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随着云计算和数据密集型计算技术的飞速发展,数据中心网络作为底层基础设施逐渐成为云计算和网络研究领域的热点。数据中心网络内部的传输性能直接影响上层应用的效率,但研究发现TCP可靠传输协议在高带宽、低延迟的数据中心网络中存在性能问题,因此本文对面向云计算的数据中心网络传输协议展开研究。
首先,通过分析云计算数据中心网络特点和通信模型,描述了TCP传输协议普遍存在的TCP Incast吞吐量急剧下降问题。通过搭建NS2仿真环境,对该问题进行实验,并通过改变TCP协议类型、交换机缓冲区大小、服务请求单元大小及重传超时RTO值等参数,对此问题的几种解决方案进行了比较分析。结果表明,增大交换机缓冲区、增大服务请求单元和减小重传超时最小值有助于减轻TCP Incast问题,但同时也存在缺点和局限性。
其次,对目前针对数据中心网络特殊环境提出的两个改进协议DCTCP和ICTCP的思想和算法进行了详细阐述,并分析其可借鉴之处和局限性。
最后,提出以减轻TCP Incast吞吐量崩溃问题为目标的改进协议IMTCP,改进协议在TCP基础上采用显式拥塞通知机制,利用2个显式拥塞通知位CE和ECT通告4种拥塞级别,发送端针对不同拥塞级别采取相应拥塞控制措施,以避免瓶颈链路丢包导致的吞吐量急剧下降问题。NS2仿真实验结果表明,同等条件下,改进协议IMTCP相比TCP协议吞吐量明显增高,丢包率明显降低,有效缓解了TCP Incast问题,对云计算数据中心网络传输性能有所提高。