基于UDP傳輸協(xié)議的實現(xiàn)分析之流量和擁塞控制

發(fā)布時間：2014-09-22 09:49:18 作者：佚名

基于UDP的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議是一種互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。UDT的主要目的是支持高速廣域網(wǎng)上的海量數(shù)據(jù)傳輸，而互聯(lián)網(wǎng)上的標準數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議TCP在高帶寬長距離網(wǎng)絡(luò)上性能很差，控制UDP的流量和擁塞控制如何解決，請參考下文

　　UDP的概念

　　UDP 是User Datagram Protocol的簡稱，中文名是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，是OSI（Open System Interconnection，開放式系統(tǒng)互聯(lián)）參考模型中一種無連接的傳輸層協(xié)議，提供面向事務(wù)的簡單不可靠信息傳送服務(wù)，IETF RFC 768是UDP的正式規(guī)范。UDP在IP報文的協(xié)議號是17。

　　流量控制

　　對于一個帶寬1Gbps, RTT為100ms的網(wǎng)絡(luò)來說

　　BDP=1,000,000,000*0.1/8=12,500,000字節(jié)=12207K=12M

　　傳統(tǒng)TCP接收窗口大小=65535byte=64K, 顯然滿足不了

　　udt使用包大小1500byte, 默認接口窗口大小為8192, 因此

　　接收窗口的大小為=1500*8192=12,288,000字節(jié)=12000K=11.7M

　　因此, 可以看到udt的默認設(shè)置已經(jīng)足夠.

　　Congestion Control(擁塞控制)

　　1. 兩個重要的參數(shù)：

　　congestion window size and the inter-packet sending interval

　　2. 主要的接口

　　1) init: when the UDT socket is connected.

　　2) close: when the UDT socket is closed.

　　3) onACK: when ACK is received.

　　4) onLOSS: when NACK is received.

　　5) onTimeout: when timeout occurs.

　　6) onPktSent: when a data packet is sent.

　　7) onPktRecv: when a data packet is received.

　　3. udt的擁塞算法：

　　On ACK packet received:

　　1) If the current status is in the slow start phase, set the

　　congestion window size to the product of packet arrival rate and

　　(RTT + SYN). Slow Start ends. Stop.

　　2) Set the congestion window size (CWND) to: CWND = A * (RTT + SYN) +16.

　　3) The number of sent packets to be increased in the next SYN period

　　(inc) is calculated as:

　　if (B <= C)

　　inc = 1/PS;

　　else

　　inc = max(10^(ceil(log10((B-C)*PS*8))) * Beta/PS, 1/PS);

　　where B is the estimated link capacity and C is the current

　　sending speed. All are counted as packets per second. PS is the

　　fixed size of UDT packet counted in bytes. Beta is a constant

　　value of 0.0000015.

　　4) The SND period is updated as:

　　SND = (SND * SYN) / (SND * inc + SYN).

　　Java代碼

復(fù)制代碼

代碼如下:

<strong>　　</strong>1.Java代碼
　　2.*/
　　3.publicvoidonACK(longackSeqno){
　　4.//increasewindowduringslowstart
　　5.if(slowStartPhase){
　　6.congestionWindowSize+=ackSeqno-lastAckSeqNumber;
　　7.lastAckSeqNumber=ackSeqno;
　　8.//butnotbeyondamaximumsize
　　9.if(congestionWindowSize>session.getFlowWindowSize()){
　　10.slowStartPhase=false;
　　11.if(packetArrivalRate>0){
　　12.packetSendingPeriod=1000000.0/packetArrivalRate;
　　13.}
　　14.else{
　　15.packetSendingPeriod=(double)congestionWindowSize/(roundTripTime+Util.getSYNTimeD());
　　16.}
　　17.}
　　18.
　　19.}else{
　　20.//1.ifitisnotinslowstartphase,setthecongestionwindowsize
　　21.//totheproductofpacketarrivalrateand(rtt+SYN)
　　22.doubleA=packetArrivalRate/1000000.0*(roundTripTime+Util.getSYNTimeD());
　　23.congestionWindowSize=(long)A+16;
　　24.if(logger.isLoggable(Level.FINER)){
　　25.logger.finer("receiverate"+packetArrivalRate+"rtt"+roundTripTime+"settowindowsize:"+(A+16));
　　26.}
　　27.}
　　28.
　　29.//norateincreaseduringslowstart
　　30.if(slowStartPhase)return;
　　31.
　　32.//norateincrease"immediately"afteraNAK
　　33.if(loss){
　　34.loss=false;
　　35.return;
　　36.}
　　37.
　　38.//4.computetheincreaseinsentpacketsforthenextSYNperiod
　　39.doublenumOfIncreasingPacket=computeNumOfIncreasingPacket();
　　40.
　　41.//5.updatethesendperiod
　　42.doublefactor=Util.getSYNTimeD()/(packetSendingPeriod*numOfIncreasingPacket+Util.getSYNTimeD());
　　43.packetSendingPeriod=factor*packetSendingPeriod;
　　44.//packetSendingPeriod=0.995*packetSendingPeriod;
　　45.
　　46.statistics.setSendPeriod(packetSendingPeriod);
　　47.}

