CN110391879B - 数据传输网络的丢包恢复方法、装置和计算机设备 - Google Patents

数据传输网络的丢包恢复方法、装置和计算机设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种数据传输网络的丢包恢复方法、装置和计算机设备，采用编码的方式生成编码包进行丢包恢复，并非基于数据包发送队列中滞留的所有数据包，从数据包序列号最小的数据包开始依次进行主动重传，也就是当有机会进行主动重传时，根据多路径数据传输网络的网络状态，对未收到接收端反馈确认字符且未被编码过的疑丢失数据包进行编码，将所有可能丢失的数据包一起编码，生成编码包，然后，通过最优传输路径快速地将编码包发送给接收端，使得发送端总是可以“重新传输”实际丢失的数据包，而不需要精确地预测哪个包丢失，在节约***资源的同时提高了丢包恢复效率。

Description

数据传输网络的丢包恢复方法、装置和计算机设备
技术领域
本申请涉及通讯技术领域，特别是涉及一种数据传输网络的丢包恢复方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)是大多数现代在线Web(World Wide Web，全球广域网)服务的底层传输协议。它的传输时间对Web服务性能至关重要，多路径传输控制协议MultiPathTCP(以下简称MPTCP)，其是允许传输控制协议(TCP)连接使用多个路径来最大化信道资源使用的协议。MPTCP定义有多个拥塞控制机制，其支持冗余信道资源的反向多路复用，将整个数据传输速率提高到所有可用信道的总和。然而，MPTCP/TCP中，数据可能会因为网络状况不佳而发生丢包，数据包丢失是导致MPTCP/TCP性能低下最重要的因素。，因此，需要在数据包被检测到丢失前进行主动恢复。
然而，目前，互联网路径(尤其是移动设备)的带宽通常相对较小，这使得在信息节点在遵守拥塞控制的同时进行丢包主动重传的机会非常有限，在这样有限的条件下，现有的多路径丢包恢复方法，由于无法预知是哪个数据包发生丢失，故采用的方式是当传输网络中有空闲的拥塞窗口且没有新的数据发送时，将发送队列中所有滞留的数据包，从序列号最小的数据包开始依次进行主动重传，而通常序列号最小的数据包不是真正丢失的数据包，故需要重传一定数量的冗余包后，才能成功恢复真正丢失的数据包，几个错误的重传将会大大减弱甚至抵消主动丢包恢复的效率，且造成***资源浪费。
发明内容
基于此，有必要针对现有的丢包恢复机制的丢包恢复效率低且造成资源浪费的问题，提供一种高效的数据传输网络的丢包恢复方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种数据传输网络的丢包恢复方法，方法包括：
获取多路径数据传输网络的网络状态，网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率；
当多路径数据传输网络中存在空闲拥塞窗口、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径；
基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包，第一疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被编码过的数据包；
将编码包通过最优传输路径发送至接收端。
在其中一个实施例中，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径包括：
获取各传输路径的当前丢包率以及总丢包率；
对各传输路径的当前丢包率以及总丢包率进行加权处理，得到各传输路径的预估丢包率；
对各传输路径的预估丢包率和各传输路径的往返时延进行加权处理，得到各传输路径的度量指标值；
根据度量指标值，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径。
在其中一个实施例中，根据度量指标值，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径包括：
将度量指标值最小的传输路径确定为最优传输路径；
将度量指标值最大的传输路径确定为最差传输路径。
在其中一个实施例中，网络状态包括单个编码块的最大编码包个数；基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码包括：
获取最差传输路径的预估丢包率以及第一疑丢失数据包的个数；
根据最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数，确定当前编码块的大小，当前编码块的大小为最差传输路径上将被编码的数据包个数；
根据当前编码块的大小、第一疑丢失数据包的个数、最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数，采用Reed-Solomon编码算法对第一疑丢失数据包进行编码。
在其中一个实施例中，根据最差传输路径的预估丢包率以及预设的单个编码块中最大编码包个数，确定当前编码块的大小包括：
当当前编码的大小大于单个编码块的最大编码包个数时，则将第一疑丢失数据包的个数、当前编码的大小以及单个编码块的最大编码包个数中的最小值，确定为当前编码块的大小。
在其中一个实施例中，基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包之后，还包括：
获取最差传输路径的第二疑丢失数据包，第二疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被预设机制重传过的数据包，第二疑丢失数据包携带数据序列号；
当检测到多路径数据传输网络存在空闲拥塞窗口时，通过最优传输路径重新传输当前的第二疑丢失数据包中数据包序列号最小的数据包。
一种数据传输网络的丢包恢复装置，装置包括：
网络状态获取模块，用于获取多路径数据传输网络的网络状态，网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率；
路径选择模块，用于当多路径数据传输网络中存在空闲拥塞窗口、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径；
