本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡(luò)，具體為一種用在計算機中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是在數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)資源管理方面，越來越多的計算機系統(tǒng)和應(yīng)用面臨著高速數(shù)據(jù)流量處理的挑戰(zhàn)。尤其在大規(guī)模分布式系統(tǒng)和云計算環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)擁塞和資源浪費等問題尤為突出。現(xiàn)有的計算機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要依賴于靜態(tài)的隊列管理和流量控制策略，盡管這些方法能夠有效處理低負(fù)載情況下的數(shù)據(jù)傳輸，但在面對突發(fā)流量和高負(fù)載場景時，仍存在諸多不足。

2、在傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)流的傳輸通常依賴于固定的隊列管理和流量控制策略。然而，在實際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載具有高度的動態(tài)性和不確定性。突發(fā)流量、網(wǎng)絡(luò)擁塞以及流量波動的發(fā)生，往往導(dǎo)致隊列溢出、丟包和帶寬利用率下降，從而影響整體系統(tǒng)性能。雖然已有的基于隊列長度和流量模型的調(diào)度算法可以部分緩解這些問題，但它們依賴于靜態(tài)的閾值設(shè)置，缺乏對實時網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的動態(tài)響應(yīng)能力。

3、針對上述問題，有必要提出一種用在計算機中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決背景技術(shù)中存在的問題，而提出一種用在計算機中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種用在計算機中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括突發(fā)流量監(jiān)測模塊、動態(tài)標(biāo)記模塊、傳輸控制模塊和隊列管理模塊。

4、突發(fā)流量監(jiān)測模塊建立基于數(shù)據(jù)緩存隊列狀態(tài)的突發(fā)流量預(yù)警機制，

5、所述的突發(fā)流量預(yù)警機制對數(shù)據(jù)緩存隊列的變化進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，輸出對應(yīng)的流量情況標(biāo)簽，具體過程為：

6、所述的動態(tài)監(jiān)測是通過分析隊列長度和隊列長度梯度實現(xiàn)的；

7、所述的隊列長度指各個數(shù)據(jù)緩存隊列中等待處理或傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包或數(shù)據(jù)段的數(shù)量；

8、所述的隊列長度梯度指各個數(shù)據(jù)緩存隊列中隊列長度隨時間的變化量；

9、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，根據(jù)隊列長度和隊列長度梯度進(jìn)行流量情況狀態(tài)檢測，輸出各個數(shù)據(jù)緩存隊列對應(yīng)的流量情況標(biāo)簽，對應(yīng)關(guān)系為：

10、若某數(shù)據(jù)緩存隊列的隊列長度小于最小閾值且隊列長度梯度小于最小閾值，則輸出該數(shù)據(jù)緩存隊列的低流量標(biāo)簽；

11、若某數(shù)據(jù)緩存隊列的隊列長度大于最大閾值且隊列長度梯度小于最小閾值，則輸出該數(shù)據(jù)緩存隊列的高流量標(biāo)簽；

12、若某數(shù)據(jù)緩存隊列的隊列長度小于最大閾值且大于最小閾值且隊列長度梯度大于最大閾值，則輸出該數(shù)據(jù)緩存隊列的突發(fā)流量標(biāo)簽；

13、若某數(shù)據(jù)緩存隊列的隊列長度大于最大閾值且隊列長度梯度大于最大閾值，則輸出該數(shù)據(jù)緩存隊列的過載流量標(biāo)簽；

14、其他情況下輸出緩存隊列的穩(wěn)定流量標(biāo)簽。

15、所述的每種流量情況標(biāo)簽對應(yīng)一個預(yù)設(shè)的標(biāo)記強度和標(biāo)記位置。所述的標(biāo)記位置指向數(shù)據(jù)緩存隊列中的一個特定位置，所述特定位置對應(yīng)于數(shù)據(jù)緩存隊列中的一個數(shù)據(jù)包。

16、每隔預(yù)設(shè)的時間間隔將所述的隊列長度梯度計算和流量情況狀態(tài)檢測遍歷所有數(shù)據(jù)緩存隊列，得到所有數(shù)據(jù)緩存隊列的流量情況標(biāo)簽。

17、動態(tài)標(biāo)記模塊識別突發(fā)流量監(jiān)測模塊識別到的流量情況標(biāo)簽，選擇對應(yīng)的標(biāo)記調(diào)整策略，包括標(biāo)記位置調(diào)整和標(biāo)記強度調(diào)整。

