本發(fā)明涉及數(shù)字通信，尤其涉及一種擁塞控制方法、裝置和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、人工智能和高性能計(jì)算給網(wǎng)絡(luò)帶來了新的挑戰(zhàn)，比如需要更大規(guī)模、更高帶寬密度、多路徑、對擁塞的快速反應(yīng)以及對單個(gè)數(shù)據(jù)流執(zhí)行度的相互依賴(其中尾延遲是關(guān)鍵考量點(diǎn))。現(xiàn)有協(xié)議可能會解決上述問題的某些方面，但由于它們是為通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，因此缺乏對人工智能和高性能計(jì)算至關(guān)重要的功能支持，如多路徑和易配置。

2、超以太網(wǎng)聯(lián)盟(ultra?ethernet?consortium，uec)是一個(gè)由linux基金會及其聯(lián)合開發(fā)基金會倡議主辦的新組織。uec的目標(biāo)是超越現(xiàn)有的以太網(wǎng)功能，例如遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(remote?direct?memory?access，rdma)和融合以太網(wǎng)rdma(rdma?over?convergedethernet，roce)技術(shù)提供針對高性能計(jì)算和人工智能進(jìn)行優(yōu)化的高性能、分布式和無損傳輸層。相比前述提到現(xiàn)有以太網(wǎng)功能的一些問題，uec規(guī)范的設(shè)計(jì)將彌補(bǔ)這些差距，并為這些工作任務(wù)提供所需的更大規(guī)模的組網(wǎng)。uec的目標(biāo)是提供一個(gè)完整的通信棧，解決跨越多個(gè)協(xié)議層的技術(shù)問題，并提供易于配置和管理的功能，實(shí)現(xiàn)更高的網(wǎng)絡(luò)利用率和更低的尾部延遲，這兩者對于減少人工智能(artificial?intelligence，ai)和高性能計(jì)算(highperformance?computing，hpc)作業(yè)完成時(shí)間都至關(guān)重要。具體來說，uec未來想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)有：

3、1)基于現(xiàn)有ip和以太網(wǎng)協(xié)議的開放協(xié)議規(guī)范。

4、2)多路徑、包噴灑傳輸，充分利用ai網(wǎng)絡(luò)，不會造成擁塞或隊(duì)頭阻塞，無需集中式負(fù)載均衡算法和路由控制器。

5、3)incast管理機(jī)制，以最小的丟包控制到目標(biāo)主機(jī)的最終鏈接上的扇入(fan-in)。

6、4)高效的速率控制算法，允許傳輸快速提升至線速，同時(shí)不會導(dǎo)致競爭流的性能損失。

7、5)用于無序數(shù)據(jù)包傳送的api，同時(shí)支持以無序和按序模式完成消息，最大限度地提高網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序的并發(fā)性，并最大限度地減少消息延遲。

8、6)可擴(kuò)展未來網(wǎng)絡(luò)，支持百萬級端點(diǎn)。

9、7)性能和最佳網(wǎng)絡(luò)利用率，無需針對網(wǎng)絡(luò)和工作負(fù)載進(jìn)行特定的擁塞算法參數(shù)調(diào)優(yōu)。

10、8)旨在在商用硬件上實(shí)現(xiàn)800g、1.6t和未來更快以太網(wǎng)的線速性能。

11、傳統(tǒng)高性能計(jì)算/ai場景中所使用的傳輸協(xié)議有tcp、數(shù)據(jù)中心tcp(data?centertcp)、rdma等，但這些協(xié)議涉及到的擁塞控制算法只能基于交換機(jī)隊(duì)列對不同協(xié)議數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)節(jié)這一過程產(chǎn)生的交互信息來引導(dǎo)接收端的控制循環(huán)，可能會導(dǎo)致流沖突(不合理的負(fù)載均衡)、帶寬分配不合理、incast擁塞、高時(shí)延等問題。incast擁塞是一種特定類型的網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象，通常發(fā)生在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)或分布式計(jì)算環(huán)境中，其特點(diǎn)是多個(gè)發(fā)送端(源節(jié)點(diǎn))幾乎同時(shí)向同一個(gè)接收端(目的節(jié)點(diǎn))發(fā)送大量數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致接收端的網(wǎng)絡(luò)接口或交換機(jī)緩沖區(qū)被迅速填滿，并引發(fā)嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)性能問題和數(shù)據(jù)包丟失。

