Congestion Control for Large-Scale RDMA (DCQCN)

发布网友 发布时间：2024-10-24 17:26

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热心网友 时间：2024-10-29 00:26

针对大型RDMA中的拥塞控制问题，本文讨论了如何在ROCEv2协议下解决基于优先级的拥塞控制（PFC）的粗粒度机制带来的不公平性（Unfairness）和受害流（Victim Flow）问题。PFC机制在端口级别而非流级别进行，导致性能下降。为了解决这些问题，引入了DCQCN（数据中心量化拥塞通知）方案。在3层clos网络结构下，DCQCN证明能显著提升RoCEv2 RDMA的流量吞吐量和公平性。

在无损链路层L2上部署的RoCEv2需要使用PFC进行拥塞控制，但PFC的粗粒度性导致拥塞扩散，影响性能。具体地，当有多个发送器（sender）使用RDMA Write操作时，存在不公平性，其中某些发送器可能比其他发送器获得更高的吞吐量。此外，PAUSE帧的级联效应可能导致不在阻塞路径下的流（Victim Flow）受到影响。

为解决PFC带来的问题，DCQCN算法被提出。该算法不改变交换机的硬件结构，在NIC上实现，考虑CPU的开销，提供公平带宽分配的快速收敛、避免震荡、维持短队长以及确保高链路利用率。DCQCN分为三个部分：CP算法（Congestion Point）、NP算法（Notification Point）和RP算法（Reaction Point）。CP算法在交换机上运行，利用交换机上的RED功能根据队列长度按照概率分布给数据包打上ECN标签。NP算法在接收器NIC端，决定在收到ECN包后多久反馈一个CNP（Congestion Notification Packet）给发送器NIC。RP算法在发送器NIC端，包括降速、更新Alpha和升速三个部分。

实验结果证明，DCQCN很好地解决了PFC引入的不公平性和受害流问题。DCQCN的正确运行需要平衡两个参数：1. PFC不要过早触发，需确保ECN在PFC之前触发，以给发送器NIC反馈网络拥塞状态；2. PFC不要过晚触发，避免因缓冲区溢出导致的丢包。参数设置是为了确保即使在最坏情况下也能满足这两个平衡。