一种基于传输内容大小的拥塞控制选择方法及系统与流程

1.本发明涉及计算机网络技术领域，尤其涉及一种基于传输内容大小的拥塞控制选择方法及系统。


背景技术：

2.随着计算机技术以及网络技术的发展，网络越来越复杂，传输内容越来越多，用户对网络高吞吐、低延时的需求也越来越高，网络拥塞控制变得越来越重要。
3.当前拥塞控制算法主要分为两类，一种是基于丢包策略的拥塞控制，代表有tcp-reno、cubic等，采用慢开始、拥塞避免、快速重传和快速恢复算法，在拥塞避免阶段，线性增大拥塞窗口；判断网络拥塞时，将慢启动窗口阈值减半；另一种是基于延迟策略的拥塞控制，代表由vegas、bbr等，采集往返延迟，利用延迟情况判断网络拥塞情况，将时延与带宽的乘积作为拥塞窗口大小。
4.目前算法存在优化的空间：一方面，传统的网络拥塞算法流程较为复杂，针对存在大量小块内容的请求场景，需要有一种更加灵活的拥塞控制方法来减小流程处理开销；另一方面，拥塞控制算法一般都是从一个初始窗口开始，逐渐向上逼近最优拥塞窗口，中间调整过程会浪费一部分传输效率，利用之前传输的拥塞控制数据进行传输过程可以提升传输效率。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种基于传输内容大小的拥塞控制选择方法及系统。
6.为了实现上述目的，本发明提出了一种基于传输内容大小的拥塞控制选择方法，所述方法包括：
7.以数据传输内容的大小和目的地址为索引标识，在预先建立的数据传输记录表中查找是否缓存命中；
8.如果未缓存命中，从预先存储的拥塞控制算法中选择一种拥塞控制算法进行传输，并在传输结束后保存本次传输的拥塞控制数据至数据传输记录表；
9.如果缓存命中，以查找到的拥塞控制数据进行传输控制，并在传输结束后更新拥塞控制数据至数据传输记录表。
10.作为上述方法的一种改进，所述数据传输记录表包括若干条记录，每条记录以数据传输内容的大小和目的地址为索引标识，对应数据项为拥塞控制数据。
11.作为上述方法的一种改进，所述拥塞控制数据包括拥塞控制算法和参数信息；其中，
12.所述拥塞控制算法为基于超时丢包的aimd算法、基于超时丢包的cubic算法或基于带宽时延积的bbr算法；
13.所述参数信息包括初始拥塞窗口以及初始发送速率、窗口增长因子、窗口预设门
限值、rtt探测时间和带宽探测因子。
14.作为上述方法的一种改进，所述数据传输记录表的每条记录当超过设定的有效期则失效。
15.一种基于传输内容大小的拥塞控制选择系统，其特征在于，所述系统包括：数据传输记录表、缓存命中查询模块和拥塞控制选择模块；
16.缓存命中查询模块，用于以数据传输内容的大小和目的地址为索引标识，在数据传输记录表中查找是否缓存命中；
17.拥塞控制选择模块，用于当未缓存命中，从预先存储的拥塞控制算法中选择一种拥塞控制算法进行传输，并在传输结束后保存本次传输的拥塞控制数据至数据传输记录表；否则以查找到的拥塞控制数据进行传输控制，并在传输结束后更新拥塞控制数据至数据传输记录表。
18.作为上述系统的一种改进，所述数据传输记录表包括若干条记录，每条记录以数据传输内容的大小和目的地址为索引标识，对应数据项为拥塞控制数据。
19.作为上述系统的一种改进，所述拥塞控制数据包括拥塞控制算法和参数信息；其中，
20.所述拥塞控制算法为基于超时丢包的aimd算法、基于超时丢包的cubic算法或基于带宽时延积的bbr算法；
21.所述参数信息包括初始拥塞窗口以及初始发送速率、窗口增长因子、窗口预设门限值、rtt探测时间和带宽探测因子。
22.作为上述系统的一种改进，所述数据传输记录表的每条记录当超过设定的有效期则失效。
23.与现有技术相比，本发明的优势在于：
24.1、本发明的方法为传输内容选择最优的拥塞控制算法，解决了由于拥塞控制机制本身的复杂性带来的传输小块内容时效率下降的问题，同时避免了同等大小相同链路传输的重复计算，提升了传输效率，降低了计算负荷；
25.2、本发明的系统在基于发送者驱动的tcp/ip网络与基于接收端驱动的信息中心网络中均可应用。
附图说明
26.图1是本发明的基于传输内容大小的拥塞控制选择方法流程图。
具体实施方式
27.本发明的核心思想在于：拥塞控制端预置若干种拥塞控制算法，拥塞控制端发送数据时，首次根据传输内容大小，确定最优拥塞控制算法；拥塞控制端保存本次会话的拥塞控制算法及参数信息，以内容大小及对端地址形成索引表。新的会话开始时，以传输内容大小及对端地址作为索引标识，确定控制算法及参数。
