CN114205302A - 一种无损流量拥塞自适应方法、系统和网络设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种无损流量拥塞自适应方法、系统和网络设备，属于通信技术领域。无损流量拥塞自适应方法包括：对传送的网络流量进行分析，获取流量分析参数，其中，所述流量分析参数包括流量incast值，时延敏感流量比例，吞吐敏感流量比例；根据所述获取的流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值；根据所述ECN门限值，源端自动调节流量发送窗口。应用在网络流量控制过程中，实现动态调整ECN门限值的目的。

Description

一种无损流量拥塞自适应方法、系统和网络设备
技术领域
本申请实施例涉及通信领域，特别涉及一种无损流量拥塞自适应方法、系统和网络设备。
背景技术
当多级网络发生拥塞时，目前通用的解决方案是同时部署基于优先级的流量控制(Priority-based Flow Control，PFC)功能和显示拥塞通知(Explicit CongestionNotification，ECN)功能。PFC是一种基于队列拥塞的功能，当队列的拥塞长度达到其阈值时，触发PFC，并向上游设备发送反压包，直至源端设备收到反压包后，会降低对应优先级流量的发送速率。ECN是当网络设备的无损队列出现拥塞，即队列已使用的缓存超过ECN的门限值时，网络设备在转发的报文中打上ECN标签，接收端收到带有ECN拥塞标记的报文后，向源端发送拥塞通知报文，源端收到报文降低发送速率。
然而，传统的ECN功能是手工设置静态的门限值，这种方案在网络拥塞时容易触发PFC的门限值，导致网络拥塞加剧。
发明内容
本申请实施例的主要目的在于提出一种无损流量拥塞自适应方法、系统和网络设备，能够动态调整ECN门限值，避免了由于ECN响应报文较长的反压时长所造成的触发PFC功能的问题。
为实现上述目的，本申请实施例提供了一种无损流量拥塞自适应方法，包括：对传送的网络流量进行统计分析，获取流量分析参数，其中，所述流量分析参数包括流量incast值，时延敏感流量比例，吞吐敏感流量比例；根据所述获取的流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值；根据所述ECN门限值，源端自动调节流量发送窗口。
为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种无损流量拥塞自适应系统，包括：
流量分析模块，用于对传送的网络流量进行分析，获取流量分析参数并将所述流量分析参数发送给流量队列管理模块，其中，所述流量分析参数包括流量incast值，时延敏感流量比例，吞吐敏感流量比例；
流量队列管理模块，用于根据所述流量分析模块获取的所述流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值；
调整流量窗口模块，用于根据所述流量队列管理模块动态调整的ECN门限值，自动调节流量发送窗口。
为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种无损流量拥塞自适应网络设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行以上所述的无损流量拥塞自适应方法。
本申请提出的一种无损流量拥塞自适应方法、系统和网络设备，通过对传送的网络流量进行分析，获取流量分析参数，根据流量分析参数，包括流量incast值，时延敏感流量比例，吞吐敏感流量比例，对ECN门限进行动态调整，避免了由于ECN响应报文较长的反压时长造成的触发PFC功能的问题。
附图说明
图1是本申请的第一实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法的流程图；
图2是本申请的第二实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法的流程图；
图3是本申请的第三实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法的流程图；
图4是本申请的第四实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法的流程图；
图5是本申请的第五实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法的流程图；
图6是本申请的第六实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法的流程图；
图7是本申请的第七实施方式提供的无损流量拥塞自适应系统的结构示意图；
图8是本申请的第八实施方式提供的网络设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
