基于Openflow解决TCP incast问题的流控机制研究.docVIP

  基于 Openflow 解决 TCP incast 问题的流控 机制研究 徐建华，张东旭，郭宏翔** 5 10 15 20 25 30 35 （北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室，北京市 100876） 摘要：TCP incast，是在多对一的通信模型中，特定的应用场景下，因链路丢包带来的网络 性能急剧下降的问题，主要表现为吞吐率远低于链路带宽，导致链路利用率不足。这种应用 场景多出现在数据中心中，如分布式存储，MapReduce，和 web-search。本课题研究了基于 OpenFlow 解决 TCP incast 问题的集中控制机制，并设计出针对流控机制的 OpenFlow 协议 扩展。在 SDN 网络中，通过集中控制解决 TCP incast 是一种灵活有效的方案。 关键词：通信网络技术；OpenFlow；流控机制；TCP incast 中图分类号：TN915.03 Research to Flow Control Mechanism for TCP incast based on OpenFlow Xu Jianhua, Zhang Dongxu, Guo Hongxiang (State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876) Abstract: TCP incast, occurred in many to one communication model,leads to the network performance suffer sharp collapse due to the link packet loss. After incast happens, the throughput of the shared link is far below the link bandwidth. TCP incast appears in some specific application scenarios in data center, such as distributed storage,MapReduce and web-search. Our research studied centralized control mechanism for TCP incast based on OpenFlow protocol, and designed the implementation of OpenFlow. We found that the mechanism is a flexible and effective solution to incast in SDN network. Key words: Communication network technology;OpenFlow;Flow control;TCP incast 0 引言 数据中心中的 TCP incast 问题带来的影响逐渐增大，吸引了越来越多业界人士的关注。 在多对一的通信模型中，TCP incast 带来的问题是链路利用率远低于链路带宽。到目前为止， 灵活并且有效的解决方案有待提出。 数据中心中，很多应用数据分布式存储到不同的服务器中。当一个客户端发送数据请 求，经过中间处理，所有包含请求数据的服务器都会同步向该客户端发送数据。这些链接会 经过同一个交换机并利用同一条到达客户端的链路，称为瓶颈链路。多条链接竞争同一交换 机的出口缓冲区容易导致缓冲区溢出，产生丢包。在分布式的应用场景下，如 MapReduce [1]， 集群存储，网页有哪些信誉好的足球投注网站等，只有当所有链接都完成数据传送以后，客户端才会发送下一个请求。 图 1 是 TCP incast 场景下抽象出的多对一的通信模型，其中一个数据块分为若干个数据请求 单元（SRU）存放在不同的服务器中，每个 SRU 都有特定的标识以区分其他 SRU [2]。 作者简介：徐建华(1990-)，男，硕士研究生，主要研究方向为基于 OpenFlow 的光互联数据中心中的跨层 调度机制 通信联系人：郭宏翔（1978-），男，副教授，主要研究方向为光交换与光互联网络、传感器网络. hxguo@bupt.edu.cn -1- 数据块  1 2  服务器   40  3 4 数据请求单 元（SRU） 图 1  交换机 TCP incast “多对一“通信模型  客户端 一旦其中一条 TCP 连接发生了丢包需要重传，其余所有链接将处于空