[发明专利]基于概要数据的主动队列管理方法

说明书

本发明提供了一种基于概要数据的主动队列管理方法。当前，网络处于拥塞状态时，不同的主动队列管理算法按照自身的拥塞控制机制对等待入队的数据包进行随机丢弃处理。这种丢弃处理的方式在相同优先级下，基本上是无差别对待的，当大流占用了队列的大量缓存空间时，可能导致其他数据流被丢弃处理的概率增加，引出流量之间的公平性问题。本发明利用概要数据结构的存储和查询功能，对不同数据流转发至缓存队列空间中的数据包进行频次计数，实现了细粒度的流量区分丢弃策略。本发明可有效降低队列缓存空间需求，能快速识别并减缓网络拥塞，有效的识别出网络中的大流并维持链路稳定传输。

技术领域

本发明涉及一种基于概要数据的主动队列管理方法，属于网络通讯领域。

背景技术

随着通信网络的快速发展，网络重负载也时常发生，导致了网络拥塞的发生。为维护网络的可用性和稳定性，通过在路由器中部署主动队列管理算法，对数据包进行调度，以减少网络拥塞的发生。

主动队列管理技术作为互联网拥塞控制的一种有效方式，在面对突发流量时能够提供一个缓冲队列，随后按次序转发数据包，主动队列管理技术在保障网络传输吞吐量的同时，在满队列前，对缓冲队列中的数据包进行调度管理，能够维护网络稳定传输，提升网络的服务质量。目前，有随机早期检查法RED(Random Early Detection)，及其衍生改进的版本旨在在缓冲区溢出之前对缓冲区进行控制并计算某一时刻需丢弃的数据包数量。当前，WRED(Weighted Random Early Detection)算法应用在了思科路由器中，作为解决网络拥塞的有效方案。但是，RED算法通过计算当前平均队列长度并计算丢包概率，对下一时刻准备入队的数据包按照概率进行随机丢包。另外，针对缓冲区膨胀(Bufferbloat)问题提出的CoDel(Controlled DelayActive)方法，在数据包入队列时给数据包打上时间戳，根据数据包在队列中停留的时间来进行丢包判断。FQ-CoDel(The Flow Queue CoDel)算法是CoDel改进版本，通过对不同数据流预处理后，进入CoDel管控的不同状态的队列中，FQ-CoDel的实现有效的解决了Bufferbloat问题。当前，主动队列管理算法在对网络拥塞状态进行评估后，在拥塞状态时对数据流进行随机丢包，但是无法对数据流进行区分丢包。

有鉴于此，确有必要提出一种快速拥塞缓解和高效区别数据流的主动队列管理方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有方案中，不能细粒度的识别网络拥塞状态、有效识别大流问题。

为实现上述目的，提出了一种基于概要数据的主动队列管理方法，主要包括以下步骤：

S1：初始化参数，设置概要数据结构模块的内存空间、最大队列长度、平均队列阈值，其中，平均队列阈值包括最小平均阈值和最大平均阈值；

S2：判断当前队列长度是否大于最大队列长度，若超过最大队列长度，则将未入队的数据包直接丢弃，若未超过最大队列长度，则进入步骤S3；

S3：计算当前队列的平均队列长度，并与平均队列阈值进行对比，若当前队列的平均队列长度小于最小平均阈值，则进入步骤S5；若当前队列长度的平均队列长度大于最小平均阈值，调用概要数据结构模块中的查询函数，对即将入队的数据包对应流的频次计数进行查询，以获得该数据包对应流在当前时间段出现的频次计数；

S4：通过查询得到数据包对应流的频次计数，并与当前时段内报文总转发数量进行比例计算，得出不同数据包对应流的差异化丢包概率，对大流执行惩罚性丢包处理，对其他数据流对应的数据包进入步骤S5；

S5：运行入队函数，将数据包直接入队并更新总量计数器；

S6：运行出队函数执行数据包出队，并调用概要数据结构模块的插入函数对出队的数据包进行处理。