CN110784415A - 一种ecn快速响应的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种ECN快速响应的方法及装置，所述方法包括：在报文进入队列时，判断是否符合端口的ECN标记条件，若满足，则产生ECN标记使能状态，将ECN标记使能状态通告给端口对应的物理端口，在报文到达该物理端口后，根据ECN标记使能状态来标记报文的ECN字段。本发明队列和端口上的拥塞状态可以快速的反映到报文的ECN状态，实现ECN的快速响应，且也可以针对识别出的大带宽流量进行标记。

Description

一种ECN快速响应的方法及装置

技术领域

本发明属于ECN拥塞通知技术，具体涉及一种ECN快速响应的方法及装置。

背景技术

在RFC3168中定义了ECN(Explicit Congestion Notification，显式拥塞通告)的设计目标，是通过TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)发送端和接收端以及中间路由器的配合，感知中间路径的拥塞，并主动的减缓TCP的发送速率，从而从早期避免拥塞而导致的丢包，实现网络性能的最大利用。ECN能够解决的问题如下：

1、所有TCP发送端能够早期感知中间路径拥塞，并主动放缓发送速率，预防拥塞发生。

2、在中间路由器上转发的队列上，对于超过平均队列长度的TCP报文进行ECN标记，并继续进行转发，不再丢弃报文。避免了报文的丢弃和TCP的重传。

3、由于减少了丢包，TCP不需要经过几秒或几十秒的重传定时器出发报文重传，提高了时延敏感应用的用户感受。

4、与没有部署ECN功能的网络相比，网络的利用率更好，不再在过载和轻载之前来回震荡。

传统ECN显式拥塞通知采用的是入队列标记方式，具体是指报文在入队列时判断队列已使用的缓存是否超过ECN门限，若超过则在入队列的报文中打上ECN拥塞标记(将报文的ECN字段置为11)。这样，宿端服务器收到携带ECN标记报文的时间为该报文在设备队列中的转发时间(从设备给报文打上ECN拥塞标记到设备将携带ECN拥塞标记的报文转发出去)+该报文在网络中转发的时间，如图1所示。但是在网络拥堵严重的情况下，这种入队列标记方式容易造成队列拥堵恶化，甚至引发整网因PFC(Priority-based Flow Control，优先级的流量控制)流控而暂停流量的发送，且也会造成ECN状态携带的不及时。

现有快速ECN拥塞标记采用的是出队列标记方式。它在报文出队列时判断队列已使用的缓存是否超过ECN门限，若超过则在出队列的报文中打上ECN拥塞标记(将报文的ECN字段置为11)。此时，设备给报文打上ECN拥塞标记与设备将携带ECN拥塞标记的报文转发出去同步进行，从而缩短了携带ECN拥塞标记报文在设备队列中的转发时间，使得宿端服务器能够尽快的收到携带ECN标记的报文，如图2所示。但是，ECN响应收到队列调度的影响，当高优先级队列有报文时，会影响到本队列报文的调度，造成ECN状态不能够及时携带出去。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种ECN快速响应的方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种ECN快速响应的方法及装置。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种ECN快速响应的方法，包括：在报文进入队列时，判断是否符合端口的ECN标记条件，若满足，则产生ECN标记使能状态，将所述ECN标记使能状态通告给所述端口对应的物理端口，在报文到达所述物理端口后，根据所述物理端口上的所述ECN标记使能状态来标记报文的ECN字段。

一实施例中，所述队列和所述端口上均会产生所述ECN标记使能状态。

一实施例中，出口数据处理模块中的大象流检查模块对每个报文进行检测，所述报文若被检测为大带宽的流量，则标记为大象流，并将大象流标记与所述ECN标记使能状态一并发送给所述物理端口。

一实施例中，报文到达所述物理端口后，根据所述ECN标记使能状态和所述大象流标记来决定是否标记报文的ECN字段。

一实施例中，所述产生ECN标记使能状态的条件为：

EcnMarkEn＝EcnMarkEn0||EcnMarkEn1||EcnMarkEn2||EcnMarkEn3||EcnMarkEn4||EcnMarkEn5||EcnMarkEn6||EcnMarkEn7&&！EcnUnMarkEn；

