基于輪盤賭輪選擇的多路徑TCP路徑選擇優(yōu)化

楊華，周侗，吳杰宏

（沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，沈陽(yáng) 110136）

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，高質(zhì)量視頻對(duì)帶寬的要求越來(lái)越高。多路徑傳輸技術(shù)能夠使用終端的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口來(lái)聚合帶寬［1］，提高傳輸性能。互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組提出并制定但MPTCP協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)使用多個(gè)子流在路徑上并行傳輸［2］來(lái)提高吞吐量和穩(wěn)定性。MPTCP作為傳輸層協(xié)議，不能感知底層網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)作為一種控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過(guò)SDN控制器收集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，提供全局狀態(tài)視圖，可以在MPTCP傳輸時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)信息，為優(yōu)化多路徑傳輸效率提供幫助［3］。

MPTCP路徑選擇優(yōu)化的主要方案有兩種：第一種是為不同的子流選擇鏈路不相交的路徑［4］來(lái)避免傳輸過(guò)程中不同子流共用同一路徑的問(wèn)題；第二種是在進(jìn)行路徑選擇時(shí)考慮鏈路負(fù)載［5］，選擇負(fù)載較小的路徑來(lái)分配子流。Barakabitze等［6］結(jié)合分段路由提出了一種不相交的路徑選擇方式，通過(guò)滿足特定服務(wù)的QoE需求為子流選擇不相交的路徑，但該方法需要進(jìn)行子流路徑到分段路由路徑的映射。Gao等［7］提出了一種QoS驅(qū)動(dòng)和SDN擴(kuò)展的路徑選擇方案，利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)模塊收集和分析網(wǎng)絡(luò)信息，但該方法只考慮了網(wǎng)絡(luò)中存在MPTCP流，沒(méi)有考慮存在其他流的情況。Zou等［8］提出一種虛擬現(xiàn)實(shí)視頻多路徑傳輸方法，但是只考慮延遲信息，導(dǎo)致當(dāng)前的最優(yōu)路徑可能在下一時(shí)段會(huì)發(fā)生擁塞。Bagaa等［9］提出了一種支持QoS配置的多路徑轉(zhuǎn)發(fā)方法，通過(guò)減少過(guò)度QoS來(lái)提高多路徑傳輸?shù)男阅埽枰罅康慕粨Q機(jī)參與轉(zhuǎn)發(fā)。Cao等［10］提出了一種以接收方為中心的方案，接收方通過(guò)獲得的信息估計(jì)路徑負(fù)載并選擇路徑，但此方法需要對(duì)接收方進(jìn)行改進(jìn)。Nguyen等［11］利用貪婪算法為子流進(jìn)行路徑選擇，通過(guò)在路徑集中選擇K條最短路徑來(lái)提高性能，但只適用于可選路徑數(shù)較少的情況。

上述方案在優(yōu)化MPTCP的路徑選擇時(shí)，通常優(yōu)先選擇負(fù)載或者延遲最小的路徑，而沒(méi)有考慮路徑間的流量平衡。這種短視的貪心策略導(dǎo)致這一時(shí)段的最優(yōu)路徑可能是下一時(shí)段的擁塞路徑［12］，造成帶寬利用率不足。為了平衡路徑間的流量負(fù)載，避免出現(xiàn)瓶頸路徑的同時(shí)提高多路徑傳輸效率，本文設(shè)計(jì)了一種在軟件定義網(wǎng)絡(luò)中基于輪盤賭輪選擇的MPTCP路徑選擇方案，簡(jiǎn)稱RWSMPS（Roulette Wheel Based MPTCP Path Selection）。RWSMPS利用輪盤賭輪選擇的方式將子流確定地分配到路徑上，平衡所有路徑上的流量，避免在傳輸期間出現(xiàn)擁塞路徑。通過(guò)優(yōu)化MPTCP的路徑選擇，提高傳輸?shù)耐掏铝亢头€(wěn)定性。