编码模块，用于基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包，第一疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被编码过的数据包；
数据发送模块，用于将编码包通过最优传输路径发送至接收端。
在其中一个实施例中，装置还包括：
数据包重传模块，用于获取最差传输路径的第二疑丢失数据包，第二疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被预设机制重传过的数据包，第二疑丢失数据包携带数据序列号，当检测到多路径数据传输网络存在空闲拥塞窗口时，通过最优传输路径重新传输当前的第二疑丢失数据包中数据包序列号最小的数据包。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取多路径数据传输网络的网络状态，网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率；
当多路径数据传输网络中存在空闲拥塞窗口、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径；
基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包，第一疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被编码过的数据包；
将编码包通过最优传输路径发送至接收端。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取多路径数据传输网络的网络状态，网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率；
当多路径数据传输网络中存在空闲拥塞窗口、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径；
基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包，第一疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被编码过的数据包；
将编码包通过最优传输路径发送至接收端。
上述数据传输网络的丢包恢复方法、装置、计算机设备和存储介质，并不是基于数据包发送队列中滞留的所有数据包，从数据包序列号最小的数据包开始依次进行主动重传，而是使用编码的方式生成编码包进行传输，也就是，当有机会进行主动重传时，根据多路径数据传输网络的网络状态，对未收到接收端反馈的确认字符且未被编码过的数据包进行编码，将所有可能丢失的数据包一起编码，生成编码包，然后，通过最优传输路径快速地将编码包发送给接收端，使得发送端总是可以“重新传输”实际丢失的数据包，而不需要精确地预测哪个包丢失，在节约***资源的同时提高了丢包恢复效率。
附图说明
图1为一个实施例中数据传输网络的丢包恢复方法的应用环境图；
图2为一个实施例中数据传输网络的丢包恢复方法的流程示意图；
图3为一个实施例中对疑丢失数据包进行编码的流程示意图；
图4为另一个实施例中数据传输网络的丢包恢复方法的详细流程示意图；
图5为一个实施例中数据传输网络的丢包恢复装置的结构框图；
图6为另一个实施例中数据传输网络的丢包恢复装置的结构框图；
图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的数据传输网络的丢包恢复方法，可应用于如图1所示的应用环境图中，包括接收端、发送端和多路径的数据传输网络，假设最优传输路径为图1中的传输路径N，最差传输路径为传输路径2。发送端获取多路径数据传输网络的网络状态，其中，网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率，当多路径数据传输网络中存在空闲拥塞窗口、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径，基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对第一疑丢失数据包(即未收到接收端反馈确认字符且未被编码过的数据包，如图1中的P3和P4)进行编码，得到编码包C，最后，将编码包C通过最优传输路径N发送至接收端，而数据包P4则通过最差传输路径即传输路径2传输至接收端。接收端接收编码包C，根据数据包P4和编码包C共同作用恢复出实际丢失的数据包(即P3)，并将数据包P3交付至数据缓冲区。其中，发送端是发送数据的终端主机，接收端是接收数据的终端主机，在网络的双向连接中，终端主机可以是同时是发送端和接收端，具体的，终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。
在其中一个实施例中，如图2所示，提供了一种数据传输网络的丢包恢复方法，以该方法应用于发送端为例进行说明，包括以下步骤：
步骤S200，获取多路径数据传输网络的网络状态，网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率。
多路径数据传输网络(以下简称网络)是指包含多条数据传输路径的网络。确认字符ACK(Acknowledgement，确认字符)是在数据通信中接收站发给发送站的一种传输类控制字符，用于表示发来的数据已确认接收无误。在TCP/IP(Internet Protocol，网际协议)协议中，如果接收方成功的接收到数据，那么会回复一个ACK数据。通常ACK字符有其固定的格式，长度大小，由接收端反馈发送端。当发送端接收到丢包恢复指令时，会获取当前网络的网络状态，当网络中存在空闲拥塞窗口且没有新数据传输时，便会主动进行丢包恢复，网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延即RTT(Round-Trip Time，往返时延)以及丢包率。
步骤S400，当多路径数据传输网络中存在空闲拥塞窗口、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径。
