深度分析数据中心之CN（Congestion Notification）技术

CN（Congestion Notification）背景介绍：

在前面几章DCB相关文章中是介绍到，CN（Congestion Notification，拥塞通告协议）也是DCB协议族中一个子协议，为IEEE数据中心桥接任务组开发的，用于提高以太网传输可靠性的协议。
在数据中心网络当中，有着以下三种流量：
（1）存储数据流：要求无丢包；
（2）高性能计算流：要求低延迟；
（2）以太网流：允许一定的丢包和时延。
由于对数据流的要求不同，如下图所示，传统的数据中心使用三种不同类型的网络承载不同的流。

这种方法在小型的数据中心当中还是可接受的。然而，随着数据中心规模的扩大，运行三种不同类型的网络，并不是经济的解决方案。一种可选的方法是：统一采用以太网承载三种不同类型的流，并定义附加机制，以使以太网能够满足三种不同类型网络的要求。为此，IEEE定义了以下等的规范：
（1）增强传输选择（ETS）：用于避免一种流量类型的大规模流量猝发影响其它流量类型，为不同的流量类型提供最小带宽保证。一种流量类型只有在其它流量类型带宽不占用的情况下，才能使用分配带宽之外的额外带宽。这使多种流量类型可在同一网络中和谐共存。
（2）基于优先级的流量控制（PFC）：用于满足三种流量在以太网中共存时，存储流量无丢包，且对其它的两种流量无影响的要求。
（3）拥塞通告（CN）：用于降低引起拥塞的端点站的报文发送速率，从根源上避免拥塞，以保持网络的畅通，解决因拥塞引发报文重传或流量控制，导致报文时延增加的问题。
（4）数据中心交互协议（DCBX）：它是基于LLDP（Link Layer Discovery Protocol）的扩展协议，用于在设备间自动协商并配置PFC、ETS及CN等。

工作原理：

CN就是其中的一种“附加机制”，它用于避免网络拥塞，以减少丢包和降低网络的延迟（拥塞会导致丢包，丢包后重传将增加报文的延迟）。为达到避免网络拥塞的目的，以太网交换机和端点站（在数据中心当中，通常指服务器）均需支持CN：
当以太网交换机检测到拥塞时，会向数据源端点站发送拥塞通告消息，要求数据源端点站降低报文的发送速率。
数据源端点站收到拥塞通告消息后，降低报文的发送速率，并周期性尝试增加报文的发送速率，如果此时拥塞已经消除，增加报文的发送速率并不会引起拥塞，也就不会再收到拥塞通告报文，报文的发送速率最终得以恢复到拥塞之前的值，以充分利用网络带宽。

如上图当服务C与交换机连接的出口出现拥塞时，交换机会采样到产生拥塞的报文，取出产生拥塞报文的源mac，做为CN通告报文的目标mac（以此直接通告数据源），数据字段保留在cn通告报文中，再加上cn通告报文的其他字段封装成一个cn通告报文，交换机将这个报文通告给产生拥塞的数据源，假设是上图的服务器A，A收到这样报文就会根据cn通告报文中的相关参数将低发送速率，再结合前面提到的PFC两个功能，最终实现解除网络拥塞和实现不丢包的目的。

 

转载：http://www.datacentersky.com/cn.html