本文關鍵詞：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中傳輸協(xié)議的性能分析與增強機制，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)絡中多元化業(yè)務成為了現(xiàn)實。然而,業(yè)務形態(tài)的不同使得數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的壓力越來越大,一些特殊的業(yè)務要求和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡協(xié)議之間產生矛盾。在數(shù)據(jù)中心多對一的傳輸模式下,短流的高并發(fā)性往往使網(wǎng)絡中的擁塞急劇惡化,導致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)界和學術界廣泛關注和研究。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延遲。此外,DCTCP還能夠在吞吐量和延時之間做很好的權衡,在其他的性能指標中也有優(yōu)良的表現(xiàn)。然而DCTCP存在嚴重的自激振蕩問題,隊列的不穩(wěn)定使其延時抖動劇烈,性能受到影響。論文針對以上兩個問題進行了深入研究,成果如下:(1)TCP Incast問題的綜合分析:針對TCP Incast問題建立了一個解釋性的模型,綜合考慮了所有系統(tǒng)參數(shù)和機制變量對于TCP Incast問題的影響,不再局限于特定的環(huán)境設定或者機制選擇�；谀Ｐ偷姆治霭l(fā)現(xiàn),窗口的分布和吞吐量緊緊相關,而不同機制、算法、協(xié)議對窗口的分布影響不同。仿真和實驗證實,理論分析能較貼合地預測和解釋實驗現(xiàn)象,例如參數(shù)調節(jié)、改進機制、新的協(xié)議設計對緩解TCP Incast問題產生的影響,并得到了一些一般性結論,主要包括吞吐量坍塌點的流數(shù)與緩存大小近似成正比例、平均窗口和窗口標準差越小吞吐量坍塌點越延遲等。此外,理論分析的結果也揭示出多數(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引起的隊列振蕩:實驗發(fā)現(xiàn)DCTCP的隊列抖動現(xiàn)象嚴重,理論分析發(fā)現(xiàn),振蕩的根本原因是DCTCP的非線性結構,在交換機處的單閾值標記策略使得擁塞通告過晚地傳達到發(fā)送端�；诖死斫�,提出了一種增強機制DT-DCTCP,以兩個閾值分擔單閾值標記策略的壓力,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列長度,且隊列長度對于增加的并發(fā)流數(shù)低敏感。實驗證實,DT-DCTCP能夠比DCTCP延后TCP Incast問題吞吐量的坍塌點,而且在完成時間的實驗中,也能減小尾部延時。
【關鍵詞】：TCP Incast 解釋性模型 DT-DCTCP 描述函數(shù)
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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)務特點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的隊列振蕩問題11-12
• 1.3 研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 研究內容與成果13-14
• 1.5 論文框架14-15
• 第2章 相關工作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 實驗環(huán)境與基本假設22-24
• 3.2.1 實驗環(huán)境22-23
• 3.2.2 基本假設23-24
• 3.3 解釋性模型24-33
• 3.3.1 吞吐量計算25-27
• 3.3.2 窗口分布27-29
• 3.3.3 超時重傳概率29-31
• 3.3.4 理論分析31-33
• 3.4 解決方案分析33-41
• 3.4.1 調整系統(tǒng)參數(shù)33-35
• 3.4.2 設計增強機制35-36
• 3.4.3 替換基于丟包的傳輸協(xié)議36-39
• 3.4.4 設計新的傳輸協(xié)議39-41
• 3.5 本章小結41-42
• 第4章 緩解隊列振蕩：DCTCP的分析與改進42-63
• 4.1 概述42-43
• 4.2 實驗觀察與分析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 仿真及實驗論證55-61
• 4.5.1 仿真性能驗證56-58
• 4.5.2 實驗性能驗證58-61
• 4.6 本章小結61-63
• 第5章 總結與展望63-67
• 5.1 論文總結63-64
• 5.2 研究展望64-67
• 參考文獻67-70
• 致謝70-72
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果72

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