EcnMarkEn0＝QueueCnt>QueueEcnMarkThreshold；

EcnMarkEn1＝QueueCnt>QueueTailDropThreshold；

EcnMarkEn2＝QueueCnt>QueueWredMin&&QueueCnt<QueueWredMax&&QueueWredDrop；

EcnMarkEn3＝QueueCnt>QueueWredMax；

EcnMarkEn4＝PortCnt>PortEcnMarkThreshold；

EcnMarkEn5＝PortCnt>PortTailDropThreshold；

EcnMarkEn6＝PortCnt>PortWredMin&&QueueCnt<PortWredMax&&PortWredDrop；

EcnMarkEn7＝PortCnt>PortWredMax；

EcnUnMarkEn＝QueueCnt<QueueEcnUnMarkThreshold&&PortCnt<PortEcnUnMarkThreshold；

其中，EcnMarkEn表示ECN标记使能状态，QueueCnt表示队列计数，QueueEcnMarkThreshold表示队列ECN标记阈值，QueueTailDropThreshold表示队列尾部丢弃阈值，QueueWredMin表示队列Wred最小值，QueueWredMax表示队列Wred最大值，QueueWredDrop表示队列Wred丢弃概率，PortCnt表示端口计数，PortEcnMarkThreshold表示端口ECN标记阈值，PortWredMin表示端口Wred最小值，PortWredMax表示端口Wred最大值，PortWredDrop表示端口Wred丢弃值，QueueEcnUnMarkThreshold表示队列ECN不标记阈值，PortEcnUnMarkThreshold表示端口ECN不标记阈值。

本发明一实施例还揭示了另外一种技术方案：

一种ECN快速响应的装置，包括：

ECN标记判断模块，用于在报文进入队列时，判断是否符合端口的ECN标记条件，若满足，则产生ECN标记使能状态；

ECN状态通告模块，用于将所述ECN标记使能状态通告给所述端口对应的物理端口；

ECN字段标记模块，用于在报文到达所述物理端口后，根据所述物理端口上的所述ECN标记使能状态来标记报文的ECN字段。

一实施例中，所述装置还包括位于出口数据处理模块中的大象流检查模块，用于对每个报文进行检测，所述报文若被检测为大带宽的流量，则标记为大象流，并将大象流标记与所述ECN标记使能状态一并发送给所述物理端口。

本发明具有以下有益效果：

本发明提出的方案中，队列和端口上的拥塞状态可以快速的反映到报文的ECN状态，实现ECN的快速响应，同时为了进一步提高ECN的效果，本发明进一步针对识别出的大带宽流量进行标记，减少对小带宽流量的干扰。这个方案下，也简化硬件设计。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统ECN实现方案原理图；

图2为现有改进的ECN实现方案原理图；

图3为本发明整体方案原理图；

图4和图5分别为本发明队列和端口上EcnMarkEn状态产生的条件的原理图；。

图6为本发明报文修改ECN处理流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明所揭示的一种ECN快速响应的方法及装置，在报文进入队列时，判断是否到达端口的ECN的标记条件，如果满足条件，直接将该状态通告该端口对应的物理端口(Mac)，当该端口有报文要发送时，读取端口上ECN状态，携带出去；可选的，因为实际网络中拥塞是大带宽流量造成的，对大带宽的流量标记ECN时，可以快速和高效的缓解网络中的拥塞情况。

如图3所示，本发明实施例所揭示的一种ECN快速响应的方法，包括：在报文进入队列时，判断是否符合端口的ECN标记条件，若满足，则产生ECN标记使能状态，将所述ECN标记使能状态通告给所述端口对应的物理端口，在报文到达所述物理端口后，根据所述物理端口上的所述ECN标记使能状态来标记报文的ECN字段。

具体地，本实施例中，结合图4和图5所示，产生ECN标记使能状态的条件为：

EcnMarkEn＝EcnMarkEn0||EcnMarkEn1||EcnMarkEn2||EcnMarkEn3||EcnMarkEn4||EcnMarkEn5||EcnMarkEn6||EcnMarkEn7&&！EcnUnMarkEn；

