一种多租户数据中心中基于时限敏感的虚拟拥塞控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多租户数据中心中基于时限敏感的虚拟拥塞控制方法，针对基于延时反馈的虚拟拥塞控制方法进行改进，引入时限敏感，优化接收窗口计算公式，将多租户异构的拥塞控制统一转换为延时反馈和时限敏感的。仿真实验证明，基于时限敏感的虚拟拥塞控制方法，在有效解决异构反馈方式拥塞控制算法的不公平性问题的同时，能够区分不同优先级的流量，降低短流的错过时限率。

【技术实现步骤摘要】
一种多租户数据中心中基于时限敏感的虚拟拥塞控制方法
本专利技术涉及多租户数据中心网络
，特别涉及一种多租户数据中心中基于时限敏感的虚拟拥塞控制方法。
技术介绍
随着互联网的迅猛发展以及信息时代的到来，网络上的数据呈现指数级的增长，人们对于大规模数据的存储和处理的要求越来越高。传统的数据中心网络对于日新月异的网络需求已经越来越疲于应付了。这是因为传统数据中心的网络拓扑和自身的性质限制着云计算架构的简单化和多数据中心部署。随着虚拟化和云计算的发展，虚拟化数据中心迅猛发展，以应对云应用更高效、简便和集中的网络管控需求。虚拟化数据中心主要通过虚拟化技术，在一个数据中心中实现多个租户之间的网络隔离，保证租户之前的独立性和安全性，这就解决了专用数据中心费用高，数据中心利用率低的问题。多租户数据中心是一个极具挑战性的网络环境。除了需要保证不同租户的带宽及公平性，租户还希望将未经修改的工作负载从企业网络迁移到服务提供商的数据中心，并保留其网络配置。服务提供商必须满足这些需求，同时保持自身的运作灵活性和效率。多租户数据中心中基于延时反馈的虚拟拥塞控制解决方法解决了多租户数据中心不同租户拥塞控制算法之间的复杂的相互作用，但未能考虑数据中心网络中实时性的要求。因此，我们提出一种多租户数据中心中基于时限敏感的虚拟拥塞控制解决方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种多租户数据中心中基于时限敏感的虚拟拥塞控制方法，在有效解决异构反馈方式拥塞控制算法的不公平性问题的同时，能够区分不同优先级的流量，降低短流的错过时限率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：通过设置hypervisor转换层，修改显式反馈与非显示反馈的三次握手协议，调整接收窗口大小，将多租户异构的拥塞控制统一转换为延时反馈和时限敏感的；具体包括以下步骤：步骤S1：在多租户数据中心hypervisor的转换层，hypervisor根据收到的数据包报文，判断租户所使用的拥塞控制算法的反馈方式，从而选择基于不同反馈方式的三次握手修改方法；所述三次握手修改方法包括基于显式反馈的三次握手修改方法及基于非显式反馈的三次握手修改方法；步骤S2：根据三次握手修改方法，hypervisor在转换层分别在三次握手中，修改客户端发往网络侧和网络侧发回客户端的TCP报头；所述接收窗口大小RWIN的计算公式为：其中，cwnd是当前窗口中数据包的个数，P是伽马修正函数，由往返延时和时限计算得到。进一步地，伽马修正函数P的具体计算方法包括以下步骤：(1)根据往返延时，计算期望速率和实际速率，若两者差值Diff大于β，则将此数据包标记，Diff＝期望速率-实际速率；(2)用标记数据包的个数除以窗口中数据包的个数，得到表示当前被标记的数据包比例的参数F：其中，cwnd表示当前窗口中数据包的个数，sumC表示被标记数据包的个数，若Diff＞β，sumC+1，否则不变，β的值取为3；sumC的计算如下式所示：(3)引入权重g,表示新采样的比例相对于上一次采样的权重，得到表示拥塞程度参数α：α＝(1-g)×α+g×F其中，0<g<1，α接近0表示拥塞程度低，α接近1表示拥塞程度高；(4)根据流传输完成还需要的时间Te和时限还剩下的时间D计算时限迫切因子d的值，d的计算公式如下式所示：其中，B表示流剩余大小，sumRTT表示当前RTT的总和，b表示流已传输大小；(5)根据表示拥塞程度参数α和时限迫切因子d得到伽马修正函数P；P＝αd。进一步地，在所述步骤S1中，所述判断租户所使用的拥塞控制算法的反馈方式的方法为：转换层收到客户端发来的TCP报头，当检测到ECE标志时，租户所使用的拥塞控制算法为基于显式反馈的；当TCP报头中没有ECE标志时，租户所使用的拥塞控制算法为非显式反馈的，即基于丢包反馈和延时反馈的。进一步地，基于显式反馈的三次握手修改方法，其修改流程如下：第一次握手中，转换层屏蔽客户端发往网络侧TCP报头中的ECE和CWR标志，在网络侧发回客户端的TCP报头中增加ECE标志；第二次握手中，收到的数据分组为正常数据分组，转换层屏蔽客户端发往网络侧TCP报头ECT，而网络侧发回客户端的TCP报头不做修改；第三次握手中，根据接收到的RTT和时限，以及接收窗口的计算公式得出RWIN，在网络侧发回客户端的TCP报头中增加RWIN，并屏蔽客户端发往网络侧TCP报头中的CWR标志。进一步地，基于非显式反馈的三次握手修改方法，其修改流程如下：第一次握手，不进行修改；第二次握手，不进行修改；第三次握手中，根据接收到的RTT和时限，以及接收窗口的计算公式得出RWIN和时限，在网络侧发回客户端的TCP报头中增加RWIN，减少接收窗口以使得TCP客户端减少其速度并且表现得好像是延时感知的。