1 問(wèn)題描述與分析

MPTCP通過(guò)使用多個(gè)子流來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，提高吞吐量。通常MPTCP與等成本多路徑路由（ECMP）［13］結(jié)合使用，ECMP通過(guò)隨機(jī)散列的方式，將子流隨機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到最短路徑中。如果多條子流使用相同的網(wǎng)絡(luò)鏈路會(huì)出現(xiàn)共享瓶頸。共享中的瓶頸鏈路會(huì)出現(xiàn)帶寬利用率過(guò)高，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題。不相交路徑選擇算法主要考慮路徑負(fù)載來(lái)分配子流，通過(guò)為子流分配明確的路徑，保證使用網(wǎng)絡(luò)中的不同路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種不相交路徑選擇方式可以提高瓶頸處的吞吐量。

現(xiàn)有的不相交路徑選擇算法在進(jìn)行子流的路徑選擇時(shí)，總是選擇負(fù)載最小的路徑作為最佳路徑。這個(gè)過(guò)程分為兩個(gè)階段：在第一階段，首先通過(guò)最短路徑算法尋找源到目的主機(jī)之間的一組候選路徑；在第二階段，通過(guò)使用貪心策略從候選路徑集中選擇負(fù)載最小的路徑。將SDN網(wǎng)絡(luò)看作一個(gè)加權(quán)圖G=(V，E)，其中，V是頂點(diǎn)的集合，E是相互連接的頂點(diǎn)的邊的集合。對(duì)于每一條邊(u，v)∈E，Rl(u，v)表示邊的負(fù)載情況。假設(shè)存在一條從源到目的節(jié)點(diǎn)的路徑，該路徑的最大負(fù)載由路徑上負(fù)載最大的鏈路決定。通過(guò)最短路徑算法獲得一組候選路徑，然后利用貪心策略從候選路徑中選擇出負(fù)載最小的路徑，即MIN(Rl(u，v))，其中，(u，v)∈E。由于貪心策略追求局部最優(yōu)的特點(diǎn)，將導(dǎo)致所有子流都在負(fù)載最小的路徑上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，該路徑往往成為下一個(gè)周期中的瓶頸路徑，如圖1所示。由于子流路徑調(diào)整的滯后，即使該路徑下一時(shí)刻成為瓶頸，子流依然會(huì)在該路徑上進(jìn)行傳輸。盲目選擇最優(yōu)路徑會(huì)導(dǎo)致原本負(fù)載最小的路徑出現(xiàn)瓶頸，容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞和帶寬利用率不足等問(wèn)題。

圖1 考慮路徑負(fù)載的不相交路徑選擇

經(jīng)過(guò)分析，輪盤賭輪選擇使用概率的方式，根據(jù)累積概率來(lái)動(dòng)態(tài)進(jìn)行選擇，這種方式的特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性與隨機(jī)性。動(dòng)態(tài)性體現(xiàn)為鏈路帶寬利用率和路徑選擇概率的動(dòng)態(tài)變化。隨機(jī)性體現(xiàn)為負(fù)載較低的路徑不一定被選擇，而是賦予其較大的被選概率。輪盤賭輪方式可以顯著減少使用貪心策略導(dǎo)致的局部最優(yōu)風(fēng)險(xiǎn)。在多路徑選擇中，通過(guò)路徑的負(fù)載來(lái)確定路徑被選擇的概率。每個(gè)路徑被選中的概率和其適應(yīng)度相關(guān)，適應(yīng)度與路徑負(fù)載成反比，負(fù)載越小的路徑被選擇的概率越大。假設(shè)某一路徑p的負(fù)載為Rl(p)，適應(yīng)度f(wàn)(p)，通過(guò)式（1）可得

該條路徑被選擇的概率P(p)由式（2）可得。其中，累積概率表示每條路徑之前所有路徑的選擇概率之和，路徑p的累積概率通過(guò)式（3）計(jì)算

2 基于輪盤賭輪的路徑選擇方案

2.1 RWSMPS控制器實(shí)現(xiàn)架構(gòu)

本文提出的RWSMPS路徑選擇方案主要由運(yùn)行在Floodlight控制器［14］上的拓?fù)涔芾砟K、交換機(jī)信息收集模塊和RWSMPS路徑計(jì)算模塊組成。目前SDN應(yīng)用最廣泛的協(xié)議是OpenFlow協(xié)議［15］，負(fù)責(zé)控制平面和數(shù)據(jù)平面之間的交互。RWSMPS的框架如圖2所示。

