專利名稱：隨機和棄頭結(jié)合的被動隊列管理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，尤其涉及隨機和棄頭結(jié)合的被動隊列管理的方法。
背景技術(shù)：
TCP通過“慢啟動”、“擁塞避免”、“快速重傳”、“快速恢復” 4個算法設置不同 的參數(shù)來實現(xiàn)不同TCP擁塞控制，就是和式增加積式減少(AIMD，additive increase multiplicative decrease)，TCP根據(jù)擁塞窗口來調(diào)整發(fā)送速度。瓶頸節(jié)點中最常用的隊列 管理策略是“棄尾”(Drop Tail)，即隨著緩沖區(qū)的溢出而丟包，是一種被動隊列管理機制。 “棄尾”的缺陷包括數(shù)據(jù)流的全局同步，死鎖及持續(xù)隊滿造成的突發(fā)數(shù)據(jù)流被扼殺等。主動 隊列管理雖然可以有效地解決“全局同步”問題，但存在參數(shù)設置敏感，響應相對滯后于實 際網(wǎng)絡狀況的缺陷，其算法比較復雜。在實際使用中，復雜的算法給網(wǎng)絡設備帶來很大的開 銷，中間節(jié)點的性能下降，反而加重了網(wǎng)絡擁塞，所以目前各種主動隊列管理算法并沒有在 網(wǎng)絡上大量使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是采用隨機和棄頭結(jié)合的被動隊列管理的方法，網(wǎng)絡發(fā)生擁塞， 瓶頸節(jié)點隊列滿時，先從瓶頸節(jié)點隊列頭部丟棄一個數(shù)據(jù)包，然后再在隊列中隨機丟棄一 個數(shù)據(jù)包，能有效改善公平性，消除全局同步和死鎖，提高網(wǎng)絡傳輸性能，并且算法計算量 小。由于是在瓶頸節(jié)點隊列滿時才丟棄數(shù)據(jù)包，所以是一種被動式隊列管理的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是當瓶頸節(jié)點隊列滿時，先從瓶頸節(jié)點隊列頭部丟棄一個數(shù)據(jù)包，然后再計算一個1 到當前隊列長度減1的隨機數(shù)，再丟棄位于該隨機數(shù)的數(shù)據(jù)包。采用隨機和棄頭結(jié)合丟包 主要是因為(1)瓶頸節(jié)點隊列滿時，說明擁塞比較嚴重，因此只丟棄1個數(shù)據(jù)包是不夠的， 如果同時丟棄2個數(shù)據(jù)包，就能盡快地讓更多的發(fā)送端檢測到網(wǎng)絡擁塞而減少發(fā)送速度， 來減輕擁塞狀況；(2)棄頭方式比其它數(shù)據(jù)包丟棄方式而言，能盡快地通知發(fā)送端網(wǎng)絡已 經(jīng)擁塞；(3)同時采用隨機丟包時，如果一個TCP鏈接在隊列中的數(shù)據(jù)包個數(shù)為η個，隊列 最大長度為Q個數(shù)據(jù)包，則該TCP鏈接被丟包的概率為n/Q，對占據(jù)隊列較多的TCP鏈接有 更好的懲罰作用，改善公平性。瓶頸節(jié)點具體操作步驟如下Q表示瓶頸節(jié)點隊列的最大長度，q表示當前瓶頸節(jié)點隊列長度。(1)判斷是否有新的數(shù)據(jù)包要進入瓶頸節(jié)點隊列，如果否則還是在第(6)步，如果 是則到第(2)步；(2)判斷是否q≥Q-1，如果是則到第(3)步，如果否則到第(7)步；(3)丟棄隊列最前面的一個數(shù)據(jù)包；(4)調(diào)用隨機函數(shù)計算得到[1，q-2]之間的隨機數(shù)；(5)丟棄位于步驟(4)計算得到的隨機數(shù)位置的數(shù)據(jù)包；(6)新數(shù)據(jù)包進入瓶頸節(jié)點隊列，然后再到第⑴步。
本發(fā)明方法能避免全局同步和死鎖，改善網(wǎng)絡傳輸?shù)墓叫?，提高網(wǎng)絡資源的利 用率。該方法簡單，適合在現(xiàn)有的hternet上使用。


圖1是本發(fā)明方法的流程圖；圖2是本發(fā)明方法進行測試的網(wǎng)絡拓撲；