与现有技术相比，本专利技术具有有益效果：本专利技术对基于延时反馈的虚拟拥塞控制方法进行改进，提出了一种多租户数据中心中基于时限敏感的虚拟拥塞控制方法，考虑了数据中心实时性的要求，在有效解决异构反馈方式拥塞控制算法的不公平性问题的同时，能够区分不同优先级的流量，降低短流的错过时限率。附图说明图1是本专利技术的原理流程示意图；图2是本专利技术基于反馈方式为显式反馈的三次握手修改方法工作流程图；图3是本专利技术基于反馈方式为丢包反馈的三次握手修改方法工作流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，本专利技术提供一种多租户数据中心中基于时限敏感的虚拟拥塞控制方法，通过设置hypervisor转换层，修改显式反馈与非显示反馈的三次握手协议，调整接收窗口大小，将多租户异构的拥塞控制统一转换为延时反馈和时限敏感的；具体包括以下步骤：步骤S1：在多租户数据中心hypervisor的转换层，hypervisor根据收到的数据包报文，判断租户所使用的拥塞控制算法的反馈方式，从而选择基于不同反馈方式的三次握手修改方法；所述三次握手修改方法包括基于显式反馈的三次握手修改方法及基于非显式反馈的三次握手修改方法；步骤S2：根据三次握手修改方法，hypervisor在转换层分别在三次握手中，修改客户端发往网络侧和网络侧发回客户端的TCP报头；所述接收窗口大小RWIN的计算公式为：其中，cwnd是当前窗口中数据包的个数，P是伽马修正函数，由往返延时和时限计算得到。在本实施例中，伽马修正函数P的具体计算方法包括以下步骤：(1)根据往返延时，计算期望速率(expectedRate)和实际速率(actualRate)，若两者差值Diff大于β，则将此数据包标记，Diff＝expectedRate-actualRate；(2)用标记数据包的个数除以窗口中数据包的个数，得到表示当前被标记的数据包比例的参数F：其中，cwnd表示当前窗口中数据包的个数，sumC表示被标记数据包的个数，若Diff＞β，sumC+1，否则不变，β的值取为3；sumC的计算如下式所示：(3)引入权重g,表示新采样的比例相对于上一次采样的权重，得到表示拥塞程度参数α：α＝(1-g)×α+g×F其中，0<g<1，α接近0表示拥塞程度较低，α接近1表示拥塞程度较高；(4)根据流传输完成还需要的时间(Te)和时限还剩下的时间(D)计算时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多租户数据中心中基于时限敏感的虚拟拥塞控制方法，其特征在于，通过设置hypervisor转换层，修改显式反馈与非显示反馈的三次握手协议，调整接收窗口大小，将多租户异构的拥塞控制统一转换为延时反馈和时限敏感的；具体包括以下步骤：步骤S1：在多租户数据中心hypervisor的转换层，hypervisor根据收到的数据包报文，判断租户所使用的拥塞控制算法的反馈方式，从而选择基于不同反馈方式的三次握手修改方法；所述三次握手修改方法包括基于显式反馈的三次握手修改方法及基于非显式反馈的三次握手修改方法；步骤S2：根据三次握手修改方法，hypervisor在转换层分别在三次握手中，修改客户端发往网络侧和网络侧发回客户端的TCP报头；所述接收窗口大小RWIN的计算公式为：

【技术特征摘要】
1.一种多租户数据中心中基于时限敏感的虚拟拥塞控制方法，其特征在于，通过设置hypervisor转换层，修改显式反馈与非显示反馈的三次握手协议，调整接收窗口大小，将多租户异构的拥塞控制统一转换为延时反馈和时限敏感的；具体包括以下步骤：步骤S1：在多租户数据中心hypervisor的转换层，hypervisor根据收到的数据包报文，判断租户所使用的拥塞控制算法的反馈方式，从而选择基于不同反馈方式的三次握手修改方法；所述三次握手修改方法包括基于显式反馈的三次握手修改方法及基于非显式反馈的三次握手修改方法；步骤S2：根据三次握手修改方法，hypervisor在转换层分别在三次握手中，修改客户端发往网络侧和网络侧发回客户端的TCP报头；所述接收窗口大小RWIN的计算公式为：其中，cwnd是当前窗口中数据包的个数，P是伽马修正函数，由往返延时和时限计算得到。2.根据权利要求1所述的虚拟拥塞控制方法，其特征在于，伽马修正函数P的具体计算方法包括以下步骤：(1)根据往返延时，计算期望速率和实际速率，若两者差值Diff大于β，则将此数据包标记，Diff＝期望速率-实际速率；(2)用标记数据包的个数除以窗口中数据包的个数，得到表示当前被标记的数据包比例的参数F：其中，cwnd表示当前窗口中数据包的个数，sumC表示被标记数据包的个数，若Diff＞β，sumC+1，否则不变，β的值取为3；sumC的计算如下式所示：(3)引入权重g,表示新采样的比例相对于上一次采样的权重，得到表示拥塞程度参数α：α＝(1-g)×α+g×F其中，0<g<1，α接近0表示拥塞程度低，α接近1表示拥塞程度高；(4)根据流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张栋，刘宇欣，陈翔，彭建云，张为凡，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35