圖2 RWSMPS框架

控制器通過(guò)OpenFlow協(xié)議下發(fā)流表，動(dòng)態(tài)控制管理網(wǎng)絡(luò)［16］。其中鏈路發(fā)現(xiàn)模塊作為控制器中的基礎(chǔ)模塊，定期收集網(wǎng)絡(luò)鏈路和節(jié)點(diǎn)信息來(lái)生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。拓?fù)涔芾砟K根據(jù)拓?fù)湫畔⒂?jì)算出多路徑傳輸?shù)脑吹侥康墓?jié)點(diǎn)的所有可達(dá)路徑信息。交換機(jī)信息收集模塊定期發(fā)送請(qǐng)求獲取交換機(jī)端口流量信息。在RWSMPS路徑選擇模塊中實(shí)現(xiàn)輪盤賭輪路徑選擇算法，根據(jù)可達(dá)路徑信息和路徑負(fù)載信息來(lái)計(jì)算最佳路徑?？刂破魍ㄟ^(guò)流表的方式把信息安裝到所有交換機(jī)中。

2.1.1 拓?fù)涔芾砟K

該模塊主要用來(lái)獲取源到目的節(jié)點(diǎn)之間的可達(dá)路徑信息?？刂破髦械逆溌钒l(fā)現(xiàn)模塊使用鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議（link layer discovery pro‐tocol， LLDP）［17］在控制器和交換機(jī)之間通信，從網(wǎng)絡(luò)中收集鏈路和節(jié)點(diǎn)信息，通過(guò)對(duì)獲得的信息進(jìn)行整理來(lái)生成全局的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹８鶕?jù)獲得的拓?fù)湫畔?，拓?fù)涔芾砟K使用深度優(yōu)先遍歷算法計(jì)算可達(dá)路徑，獲得多路徑傳輸?shù)脑吹侥康牡刂分g的路徑集?？刂破髦斜４嬗?jì)算的路徑集信息，供路徑選擇模塊使用。

2.1.2 交換機(jī)信息收集模塊

為獲取鏈路的負(fù)載情況，需要對(duì)交換機(jī)端口流量信息進(jìn)行監(jiān)控。交換機(jī)信息收集模塊通過(guò)鏈路發(fā)現(xiàn)模塊得到全局網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，從交換機(jī)獲取端口流量信息。為保證端口信息的實(shí)時(shí)性和可靠性，該模塊每10 s向所有交換機(jī)端口發(fā)送請(qǐng)求來(lái)獲取數(shù)據(jù)。為了確定端口的帶寬利用率，交換機(jī)的端口速率R用式（4）計(jì)算

式中：Trb為b時(shí)刻交換機(jī)端口傳輸和接收的數(shù)據(jù)量；Tra為端口a時(shí)刻傳輸和接收的數(shù)據(jù)量；Tab為a時(shí)刻到b時(shí)刻的時(shí)間。本文采用指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均法（exponential weighted moving average， EWMA）［18］來(lái)預(yù)測(cè)鏈路的負(fù)載。根據(jù)前一時(shí)刻的端口速率和負(fù)載預(yù)測(cè)值，來(lái)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻端口的負(fù)載預(yù)測(cè)值。對(duì)于所有交換機(jī)，t時(shí)刻的負(fù)載預(yù)測(cè)值E(t)通過(guò)式（5）得出

式中：Δt為估計(jì)周期；R為Δt的端口速率；α為預(yù)測(cè)值的加權(quán)系數(shù)，取值為（0，1）。

作者簡(jiǎn)介：吳麗麗，女，福建省南靖縣山城中心小學(xué)，中共黨員，一級(jí)教師，?？茖W(xué)歷，研究方向：目標(biāo)導(dǎo)學(xué) 優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

2.1.3 RWSMPS路徑計(jì)算模塊

作為整個(gè)方案的關(guān)鍵模塊，RWSMPS路徑計(jì)算模塊根據(jù)拓?fù)涔芾砟K提供的路徑集信息和路徑集中所有路徑的負(fù)載預(yù)測(cè)值，為子流進(jìn)行路徑選擇。該模塊實(shí)現(xiàn)本文提出的輪盤賭輪路徑選擇算法，選擇路徑時(shí)不一定選擇負(fù)載最小的路徑，而是賦予負(fù)載較小的路徑較大的選擇概率。通過(guò)平衡路徑間的流量負(fù)載來(lái)避免出現(xiàn)擁塞，提高M(jìn)PTCP傳輸時(shí)的網(wǎng)絡(luò)利用率。在得到合適的路徑后，通過(guò)OpenFlow協(xié)議以流表的方式安裝到選擇路徑的交換機(jī)中。

