基于MPTCP的数据中心缓存阻塞问题研究

发布时间：2021-08-17 22:21

　　数据中心中存在丰富的链路资源,从源端到目的端往往有不止一条的可用路径。在数据中心中应用多路径传输控制协议（MultiPathTCP,MPTCP）,不仅可以充分利用网络资源,还可以实现很好的负载均衡。但是,多路径传输不可避免地会存在乱序问题,严重时会导致缓存阻塞。数据中心中严重的乱序问题往往是由超时重传导致。如果可以有效地减缓超时重传,就能减少缓存阻塞,从而提升网络的传输性能。现有的重传机制对于超时重传的反应,往往是滞后的,也即,这些机制只有在超时重传已经触发的情况下才会作用,而这种情况下不可避免地要产生缓存阻塞,进而导致网络吞吐量严重下降。本论文提出了一种积极的缓存阻塞避免机制（proactive buffer block avoid,PBBA）:当MPTCP发送端怀疑一条子流上出现了可能的丢包且拥塞窗口有剩余时及时地重传数据包。该机制可以尽可能少地触发超时重传,在超时重传还没有发生时,不增加网络拥塞的情况下,及时地重传可疑的丢包,从而减轻缓存阻塞现象,提升网络传输性能。论文通过NS2下的网络仿真验证了PBBA机制的有效性。 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－２?ＭＰＴＣＰ在协议栈中的位置??ＭＰＴＣＰ协议桟如图２－２所示：应用层通过通用的ＡＰＩ接口与层交互，??

由于ＴＣＰ协议在当前网络中广泛部署，ＭＰＴＣＰ协议基于当前ＴＣＰ报文头??部的ｏｐｔｉｏｎ选项字段做具体实现，以保证其对于ＴＣＰ协议的兼容性。具体的??ＭＰＴＣＰ报文头部字段如图２－３所示，ｋｉｎｄ域指明该报文是一个ＭＰＴＣＰ协议报??文，而Ｓｕｂｔｙｐｅ域则说明该报文是何种类型的ＭＰＴＣＰ报文，比如：ＭＰ＿ＣＡＰＡＢＬＥ、??Ａ?Ｖｅｒ?ＩＨＬ?ＴｏＳ?Ｔｏｔａｌ?Ｌｅｎｇｔｈ??Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ?Ｆｌａｇｓ?Ｏｆｆｓｅｔ??ＩＰ?ＴＴＬ?Ｐｒｏｔｏｃｏｌ?Ｃｈｅｃｋｓｕｍ??Ｓｏｕｒｃｅ?ＩＰ?Ａｄｄｒｅｓｓ??ｖ?Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ?ＩＰ?Ａｄｄｒｅｓｓ??ｋ?Ｓｏｕｒｃｅ?Ｐｏｒｔ?Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ?Ｐｏｒｔ??Ｓｅｑｕｅｎｃｅ?Ｎｕｍｂｅｒ??Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ?Ｎｕｍｂｅｒ??ＴＨＬ?Ｒｅｓｅｒｖｅｄ?Ｆｌａｇｓ?Ｗｉｎｄｏｗ??ＴＣＰ?Ｃｈｅｃｋｓｕｍ?Ｕｒｇｅｎｔ?Ｐｏｉｎｔｅｒ??ｒ?？?—?＿?—?－?一—?－ｖ．一?＿?Ｋ，??Ｉ??＇?Ｏｐｔｉｏｎｓ?Ｊ?＇??＼??、、?Ｐａｙｌｏａｄ?、、??、?＼??－ＪＬ?＇?Ｉ?、??＾?、??、?＼??％?％??Ｎ?＼??＼?ＭＰＴＣＰ?Ｏｐｔｉｏｎ?、、、??圓＿?圓．???????圓ｉ??Ｋｉｎｄ?Ｌｅｎｇｔｈ?Ｓｕｂｔｙｐｅ??Ｓｕｂｔｙｐｅ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ?Ｄａｔａ?（Ｖａｒｉａｂｌｅ?Ｌｅｎｇｔｈ）??图２－３?ＭＰＴＣＰ报文头部字段??ＭＰ＿ＪＯＩＮ、ＤＳＳ、ＡＤＤ＿ＡＤＤＲ等，ＭＰＴ

图２－４?ＭＰＴＣＰ选项子类型??ＭＰＴＣＰ通过三次握手阶段，ＴＣＰ选项字段协商来建立连接，连接建立过程??如图２－５所示。在ＳＹＮ包中ＭＰ＿ＣＡＰＡＢＬＥ选项表明源端支持ＭＰＴＣＰ，如果目??的端也支持ＭＰＴＣＰ，其将在返回的ＳＹＮ＋ＡＣＫ报文中也包含ＭＰ＿ＣＡＰＡＢＬＥ字??段，之后，源端在返回的ＡＣＫ中再次包含ＭＰ＿ＣＡＰＡＢＬＥ选项，以确认源端和??目的端将使用ＭＰＴＣＰ协议进行通信。??＿（＿?ＳＹＮ?ｔ??＾ＭＰ＿ＣＡＰＡＢＬ￡．?ｋｅｙｙ??ｊ?ＳＹＮ＋ＡＣＫ?，一??．ＭＰ＿ＣＡＰＡＢＬＥ，?￣￣??＞?￣?／??ｍｍｍ?＊?ｗｍｍ－?■??Ｉ?ＡＣＫ?，??７ｍｐ?ｃａｐａｂｌｅ

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MPTCP的多路径传输优化技术综述[J]. 薛开平,陈珂,倪丹,张泓,洪佩琳.  计算机研究与发展. 2016(11)
[2]基于NS2的网络仿真研究与应用[J]. 王晓燕,郑明春.  计算机仿真. 2004(12)
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本文编号：3348617