N次弃头的被动队列管理的方法

摘要

本发明公开了一种N次弃头的被动队列管理的方法，在网络发生拥塞，瓶颈节点队列满时，丢弃瓶颈节点队列头部N个数据包。如果N小于2，则N设为2。本发明方法简单，不会增加瓶颈节点的计算量，避免全局同步和死锁，提高网络资源的利用率。

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及N次弃头的被动队列管理的方法。

背景技术

TCP通过“慢启动”、“拥塞避免”、“快速重传”、“快速恢复”4个算法设置不同的参数来实现不同TCP拥塞控制，就是和式增加积式减少(AIMD，additive increase multiplicativedecrease)，TCP根据拥塞窗口来调整发送速度。瓶颈节点中最常用的队列管理策略是“弃尾”(Drop Tail)，即随着缓冲区的溢出而丢包，是一种被动队列管理机制。“弃尾”的缺陷包括数据流的全局同步，死锁及持续队满造成的突发数据流被扼杀等。主动队列管理虽然可以有效地解决“全局同步”问题，但存在参数设置敏感，响应相对滞后于实际网络状况的缺陷，其算法比较复杂。在实际使用中，复杂的算法给网络设备带来很大的开销，中间节点的性能下降，反而加重了网络拥塞，所以目前各种主动队列管理算法并没有在网络上大量使用。

发明内容

本发明的目的就是采用N次弃头的被动队列管理的方法，避免全局同步和死锁，提高网络资源的利用率。在网络发生拥塞，瓶颈节点队列满时，丢弃瓶颈节点队列头部N个数据包，。如果N小于2，则N设为2。该方法简单，不会增加瓶颈节点的计算量。由于是在瓶颈节点队列满时才丢弃数据包，所以是一种被动式队列管理的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

当瓶颈节点队列满时，从瓶颈节点队列头部丢弃N个数据包，N为瓶颈节点连接的发送端数目的一半，N至少为2。采用丢包N次(N≥2)的主要是因为：(1)瓶颈节点队列满时，说明拥塞比较严重，因此只丢弃1个数据包是不够的，如果同时丢弃多个数据包，就能尽快地让更多的发送端检测到网络拥塞而减少发送速度，来减轻拥塞状况；(2)网络拥塞时弃尾队列管理丢弃后来的所有数据包而导致“全局同步”，本发明方法丢弃中间节点连接的发送端数目的一半的数据包，让近一半的发送端检测到拥塞而降低发送速度，避免“全局同步”，不至于瓶颈节点队列长度降为0，导致传输效率下降；(3)从队列头部丢弃数据包能尽早地通知发送端网络已经拥塞。瓶颈节点具体操作步骤如下：

Q表示瓶颈节点队列的最大长度，q表示当前瓶颈节点队列长度，N为中间节点所连接的发送端数目的一半，如果N为小数，则取整；如果N＜2，则N＝2。

(1)瓶颈节点根据连接的发送端数目M，计算N＝M/2；

(2)N取整；

(3)判断是否N≥2；如果是则到第(5)步，如果不是则到第(4)步；

(4)N＝2；

(5)判断是否有新的数据包要进入瓶颈节点队列，如果否则还是在第(5)步，如果是则到第(6)步；

(6)判断是否q≥Q-1，如果是则到第(7)步，如果否则到第(8)步；

(7)丢弃瓶颈节点队列头部N个数据包；

(8)新的数据包进入到瓶颈节点队列，然后转到第(5)步。

本发明方法能避免全局同步和死锁，改善网络传输的公平性，提高网络资源的利用率。该方法简单，适合在现有的Internet上使用。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明方法进行测试的网络拓扑；

图3是本发明方法与其它队列管理比对结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明中Q表示队列的最大长度，q表示当前瓶颈节点队列长度，N为中间节点所连接的发送端数目的一半，如果N为小数，则取整；如果N＜2，则N＝2。瓶颈节点对新数据包的处理方法如图1所示，

(1)瓶颈节点根据连接的发送端数目M，计算N，N＝M/2；

(2)N取整；

(3)判断是否N≥2；如果是则到第(5)步，如果不是则到第(4)步；

(4)N＝2；

(5)判断是否有新的数据包要进入瓶颈节点队列，如果否则还是在第(5)步，如果是则到第(6)步；

(6)判断是否q≥Q-1，如果是则到第(7)步，如果否则到第(8)步；

(7)丢弃瓶颈节点队列头部N个数据包；

(8)新的数据包进入到瓶颈节点队列，然后转到第(5)步。

图2是本发明方法的测试网络环境，R0为瓶颈节点，瓶颈链路位于节点R0和节点R1之间，链路容量12Mbps，延时15ms，分别采用不同的队列管理，缓存大小为30packets；节点Si均为持久性FTP业务源，他们与节点R0之间的链路容量均为20Mbps，延时15ms，向目标节点Di发送数据；节点Di与节点R1之间的链路容量均为20Mbps，延时15ms；数据包均为1040Byte(包括40Byte包头)。接收端Di的窗口设置足够大，使得TCP发送仅受拥塞窗口Cwnd控制。

图3是本发明方法图1实施例与弃尾被动队列管理、RED主动队列管理、1次弃头被动队列管理方法在图2网络环境下进行比对，设置发送节点S的个数分别为2、4、6、8、10、12，接收节点D的个数与发送节点相同，统计80s内瓶颈链路R0到R1传输的有效包个数。本发明方法的效率要高于弃尾被动队列管理、RED主动队列管理和1次弃头被动队列管理，发送节点S的个数为2、4、6、8、10、12时，N的取值分别为2、2、3、4、5、6。特别是在6个发送节点时，本发明的方法传输有效数据包比弃尾被动队列管理、RED主动队列管理、1次弃头被动队列管理分别高出10.2％、16.1％、5.2％。本发明方法能有效提高网络的传输效率。

本实施例并非构成对本发明的限制，本领域技术人员在通过阅读本实施例后做出的等同变换，也属于本发明的保护范围。