本发明的第一实施方式涉及一种无损流量拥塞自适应方法，具体流程如图1所示，包括：
步骤101，对传送的网络流量进行分析，获取流量分析参数，其中，流量分析参数包括流量incast值，时延敏感流量比例，吞吐敏感流量比例；
在本实施方式中，步骤101可以通过以太网设备对传送的网络流量进行分析，比如，通过交换机对各个端口进出的网络报文进行统计分析，获取流量分析参数，流量分析参数包括流量incast值，时延敏感流量比例，吞吐敏感流量比例等。当然，以上仅为具体的举例说明，在实际使用过程中流量分析参数还可以包括其他参数，此处不做一一赘述。
需要说明的是，本实施方式不对分析网络流量的方法进行限定，在实际使用过程中可以使用任何现有的流量分析方法，此处不做一一赘述。
步骤102，根据获取的流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值；
步骤103，根据ECN门限值，源端自动调节流量发送窗口。
在本实施方式中，步骤103包括根据ECN门限值，向源端发送携带ECE标志位的ACK响应报文；在源端接收到ACK响应报文后，检查ECE标志位；若ECE标志位被标记为拥塞状态，则源端开始自动调节流量发送窗口。
本发明的实施方式相对于现有技术而言，通过对传送的网络流量进行分析，获取流量分析参数，根据流量分析参数，包括流量incast值，时延敏感流量比例，吞吐敏感流量比例，对ECN门限进行动态调整，避免了由于ECN响应报文较长的反压时长造成的触发PFC功能的问题。
本发明的第二实施方式涉及一种无损流量拥塞自适应方法，该方法与本发明的第一实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法基本相同，区别之处在于，如图2所示，步骤101包括：
步骤201，对传送的网络流量进行统计分析，获取流量incast值。
在本实施方式中，流量incast值是实时动态变化的，流量incast值越大，表示此时网络拥塞的情况越严重。
步骤202，根据数据包的属性对网络流量的类型进行区分，获取时延敏感流量比例和吞吐敏感流量比例。
在本实施方式中，不对获取时延敏感流量比例和吞吐敏感流量比例的方法进行限定，在实际使用过程中可以使用任何现有的获取流量类型所占比例的方法，此处不做赘述。另外，数据包的属性可以包括数据包的长度，数据包的类型等等，此处不做赘述。
本发明的实施方式相对于现有技术而言，在实现第一实施方式带来的有益效果基础上，根据数据包的属性对网络流量的类型进行区分，获取时延敏感流量比例和吞吐敏感流量比例，保证了在后续对ECN门限进行动态调整过程中，充分考虑到网络对时延的要求和对吞吐量的要求。
本发明的第三实施方式涉及一种无损流量拥塞自适应方法，该方法与本发明的第一实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法基本相同，区别之处在于，如图3所示，步骤102包括：
步骤301，判断流量incast值是否大于预设的incast值。
在本实施方式中，通过比较流量incast值和预设的incast值大小，判断网络拥塞情况，选择合适的调控方法。当流量incast值大于预设的incast值时，执行步骤302，降低ECN门限值；当流量incast值小于预设的incast值时，执行步骤303，提高ECN的门限值。
步骤302，通过公式Th＝E-incast*a降低ECN门限值。
步骤303，通过公式Th＝E+incast*a提高ECN门限值。
在本实施方式中，Th表示动态ECN门限值，E表示初始状态下设置的默认ECN门限，a表示incast值对ECN门限影响系数。需要说明的是，预设的incast值，初始状态下默认的ECN门限，incast值对ECN门限的影响系数都可以根据用户的不同需求，网络环境，实际应用场景等自行设定，灵活变化。
本发明的实施方式相对于现有技术而言，在实现第一实施方式带来的有益效果基础上，通过把当前流量incast值与预设的incast值比较，判断网络拥塞情况，根据不同情况选择不同的方式对ECN门限进行调控，保证了对ECN门限的动态调整。
本发明的第四实施方式涉及一种无损流量拥塞自适应方法，该方法与本发明的第一实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法基本相同，区别之处在于，如图4所示，步骤102包括：
步骤401，判断时延敏感流量比例和吞吐敏感流量比例哪种类型流量比例大于预设条件。
在本实施方式中，当时延敏感流量比例大于预设的条件时，执行步骤402，降低ECN门限；当吞吐敏感流量比例大于预设的条件时，执行步骤403，提高ECN门限。
步骤402，采用公式Th＝E-RS*b，通过提高时延敏感流量比例对ECN门限影响系数b，降低ECN门限值。
步骤403，采用公式Th＝E+RH*c，通过提高吞吐敏流量比例对ECN门限的影响系数c，提高ECN门限值。
在本实施方式中，b表示时延敏感流量比例对ECN门限影响系数，c表示吞吐敏感流量比例对ECN门限影响系数，RS表示时延敏感流量所占比例，RH表示吞吐敏感流量所占比例。