12、超以太網(wǎng)傳輸(ultra?ethernet?transport，uet)協(xié)議為了實(shí)現(xiàn)高效的incast管理機(jī)制，其支持使用基于信用的速率控制(credit?based?rate?control，cbrc)算法(亦稱為基于信用值的擁塞控制算法)。該算法原理主要借鑒了邊緣隊(duì)列數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)(edge-queued?datagram?service，eqds)，即通過將隊(duì)列有關(guān)操作和調(diào)節(jié)過程從數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到主機(jī)端側(cè)。cbrc的核心思路正是通過uet主機(jī)接收端分發(fā)信用值(credit)的方式，設(shè)置合理的分配策略，來保證在本側(cè)流量不會過載的情況下，不同流量之間能公平地共享帶寬。這種無須交換機(jī)參與，實(shí)現(xiàn)端到端的擁塞控制的方法，可以有效優(yōu)化帶寬分配、降低時(shí)延、有效實(shí)現(xiàn)流量負(fù)載均衡的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種擁塞控制方法、裝置和設(shè)備，用于解決超以太網(wǎng)傳輸uet協(xié)議中擁塞控制的技術(shù)問題。

2、基于本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種擁塞控制方法，該方法應(yīng)用于支持超以太網(wǎng)傳輸uet協(xié)議的接收方網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該方法包括：

3、接收發(fā)送方發(fā)送的報(bào)文，獲取第一發(fā)送方對應(yīng)流量鏈路的實(shí)際單向時(shí)延

4、

5、擁塞管理模塊根據(jù)當(dāng)前第一發(fā)送方對應(yīng)流量鏈路的實(shí)際單向時(shí)延與該條流量鏈路(即當(dāng)前第一發(fā)送方對應(yīng)流量鏈路)的單向時(shí)延參考值的關(guān)系判斷當(dāng)前是否發(fā)生網(wǎng)絡(luò)側(cè)的流量鏈路擁塞；

6、當(dāng)判定發(fā)生網(wǎng)絡(luò)側(cè)的流量鏈路擁塞時(shí)，由比例積分pi控制模塊基于流量鏈路的實(shí)際單向時(shí)延與單向時(shí)延參考值的偏差來調(diào)整發(fā)布給發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)；

7、當(dāng)判定未發(fā)生網(wǎng)絡(luò)側(cè)的流量鏈路擁塞時(shí)，將第一發(fā)送方對應(yīng)的與接收方之間的最后一跳鏈路的發(fā)送窗口上限作為發(fā)布給第一發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)。

8、進(jìn)一步地，判斷當(dāng)前是否發(fā)生網(wǎng)絡(luò)側(cè)的流量鏈路擁塞的方法為：

9、擁塞管理模塊連續(xù)進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的測量，若預(yù)設(shè)次數(shù)的測量都測得對應(yīng)流量鏈路的實(shí)際單向時(shí)延均大于該流量鏈路的單向時(shí)延參考值則判定該條流量鏈路發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)側(cè)流量鏈路的擁塞。

10、進(jìn)一步地，當(dāng)判定發(fā)生網(wǎng)絡(luò)側(cè)的流量鏈路擁塞時(shí)，由比例積分pi控制模塊調(diào)整發(fā)送給發(fā)送方的發(fā)送窗口的方法為：

11、將第一發(fā)送方對應(yīng)流量鏈路的實(shí)際單向時(shí)延與單向時(shí)延參考值的差值作為pi控制模塊的輸入，將pi控制模塊的輸出作為發(fā)送窗口控制因子ci(t)來調(diào)整發(fā)布給發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)。

12、進(jìn)一步地，將pi控制模塊的輸出作為發(fā)送窗口控制因子ci(t)來調(diào)整發(fā)布給發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)的方法為：

13、將發(fā)送窗口控制因子ci(t)作為雙曲正切函數(shù)tanh(x)的輸入變量，將1與tanh(x)的函數(shù)值的差值與前一時(shí)刻的發(fā)送窗口cwndi(t-1)的乘積作為調(diào)整后發(fā)布給第一發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)。

14、進(jìn)一步地，所述方法還包括：

15、將調(diào)整后發(fā)布給第一發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)與進(jìn)行比較并取其中的較小值作為最終發(fā)布給對應(yīng)發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)。

