[发明专利]后向拥塞通知的方法和设备

说明书

背景技术

拥塞避免技术对于网络和网络设备的操作来说是必不可少的。在S. Floyd和V.Jacobson所著、标题为“Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance”(可网购，1993年8月)的出版文章中记载了在本 领域称为“随机早期丢弃(Random Early Discard)”或“RED”的这样 一种技术，该出版文章通过引用而结合于此，以用于所有目的。

RED的基本原理是对网络设备(例如，路由器)的输出队列的平均长 度进行控制，以避免长期拥塞。为了实现这个目的，RED必须与诸如TCP 之类的传输协议紧密结合地进行工作，所述传输协议设有自身的拥塞避免 机制，并因此能够对RED路由器所生成的拥塞指示作出反应。

图1A包括曲线图100，其示出了RED如何进行工作。针对每一个进 入的分组来进行平均队列长度的计算。(请注意，术语“分组”和“帧” 在这里可以互换使用。)如果平均队列长度低于预定义的最小阈值102， 则该分组被接受并被存储在用于发送的输出队列中。如果平均队列大小高 于该最小阈值102但是低于预定义的最大阈值104，则对分组标记概率 (marking probability)进行计算，并根据该概率来对分组进行标记。标记 概率与平均队列大小成正比。因此，当队列较大时，进入分组将被标记的 概率较高。最后，如果平均队列大小高于最大阈值104，则所有的进入分 组都被标记，直到平均队列大小再次回落到最大阈值104之下为止。

在检测到由RED标记的分组时采取适当的对策是传输协议的职责。 关于这一点，在RFC 3168“The Addition of Explicit Congestion Notification (ECN)to IP”(K.Ramakrishnan等，2001年9月)中记载了标记分组的一 种显式方法，其通过引用而结合于此。当在没有标记分组的显式方法的情 况下使用TCP时，仅可以通过丢弃分组来“标记”它们，TCP将分组丢失 解释为拥塞指示。当检测到分组丢弃时，TCP源立即降低它们的发送速 率，从而降低拥塞路由器处的流量数量。当采用诸如UDP之类的非反应 性(non-reactive)传输协议时，丢弃分组也是控制平均队列大小的有用手 段。

如AQM申请的背景部分所记载的，RED算法呈现了可扩展性问题和 其它挑战。此外，随着网络流量速度的增加，以可接受的方式来控制网络 拥塞变得越加具有挑战性。这在某种程度上是真实的，原因在于与增大的 网络速度成正比地增加缓冲器大小在经济上是不可行的。高速度与比例上 较小的缓冲器大小和低延迟相结合使得缓冲器在发生拥塞时很快就满溢。

在申请日为2005年3月18日、标题为“Ethernet Extension for the Data Center”的美国专利申请No.11/084,587(代理人卷号CISCP404)， 申请日为2005年3月10日、标题为“Fibre Channel Over Ethernet”的美 国专利申请No.11/078,992(代理人卷号CISCP409)，以及申请日为2005 年3月30日、标题为“Network Device Architecture for Consolidating Input/Output and Reducing Latency”的美国专利申请No.11/094,877(代理 人卷号CISCP417)中记载了一些具有相对较小的缓冲器的示例性高速、 低延迟网络，该网络在这里将被称为数据中心以太网(DCE)等，所有的 这些申请(DCE申请)通过引用而结合于此，以用于所有目的。

DCE网络由于它们的高速度(最小10Gbps)和低延迟(往返几个微 秒)而使得它们成为拥塞管理的复杂环境。此外，在特定情况下，这种网 络使用802.3X链路级流控制来保证应用的零分组丢失。如果使用链路级 流控制，则拥塞几乎立即蔓延。

由于小型缓冲器所呈现的极其压缩的动态特性，诸如RED和ECN之 类的现有技术拥塞控制技术已经表明对这种小型缓冲器的效果很差。事实 上，当采用这些技术时，在拥塞情况下，DCE网络中的缓冲器立即满 溢，这使得RED或ECN在最大丢弃/标记概率的区域中进行工作。这又导 致流量流比必要的放慢很多，这导致了吞吐量的丢失。