　　On NAK packet received:

　　1) If it is in slow start phase, set inter-packet interval to

　　1/recvrate. Slow start ends. Stop.

　　2) If this NAK starts a new congestion period, increase inter-packet

　　interval (snd) to snd = snd * 1.125; Update AvgNAKNum, reset

　　NAKCount to 1, and compute DecRandom to a random (average

　　distribution) number between 1 and AvgNAKNum. Update LastDecSeq.

　　Stop.

　　3) If DecCount <= 5, and NAKCount == DecCount * DecRandom:

　　a. Update SND period: SND = SND * 1.125;

　　b. Increase DecCount by 1;

　　c. Record the current largest sent sequence number (LastDecSeq).

　　Java代碼

復(fù)制代碼

代碼如下:

　　1./*(non-Javadoc)
　　2.*@seeudt.CongestionControl#onNAK(java.util.List)
　　3.*/
　　4.publicvoidonLoss(List<Integer>lossInfo){
　　5.loss=true;
　　6.longfirstBiggestlossSeqNo=lossInfo.get(0);
　　7.nACKCount++;
　　8./*1)Ifitisinslowstartphase,setinter-packetintervalto
　　9.1/recvrate.Slowstartends.Stop.*/
　　10.if(slowStartPhase){
　　11.if(packetArrivalRate>0){
　　12.packetSendingPeriod=100000.0/packetArrivalRate;
　　13.}
　　14.else{
　　15.packetSendingPeriod=congestionWindowSize/(roundTripTime+Util.getSYNTime());
　　16.}
　　17.slowStartPhase=false;
　　18.return;
　　19.}
　　20.
　　21.longcurrentMaxSequenceNumber=session.getSocket().getSender().getCurrentSequenceNumber();
　　22.//2)IfthisNAKstartsanewcongestionepoch
　　23.if(firstBiggestlossSeqNo>lastDecreaseSeqNo){
　　24.//-increaseinter-packetinterval
　　25.packetSendingPeriod=Math.ceil(packetSendingPeriod*1.125);
　　26.//-UpdateAvgNAKNum(theaveragenumberofNAKspercongestion)
　　27.averageNACKNum=(int)Math.ceil(averageNACKNum*0.875+nACKCount*0.125);
　　28.//-resetNAKCountandDecCountto1,
　　29.nACKCount=1;
　　30.decCount=1;
　　31./*-computeDecRandomtoarandom(averagedistribution)numberbetween1andAvgNAKNum*/
　　32.decreaseRandom=(int)Math.ceil((averageNACKNum-1)*Math.random()+1);
　　33.//-UpdateLastDecSeq
　　34.lastDecreaseSeqNo=currentMaxSequenceNumber;
　　35.//-Stop.
　　36.}
　　37.//*3)IfDecCount<=5,andNAKCount==DecCount*DecRandom:
　　38.elseif(decCount<=5&&nACKCount==decCount*decreaseRandom){
　　39.//a.UpdateSNDperiod:SNDSND=SND*1.125;
　　40.packetSendingPeriod=Math.ceil(packetSendingPeriod*1.125);
　　41.//b.IncreaseDecCountby1;
　　42.decCount++;
　　43.//c.Recordthecurrentlargestsentsequencenumber(LastDecSeq).
　　44.lastDecreaseSeqNo=currentMaxSequenceNumber;
　　45.}
　　46.
　　47.statistics.setSendPeriod(packetSendingPeriod);
　　48.return;
　　49.}

　　以上就是基于UDP傳輸協(xié)議的流量和擁塞控制的代碼，希望能幫到大家，謝謝閱讀。

Tag：UDP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議擁塞控制

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