PASE

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Author: Ali Munir (Michigan State University)
Congestion Control, Transport, Data Center

摘要：

DC transport 像 DCTCP,PDQ,pFabric 经常被认为是竞争关系，(protocol A vs protocol B)。实际上这些protocol是互补的，于是我们提出了PASE，合并所有现有的transport策略

self-adjusting endpoints(TCP)
in-network prioritization(pFabric)
arbitration(PDQ).

PASE部署非常友好,相比那些需要改网络元素的state-of-the-art的protocol(pFabric)更好，我们评估了PASE(NS2 Simulation and TestBed)

引入：

每个DC网络transport的目标不同：

最小化延迟时间
最小化FCT(流完成时间)；AFCT
在DDL前完成flow

在本篇文章中，我们首先提取3种DC-transport设计方法：

自我调整的端点 self-adjusting endpoints
武断 Arbitration
网络优先级 in-network prioritization

我们提出的PASE结合了这三者：

PASE 分布式 Arbitration 决定 flow 的优先级
TCP-like end-host Trnasport 来做rate control 和 loss recovery
用优先级队列来scheduling 每个link之中的packet

本文的3个贡献是：

贡献1：对比DC的这些协议的优势和劣势
贡献2：设计PASE综合了这些策略，并且有controlplane,以及一个终端主机传输协议，并设计了一种速率控制机制。
贡献3：评估 PASE 包括macro-benchmark 和别的协议对比，以及micro-benchmark 内部如何优化。

Transport策略

单一策略的种类与对比:

1.Self-Adjusting Endpoints
比如传统的TCP用的就是这一类的，又比如DCTCP和D2TCP,收发端自己会决定传输多少数量级的数据基于网路的拥塞。
2.Arbitration
Explicit rate protocols 比如PDQ，这一类的方法需要交换机来做排序的决定。
3.In-network Prioritization
在传输的protocol中，使用in-network优先级，包裹会带着流的一些属性，比如ddl和size，然后交换机来决定packet的去留。比如pFabric。

Comparison

策略Unison的好处:

论文在这边讨论了三种策略两两结合的好处

1.In-network Prioritization complementing arbitration
2.Arbitration aiding In-network Prioritization
3.Arbitration helping Self-Adjusting Endpoints

分别举了例子来说明如何获得好处~

PASE 是一个传输框架，综合了三种传输策略, Prioritization,Arbitration, 以及Self-adjusting Endpoints,结合方式如下:

Arbitrators 做inter-flow prioritization流的优化，粗粒度的时间尺度调整。
端点需要测试是否链路上有空余
In-network 优化机制需要聚焦于每个包裹的Prioritization，细粒度的优化。

Arbitration Control Plane

1.基本的判断算法

2.从底至上的层级判断(早期剪枝)+(代表团)

End-host Transport

最后的Output就是决定Priority Queue和一个Sending Rate

2个方向 Rate Control 速率控制以及 Loss Recovery丢包恢复。

Rate Control 速率控制。

[1].对于一个top queue里面的流，他的cwnd速率控制窗口是Rref x RTT

[2].对于一个lower priority queue里面的流，好好学习DCTCP

[3].对于一个bottom priority queue的流，窗口cwnd = 1

Loss Recovery 丢包恢复。

[1].对于一个top queue里面的流,采用现有的丢失恢复机制,基于超时的重传.

[2].对于一个lower priority queue里面的流,采用probe packets,有ack重传,没有ack我就加时。

[3].当包裹重新排序的时候,从低优先级到高优先级,降低传输量。

Implementation应用

小范围Linux testbed.
NS2-Simulator.

Evaluation评估

模拟的设置

Evaluation

宏观基准

首先对比Friendly Deploy,和DDL无关: DCTCP
然后对比和DDL有关:D2TCP
最后对比最好的但是要改switch的:pFabric
在Multi-Link Scenario 和 High Loads的情况下都是PASE更好

微观基准

PASE 对于rate control比较敏感，所以可以通过调整rate control达到更好的整体效果

[1].Arbitration optimization
[2].Benefit of end-to-end arbitration
[3].Impact of number of priority queues & Reference Rate & Impact of RTO and Probing.

这些小细节都可以通过微调达到更好的效果。

TestBed上的评估

验证了之前的想法，的确PASE能够达到更优的AFCTs.

摘要：

引入：