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明中Q表示瓶頸節(jié)點隊列的最大長度，q表示當前瓶頸節(jié)點隊列長度。(1)判斷是否有新的數(shù)據(jù)包要進入瓶頸節(jié)點隊列，如果否則還是在第(6)步，如果 是則到第(2)步；(2)判斷是否q彡Q-I，如果是則到第(3)步，如果否則到第(7)步；(3)丟棄隊列最前面的一個數(shù)據(jù)包；(4)調(diào)用隨機函數(shù)計算得到[1，q-2]之間的隨機數(shù)；(5)丟棄位于步驟⑷計算得到的隨機數(shù)位置的數(shù)據(jù)包；(6)新數(shù)據(jù)包進入頻率節(jié)點隊列，然后再到第⑴步。圖2是本發(fā)明方法的測試網(wǎng)絡環(huán)境，RO為瓶頸節(jié)點，瓶頸鏈路位于節(jié)點RO和節(jié)點 Rl之間，鏈路容量12Mbps，延時15ms，分別采用不同的隊列管理，緩存大小為30packetS ；節(jié) 點Si均為持久性FTP業(yè)務源，他們與節(jié)點RO之間的鏈路容量均為20Mbps，延時15ms，向目 標節(jié)點Di發(fā)送數(shù)據(jù)；節(jié)點Di與節(jié)點Rl之間的鏈路容量均為20Mbps，延時15ms ；數(shù)據(jù)包均 為1040Byte (包括40Byte包頭)。接收端Di的窗口設置足夠大，使得TCP發(fā)送僅受擁塞窗 口 Cwnd控制。表1是本發(fā)明方法圖1實施例與棄尾被動隊列管理、RED主動隊列管理、單獨棄頭 被動隊列管理、單獨隨機丟包被動隊列管理方法在圖2網(wǎng)絡環(huán)境下進行比對，設置發(fā)送節(jié) 點S的個數(shù)分別為2、4、6、8、10，接收節(jié)點D的個數(shù)與發(fā)送節(jié)點相同，統(tǒng)計80s內(nèi)瓶頸鏈路 RO到Rl傳輸?shù)挠行О鼈€數(shù)。本發(fā)明方法的效率要高于棄尾被動隊列管理、RED主動隊列 管理、單獨棄頭被動隊列管理、單獨隨機丟包被動隊列管理。特別是在2個發(fā)送節(jié)點時，本 發(fā)明的方法傳輸有效數(shù)據(jù)包比棄尾被動隊列管理、RED主動隊列管理、單獨棄頭被動隊列管 理、單獨隨機丟包被動隊列管理分別高出8^^15.4^3.8^^6.3 ^本發(fā)明方法能有效提 高網(wǎng)絡的傳輸效率。表 權(quán)利要求
1. 一種隨機和棄頭結(jié)合的被動隊列管理的方法，在網(wǎng)絡發(fā)生擁塞，瓶頸節(jié)點隊列滿時， 先從瓶頸節(jié)點隊列頭部丟棄一個數(shù)據(jù)包，然后再在隊列中隨機丟棄一個數(shù)據(jù)包，其特征是， 對于瓶頸節(jié)點具體操作步驟如下Q表示瓶頸節(jié)點隊列的最大長度，q表示當前瓶頸節(jié)點隊列長度；(1)判斷是否有新的數(shù)據(jù)包要進入瓶頸節(jié)點隊列，如果否則還是在第(6)步，如果是則 到第⑵步；(2)判斷是否q^ Q-1，如果是則到第(3)步，如果否則到第(7)步；(3)丟棄隊列最前面的一個數(shù)據(jù)包；(4)調(diào)用隨機函數(shù)計算得到[1，q-2]之間的隨機數(shù)；(5)丟棄位于步驟(4)計算得到的隨機數(shù)位置的數(shù)據(jù)包；(6)新數(shù)據(jù)包進入瓶頸節(jié)點隊列，然后再到第(1)步。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隨機和棄頭結(jié)合的被動隊列管理的方法，網(wǎng)絡發(fā)生擁塞，瓶頸節(jié)點隊列滿時，先從瓶頸節(jié)點隊列頭部丟棄一個數(shù)據(jù)包，然后再在隊列中隨機丟棄一個數(shù)據(jù)包，能有效改善公平性，消除全局同步和死鎖，提高網(wǎng)絡傳輸性能，并且該方法計算量小。
文檔編號H04L12/56GK102088414SQ201110052820
公開日2011年6月8日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者姜文剛, 孫金生, 尚婕, 王執(zhí)銓 申請人:江蘇科技大學