EcnMarkEn0＝QueueCnt>QueueEcnMarkThreshold；

EcnMarkEn1＝QueueCnt>QueueTailDropThreshold；

EcnMarkEn2＝QueueCnt>QueueWredMin&&QueueCnt<QueueWredMax&&QueueWredDrop；

EcnMarkEn3＝QueueCnt>QueueWredMax；

EcnMarkEn4＝PortCnt>PortEcnMarkThreshold；

EcnMarkEn5＝PortCnt>PortTailDropThreshold；

EcnMarkEn6＝PortCnt>PortWredMin&&QueueCnt<PortWredMax&&PortWredDrop；

EcnMarkEn7＝PortCnt>PortWredMax；

EcnUnMarkEn＝QueueCnt<QueueEcnUnMarkThreshold&&PortCnt<PortEcnUnMarkThreshold；

其中，EcnMarkEn表示ECN标记使能状态，QueueCnt表示队列计数，QueueEcnMarkThreshold表示队列ECN标记阈值，QueueTailDropThreshold表示队列尾部丢弃阈值，QueueWredMin表示队列Wred最小值，QueueWredMax表示队列Wred最大值，QueueWredDrop表示队列Wred丢弃概率，PortCnt表示端口计数，PortEcnMarkThreshold表示端口ECN标记阈值，PortWredMin表示端口Wred最小值，PortWredMax表示端口Wred最大值，PortWredDrop表示端口Wred丢弃值，QueueEcnUnMarkThreshold表示队列ECN不标记阈值，PortEcnUnMarkThreshold表示端口ECN不标记阈值。Wred为加权随机先期检测，英文全称为Weighted Random Early Detection，基于丢弃参数随机丢弃报文。

若符合上述条件，则队列(Queue)和端口(port)上均会产生上述ECN标记使能(EcnMarkEn)状态。

ECN标记使能状态产生后，则直接发送给端口(port)对应的物理端口(MAC)。

在报文达到物理端口(MAC)后，根据MAC上的ECN标记使能状态来决定是否标记报文的ECN字段。如设置ECN标记使能状态为1，则表示需要标记报文的ECN字段。

进一步地，端口(port)和物理端口(MAC)之间具有出口数据处理模块(EgressProcess)，出口数据处理模块中的大象流检查模块(Elephant Flow Detection)会对每个报文进行检测，将大带宽的流量标记出来，即报文若被检测为大带宽的流量，则标记为大象流，并将大象流标记与上述ECN标记使能状态一并发送给物理端口。

如图6所示，报文到达物理端口后，根据上述ECN标记使能状态和上述大象流标记来决定是否标记报文的ECN字段。若报文产生ECN标记使能状态的条件和是大象流的状态都满足，则标记报文ECN字段。即可选地，只对大流量的报文做ECN字段修改。

与上述方法相对应的，本发明所揭示的一种ECN快速响应的装置，包括：

ECN标记判断模块，用于在报文进入队列时，判断是否符合端口的ECN标记条件，若满足，则产生ECN标记使能状态。

ECN状态通告模块，用于将所述ECN标记使能状态通告给所述端口对应的物理端口。

ECN字段标记模块，用于在报文到达所述物理端口后，根据所述物理端口上的所述ECN标记使能状态来标记报文的ECN字段。

优选地，所述装置还包括位于出口数据处理模块中的大象流检查模块，用于对每个报文进行检测，所述报文若被检测为大带宽的流量，则标记为大象流，并将大象流标记与所述ECN标记使能状态一并发送给所述物理端口。

其中，ECN标记判断模块、ECN状态通告模块及ECN字段标记模块的工作原理可参照上述方法中的描述，这里不做赘述。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提出的方案中，队列和端口上的拥塞状态可以快速的反映到报文的ECN状态，实现ECN的快速响应，同时为了进一步提高ECN的效果，本发明进一步针对识别出的大带宽流量进行标记，减少对小带宽流量的干扰。这个方案下，也简化硬件设计：只需要每个MAC/端口记录ECN标记状态，无需为每个队列记录状态。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种ECN快速响应的方法，其特征在于，所述方法包括：在报文进入队列时，判断是否符合端口的ECN标记条件，若满足，则产生ECN标记使能状态，将所述ECN标记使能状态通告给所述端口对应的物理端口，在报文到达所述物理端口后，根据所述物理端口上的所述ECN标记使能状态来标记报文的ECN字段。

2.根据权利要求1所述的一种ECN快速响应的方法，其特征在于，所述队列和所述端口上均会产生所述ECN标记使能状态。

3.根据权利要求1所述的一种ECN快速响应的方法，其特征在于，出口数据处理模块中的大象流检查模块对每个报文进行检测，所述报文若被检测为大带宽的流量，则标记为大象流，并将大象流标记与所述ECN标记使能状态一并发送给所述物理端口。

4.根据权利要求3所述的一种ECN快速响应的方法，其特征在于，报文到达所述物理端口后，根据所述ECN标记使能状态和所述大象流标记来决定是否标记报文的ECN字段。

5.根据权利要求1所述的一种ECN快速响应的方法，其特征在于，所述产生ECN标记使能状态的条件为：

EcnMarkEn＝EcnMarkEn0||EcnMarkEn1||EcnMarkEn2||EcnMarkEn3||EcnMarkEn4||EcnMarkEn5||EcnMarkEn6||EcnMarkEn7&&！EcnUnMarkEn；

