Tcp映射的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用傳輸控制協(xié)議(TCP)的網(wǎng)絡(luò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]根據(jù)一個實施例，提供了一種使用傳輸控制協(xié)議(TCP)的網(wǎng)絡(luò)中的通信量的擁塞控制的系統(tǒng)，所述通信量包括多個輸入TCP通信流。所述系統(tǒng)包括:多個TCP擁塞控制程序，所述擁塞控制程序具有一個或多個參數(shù)；多個TCP擁塞控制單元，每個擁塞控制單元運行所述多個TCP擁塞控制程序之中的一個TCP擁塞控制程序；和TCP映射器，所述TCP映射器適于將第一輸入TCP通信流從所述多個輸入TCP通信流映射至所述多個TCP擁塞控制單元的第一 TCP擁塞控制單元，所述第一 TCP擁塞控制單元運行所述多個TCP擁塞控制程序的第一 TCP擁塞控制程序。所述映射基于下列中的至少一者:
[0003](a)發(fā)起所述輸入TCP通信流的應(yīng)用程序的類型，
[0004](b)所述輸入TCP通信流的目的地的網(wǎng)絡(luò)的類型，
[0005](C)與網(wǎng)絡(luò)性能有關(guān)的參數(shù)，
[0006](d)網(wǎng)絡(luò)約束，
[0007](e)所述輸入TCP通信流的來源，和
[0008](f)所述輸入TCP通信流的目的地。
[0009]所述輸入TCP通信量可以發(fā)起于TCP發(fā)送主機。
[0010]一個實施包括TCP發(fā)送主機，所述TCP發(fā)送主機調(diào)整所述發(fā)送主機看到的往返時間(RTT)，并且分析與網(wǎng)絡(luò)性能有關(guān)的所述參數(shù)的測量，所述測量由外部傳感器和所述TCP映射器中的至少一者進行。所述系統(tǒng)可以進行一種以上探試法并且根據(jù)所述一種以上探試法的結(jié)果對所述第一 TCP擁塞控制程序的至少一個參數(shù)進行調(diào)諧。所述探試法可以包括下列中的至少一者:(a)確定擁塞是否存在和擁塞的持久性，(b)確定有效吞吐量為所述TCP主機傳輸?shù)耐ㄐ帕康乃俾实囊恍〔糠郑?C)確定所述TCP主機傳輸?shù)耐ㄐ帕康膯蜗蜓舆t的變化，以及⑷使用下列中的至少一者來估算通道容量:(i)包間隔到達時間，(ii)確認(rèn)信息間隔到達時間，(iii)突發(fā)內(nèi)的數(shù)據(jù)包的延遲的方差，和(iv)突發(fā)內(nèi)的數(shù)據(jù)包的丟失率。該系統(tǒng)還可以根據(jù)擁塞是否存在以及擁塞的持久性的確定來識別數(shù)據(jù)包丟失事件的原因。
[0011]在包含TCP發(fā)送主機的系統(tǒng)中，TCP映射器可以將信號發(fā)送至TCP主機，且這些信號之中的至少一個信號可以重復(fù)丟失的數(shù)據(jù)包的重新傳輸。
[0012]一種使用傳輸控制協(xié)議(TCP)的網(wǎng)絡(luò)中的通信量的擁塞控制的方法，其中，所述通信量包括一個或多個輸入TCP通信流。所述網(wǎng)絡(luò)包括多個TCP擁塞控制程序和多個TCP擁塞控制單元，每個TCP擁塞控制單元運行所述多個TCP擁塞控制程序之中的一個TCP擁塞控制程序。所述方法使用TCP映射器將輸入TCP通信流從所述一個或多個輸入TCP通信流映射至所述多個TCP擁塞控制程序的第一 TCP擁塞控制程序。所述映射基于下列中的至少一者:
[0013](a)發(fā)起所述輸入TCP通信流的應(yīng)用程序的類型，
[0014](b)所述輸入TCP通信流的目的地的網(wǎng)絡(luò)的類型，
[0015](c)與網(wǎng)絡(luò)性能有關(guān)的參數(shù)，
[0016](d)網(wǎng)絡(luò)約束，
[0017](e)所述輸入TCP通信流的來源，和
[0018](f)所述輸入TCP通信流的目的地。
[0019]在一個實施中，所述TCP映射器是中間流TCP代理。
【附圖說明】
[0020]通過參照下面的結(jié)合附圖的說明，可以最好地理解本發(fā)明。
[0021]圖1示出了具有一個TCP發(fā)送主機和一個TCP接收主機的典型網(wǎng)絡(luò)。
[0022]圖2示出了圖1的但是包含有TCP映射器的網(wǎng)絡(luò)。
