Phase Plane Analysis of Congestion Control in Data Ethernet Networks
以太网有一些非常适用于增强数据中心网络属性,但是要使现有的以太网满足数据中心中一体化网络的需求,还需要加入更多的增强机制。拥塞管理被引入以太网来避免拥塞造成的丢包。后向的拥塞通告(BCN)是多个关于拥塞管理的标准草案的基础,它的稳定性是正常网络操作的基础。因为线性的稳定性分析方法不能处理BCN中含有的变结构的非线性元素,BCN中的一些特殊的现象没有被揭露,关于BCN系统的认识显得不足。
这篇文章中,为了满足数据中心无丢失的需求,我们提出了队列系统的强稳定性的概念,并且对BCN系统建立了流体流模型。考虑到速率调节的非线性,我们根据相轨迹的不同,把系统分成几类,并且使用相平面方法一一的进行非线性分析。分析结果使得人们能够深入理解整个拥塞控制系统的行为。最后,我们推导出了一个关于BCN系统强稳定性的显式判据,该判据能够直接指导BCN系统的参数配置。
Analysis of Backward Congestion Notification with Delay for Enhanced Ethernet Networks
最近,公司和标准化组织都在增强以太网,使之成为数据中心中适用于TCP/IP流量、存储流量和高性能计算流量的一体化交换网络。后向的拥塞通告(BCN)是关于拥塞管理这一增强的基本机制。要完全满足一体化交换网络的无丢包和低延迟的需求,BCN需要将瓶颈链路队列长度紧紧的控制在目标点。因而,BCN的稳定性和缓存大小至关重要。目前,延时对BCN性能的影响还没有被确定。当链路带宽未来增加到40Gbps 或者 100Gbps的时候,漂在链路上的数据包数目将和交换机的缓存大小在同一数量级。因此,延时的影响将变得更加明显。这篇文章中,我们用一系列的分段的延时微分方程描述BCN系统,然后推导出了BCN系统一致渐近稳定的充分条件。接着,假设BCN一致渐近稳定,我们估计了缓存的大小,这一估计能够直接指导BCN系统的参数配置。最后,我们用数值分析和基于NetFPGA平台的实验验证了我们的理论分析结果。
Sliding Mode Congestion Control for Data Center Ethernet Networks
最近,以太网被增强为数据中心中的一体化交换网络,成为数据中心以太网。拥塞管理是其中不可缺少的一项增强机制,而量化的拥塞通告(QCN)已经被批准为这一增强机制的标准。我们的实验表明,QCN系统中瓶颈链路队列抖动,而且随着参数和网络环境的变化,这一抖动可能会变得非常剧烈以至于瓶颈链路缓存被频繁排空,结果链路利用率降低。理论分析表明QCN主要通过一种名为滑模态运动的方式到达平衡点,但是QCN系统是否能进入滑模态依赖于参数和网络环境。因此,我们设计了滑模拥塞机制(SMCC)。它能保证拥塞控制系统无论在任何条件下,都可以进入滑模态,因而具有滑模态运动对参数变化和干扰不敏感的优势。另外,SMCC简单、稳定并且响应时间短。因为它和QCN都遵循IEEE 802.1 Qau工作组提出的基本框架,SMCC能够很容易的和QCN替换。基于NetFPGA平台的实验验证SMCC相对于QCN的优越性,尤其是在流量模式和网络状态不断变化的条件下
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