面向虚拟数据空间的智能TCP拥塞控制算法

王龙翔,董凯,李小轩,董小社,张兴军,朱正东,王宇菲,张利平

(1.西安交通大学计算机科学与技术学院,710049,西安;2.西安美术学院信息中心,710065,西安)

当前,国家高性能计算环境中存储资源广域分散且隔离自治,大型计算应用迫切需要可支持跨域统一访问、广域数据共享、存储与计算协同的全局数据空间。因此,我国拟构建跨域虚拟数据空间,实现广域安全可靠数据共享、计算与存储高效协同、跨域多源数据聚合处理等关键科学问题,从而发挥广域资源聚合效应,有效支撑大型计算应用。虚拟数据空间的部署环境包括3个国家级超算中心(广州、济南、长沙)、两个国家网格南北主节点(中国科学院、上海)。虚拟数据空间在线存储近30 PB,活跃用户数超过6 000个,长期支撑数值模拟、大数据、人工智能等众多大型计算应用。虚拟数据空间存储数据规模达到PB级,其上层典型应用包括天气预报、全基因组关联分析等。不同超算中心在进行跨域节点数据迁移时,规模通常可达GB级甚至TB级,对网络传输性能提出了挑战。

为了实现虚拟数据空间可靠数据迁移,需要构建高效的可靠网络传输协议,而拥塞控制是实现高效可靠传输的关键技术。虚拟数据空间构建于广域网之上,其网络环境复杂多变,尽管在过去30年中研究者提出了各种各样的TCP拥塞控制算法(例如NewReno、Cubic等),但是这些算法普遍针对特定的网络环境,只能按照预先定义的规则进行拥塞控制,难以适应虚拟数据空间复杂多变的网络环境。……