[0023]圖3示出了在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送側(cè)和接收側(cè)分別具有TCP映射器105和TCP映射器205的網(wǎng)絡(luò)103。
[0024]圖4示出了另一個實施例，從而發(fā)送TCP主機20IA至20IM連接至一個映射器。
[0025]圖5示出了一個實施例，從而發(fā)送主機-映射器組合40IA至40IK被連接至網(wǎng)絡(luò)
103。
[0026]圖6示出了具有發(fā)送-主機映射器組合50IA至50IL的示例，其中:組合50IA至501K是單發(fā)送主機-映射器組合；組合501L是多發(fā)送主機-映射器組合。
【具體實施方式】
[0027]盡管將結(jié)合某些優(yōu)選實施例來說明本發(fā)明，但是應(yīng)理解本發(fā)明不限于這些特定的實施例。相反，本發(fā)明旨在涵蓋可能包含于由隨附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)的所有替代方案、變型例和等同布置。
[0028]圖1示出了具有TCP發(fā)送主機101的典型網(wǎng)絡(luò)，該TCP發(fā)送主機101通過網(wǎng)絡(luò)103將利用TCP的通信量(traffic)發(fā)送至TCP接收主機102。TCP發(fā)送主機101具有TCP傳輸隊列104。網(wǎng)絡(luò)103例如可以是單線、3G、4G或W1-Fi網(wǎng)絡(luò)。在一個實施例中，網(wǎng)絡(luò)103還可以包含有線、3G、4G或W1-Fi子網(wǎng)絡(luò)。
[0029]圖2示出了圖1的但是還包含有TCP映射器105的網(wǎng)絡(luò)。TCP映射器105對通常會在TCP接收主機上終止的TCP流起到中間流TCP代理的作用。TCP映射器105包含處理系統(tǒng)107。TCP映射器105攔截來自TCP發(fā)送主機101的輸入TCP通信流(traffic flow)，且TCP映射器處理系統(tǒng)107內(nèi)的處理器106將各輸入TCP通信流分別映射至TCP映射器處理系統(tǒng)107的TCP擁塞控制(CC)單元108-A至108-N。在一個實施例中，各CC單元運行不同的擁塞控制程序。在另一個實施例中，一部分CC單元可以運行相同的程序，但是該部分內(nèi)的每個CC單元僅能夠調(diào)諧或配置在該程序內(nèi)使用的特定的一部分參數(shù)。在另一個實施例中，TCP映射器處理器106與各CC單元一起工作來，從而對由CC單元運行的TCP擁塞控制程序的CC單元可用的相應(yīng)的參數(shù)進行調(diào)諧。下面提供有CC程序的示例。各CC單元還具有用來存儲等待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的相關(guān)聯(lián)的緩沖器(如圖2所示的109-A至109-N)。在一個實施例中，TCP映射器105具有數(shù)個傳感器(未示出)，以用來測量與網(wǎng)絡(luò)性能有關(guān)的參數(shù)(例如，丟失、吞吐量、延遲、帶寬、抖動和有效吞吐量等等)。在另一個實施例中，TCP映射器還使用這些參數(shù)進行分析。如下面將進一步詳述的，在另一個實施例中，TCP映射器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)約束(例如，優(yōu)先級和通信量監(jiān)管)是否正被用于網(wǎng)絡(luò)來進行映射。
[0030]TCP映射器105提供了多個優(yōu)勢。發(fā)送主機101在達到與最大的吞吐量相對應(yīng)的階段之前必須通過一個或多個不同的階段來累進。此外，通過階段累進的速度取決于往返時間(RTT)。在一個實施例中，映射器105與發(fā)送主機101是分離的但是緊密靠近于發(fā)送主機101。在一個實施例中，映射器105與發(fā)送主機101之間的RTT在閾值RTTttoesh以下，RTTttoesh是發(fā)送主機101與接收主機102之間的RTT的一小部分。RTT thresh能夠例如經(jīng)由歷史記錄的分析、計算或網(wǎng)絡(luò)性能的仿真來設(shè)定。因為映射器105的位置靠近發(fā)送主機101，所以由映射器105進行的攔截具有減小發(fā)送主機101看到的RTT的效果，且因此具有在TCP發(fā)送主機101達到與最大的吞吐量相對應(yīng)的階段之前的通過各階段的吞吐量累進的加速效果。
