本文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中傳輸協(xié)議的性能分析與增強(qiáng)機(jī)制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：數(shù)據(jù)中心的迅速發(fā)展讓網(wǎng)絡(luò)中多元化業(yè)務(wù)成為了現(xiàn)實(shí)。然而,業(yè)務(wù)形態(tài)的不同使得數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的壓力越來越大,一些特殊的業(yè)務(wù)要求和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間產(chǎn)生矛盾。在數(shù)據(jù)中心多對(duì)一的傳輸模式下,短流的高并發(fā)性往往使網(wǎng)絡(luò)中的擁塞急劇惡化,導(dǎo)致TCP協(xié)議不能正常工作,引發(fā)吞吐量的坍塌,該現(xiàn)象稱為TCP Incast問題。由于其惡劣影響,TCP Incast問題被工業(yè)界和學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注和研究。在眾多改善TCP Incast問題的方案中,DCTCP是典型代表,相比傳統(tǒng)TCP協(xié)議,DCTCP能將吞吐量的坍塌點(diǎn)延遲。此外,DCTCP還能夠在吞吐量和延時(shí)之間做很好的權(quán)衡,在其他的性能指標(biāo)中也有優(yōu)良的表現(xiàn)。然而DCTCP存在嚴(yán)重的自激振蕩問題,隊(duì)列的不穩(wěn)定使其延時(shí)抖動(dòng)劇烈,性能受到影響。論文針對(duì)以上兩個(gè)問題進(jìn)行了深入研究,成果如下:(1)TCP Incast問題的綜合分析:針對(duì)TCP Incast問題建立了一個(gè)解釋性的模型,綜合考慮了所有系統(tǒng)參數(shù)和機(jī)制變量對(duì)于TCP Incast問題的影響,不再局限于特定的環(huán)境設(shè)定或者機(jī)制選擇�；谀Ｐ偷姆治霭l(fā)現(xiàn),窗口的分布和吞吐量緊緊相關(guān),而不同機(jī)制、算法、協(xié)議對(duì)窗口的分布影響不同。仿真和實(shí)驗(yàn)證實(shí),理論分析能較貼合地預(yù)測(cè)和解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,例如參數(shù)調(diào)節(jié)、改進(jìn)機(jī)制、新的協(xié)議設(shè)計(jì)對(duì)緩解TCP Incast問題產(chǎn)生的影響,并得到了一些一般性結(jié)論,主要包括吞吐量坍塌點(diǎn)的流數(shù)與緩存大小近似成正比例、平均窗口和窗口標(biāo)準(zhǔn)差越小吞吐量坍塌點(diǎn)越延遲等。此外,理論分析的結(jié)果也揭示出多數(shù)TCP Incast問題的解決方案可以改善吞吐量坍塌現(xiàn)象,但不能徹底避免。(2)緩解DCTCP引起的隊(duì)列振蕩:實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)DCTCP的隊(duì)列抖動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重,理論分析發(fā)現(xiàn),振蕩的根本原因是DCTCP的非線性結(jié)構(gòu),在交換機(jī)處的單閾值標(biāo)記策略使得擁塞通告過晚地傳達(dá)到發(fā)送端�；诖死斫�,提出了一種增強(qiáng)機(jī)制DT-DCTCP,以兩個(gè)閾值分擔(dān)單閾值標(biāo)記策略的壓力,盡早地將擁塞通告?zhèn)鬟f到發(fā)送端。通過引入描述方程和穩(wěn)定性判據(jù)的相關(guān)方法,分析了DCTCP和DTDCTCP的穩(wěn)定性,并從理論上證明后者更加穩(wěn)定。DT-DCTCP能保持更小的平均隊(duì)列長(zhǎng)度,且隊(duì)列長(zhǎng)度對(duì)于增加的并發(fā)流數(shù)低敏感。實(shí)驗(yàn)證實(shí),DT-DCTCP能夠比DCTCP延后TCP Incast問題吞吐量的坍塌點(diǎn),而且在完成時(shí)間的實(shí)驗(yàn)中,也能減小尾部延時(shí)。
【關(guān)鍵詞】：TCP Incast 解釋性模型 DT-DCTCP 描述函數(shù)
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP308
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-15
• 1.1 研究背景8-10
• 1.1.1 數(shù)據(jù)中心Incast問題及業(yè)務(wù)特點(diǎn)8-10
• 1.1.2 數(shù)據(jù)中心TCP協(xié)議10
• 1.2 研究問題10-12
• 1.2.1 TCP Incast問題的綜合分析10-11
• 1.2.2 DCTCP的隊(duì)列振蕩問題11-12
• 1.3 研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 研究?jī)?nèi)容與成果13-14
• 1.5 論文框架14-15
• 第2章 相關(guān)工作15-21
• 2.1 TCP Incast問題15-18
• 2.1.1 理論研究15-16
• 2.1.2 解決方案16-18
• 2.2 數(shù)據(jù)中心TCP協(xié)議18-20
• 2.2.1 DCTCP18-19
• 2.2.2 流體模型19-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第3章 TCP Incast問題的綜合分析21-42
• 3.1 概述21-22
• 3.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與基本假設(shè)22-24
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境22-23
• 3.2.2 基本假設(shè)23-24
• 3.3 解釋性模型24-33
• 3.3.1 吞吐量計(jì)算25-27
• 3.3.2 窗口分布27-29
• 3.3.3 超時(shí)重傳概率29-31
• 3.3.4 理論分析31-33
• 3.4 解決方案分析33-41
• 3.4.1 調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)33-35
• 3.4.2 設(shè)計(jì)增強(qiáng)機(jī)制35-36
• 3.4.3 替換基于丟包的傳輸協(xié)議36-39
• 3.4.4 設(shè)計(jì)新的傳輸協(xié)議39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 緩解隊(duì)列振蕩：DCTCP的分析與改進(jìn)42-63
• 4.1 概述42-43
• 4.2 實(shí)驗(yàn)觀察與分析43-45
• 4.3 描述函數(shù)方法和穩(wěn)定性判據(jù)45-48
• 4.3.1 描述函數(shù)45-46
• 4.3.2 穩(wěn)定性判據(jù)46-48
• 4.4 理論分析48-55
• 4.4.1 流體模型的線性化48-50
• 4.4.2 DCTCP的穩(wěn)定性分析50-52
• 4.4.3 DT-DCTCP的穩(wěn)定性分析52-54
• 4.4.4 DT-DCTCP和DCTCP的穩(wěn)定性比較54-55
• 4.5 仿真及實(shí)驗(yàn)論證55-61
• 4.5.1 仿真性能驗(yàn)證56-58
• 4.5.2 實(shí)驗(yàn)性能驗(yàn)證58-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 第5章 總結(jié)與展望63-67
• 5.1 論文總結(jié)63-64
• 5.2 研究展望64-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 致謝70-72
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果72

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本文編號(hào)：333493