ECN标记策略的研究
发布时间：2021-01-23 13:52
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...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于队列设置标准ECN阈值
第一章绪论4图1-1给出了不同配置下往返时延（RTT）的累计分布函数（CDF）。随着队列数量的增加，网络的时延急剧增加。由于将每个队列的ECN阈值均设置为标准ECN阈值时，随着队列数目的增加，交换机出端口中缓存的数据包总量急剧增加，导致数据包的排队时延急剧增加。因此将队列ECN阈值设置较大时将导致极高的网络时延。图1-2:基于队列设置比例ECN阈值1.1.2.2队列设置比例ECN阈值每个队列均配置标准ECN阈值时，交换机端口缓存的数据包太多，导致数据包的排队时延太高。因此，为了解决队列设置标准ECN阈值带来的问题，此处根据队列的权重将标准ECN阈值分配给每个队列，每个队列按权重比例配置ECN阈值。假设交换机端口存在N个队列，队列的权重依次为W1,W2...WN，其中队列Qi的比例ECN阈值Ki计算公式如下:显然，每个队列按权重比例分配标准ECN阈值时，能够确保网络具备极低的网络时延。然而，当活跃队列数较少时，由于队列的ECN阈值太小，将会影响链路的利用率。此处通过仿真实验进行验证，利用NS-3分别配置队列的ECN（1-1）
第一章绪论5阈值为2packets和16packets，并开启1条数据流来测试网络的吞吐量，其中链路带宽均为10Gbps。如图1-2所示，当队列的ECN阈值设置为16packets时，网络的吞吐量接近10Gbps。然而，当队列的ECN阈值设置为2packets时，网络的吞吐量约为9.4Gbps，下降了6%。因此，将队列的ECN阈值设置为比例ECN阈值时，无法充分利用链路的带宽。图1-3:基于端口设置标准ECN阈值（16pkts，流数目之比1:8）1.1.2.3基于端口设置标准ECN阈值无论是基于队列设置标准ECN阈值还是基于队列设置比例ECN阈值，都无法同时保证网络的低时延和高吞吐量。如果基于端口配置标准ECN阈值，则可以同时确保网络的低时延与高吞吐量。但是基于端口配置标准ECN阈值时，配置粒度太大，队列间会产生相互影响，无法保证数据流之间的公平性[27]。此处仍利用NS-3仿真器进行验证，在交换机上配置端口ECN阈值为16packets，并且从不同的节点开启9条流，所有数据流的目的节点相同，链路带宽均为10Gbps。通过DSCP（DifferentiatedServicesCodePoint）将这9条数据流分配到2个队列（队列1和队列2）中，其中队列1拥有1条数据流，队列2拥有8条数据流。配置DWRR[24]作为队列调度算法，其中队列1和队列2的权重相同。在理想情况下，队列1和队列2的吞吐量应该保持一致。
本文编号：2995333
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于队列设置标准ECN阈值
第一章绪论4图1-1给出了不同配置下往返时延（RTT）的累计分布函数（CDF）。随着队列数量的增加，网络的时延急剧增加。由于将每个队列的ECN阈值均设置为标准ECN阈值时，随着队列数目的增加，交换机出端口中缓存的数据包总量急剧增加，导致数据包的排队时延急剧增加。因此将队列ECN阈值设置较大时将导致极高的网络时延。图1-2:基于队列设置比例ECN阈值1.1.2.2队列设置比例ECN阈值每个队列均配置标准ECN阈值时，交换机端口缓存的数据包太多，导致数据包的排队时延太高。因此，为了解决队列设置标准ECN阈值带来的问题，此处根据队列的权重将标准ECN阈值分配给每个队列，每个队列按权重比例配置ECN阈值。假设交换机端口存在N个队列，队列的权重依次为W1,W2...WN，其中队列Qi的比例ECN阈值Ki计算公式如下:显然，每个队列按权重比例分配标准ECN阈值时，能够确保网络具备极低的网络时延。然而，当活跃队列数较少时，由于队列的ECN阈值太小，将会影响链路的利用率。此处通过仿真实验进行验证，利用NS-3分别配置队列的ECN（1-1）
第一章绪论5阈值为2packets和16packets，并开启1条数据流来测试网络的吞吐量，其中链路带宽均为10Gbps。如图1-2所示，当队列的ECN阈值设置为16packets时，网络的吞吐量接近10Gbps。然而，当队列的ECN阈值设置为2packets时，网络的吞吐量约为9.4Gbps，下降了6%。因此，将队列的ECN阈值设置为比例ECN阈值时，无法充分利用链路的带宽。图1-3:基于端口设置标准ECN阈值（16pkts，流数目之比1:8）1.1.2.3基于端口设置标准ECN阈值无论是基于队列设置标准ECN阈值还是基于队列设置比例ECN阈值，都无法同时保证网络的低时延和高吞吐量。如果基于端口配置标准ECN阈值，则可以同时确保网络的低时延与高吞吐量。但是基于端口配置标准ECN阈值时，配置粒度太大，队列间会产生相互影响，无法保证数据流之间的公平性[27]。此处仍利用NS-3仿真器进行验证，在交换机上配置端口ECN阈值为16packets，并且从不同的节点开启9条流，所有数据流的目的节点相同，链路带宽均为10Gbps。通过DSCP（DifferentiatedServicesCodePoint）将这9条数据流分配到2个队列（队列1和队列2）中，其中队列1拥有1条数据流，队列2拥有8条数据流。配置DWRR[24]作为队列调度算法，其中队列1和队列2的权重相同。在理想情况下，队列1和队列2的吞吐量应该保持一致。
本文编号：2995333
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