18、所述的標(biāo)記位置調(diào)整的具體過程為：

19、將低流量標(biāo)簽的標(biāo)記位置設(shè)置為：始終處于數(shù)據(jù)緩存隊列的前端。

20、將高流量標(biāo)簽的標(biāo)記位置設(shè)置為：始終處于數(shù)據(jù)緩存隊列的后端。

21、將突發(fā)流量標(biāo)簽的標(biāo)記位置設(shè)置為：始終處于數(shù)據(jù)緩存隊列的中間。

22、將過載流量標(biāo)簽的標(biāo)記位置設(shè)置為：始終處于數(shù)據(jù)緩存隊列的前端。

23、對穩(wěn)定流量標(biāo)簽的標(biāo)記位置不做額外調(diào)整。

24、所述的標(biāo)記強度調(diào)整綜合考慮了數(shù)據(jù)緩存隊列的歷史隊列長度的整體波動程度、單次波動程度和單次波動時刻到當(dāng)前時間的時間差；綜合考慮了歷史隊列長度梯度的整體波動程度、單次波動程度和單次波動時刻到當(dāng)前時間的時間差。

25、具體來說，所述的整體波動程度為方差，所述的單次波動程度為隊列長度和隊列長度梯度與自身平均值的差。

26、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，令標(biāo)記強度隨時間推移而衰減。

27、傳輸控制模塊控制數(shù)據(jù)傳輸速率，并進(jìn)行隊列管理。根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)狀況調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾蕘肀ＷC吞吐量的最大化，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞和資源浪費。

28、所述的數(shù)據(jù)傳輸速率控制綜合考慮各個數(shù)據(jù)緩存隊列的傳輸速率調(diào)節(jié)基數(shù)、調(diào)節(jié)量與各個數(shù)據(jù)緩存隊列的標(biāo)記強度總和成反比，與當(dāng)前時刻的網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲成反比。

29、所述的隊列管理與流量情況標(biāo)簽的種類有關(guān)。

30、具體來說，對于高流量標(biāo)簽的數(shù)據(jù)緩存隊列，增加其傳輸速率，并調(diào)整傳輸窗口大小；

31、對于低流量標(biāo)簽的數(shù)據(jù)緩存隊列，保持傳輸速率不變，以避免不必要的資源浪費；

32、對于突發(fā)流量標(biāo)簽的數(shù)據(jù)緩存隊列，調(diào)整擁塞窗口。

33、隊列管理模塊調(diào)整數(shù)據(jù)緩存隊列的最大長度、進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存隊列的溢出處理，減少網(wǎng)絡(luò)中的抖動。

34、綜合考慮上一時刻的最優(yōu)隊列長度、標(biāo)記強度的變化率和預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)隊列長度，輸出最優(yōu)隊列長度；

35、將擁有突發(fā)流量標(biāo)簽和過載流量標(biāo)簽的數(shù)據(jù)緩存隊列中大于最優(yōu)隊列長度的部分標(biāo)記為隊列溢出并移出所在的數(shù)據(jù)緩存隊列。

36、第二方面，本發(fā)明提供一種用在計算機中的數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟：

37、步驟一、突發(fā)流量監(jiān)測；

38、每隔預(yù)設(shè)的時間間隔獲取各個數(shù)據(jù)緩存隊列中等待處理或傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包或數(shù)據(jù)段的數(shù)量，記為數(shù)據(jù)緩存隊列的隊列長度。每隔預(yù)設(shè)的時間間隔計算隊列長度的差，記為隊列長度梯度。

39、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，根據(jù)隊列長度和隊列長度梯度進(jìn)行流量情況狀態(tài)檢測，輸出各個數(shù)據(jù)緩存隊列對應(yīng)的流量情況標(biāo)簽，具體為：

40、若某數(shù)據(jù)緩存隊列的隊列長度小于最小閾值且隊列長度梯度小于最小閾值，則輸出該數(shù)據(jù)緩存隊列的低流量標(biāo)簽；

41、若某數(shù)據(jù)緩存隊列的隊列長度大于最大閾值且隊列長度梯度小于最小閾值，則輸出該數(shù)據(jù)緩存隊列的高流量標(biāo)簽；

42、若某數(shù)據(jù)緩存隊列的隊列長度小于最大閾值且大于最小閾值且隊列長度梯度大于最大閾值，則輸出該數(shù)據(jù)緩存隊列的突發(fā)流量標(biāo)簽；

43、若某數(shù)據(jù)緩存隊列的隊列長度大于最大閾值且隊列長度梯度大于最大閾值，則輸出該數(shù)據(jù)緩存隊列的過載流量標(biāo)簽；

44、其他情況下輸出數(shù)據(jù)緩存隊列的穩(wěn)定流量標(biāo)簽。

45、所述的每種流量情況標(biāo)簽對應(yīng)一個預(yù)設(shè)的標(biāo)記強度和標(biāo)記位置。所述的標(biāo)記位置指向數(shù)據(jù)緩存隊列中的一個特定位置，所述特定位置對應(yīng)于數(shù)據(jù)緩存隊列中的一個數(shù)據(jù)包。