EcnMarkEn0＝QueueCnt>QueueEcnMarkThreshold；

EcnMarkEn1＝QueueCnt>QueueTailDropThreshold；

EcnMarkEn2＝QueueCnt>QueueWredMin&&QueueCnt<QueueWredMax&&QueueWredDrop；

EcnMarkEn3＝QueueCnt>QueueWredMax；

EcnMarkEn4＝PortCnt>PortEcnMarkThreshold；

EcnMarkEn5＝PortCnt>PortTailDropThreshold；

EcnMarkEn6＝PortCnt>PortWredMin&&QueueCnt<PortWredMax&&PortWredDrop；

EcnMarkEn7＝PortCnt>PortWredMax；

EcnUnMarkEn＝QueueCnt<QueueEcnUnMarkThreshold&&PortCnt<PortEcnUnMarkThreshold；

其中，EcnMarkEn表示ECN标记使能状态，QueueCnt表示队列计数，QueueEcnMarkThreshold表示队列ECN标记阈值，QueueTailDropThreshold表示队列尾部丢弃阈值，QueueWredMin表示队列Wred最小值，QueueWredMax表示队列Wred最大值，QueueWredDrop表示队列Wred丢弃概率，PortCnt表示端口计数，PortEcnMarkThreshold表示端口ECN标记阈值，PortWredMin表示端口Wred最小值，PortWredMax表示端口Wred最大值，PortWredDrop表示端口Wred丢弃值，QueueEcnUnMarkThreshold表示队列ECN不标记阈值，PortEcnUnMarkThreshold表示端口ECN不标记阈值。

6.一种ECN快速响应的装置，其特征在于，所述装置包括：

ECN标记判断模块，用于在报文进入队列时，判断是否符合端口的ECN标记条件，若满足，则产生ECN标记使能状态；

ECN状态通告模块，用于将所述ECN标记使能状态通告给所述端口对应的物理端口；

ECN字段标记模块，用于在报文到达所述物理端口后，根据所述物理端口上的所述ECN标记使能状态来标记报文的ECN字段。

7.根据权利要求6所述的一种ECN快速响应的装置，其特征在于，所述队列和所述端口上均会产生所述ECN标记使能状态。

8.根据权利要求6所述的一种ECN快速响应的装置，其特征在于，所述装置还包括位于出口数据处理模块中的大象流检查模块，用于对每个报文进行检测，所述报文若被检测为大带宽的流量，则标记为大象流，并将大象流标记与所述ECN标记使能状态一并发送给所述物理端口。

9.根据权利要求8所述的一种ECN快速响应的装置，其特征在于，报文到达所述物理端口后，根据所述ECN标记使能状态和所述大象流标记来决定是否标记报文的ECN字段。

10.根据权利要求6所述的一种ECN快速响应的装置，其特征在于，所述产生ECN标记使能状态的条件为：

EcnMarkEn＝EcnMarkEn0||EcnMarkEn1||EcnMarkEn2||EcnMarkEn3||EcnMarkEn4||EcnMarkEn5||EcnMarkEn6||EcnMarkEn7&&！EcnUnMarkEn；

EcnMarkEn0＝QueueCnt>QueueEcnMarkThreshold；

EcnMarkEn1＝QueueCnt>QueueTailDropThreshold；

EcnMarkEn2＝QueueCnt>QueueWredMin&&QueueCnt<QueueWredMax&&QueueWredDrop；

EcnMarkEn3＝QueueCnt>QueueWredMax；

EcnMarkEn4＝PortCnt>PortEcnMarkThreshold；

EcnMarkEn5＝PortCnt>PortTailDropThreshold；

EcnMarkEn6＝PortCnt>PortWredMin&&QueueCnt<PortWredMax&&PortWredDrop；

EcnMarkEn7＝PortCnt>PortWredMax；

EcnUnMarkEn＝QueueCnt<QueueEcnUnMarkThreshold&&PortCnt<PortEcnUnMarkThreshold；

其中，EcnMarkEn表示ECN标记使能状态，QueueCnt表示队列计数，QueueEcnMarkThreshold表示队列ECN标记阈值，QueueTailDropThreshold表示队列尾部丢弃阈值，QueueWredMin表示队列Wred最小值，QueueWredMax表示队列Wred最大值，QueueWredDrop表示队列Wred丢弃概率，PortCnt表示端口计数，PortEcnMarkThreshold表示端口ECN标记阈值，PortWredMin表示端口Wred最小值，PortWredMax表示端口Wred最大值，PortWredDrop表示端口Wred丢弃值，QueueEcnUnMarkThreshold表示队列ECN不标记阈值，PortEcnUnMarkThreshold表示端口ECN不标记阈值。

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