28.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
29.实施例1
30.如图1所示，本发明的实施例1提出了一种基于传输内容大小的拥塞控制选择方
法。
31.步骤s101，拥塞控制端根据传输内容的参数，包括传输内容大小和目的网络地址，从之前存储的数据传输记录表中查找；
32.数据传输记录表以传输内容大小及对端地址作为索引标识，存储本次传输拥塞控制数据；拥塞控制数据包括拥塞控制算法和参数信息。每条记录需设置一定的有效期，有效期满该记录失效；
33.预先存储若干种拥塞控制算法，对应不同的内容大小区间。算法包含基于超时丢包的aimd(additive increase multiplicative decrease，加性增乘性减)、cubic以及基于带宽时延积的bbr(bottleneck bandwidth and round-trip，瓶颈带宽与往返时延)算法；
34.不同拥塞控制算法采用不同的控制参数；具体参数信息包括：初始拥塞窗口以及初始发送速率、窗口增长因子、窗口预设门限值、rtt探测时间、带宽探测因子等；
35.步骤s102，如果缓存命中，参照该记录表的数据传输过程参数，选择预先存储的拥塞控制算法，设置拥塞控制算法的相应参数；这样的好处是当新的内容传输命中存储拥塞数据时，直接从之前保存的拥塞控制数据获取相应数据，避免同一源的近似大小的内容传输的重复计算，提升传输效率，降低计算负荷；
36.缓存未命中，则根据传输内容大小选择拥塞控制算法，启动算法流程发送数据；
37.步骤s103，拥塞控制端根据拥塞窗口与传输数据大小构建请求/数据包；将请求/数据包加入发送模块队列，等待发送；
38.其中，是否采用平滑发送模块需要依据选择的拥塞控制算法决定；
39.步骤s104，拥塞控制端每次收到数据包/ack包时，通过计算接收时延和到达速率，统计周期时间范围内的链路带宽、时延变化情况或者计算超时丢包判断网络拥塞情况，进入不同状态模型，通过改变窗口增益与发送速率增益调节拥塞窗口大小与数据请求/发送速率大小；
40.进入启动状态，请求/发送速率指数增长或根据带宽占满情况线性增长，拥塞窗口指数增长；
41.进入拥塞避免状态，拥塞窗口线性增长；
42.进入快速恢复状态，拥塞窗口减半；
43.进入探测带宽状态，拥塞窗口乘以探测带宽增益；
44.进入探测rtt状态，拥塞窗口减到4*mss；
45.步骤s105，全部内容传输完毕后，结束拥塞控制流程，如果拥塞控制数据有变化，更新拥塞控制数据列表中对应的数据记录。
46.本发明的方法解决了由于拥塞控制机制本身的复杂性带来的传输小块内容时效率下降的问题；同时拥塞控制端保存每次传输的拥塞控制数据，以传输内容大小及对端地址作为索引标识；当新的内容传输命中存储数据时，直接从之前保存的拥塞控制数据获取相应数据，避免同一源的近似大小的内容传输的重复计算，提升传输效率，降低计算负荷。
47.实施例2
48.本发明的实施例2提出了一种基于传输内容大小的拥塞控制选择系统，该系统包括：数据传输记录表、缓存命中查询模块和拥塞控制选择模块；
49.数据传输记录表：包括若干条记录，每条记录以数据传输内容的大小和目的地址为索引标识，对应数据项为拥塞控制数据。拥塞控制数据包括拥塞控制算法和参数信息；其中，
50.所述拥塞控制算法为基于超时丢包的aimd算法、基于超时丢包的cubic算法或基于带宽时延积的bbr算法；
51.所述参数信息包括初始拥塞窗口以及初始发送速率、窗口增长因子、窗口预设门限值、rtt探测时间和带宽探测因子。
52.缓存命中查询模块，用于以数据传输内容的大小和目的地址为索引标识，在数据传输记录表中查找是否缓存命中；
53.拥塞控制选择模块，用于当未缓存命中，从预先存储的拥塞控制算法中选择一种拥塞控制算法进行传输，并在传输结束后保存本次传输的拥塞控制数据至数据传输记录表；否则以查找到的拥塞控制数据进行传输控制，并在传输结束后更新拥塞控制数据至数据传输记录表。
54.本系统在基于发送者驱动的tcp/ip网络与基于接收端驱动的信息中心网络中均可应用。其中在tcp/ip网络中拥塞控制系统设置在发送端，根据要发送的数据内容大小控制发送窗口与发送速率；在信息中心网络中拥塞控制系统设置在接收端，根据探测的请求内容大小控制请求窗口与请求速率。
55.最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。