具体地，在提高时延敏感流量比例对ECN门限影响系数b和吞吐敏流量比例对ECN门限的影响系数c时，可以按照流量类型的比例对b，c进行增大来动态调整ECN门限。当然，以上仅为具体的举例说明，在实际使用过程中可以按照任何现有的调整方法或标准，此处不作赘述。
本发明的实施方式相对于现有技术而言，在实现第一实施方式带来的有益效果基础上，分别考虑到了时延敏感流量和吞吐敏感流量，根据用户不同需求和实际应用环境设定时延敏感流量比例对ECN门限影响系数b和吞吐敏流量比例对ECN门限的影响系数c，既保证了动态调整ECN门限的要求，又考虑到了满足不同的流量对时延和吞吐量的需求。
本发明的第五实施方式涉及一种无损流量拥塞自适应方法，该方法与本发明的第一实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法基本相同，区别之处在于，如图5所示，步骤102包括：
步骤501，流量incast值是否大于预设的incast值。
在本实施方式中，通过比较流量incast值和预设的incast值大小，判断网络拥塞情况，选择合适的调控方法。当流量incast值大于预设的incast值时，执行步骤502，降低ECN门限值；当流量incast值小于预设的incast值时，执行步骤503，提高ECN的门限值。
步骤502，通过公式Th＝E-incast*a-RS*b+RH*c降低ECN门限值。
步骤503，通过公式Th＝E+incast*a-RS*b+RH*c提高ECN门限；
本发明实施方式相对于现有技术而言，在实现第一实施方式带来的有益效果基础上，通过当前流量incast值和预设的incast值的大小，判断网络拥塞情况，同时又考虑到了时延问题和吞吐问题，当incast值偏大时，设置低的ECN门限，满足队列中流量的低时延要求，当incast值偏小时，提高ECN门限，保证流量的高吞吐性要求。进一步优化了动态调整ECN门限值的方法。
本发明的第六实施方式涉及一种无损流量拥塞自适应方法，该方法与本发明的第一实施方式提供的无损流量拥塞自适应方法基本相同，区别之处在于，如图6所示，步骤102包括：
步骤601，判断时延敏感流量比例和吞吐敏感流量比例哪种类型流量比例大于预设条件。
在本实施方式中，在本实施方式中，当时延敏感流量比例大于预设的条件时，执行步骤602，降低ECN门限；当吞吐敏感流量比例大于预设的条件时，执行步骤603，提高ECN门限。
步骤602，采用公式Th＝E-incast*a-RS*b+RH*c，通过增大时延敏感流量比例对ECN门限影响系数b，减小吞吐敏感流量比例对ECN门限影响系数c，降低ECN门限值。
步骤603，采用公式Th＝E+incast*a-RS*b+RH*c，通过减小时延敏感流量比例对ECN门限影响系数b，增大吞吐敏感流量比例对ECN门限影响系数c，提高ECN门限值。
本发明实施方式相对于现有技术而言，在实现第一实施方式带来的有益效果基础上，通过对网络中的流量类型进行分析，根据流量类型所占比例对ECN门限进行调控，在减小拥塞对流量转发影响的同时，又满足了不同流量类型对时延性和吞吐性的要求。
本发明的第七实施方式涉及一种无损流量拥塞自适应系统，如图7所示，包括：
流量分析模块701，用于对传送的网络流量进行分析，获取流量分析参数并将所述流量分析参数发送给流量队列管理模块702，其中，所述流量分析参数包括流量incast值，时延敏感流量比例，吞吐敏感流量比例；
所述流量队列管理模块702，用于根据所述流量分析模块701获取的所述流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值；
调整流量窗口模块703，用于根据所述流量队列管理模块702动态调整的ECN门限值，自动调节流量发送窗口。
本发明第八实施方式涉及一种网络设备，如图8所示，包括：
至少一个处理器801；以及，
与所述至少一个处理器801通信连接的存储器802；其中，
所述存储器802存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器801执行，以使所述至少一个处理器801能够执行本发明第一至第六实施方式所述的无损流量拥塞自适应方法。
其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无损流量拥塞自适应方法，其特征在于，包括：
对传送的网络流量进行统计分析，获取流量分析参数，其中，所述流量分析参数包括流量incast值，时延敏感流量比例，吞吐敏感流量比例；
根据所述获取的流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值；
根据所述ECN门限值，源端自动调节流量发送窗口。
2.根据权利要求1所述的无损流量拥塞自适应方法，其特征在于，对传送的网络流量进行分析，获取流量分析参数，包括:
对传送的网络流量进行统计分析，获取流量incast值；
