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识，包括：
解封装所述发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识和预设的超时时间段；
所述动态调整TCP报文的接收窗口，包括：
在预设的超时时间段内，动态调整TCP报文的接收窗口。
12.根据权利要求11所述控制网络拥塞的方法，其特征在于，所述在预设的超时时间段内，动态调整TCP报文的接收窗口之后，还包括：
在预设的超时时间段外，将TCP报文的接收窗口恢复初始值。
13.一种接入设备，其特征在于，所述接入设备包括：
第一封装模块，用于对发送报文封装外层覆盖Overlay网络包头，所述Overlay网络包头包括外层IP头，所述外层IP头中设置有显式拥塞控制技术ECN标识；
第一解封装模块，用于对封装后的回复报文解封装Overlay网络包头，解封装后的回复报文的IP头中匹配到基于所述ECN标识的内层拥塞标识；
用户数据报协议UDP模块，用于所述解封装后的回复报文为UDP报文，则将UDP报文转发至预设的慢速通道。
14.根据权利要求13所述接入设备，其特征在于，所述接入设备还包括：
传输控制协议TCP模块，用于所述解封装后的回复报文为TCP报文，则发送减小TCP报文的接收窗口的指令。
15.根据权利要求13所述接入设备，其特征在于，所述外层IP头的ECN域中设置有ECN标识。
16.根据权利要求13所述接入设备，其特征在于，所述UDP模块，进一步用于通过预设的慢速转发口，将UDP报文转发至预设的慢速通道。
17.根据权利要求13所述接入设备，其特征在于，所述UDP模块，进一步用于依据周期性评估的网络拥塞程度，动态调整所述预设的慢速通道的延时值；
将UDP报文转发至动态调整后预设的慢速通道。
18.根据权利要求13所述接入设备，其特征在于，所述UDP模块，进一步用于在预设的超时时间段内，将UDP报文优先转发至预设的慢速通道。
19.根据权利要求18所述接入设备，其特征在于，所述UDP模块，进一步用于在预设的超时时间段外，将UDP报文发送至正常的通道。
20.一种接入设备，其特征在于，所述接入设备包括：
接收模块，用于接收封装有覆盖Overlay网络包头的发送报文，所述Overlay网络包头包括外层IP头，所述外层IP头中设置有显式拥塞控制技术ECN拥塞标识，所述ECN拥塞标识是中间节点发生拥塞时依据所述外层IP头的ECN标识设置的标识；
第二解封装模块，用于匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识；
第二封装模块，用于将设置有内层拥塞标识的回复报文封装Overlay网络包头，发送封装后的回复报文。
21.根据权利要求20所述接入设备，其特征在于，所述第二解封装模块，进一步用于解封装所述发送报文，在所述Overlay网络包头的IP头中匹配到ECN拥塞标识；
获得所述发送报文的源IP、源端口，目的IP和目的IP端口；
依据所述发送报文的源IP、源端口，目的IP和目的IP端口生成所述内层拥塞标记；
在回复报文的IP头中设置所述内层拥塞标识。
22.根据权利要求20所述接入设备，其特征在于，所述接入设备还包括：
传输控制协议TCP模块，用于依据接收到减小TCP报文的接收窗口的指令，基于周期性评估的网络拥塞程度，动态调整TCP报文的接收窗口。
23.根据权利要求22所述接入设备，其特征在于，所述第二解封装模块，进一步用于解封装所述发送报文，匹配到ECN拥塞标识，则在回复报文的IP头中设置内层拥塞标识和预设的超时时间段；
所述TCP模块，进一步用于在预设的超时时间段内，动态调整TCP报文的接收窗口。
24.根据权利要求23所述接入设备，其特征在于，所述TCP模块，进一步用于在预设的超时时间段外，将TCP报文的接收窗口恢复初始值。
25.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-7任意一项所述的方法。
26.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求8-12任意一项所述的方法。
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