2.2 輪盤賭輪路徑選擇算法

本文提出一種基于輪盤賭輪的路徑選擇算法，應(yīng)用輪盤賭輪的方式來(lái)進(jìn)行MPTCP子流的路徑選擇。輪盤賭輪路徑選擇算法流程如圖3所示。

圖3 輪盤賭輪路徑選擇算法流程圖

首先獲取源到目的節(jié)點(diǎn)的路徑集，對(duì)于每條路徑，根據(jù)路徑上交換機(jī)端口的負(fù)載預(yù)測(cè)值，用最小的端口負(fù)載預(yù)測(cè)值來(lái)代表路徑的負(fù)載預(yù)測(cè)值。整條路徑的負(fù)載歸一化L(t)通過(guò)式（6）得到

式中：E(t)為t時(shí)刻路徑的負(fù)載預(yù)測(cè)值；C為交換機(jī)的端口容量。L(t)的值在每個(gè)端口定期更新，反映路徑的當(dāng)前負(fù)載情況。首先，計(jì)算出路徑集中每條路徑的權(quán)重，其中路徑的權(quán)重負(fù)載來(lái)確定。用來(lái)表示路徑被選擇的權(quán)重，負(fù)載越小的路徑權(quán)重越大。當(dāng)L(t)等于0時(shí)，假設(shè)路徑權(quán)重為一個(gè)足夠大的值M，本文假設(shè)M=10 000，累加所有路徑的權(quán)重。每條路徑的權(quán)重占權(quán)重之和的比例就是這條路徑被選擇的概率。然后隨機(jī)選擇一個(gè)在0到1之間的實(shí)數(shù)S，遍歷所有路徑并累加當(dāng)前路徑的概率，直到累加概率大于S。累加概率大于S時(shí)的當(dāng)前路徑就是要選擇的路徑。MPTCP傳輸中多條子流的路徑選擇都通過(guò)輪盤賭輪的方式，使負(fù)載較小的路徑傳輸更多流量。

MPTCP在建立連接時(shí)，使用RWSMPS路徑選擇方案進(jìn)行路徑選擇。建立第一條子流和添加額外子流的數(shù)據(jù)包交互過(guò)程如圖4所示。當(dāng)交換機(jī)收到一個(gè)MPTCP客戶端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包時(shí)，如果沒(méi)有指定的流表去處理轉(zhuǎn)發(fā)，就會(huì)通過(guò)OpenFlow協(xié)議將該數(shù)據(jù)包發(fā)送到控制器處理?？刂破魈崛?shù)據(jù)包的包頭信息，檢查是否存在表示MPTCP連接的選項(xiàng)MP_CA‐PABLE或者M(jìn)P_JOIN。如果不存在表示MPTCP連接的選項(xiàng)，控制器把數(shù)據(jù)包當(dāng)作普通TCP數(shù)據(jù)包處理。如果數(shù)據(jù)包存在MP_CA‐PABLE選項(xiàng)，說(shuō)明該數(shù)據(jù)包是創(chuàng)建新MPTCP連接的設(shè)置包?？刂破魍ㄟ^(guò)提取源到目的節(jié)點(diǎn)的地址，運(yùn)行RWSMPS方案為子流選擇路徑，通過(guò)流表把選擇的路徑信息安裝到交換機(jī)中。交換機(jī)通過(guò)指定的路徑將數(shù)據(jù)包發(fā)送給MPTCP服務(wù)器，服務(wù)器收到后發(fā)送確認(rèn)信息給MPTCP客戶端，此時(shí)進(jìn)行MPTCP傳輸?shù)牡谝粭l子流就建立完成了。如果存在MP_JOIN選項(xiàng)，該數(shù)據(jù)包表示用來(lái)建立額外的子流，控制器通過(guò)判斷該數(shù)據(jù)包所屬的MPTCP連接信息，再次運(yùn)行RWSMPS方案為額外的子流選擇路徑。每條子流通過(guò)該方式建立連接后，MPTCP連接創(chuàng)建完成。

