RPO: Receiver-driven Transport Protocol Using Opportunistic Transmission in Data Center

Today’s data centers host a variety of different applications that impose specific requirements for their flows. Applications that generate short flows are usually latency sensitive; they require their flows to be completed as fast as possible. Short flows suffer to quickly increase their sending rate due to the existing long flows occupying most of the available capacity. This problem is caused due to the slow convergence of the current data center transport protocols. In this paper, we present a buffer occupancy-based transport protocol (BOTCP) to reduce flow completion time of short flows. BOTCP consists of two parts: (i) A novel buffer occupancy-based congestion signal, and (ii) a congestion control scheme that uses the congestion signal to reduce flow completion time of short flows. The proposed buffer occupancy-based congestion signal gives a precise measure of congestion. The congestion control scheme makes a differentiated treatment of short and long flows to reduce flow completion time of short flows. The results show that BOTCP significantly improves flow completion time of short flows over the existing transport protocols in data center networks.

Download Full-text

A New TCP Specialized for Data Center

Applied Mechanics and Materials ◽

10.4028/www.scientific.net/amm.58-60.2360 ◽

2011 ◽

Vol 58-60 ◽

pp. 2360-2363

Author(s):

Yong Xiang Zhao ◽

Qian Hu ◽

Chang Jia Chen

Keyword(s):

Data Center ◽

Transport Protocol ◽

Data Center Networks ◽

Traffic Pattern ◽

Internet Application

Data center has become a major infrastructure of Internet application in recent years. Tradition TCP is not suitable to carry the traffic in data center and has hampered the performance of application running in the data center. This has spurred a lot of research works on the transport specialized for data center networks. In this paper, we propose a new transport protocol specialized for traffic pattern in data center.

Download Full-text

P4QCN: Congestion Control Using P4-Capable Device in Data Center Networks

Electronics ◽

10.3390/electronics8030280 ◽

2019 ◽

Vol 8 (3) ◽

pp. 280

Author(s):

Junjie Geng ◽

Jinyao Yan ◽

Yuan Zhang

Keyword(s):

Congestion Control ◽

Data Center ◽

Control Mechanism ◽

Direct Memory Access ◽

Coarse Grained ◽

Transport Protocol ◽

Expected Performance ◽

Control Scheme ◽

Congestion Control Mechanism ◽

Very High

Modern data centers aim to offer very high throughput and ultra-low latency to meet the demands of applications such as online intensive services. Traditional TCP/IP stacks cannot meet these requirements due to their high CPU overhead and high-latency. Remote Direct Memory Access (RDMA) is an approach that can be designed to meet this demand. The mainstream transport protocol of RDMA over Ethernet is RoCE (RDMA over Converged Ethernet), which relies on Priority Flow Control (PFC) within the network to enable a lossless network. However, PFC is a coarse-grained protocol which can lead to problems such as congestion spreading, head-of-the-line blocking. A congestion control protocol that can alleviate these problems of PFC is needed. We propose a protocol, called P4QCN for this purpose. P4QCN is a congestion control scheme for RoCE and it is an improved Quantized Congestion Notification (QCN) design based on P4, which is a flow-level, rate-based congestion control mechanism. P4QCN extends the QCN protocol to make it compatible with IP-routed networks based on a framework of P4 and adopts a two-point algorithm architecture which is more effective than the three-point architecture used in QCN and Data Center QCN(DCQCN). Experiments show that our proposed P4QCN algorithm achieves the expected performance in terms of latency and throughput.

Download Full-text

Priority-based and Throughput-guaranteed Transport protocol for data center networks

2016 IEEE Symposium on Computers and Communication (ISCC) ◽

10.1109/iscc.2016.7543906 ◽

2016 ◽

Author(s):

Zongyi Zhao ◽

Qing Li ◽

Mingwei Xu ◽

Lei Wang ◽

Meng Chen

Keyword(s):

Data Center ◽

Transport Protocol ◽

Data Center Networks

Download Full-text

Multipath internet transport

10.12681/eadd/44373 ◽

2018 ◽

Author(s):

Ιωάννης Θωμάς

Keyword(s):