根据数据包的属性对所述网络流量的类型进行区分，获取所述时延敏感流量比例和所述吞吐敏感流量比例。
3.根据权利要求1所述的无损流量拥塞自适应方法，其特征在于，所述根据所述获取的流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值，包括：
比较所述流量incast值和预设的incast值的大小；
若所述流量incast值大于预设的incast值，则通过公式T＝E-incast*a降低ECN门限值；
若所述流量incast值小于预设的incast值，则通过公式T＝E+incast*a提高ECN门限；
其中，Th表示动态ECN门限值，E表示初始状态下设置的默认ECN门限，a表示incast值对ECN门限影响系数。
4.根据权利要求1所述的无损流量拥塞自适应方法，其特征在于，所述根据所述获取的流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值，包括：
比较所述时延敏感流量比例，所述吞吐敏感流量比例与预设条件的大小；
若所述时延敏感流量比例大于预设的条件，则采用公式Th＝E-RS*b，通过提高时延敏感流量比例对ECN门限影响系数b，降低ECN门限值；
若所述吞吐敏感流量比例大于预设的条件，则采用公式Th＝E+RH*c，通过提高吞吐敏流量比例对ECN门限的影响系数c，提高ECN门限值；
其中，Th表示动态ECN门限值，E表示初始状态下设置的默认ECN门限，b表示时延敏感流量比例对ECN门限影响系数，c表示吞吐敏感流量比例对ECN门限影响系数，RS表示时延敏感流量所占比例，RH表示吞吐敏感流量所占比例。
5.根据权利要求1所述的无损流量拥塞自适应方法，其特征在于，所述根据所述获取的流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值，包括：
比较所述流量incast值和预设的incast值的大小；
若所述流量incast值大于预设的incast值，则通过公式T＝E-incast*a-Rs*b+RH*c降低ECN门限值；
若所述流量incast值小于预设的incast值，则通过公式T＝E+incast*a-Rs*b+RH*c提高ECN门限；
其中，Th表示动态ECN门限值，E表示初始状态下设置的默认ECN门限，a表示incast值对ECN门限影响系数，b表示时延敏感流量比例对ECN门限影响系数，c表示吞吐敏感流量比例对ECN门限影响系数，RS表示时延敏感流量所占比例，RH表示吞吐敏感流量所占比例。
6.根据权利要求1所述的无损流量拥塞自适应方法，其特征在于，所述根据所述获取的流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值，包括：
若所述时延敏感流量比例大于预设的条件，则采用公式T＝E-incast*a-Rs*b+RH*c，通过增大时延敏感流量比例对ECN门限影响系数b，减小吞吐敏感流量比例对ECN门限影响系数c，降低ECN门限值；
若所述吞吐敏感流量比例大于预设的条件，则采用公式T＝E+incast*a-Rs*b+RH*c，通过减小时延敏感流量比例对ECN门限影响系数b，增大吞吐敏感流量比例对ECN门限影响系数c提高ECN门限值；
其中，Th表示动态ECN门限值，E表示初始状态下设置的默认ECN门限，a表示incast值对ECN门限影响系数，b表示时延敏感流量比例对ECN门限影响系数，c表示吞吐敏感流量比例对ECN门限影响系数，RS表示时延敏感流量所占比例，RH表示吞吐敏感流量所占比例。
7.根据权利要求3至6中任一所述的无损流量拥塞自适应方法，其特征在于，incast值对ECN门限影响系数，时延敏感流量比例对ECN门限影响系数，吞吐敏感流量比例对ECN门限影响系数均根据用户要求自行设置。
8.根据权利要求1所述的无损流量拥塞自适应方法，其特征在于，所述根据所述ECN门限值，源端自动调节流量发送窗口，包括；
根据所述ECN门限值，向源端发送携带ECE标志位的ACK响应报文；
源端接收所述ACK响应报文，检查所述ECE标志位；
若所述ECE标志位被标记为拥塞状态，则源端开始自动调节流量发送窗口。
9.一种无损流量拥塞自适应系统，其特征在于，包括：
流量分析模块，用于对传送的网络流量进行分析，获取流量分析参数并将所述流量分析参数发送给流量队列管理模块，其中，所述流量分析参数包括流量incast值，时延敏感流量比例，吞吐敏感流量比例；
流量队列管理模块，用于根据所述流量分析模块获取的所述流量分析参数，动态调整显示拥塞通知ECN的门限值；
调整流量窗口模块，用于根据所述流量队列管理模块动态调整的ECN门限值，自动调节流量发送窗口。
10.一种网络设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8中任意一项所述的无损流量拥塞自适应方法。
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