46、步驟二、動態(tài)編輯位置與標(biāo)記強度調(diào)整；

47、將低流量標(biāo)簽的標(biāo)記位置設(shè)置為：始終處于數(shù)據(jù)緩存隊列前端。

48、將高流量標(biāo)簽的標(biāo)記位置設(shè)置為：始終處于數(shù)據(jù)緩存隊列后端。

49、將突發(fā)流量標(biāo)簽的標(biāo)記位置設(shè)置為：始終處于數(shù)據(jù)緩存隊列中間。

50、將過載流量標(biāo)簽的標(biāo)記位置設(shè)置為：始終處于數(shù)據(jù)緩存隊列前端。

51、對穩(wěn)定流量標(biāo)簽的標(biāo)記位置不做額外調(diào)整。

52、所述的標(biāo)記強度調(diào)整綜合考慮了數(shù)據(jù)緩存隊列的歷史隊列長度的整體波動程度、單次波動程度和單次波動時刻到當(dāng)前時間的時間差；綜合考慮了歷史隊列長度梯度的整體波動程度、單次波動程度和單次波動時刻到當(dāng)前時間的時間差。

53、具體來說，所述的整體波動程度為方差，所述的單次波動程度為隊列長度和隊列長度梯度與自身平均值的差。

54、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，令標(biāo)記強度隨時間推移而衰減。

55、步驟三、傳輸流量控制；

56、控制數(shù)據(jù)傳輸速率，并進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存隊列管理。根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)狀況調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾蕘肀ＷC吞吐量的最大化，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞和資源浪費。

57、所述的數(shù)據(jù)傳輸速率控制綜合考慮各個數(shù)據(jù)緩存隊列的傳輸速率調(diào)節(jié)基數(shù)、調(diào)節(jié)量與各個數(shù)據(jù)緩存隊列的標(biāo)記強度總和成反比，與當(dāng)前時刻的網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲成反比。

58、所述的數(shù)據(jù)緩存隊列管理與流量情況標(biāo)簽的種類有關(guān)。

59、具體來說，對于高流量標(biāo)簽的數(shù)據(jù)緩存隊列，增加其傳輸速率，并調(diào)整傳輸窗口大小；

60、對于低流量標(biāo)簽的數(shù)據(jù)緩存隊列，保持傳輸速率不變，以避免不必要的資源浪費；

61、對于突發(fā)流量標(biāo)簽的數(shù)據(jù)緩存隊列，調(diào)整擁塞窗口。

62、步驟四、數(shù)據(jù)緩存隊列管理；

63、調(diào)整數(shù)據(jù)緩存隊列的最大長度、進(jìn)行溢出處理，減少網(wǎng)絡(luò)中的抖動。

64、綜合考慮上一時刻的最優(yōu)隊列長度、標(biāo)記強度的變化率和預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)隊列長度，輸出最優(yōu)隊列長度；

65、將擁有突發(fā)流量標(biāo)簽和過載流量標(biāo)簽的數(shù)據(jù)緩存隊列中大于最優(yōu)隊列長度的部分標(biāo)記為隊列溢出并移出所在的數(shù)據(jù)緩存隊列。

66、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

67、1、本發(fā)明建立了基于數(shù)據(jù)緩存隊列狀態(tài)的突發(fā)流量預(yù)警機制，并結(jié)合隊列長度梯度和流量情況標(biāo)簽的實時監(jiān)控，能夠更準(zhǔn)確地判斷網(wǎng)絡(luò)中的突發(fā)流量、過載流量和穩(wěn)定流量。這種精確的流量檢測能夠有效預(yù)防網(wǎng)絡(luò)擁塞和資源浪費，同時確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院凸叫裕?/p>

68、2、本發(fā)明動態(tài)標(biāo)記模塊根據(jù)流量情況標(biāo)簽，調(diào)整標(biāo)記位置和標(biāo)記強度，合理控制數(shù)據(jù)包的流量調(diào)節(jié)位置和力度。通過精確的標(biāo)記調(diào)整，有助于在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行及時的流量控制，避免數(shù)據(jù)包的過早或過遲暫停傳輸，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和吞吐量，避免資源浪費和過載現(xiàn)象；

69、3、本發(fā)明通過優(yōu)化隊列的最大長度、溢出處理及標(biāo)記機制，解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中存在的隊列振蕩現(xiàn)象，提升了隊列的穩(wěn)定性。在遇到突發(fā)流量或過載流量時，通過計算最優(yōu)隊列長度和動態(tài)調(diào)整隊列溢出管理，有效減少網(wǎng)絡(luò)波動，提升了整體網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和傳輸效率。