發(fā)布時(shí)間：2020-11-12 03:30

　　 強(qiáng)大的計(jì)算能力和海量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)推動(dòng)了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的圖像分類、語(yǔ)音識(shí)別、無(wú)人駕駛等高新技術(shù)的迅猛發(fā)展。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)模型的不斷增大,日益復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)對(duì)存儲(chǔ)和計(jì)算能力的需求需要通過(guò)分布式機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)來(lái)解決。大規(guī)模分布式機(jī)器學(xué)習(xí)普遍采用的數(shù)據(jù)并行的分布式策略會(huì)產(chǎn)生典型的多對(duì)一流量模式,快速增長(zhǎng)的參數(shù)同步數(shù)據(jù)量規(guī)模和頻率對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的帶寬需求。網(wǎng)絡(luò)通信成為了分布式系統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用完成速度的重要瓶頸。傳統(tǒng)的擁塞控制策略沒(méi)有考慮分布式機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的通信模式和流量分布特征,粗粒度的控制機(jī)制使網(wǎng)絡(luò)不能靈活響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)波動(dòng),導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞,影響分布式機(jī)器學(xué)習(xí)的訓(xùn)練速度。本文根據(jù)當(dāng)前擁塞控制策略的研究思路,從單路徑傳輸和多路徑傳輸兩個(gè)方面詳細(xì)分析了相關(guān)策略,并從這兩種思路出發(fā),針對(duì)基于單路徑傳輸?shù)牧魍瓿蓵r(shí)間優(yōu)化問(wèn)題和基于多路徑傳輸?shù)腡ransmission Control Protocol(TCP)incast問(wèn)題分別提出了相應(yīng)的解決方案。為了解決當(dāng)前方案控制粒度粗、對(duì)后續(xù)流量預(yù)測(cè)性差以及收斂速度慢的問(wèn)題,論文設(shè)計(jì)了基于單路徑傳輸?shù)臅r(shí)延量化擁塞控制策略。通過(guò)量化數(shù)據(jù)包排隊(duì)時(shí)延并添加流量變化趨勢(shì),該方案能夠獲取細(xì)粒度的鏈路狀態(tài)信息。狀態(tài)信息采用快速反饋機(jī)制生成自定義數(shù)據(jù)包發(fā)送回源端,減少了滯留時(shí)間。發(fā)送端根據(jù)反饋信息采用發(fā)送速率調(diào)整算法準(zhǔn)確控制發(fā)送窗口。仿真結(jié)果表明,該方案在一定條件下可以有效提高20%的網(wǎng)絡(luò)吞吐,降低50%的平均流完成時(shí)間,改善小流完成時(shí)間長(zhǎng)尾問(wèn)題。為了在保留多路徑傳輸網(wǎng)絡(luò)利用率優(yōu)勢(shì)的同時(shí),解決多路徑傳輸本身機(jī)制對(duì)TCP incast問(wèn)題的影響,本文設(shè)計(jì)了基于多路徑傳輸?shù)淖恿髯赃m應(yīng)擁塞控制策略。通過(guò)細(xì)粒度的擁塞信息感知以及根據(jù)擁塞信息的子流數(shù)目自適應(yīng)機(jī)制,該方案能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整可用子流數(shù)目并根據(jù)子流路徑擁塞程度選擇輕擁塞路徑進(jìn)行傳輸。在不降低網(wǎng)絡(luò)利用率的同時(shí),該方案能夠增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)TCP incast問(wèn)題的容忍度。仿真結(jié)果表明,該方案可以有效解決多路徑傳輸下的TCP incast問(wèn)題,性能表現(xiàn)與基于單路徑傳輸?shù)膿砣刂撇呗韵喈?dāng)。在一定條件下,該方案具有更高的網(wǎng)絡(luò)利用率以及更低的隊(duì)尾時(shí)延。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP393.06
【部分圖文】：

Delay Product , BDP）隨之出現(xiàn)比例變化。因此，擁塞控制協(xié)議必須能夠在 BDP 的范圍內(nèi)有效運(yùn)行。時(shí)延帶寬積如圖 1.6 所示。圖1.6 時(shí)延帶寬積擁塞控制協(xié)議的目標(biāo)是最大程度利用鏈路帶寬，并確保源地址和目的地址之間的數(shù)據(jù)量等于 BDP。當(dāng)滿足這兩個(gè)要求時(shí)，排隊(duì)時(shí)延將保持最小。在過(guò)去的幾十年里，TCP 由于簡(jiǎn)單、高效和擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)被用作擁塞控制機(jī)制。然而，由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及流量需求的變化，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)鏈路受損、往返傳播時(shí)延變短或者BDP變大時(shí)，TCP 性能出現(xiàn)劣化。TCP 需要大量的緩存，而商用交換機(jī)的緩存池極為有限，一部分大流占據(jù)了大部分帶寬且在交換機(jī)上形成了長(zhǎng)長(zhǎng)的隊(duì)列，不可避免地影響了時(shí)延敏感的小流的流完成時(shí)間；同時(shí) TCP 是公平共享協(xié)議

入交換機(jī)隊(duì)列，交換機(jī)會(huì)計(jì)算平均隊(duì)列長(zhǎng)度并根據(jù)設(shè)定閾值判生擁塞，分組 IP 頭部擁塞標(biāo)志位被標(biāo)記。接收端收到分組后gement，ACK)分組反饋擁塞信息到發(fā)送端。然后發(fā)送端做出更精確的速率控制以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的隊(duì)列控制，R. Pan 提出量化 Congestion Notification，QCN)。交換機(jī)根據(jù)瞬時(shí)隊(duì)列長(zhǎng)度量化至發(fā)送端以調(diào)整發(fā)送速率。點(diǎn)計(jì)算擁塞指示信息并將其量化為 6bit 值，然后選擇進(jìn)入該向該幀的源地址概率發(fā)送擁塞通知公告（Congestion NM）。（ReactionPoint，RP）使用速率限制器進(jìn)行精確的速率控制，含了準(zhǔn)確的需要調(diào)整的數(shù)值，RP 在接收到 CNM 后立即降速，。執(zhí)行共分為三個(gè)階段，其工作過(guò)程如圖 2.1 所示：

圖2.4 SAB 設(shè)計(jì)原理示意圖了緩解將帶寬公平分配給所有流引起的較大排隊(duì)時(shí)延問(wèn)題，SAB 通配緩沖池大小，即部分緩存被公平地分配給所有流。則交換機(jī)按照公流 i 應(yīng)獲得的擁塞窗口值為：B, 0 1iWN N 是通過(guò)交換機(jī)的流的數(shù)目，B 是交換機(jī)緩存的大小， B表示可被，參數(shù) 決定了交換機(jī)分配給經(jīng)過(guò)的所有流的擁塞窗口值之和。B 根據(jù)路徑上的交換機(jī)緩存容量，在交換機(jī)處計(jì)算流在該鏈路上可以輸速率，通過(guò)帶寬的分配保證即使是瓶頸鏈路也可以有分組發(fā)送，解題。 PAC
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本文編號(hào)：2880177