16、進(jìn)一步地，第一發(fā)送方對應(yīng)的與接收方之間的最后一跳鏈路的發(fā)送窗口上限的計(jì)算方法為：

17、在t時(shí)刻n個(gè)連接均分所述最后一跳鏈路的帶寬情況下，所述最后一跳鏈路的發(fā)送窗口上限為所述最后一跳鏈路的帶寬時(shí)延積bdp與n的商；所述最后一跳鏈路的bdp為最后一跳鏈路帶寬乘該最后一跳鏈路未發(fā)生擁塞情況下的基準(zhǔn)單向時(shí)延或，

18、在t時(shí)刻n個(gè)不同的發(fā)送方的流區(qū)分優(yōu)先級的情況下，所述最后一跳鏈路的發(fā)送窗口上限為所述最后一跳鏈路的帶寬時(shí)延積bdp與n的商再乘以對應(yīng)流的優(yōu)先級權(quán)重系數(shù)。

19、基于本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種擁塞控制裝置，該裝置應(yīng)用于支持超以太網(wǎng)傳輸uet協(xié)議的接收方網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該裝置包括：

20、收發(fā)模塊，用于接收發(fā)送方發(fā)送的報(bào)文；以及向第一發(fā)送方發(fā)布最終確定的發(fā)送窗口cwndi(t)；

21、擁塞管理模塊，用于計(jì)算第一發(fā)送方對應(yīng)流量鏈路的實(shí)際單向時(shí)延以及單向時(shí)延參考值根據(jù)當(dāng)前第一發(fā)送方對應(yīng)流量鏈路的實(shí)際單向時(shí)延與該條流量鏈路的單向時(shí)延參考值的關(guān)系判斷當(dāng)前是否發(fā)生網(wǎng)絡(luò)側(cè)的流量鏈路擁塞；

22、pi控制模塊，用于當(dāng)判定發(fā)生網(wǎng)絡(luò)側(cè)的流量鏈路擁塞時(shí)，基于流量鏈路的實(shí)際單向時(shí)延與單向時(shí)延參考值的偏差來調(diào)整發(fā)布給發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)；

23、所述擁塞管理模塊還用于，當(dāng)判定未發(fā)生網(wǎng)絡(luò)側(cè)的流量鏈路擁塞時(shí)，將第一發(fā)送方對應(yīng)的與接收方之間的最后一跳鏈路的發(fā)送窗口上限作為發(fā)布給第一發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)。

24、進(jìn)一步地，所述pi控制模塊包括：

25、pi控制單元，pi控制單元的輸入為第一發(fā)送方對應(yīng)流量鏈路的實(shí)際單向時(shí)延與單向時(shí)延參考值的差值；pi控制單元的輸出為發(fā)送窗口控制因子ci(t)，ci(t)用來調(diào)整發(fā)布給發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)；

26、調(diào)整單元，用于將發(fā)送窗口控制因子ci(t)作為雙曲正切函數(shù)tanh(x)的輸入變量，將1與tanh(x)的函數(shù)值的差值與前一時(shí)刻的發(fā)送窗口cwndi(t-1)的乘積作為調(diào)整后發(fā)布給第一發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)。

27、進(jìn)一步地，所述pi控制模塊還包括：

28、比較單元，用于將調(diào)整后發(fā)布給第一發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)與進(jìn)行比較并取其中的較小值作為最終發(fā)布給對應(yīng)發(fā)送方的發(fā)送窗口cwndi(t)。

29、進(jìn)一步地，所述擁塞管理模塊還用于計(jì)算第一發(fā)送方對應(yīng)的與接收方之間的最后一跳鏈路的發(fā)送窗口上限計(jì)算方式為：

30、在t時(shí)刻n個(gè)連接均分所述最后一跳鏈路的帶寬情況下，所述最后一跳鏈路的發(fā)送窗口上限為所述最后一跳鏈路的帶寬時(shí)延積bdp與n的商；所述最后一跳鏈路的bdp為最后一跳鏈路帶寬乘該最后一跳鏈路未發(fā)生擁塞情況下的基準(zhǔn)單向時(shí)延或，

31、在t時(shí)刻n個(gè)不同的發(fā)送方的流區(qū)分優(yōu)先級的情況下，所述最后一跳鏈路的發(fā)送窗口上限為所述最后一跳鏈路的帶寬時(shí)延積bdp與n的商再乘以對應(yīng)流的優(yōu)先級權(quán)重系數(shù)。

32、本發(fā)明提供的裝置可以以軟件、硬件或軟硬結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)以軟件模塊方式實(shí)現(xiàn)時(shí)，該軟件模塊的程序代碼被加載到設(shè)備的存儲介質(zhì)中，由處理器讀取存儲介質(zhì)中的程序代碼并執(zhí)行。