Steady State ◽

Congestion Control ◽

Data Center ◽

Software Defined Networking ◽

Cross Layer ◽

Transport Protocol ◽

Multiprotocol Label Switching ◽

Label Switching ◽

Multipath Tcp

O διάδοση των συσκευών με πολλαπλές δικτυακές διεπαφές, όπως τα έξυπνα τηλέφωνα και οι εξυπηρετητές στα κέντρα πληροφορικής (data center), αναζωογόνησε το ενδιαφέρον για την μετάδοση περιεχομένου από πολλά μονοπάτια (multipath). H επέκταση του πρωτοκόλλου μετάδοσης TCP, που υποστηρίζει πολλά μονοπάτια, το Multipath-TCP (ΜPTCP), πλέον εμπεριέχεται στα λειτουργικά συστήματα iOS και Linux, παρέχοντας στους χρήστες επαυξημένο ρυθμό μετάδοσης, ισοσκελισμένη διανομή κίνησης δεδομένων και ενισχυμένη συνδεσιμότητα σε περίπτωση βλάβης ή αποσύνδεσης κινητών χρηστών. Ωστόσο, η χρήση πολλαπλών μονοπατιών μπορεί και να προκαλέσει το ζήτημα της φιλικότητας προς τις συνδέσεις ΤCP (TCP-Friendliness) κατά το οποίο τα πρωτόκολλα πολλών μονοπατιών <<αρπάζουν>> δυσανάλογα μεγάλο μερίδιο ρυθμού μετάδοσης. Oι πιο εξελιγμένοι αλγόριθμοι διαχείρισης συμφόρησης (congestion control) για το πρωτόκολλο MPTCP εξισώνουν το συνολικό ρυθμό μετάδοσης όλων των μονοπατιών με τον αντίστοιχο ρυθμό μετάδοσης της ταχύτερης σύνδεσης ΤCP, που χρησιμοποιεί τους ίδιους δικτυακούς πόρους. Κατά αυτό τον τρόπο δεν αναιρείται η φιλικότητα του πρωτοκόλλου αλλά μειώνεται η συνολική του απόδοση. Επιπλέον, αυτοί οι αλγόριθμοι συνήθως παρουσιάζουν αυξημένη καθυστέρηση σύγκλισης σε τερματική κατάσταση (steady state), οριοθετώντας έτσι την αποτελεσματικότητά τους σε μεταδόσεις που ζουν για μακρά χρονικά διαστήματα. Η συνεισφορά μας στην διαδικασία μετάδοσης περιεχομένου από πολλά μονοπάτια έχει δύο σκέλη. Αρχικά, παρουσιάζουμε το πρωτόκολλο multipath multisource Transport Protocol (mmTP), το οποίο αποτελεί μια διαστρωματωμένη (cross-layer) πρόταση για την αρχιτεκτονική Publish-Subscribe Internet (PSI) και συνδυάζει μετάδοση πληροφορίας μέσω πολλών μονοπατιών από πολλές πηγές. Βασικά πλεονεκτήματα του πρωτοκόλλου mmTP είναι η αξιοποίηση των επεξεργαστικών πόρων του δικτύου αλλά και της προσωρινής ενταμίευσης εντός και εκτός του μονοπατιού μετάδοσης (on-path and off-path caching), χωρίς να εισάγει κατάσταση στους δρομολογητές του δικτύου ή πολυπλοκότητα κατά την εγκαθίδρυση της σύνδεσης. Δεύτερον, παρουσιάζουμε ένα νέο υβριδικό σχήμα διαχείρισης δικτυακής συμφόρησης για το mmTP, το οποίο ενισχύει την αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων, την φιλικότητα προς τις συνδέσεις TCP αλλά και εισαγάγει την άπληστη φιλικότητα, μία μέθοδο αποδοτικότερης προσέγγισης της φιλικότητας. Το υβριδικό σχήμα αποτελείται από τον αλγόριθμο Normalized Mutiflow Congestion Control (NMCC), μία καινοτόμα πρόταση για διαχείριση συμφόρησης που εφαρμόζεται στα άκρα του δικτύου, και ένα μηχανισμό παροχής τοπολογικής πληροφορίας που επιτρέπει την εφαρμογή άπληστης φιλικότητας. Μέσω πειραμάτων σε ποικίλες δικτυακές συνθήκες αξιολογούμε το πρωτόκολλο mmTP και επικυρώνουμε ότι βελτιώνει την αξιοποίηση των δικτυακών πόρων αλλά και την φιλικότητα, η οποία διατηρείται σε όλες τις φάσεις της σύνδεσης. Τέλος, παρουσιάζουμε την ενσωμάτωση των προτεινόμενων μηχανισμών στην αρχιτεκτονική TCP/IP ως μέρος των τεχνολογιών Software Defined Networking (SDN) και MultiProtocol Label Switching (MPLS) αλλά και του πρωτοκόλλου ΜPTCP.

Download Full-text