圖4 MPTCP建立連接時(shí)數(shù)據(jù)包交互

3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與分析

3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

本文通過(guò)VMware虛擬機(jī)平臺(tái)搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，虛擬機(jī)使用Ubuntu18.04操作系統(tǒng)，使用Floodlight作為SDN控制器，使用Mininet作為網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)。Floodlight和Mininet安裝在不同的虛擬機(jī)系統(tǒng)中，其中運(yùn)行Mininet的系統(tǒng)編譯并安裝了MPTCP v0.95內(nèi)核，可使用MPTCP進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

本文利用Mininet 2.3.0網(wǎng)絡(luò)仿真器建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，模擬OpenFlow交換機(jī)的軟件是OpenvSwitch 2.9.8。實(shí)驗(yàn)中使用的OpenFlow協(xié)議版本為OpenFlow1.3。利用分布式互聯(lián)網(wǎng)流量生成器（D-ITG）［19］來(lái)生成網(wǎng)絡(luò)流量。

實(shí)驗(yàn)拓?fù)浼皡?shù)如圖5所示，拓?fù)渲邪?2個(gè)OpenFlow交換機(jī)、2臺(tái)服務(wù)器和2臺(tái)客戶機(jī)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)MPTCP服務(wù)器向MPTCP客戶機(jī)發(fā)送帶寬為10Mbps的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，UDP服務(wù)器利用Iperf軟件向UDP客戶機(jī)發(fā)送帶寬為1Mbps的UDP流量作為背景流量。RWSMPS路徑選擇時(shí)負(fù)載預(yù)測(cè)值中的α取值為0.8，實(shí)驗(yàn)持續(xù)1 800 s。將MPTCP的路徑管理器設(shè)置為fullmesh模式，假設(shè)MPTCP的連接不受端點(diǎn)訪問(wèn)鏈路的限制。在實(shí)驗(yàn)中將本文算法與經(jīng)典的ECMP算法和鏈路不相交（Dis‐joint）算法進(jìn)行性能對(duì)比。

圖5 實(shí)驗(yàn)拓?fù)浜蛥?shù)

3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

為了驗(yàn)證本文所提算法在進(jìn)行MPTCP多路徑傳輸時(shí)，是否能夠根據(jù)路徑負(fù)載情況進(jìn)行路徑選擇，并通過(guò)平衡路徑間的流量來(lái)提高傳輸性能。本文選取吞吐量和抖動(dòng)兩個(gè)性能指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)在不同子流情況下算法之間的性能差異。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

以10M帶寬傳輸視頻流時(shí)，比較不同數(shù)量子流在1 800 s內(nèi)傳輸視頻流的平均吞吐量，結(jié)果如圖6所示。隨著子流數(shù)量的增加，吞吐量提高的同時(shí)連接開銷也隨之上升，當(dāng)子流數(shù)大于6時(shí)，傳輸效率開始下降［20］。因此在實(shí)驗(yàn)中，子流數(shù)分別設(shè)置為4、5和6。ECMP算法和鏈路不相交算法的表現(xiàn)類似，由于隨機(jī)分配路徑的特性，ECMP子流很容易在鏈路上發(fā)生沖突，而鏈路不相交算法追求負(fù)載最小的路徑，追求局部最優(yōu)容易出現(xiàn)路徑的擁塞，因此這兩種算法的表現(xiàn)不佳。RWSMPS利用輪盤賭輪的方式動(dòng)態(tài)選擇路徑，可以平衡路徑間的流量負(fù)載，避免路徑間出現(xiàn)沖突，在平均吞吐量上明顯優(yōu)于ECMP算法和鏈路不相交算法。圖7比較了不同數(shù)量的子流在1 800 s內(nèi)的平均抖動(dòng)，由于在路徑選擇時(shí)考慮了路徑上的負(fù)載情況，避免擁塞來(lái)保證數(shù)據(jù)包的有序到達(dá)，在抖動(dòng)上RWSMPS表現(xiàn)優(yōu)于另兩種算法。通過(guò)保證較低的抖動(dòng)，傳輸獲得了更好的穩(wěn)定性。

