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基于交换机的拥塞控制简述
  
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反向型拥塞控制。21世纪初,随着以太网的发展,IEEE802.Qau团队开始为其寻求有效的拥塞控制方案,提出了类似BECN机制的反向拥塞通知( Backward Congestion Notification,BCN)机制并最终将其完善成为量化拥塞通知(QCN)技术。在发生拥塞时,配置有QCN的交换机将直接生成个携带拥塞程度的量化拥塞信息回传至发送端通知其定量降低数据包的发送速率。相比于BECN,QCN能够帮助发送端更为精确地控制拥塞,减少发送端节流过多(或过少)所导致的不良影响。随着2010年 AF-QCN与2016年Unbiased QCN等一系列改进机制的提出,QCN的稳定性、反应速度与公平性都有了较大的提高。

前向型拥塞控制。20世纪末,FECN技术被拓展应用到了TCP/IP协议中。交换机直接将拥塞信息标记在IP数据包的头部,接收端主机收到被标记的数据包后,将在ACK中进行标记,并以此通知发送端发生拥塞。在IP层进行ECN标记使得数据流相关的信息变得更为清晰,一个接收端可以在暂停发送拥塞流的同时传输其他的非拥塞流,主机上流的公平性得以提高。

2012年,D.Zats等人提出了DeTail,在传输层直接部署了以ECN作为拥塞控制机制的TCP协议,同时还采用了自适应路由机制来避免链路拥塞。2015年,微软公司在其生产型数据中心内部署了远程直接内存访问(Remote Direct Memory Access, RDMA)技术,同时为其提出了DCQCN这样一种将ECN与QCN相结合的拥塞控制技术。在DCQCN中,交换机根据本地拥塞情况对数据包进行ECN标记,尽可能地避免排队过长而导致优先级流控机制被触发;接收端在收到具有ECN标记的数据包后,会生成拥塞通知包(Congestion Notification Packet,CNP),并按照一定的速率返回至发送端;发送端通过对其接收CNP的速率和数量进行计算,量化网络中的拥塞程度,从而定量地降低发送速率。DCQCN同时继承了ECN与QCN的优点,确保了流在发送端的公平性,并对拥塞程度进行量化,减小了带宽浪费。通过一年的部署,微软公司在2016年针对DCQCN在运行中遇到的问题活锁、死锁等进行了改进。

2016年,G.Kim等人提出了基于竞争的拥塞管理机制(CBCM),也是一种前向式拥塞控制机制,其根据交换机输出端口的竞争情况来判断拥塞,并对数据包进行标记。此外,CBCM对链路拥塞与端点拥塞之间的联系、速率控制与自适应路由之间的相互影响进行了研究,对这两种拥塞区分处理,在保证网络畅通的情况下极大地提高了链路利用率。

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