应用服务保障完成时限的网络传输机制研究

To fulfill the delay requirements of the application services in datacenter network, the project is to porpose a set of network transmission mechanisms, such as flow scheduling, transmission control protocol and the concurrent congestion control. Firstly, we plan to construct the delay distribution model for the typical applications and analyze the transmmision bottleneck to meet the QoS priority requirements. Secondly, to minimizing the average flow complete time in the I/O structure, different flow scheduling is designed on the relay nodes based on the application priority. Thirdly, to maximize the number of deadline aware users, the enhanced end-to-end transmission control protocol is to be proposed. As the result, the applications with low priority are able to tolerate high latency and packet loss. Fourthly, to achieve the higher throughput when the priority synchronization problem occurs in the different priority flows, a special congestion control mechanism is to be designed. Based on the above schemes, the integrated solution could achieve the target that more applications can finish their transfer before their deadlines. Our researches are expected to make a breakthrough in basic theory problems in QoS control of datacenter networks. Research results could largely improve the the transmission performance for delay sensitive applications, and lay a firm foundation in theory and technology for network engineering practice.

课题旨在进行保障应用服务完成时限的网络传输机制设计，围绕保数据流调度、传输控制协议设计、并发拥塞控制等不同层面的问题进行系统研究，包括针对应用服务的典型应用特征进行任务时延建模和瓶颈分析，以获得包括优先级描述的QoS指标；通过在中间结点实施不同类型优先级的流调度，分析推理所有流在进出口结构的平均时延最小化调度方案；通过端到端传输控制协议设计，使得低优先级应用容忍高延迟和丢包，以及相应的自适应拥塞控制算法，从而使获得服务的用户数最大化；针对最后期限感知的TCP协议进行优先级同步流的并发拥塞控制，以获得大量不同的优先级数据流共存时网络吞吐量最大化。通过以上四个方面的研究形成一套传输控制的整体方案，实现应用服务保障任务完成期限的最优化设计的目标。研究工作可望突破数据中心网络服务质量控制的一些基础性理论问题，大幅度改进和优化应用服务器的传输性能，为工程实践奠定坚实的理论和技术基础。

在本课题基金的支持下，按照研究计划中的研究内容和技术路线我们进行了四年的研究工作，取得了一些研究成果。四年中，在本基金的资助下，研究小组共发表14篇核心期刊论文，申请获得授权4项国家发明专利和1项实用新型专利授权，其中在软件学报、通信学报、电子学报均发表了高水平论文，所发表论文被SCI 收录4篇，EI 收录5篇。研究期间，小组成员参加国际国内学术交流多次，并到美国明尼苏达大学传感网实验室访问半年。.在具体项目执行中，研究基本按照计划执行。研究内容包括多路径TCP拥塞控制研究；SDN网络的安全机制研究；数据中心网络的传输中的并发控制；无线多跳网信道拥塞检测等四个计划种内容的研究，其次项目还紧跟前沿融合性选择了两个创新型研究，包括能量收集网络和群智感知数据传输的研究。.综上，项目围绕不同形式的网络传输问题，针对安全接入和延时保障，研究了多路径TCP，DDOS检测，INCAST控制，拥塞控制等关键问题，并将上述扩展到两种新型网络传输中，课题的成果对云计算中数据传输协议的设计具有重要参考价值。