圖6 不同數(shù)量子流的平均吞吐量

圖7 不同數(shù)量子流的平均抖動(dòng)

圖8、9和圖10分別表示傳輸過(guò)程中使用不同算法1 000 s到1 200 s時(shí)間段內(nèi)的吞吐量比較。當(dāng)子流的數(shù)量為4時(shí)，RWSMPS在吞吐量的表現(xiàn)上比另外兩種算法分別提高了38.3%和37.6%，保持較高傳輸速率而且吞吐量比較穩(wěn)定。當(dāng)子流的數(shù)量為5時(shí)，使用RWSMPS在吞吐量上比另外兩種算法分別提高了51.6%和46.9%，但由于路徑間的差異，此時(shí)RWSMPS傳輸過(guò)程中吞吐量開始出現(xiàn)抖動(dòng)。當(dāng)子流的數(shù)量為6時(shí)，RWSMPS在吞吐量上比另外兩種算法分別提高41.9%和40.9%，其中RWSMPS傳輸中的吞吐量比較穩(wěn)定，但另兩種算法的傳輸吞吐量開始出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，影響傳輸中的穩(wěn)定性。因?yàn)镽WSMPS可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，并避免路徑上的負(fù)載過(guò)大，RWSMPS在表現(xiàn)上優(yōu)于另外兩種算法。其中，ECMP算法由于隨機(jī)的子流分配，容易導(dǎo)致不同子流在相同路徑上出現(xiàn)沖突，吞吐量最低。由于沒(méi)有考慮路徑間的負(fù)載情況和不同路徑間的差異，追求負(fù)載最小的路徑容易造成擁塞，鏈路不相交算法在傳輸過(guò)程中吞吐量表現(xiàn)不佳。RWSMPS在進(jìn)行傳輸時(shí)考慮路徑間的負(fù)載情況，避免了路徑擁塞，因此吞吐量最高。

圖8 4條子流傳輸時(shí)吞吐量的比較

圖9 5條子流傳輸時(shí)吞吐量的比較

圖10 6條子流傳輸時(shí)吞吐量的比較

對(duì)于進(jìn)行多路徑傳輸?shù)脑O(shè)備來(lái)說(shuō)，6條子流已足夠滿足傳輸需求。由于路徑之間的差異，超出6條子流時(shí)，在子流間的協(xié)作控制上會(huì)付出較大代價(jià)，能耗也會(huì)越來(lái)越大，造成傳輸效率下降的同時(shí)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。

綜上，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：本文提出RWSMPS算法明顯優(yōu)于ECMP算法和路徑不相交算法。ECMP在吞吐量和抖動(dòng)方面表現(xiàn)最差，路徑不相交算法因?yàn)闆](méi)有考慮網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載平衡，盲目追求負(fù)載最小的路徑導(dǎo)致其表現(xiàn)不佳。RWSMPS通過(guò)輪盤賭輪選擇的方式在進(jìn)行子流的路徑選擇時(shí)，考慮路徑間的負(fù)載情況，避免了路徑擁塞和帶寬利用率不足等問(wèn)題。RWSMPS相比另外兩種算法在平均吞吐量和抖動(dòng)上表現(xiàn)更好，提高了MPTCP的傳輸性能。

4 結(jié)論

本文提出了一種基于輪盤賭輪選擇的MPTCP路徑選擇方案（RWSMPS），結(jié)合軟件定義網(wǎng)絡(luò)可以感知網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)子流的路徑選擇進(jìn)行了優(yōu)化。RWSMPS能夠利用控制器對(duì)交換機(jī)的流量信息進(jìn)行檢測(cè)，以輪盤賭輪的方式來(lái)進(jìn)行子流的路徑選擇。通過(guò)考慮路徑上的負(fù)載情況，在選擇路徑時(shí)MPTCP平衡不同路徑間的流量負(fù)載，提高了多路徑傳輸效率。通過(guò)仿真證明了RWSMPS在吞吐量上比ECMP算法和鏈路不相交算法分別提高了43.9%和41.8%左右，能夠有效提高傳輸效率。RWSMPS在抖動(dòng)上比另兩種算法分別減少了41.6%和40.7%左右，保證了傳輸?shù)姆€(wěn)定性。