[0031]在另一個實施例中，TCP映射器將RTT調(diào)整為最適于發(fā)送主機101的要求的值。例如，映射器可以調(diào)整RTT，以此減小發(fā)送主機101看到的RTT的方差。可替代地，映射器可以通過添加額外的延遲來增大RTT，因為一些發(fā)送主機101應(yīng)用程序在看到增大的RTT時能夠更好地執(zhí)行。這是有益的，因為如果測量到低的RTT那么一些操作系統(tǒng)會限制未確認(rèn)數(shù)據(jù)的量。
[0032]在進一步的實施例中，TCP映射器作出調(diào)整以控制RTT的計算。例如，由映射器調(diào)整用來計算RTT的開始值和結(jié)束值，以此避免在發(fā)送主機處分別發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的任何“開銷(overhead)”。在另一個實施例中，TCP映射器測量這些開銷或與發(fā)送主機通信來測量這些開銷，并從記錄的RTT中減去這些測量。這給出了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)RTT的更加真實的估算。
[0033]在另一個實施例中，TCP映射器放置在發(fā)送主機101內(nèi)，但是與發(fā)送主機101的TCP引擎是分離的。這具有使RTT減小至幾乎為零的效果，還具有使發(fā)送主機通過TCP各階段以達到能夠?qū)崿F(xiàn)最大吞吐量的階段的累進加速的效果。在又一個實施例中，TCP映射器替代發(fā)送主機101的TCP引擎。
[0034]TCP映射器105能夠識別發(fā)起通信量的應(yīng)用程序，通信量例如是(包含但不限于)文件傳輸通信量、遠(yuǎn)程桌面協(xié)議(RDP)通信量或流式通信量。在一個實施例中，TCP映射器通過檢查數(shù)據(jù)包的報頭和內(nèi)容來識別原始應(yīng)用程序(originating applicat1n)。在另一個實施例中，TCP映射器通過應(yīng)用程序、終端系統(tǒng)或其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的顯式通知來識別原始應(yīng)用程序。
[0035]在一個實施例中，TCP映射器105根據(jù)原始應(yīng)用程序?qū)⑼ㄐ帕坑成渲料鄬?yīng)的擁塞控制單元，并且將來自不同應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)包存儲在緩沖器109A至109N中與選擇的擁塞控制單元相對應(yīng)的一個緩沖器中。
[0036]在另一個實施例中，TCP映射器能夠通過如下方式來確定通信量目的地的網(wǎng)絡(luò)的類型:例如，通過檢查數(shù)據(jù)包的用來確定目的地的報頭或內(nèi)容并且識別通信量目的地的網(wǎng)絡(luò)的類型(例如，有線、3G、4G或W1-Fi)。然后，TCP映射器根據(jù)通信量目的地的網(wǎng)絡(luò)的類型將通信量映射至CC單元108A至108N。例如，可以存在與有線、3G、4G或W1-Fi網(wǎng)絡(luò)相對應(yīng)的不同的CC單元。
[0037]在另一個實施例中，TCP映射器察覺到由流經(jīng)同一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的其它TCP流使用的擁塞控制程序。那么，向CC單元108A至108N的映射取決于這些其它流使用的擁塞控制程序。例如，如果TCP映射器需要映射來自輸入流的通信量并且確定了許多其它的輸入流由主機使用TCP Reno程序來發(fā)送，那么TCP映射器可以將來自輸入流的通信量映射至TCPCUBIC程序。
[0038]TCP映射器能夠以各種方式來確定網(wǎng)絡(luò)中正在使用的其它擁塞控制程序。在一個實施例中，根據(jù)擁塞控制程序的已知行為，TCP映射器能夠?qū)⑽粗膿砣刂瞥绦虻膿砣翱诔叽缪葸M(congest1n window size evolut1n)與現(xiàn)有的擁塞控制程序的擁塞窗口尺寸演進關(guān)