目前，现有技术中，最近的主动丢包恢复机制(为了便于说明，下面将最近的丢包恢复机制简称为FUSO)，当需要进行丢包恢复时，由于数据包还没有被验证是否真正丢失，所以很难预测到哪个数据包最有可能丢失，因此，只要有机会进行主动重传，就会简单地重传发送队列中未被确认的数据包中数据包序列最小的数据包(即滞留在发送队列中最久的数据包)。然而，滞留最久的未被确认的数据包通常不是真正丢失的数据包，因此需要重传多个冗余包才能成功恢复到正确(真正丢失)的数据包。在实际应用中，通过简单的实验得知，现有的丢包恢复方法大约需要重传4-16个冗余包，才能成功恢复丢失的数据包，如此，丢包恢复的时间过长，在一定程度上造成了***资源浪费。因此，本实施例中提供的数据传输网络丢包恢复机制(为了便于说明，下面将本申请提供的数据传输网络丢包恢复机制简称为CoFUSO)，是在检测到疑丢失数据包个数小于空闲拥塞窗口个数、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径，可以以最优传输路径进行数据传输，提升数据传输速度。
在其中一个实施例中，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径包括：获取各传输路径的当前丢包率以及总丢包率，对各传输路径的当前丢包率以及总丢包率进行加权处理，得到各传输路径的预估丢包率，对各传输路径的预估丢包率和各传输路径的往返时延进行加权处理，得到各传输路径的度量指标值，根据度量指标值，选择出最优传输路径和最差传输路径。
当前丢包率也可理解为最近丢包率，本实例中，将当前丢包率lossrate_last定义为：1与上一次重传之后的总传包数之比，如果发生丢包，则重传之后的总传包数置为1，如果未重传过数据包，则当前丢包率为0，总丢包率lossrateall是根据总重传包数与总传包数之比计算得到的。在实际应用中，发送端需要监控并预估每条传输路径的丢包率，以便后续选择合适的编码率进行编码。具体的，可以是获取各传输路径的当前丢包率以及总丢包率，对各传输路径的当前丢包率以及总丢包率进行加权处理，然后，得到各传输路径的预估丢包率为L＝α1lossrateall+β1lossratelast，由于因特网路径可能有不同的延迟，当选择最差传输路径或者最优传输路径时，还考虑了传输路径的往返时延RTT。具体的，可以是规格化所有传输路径的丢包率和RTT，并将规格化后的丢包率和RTT加权值(即
Figure BDA0002129677430000081
)作为度量指标值来选择最差传输路径或者最优传输路径。本实施例中，在选择传输路径时，将传输路径的丢包率和RTT结合考虑，能够减少因传输路径的延迟时间不同造成的数据传输时间过长。
在其中一个实施例中，根据度量指标值，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径包括：将度量指标值最小的传输路径确定为最优传输路径，将度量指标值最大的传输路径确定为最差传输路径。
在实际应用中，发现度量指标值最小的传输路径其数据传输性能更好，发现度量指标值最大的传输路径其数据传输性能更差，因此，将度量指标值最小的传输路径确定为最优传输路径，将度量指标值最大的传输路径确定为最差传输路径，能够保证数据传输效率。
步骤S600，基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包，第一疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被编码过的数据包。
与主动丢包恢复机制FUSO不同的是，本申请提供的丢包恢复方法并不是从发送队列中数据包序列号最小的数据包进行重传，而是使用纠删码生成编码包。而是当多路径数据传输网络中存在空闲拥塞窗口、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对疑丢失数据包进行编码，将所有可能丢失的数据包一起编码，因此，发送端总是可以“重新传输”正确的数据包，而不需要精确地预测哪个包丢失，因为接收端可以在接收到其他数据包后解码出实际丢失的数据包。具体的，可以是根据多路径数据传输网络当前的网络状态，动态选择合适的编码率进行编码，例如，若最差传输路径上的疑丢失数据包个数为10个，其丢包率为30％，那么，即预测10个疑丢失数据包中可能会丢失3个数据包，因此，就要对应产生3个编码包，若丢包率为35％，按照丢包率与编码包个数的对应关系，从理论上来说，会产生3.5个编码包，但由于3.5不是整数，因此，可采用四舍五入的方式对编码包个数进行取整，即丢包率为35％，则对应产生4个编码包，丢包率为31％，则对应产生3个编码包。本实施例中，根据多路径数据传输网络当前的网络状态，动态选择合适的编码率进行编码，保持丢包恢复效率。
如图3所示，在其中一个实施例中，网络状态包括单个编码块的最大编码包个数；基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码包括：
步骤S602，获取最差传输路径的预估丢包率以及第一疑丢失数据包的个数，；
步骤S604，根据最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数，确定当前编码块的大小，当前编码块的大小为最差传输路径上将被编码的数据包个数；
步骤S606，根据当前编码块的大小、第一疑丢失数据包的个数、最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数；
步骤S608，采用Reed-Solomon编码算法对第一疑丢失数据包进行编码。
本实施例中，CoFUSO采用了一种***化的Reed-Solomon(RS)码来生成编码包。具体的，在实际实验中，发现最差传输路径是最有可能发生丢包的传输路径，疑丢失数据包(可称为单个编码块)，假设当前编码块的大小为K(初始值为0)，并认为K个未被确认的数据包可生成M个编码包，这M个编码包可以用来恢复多达M个原始数据包，当前编码块的大小为最差传输路径上将被编码的数据包个数。理论上，M可以是任意大的值来恢复任意数量的丢失包。然而，在实际中，解码复杂度随着O(M2)的增加而增加。此外，K应该尽量小以减少在接收端缓冲区进行解码时的内存开销。由于M影响着解码时间，考虑到计算开销和网络的RTT，故将M的上限设置为Mmax，即单个编码块的最大编码包个数。具体的，可以是将Mmax设置为其解码时间小于1/4个RTT，从而比简单重传更快，类似的，考虑到接收端的内存资源，将K的上限设置为Kmax，即最大的编码块大小。
为了进一步减少计算和内存开销，本实施例采用根据多路径传输网络的条件动态选择合适的编码率(即确定好M和K的值)进行编码。具体的，可以是对于每个编码块，根据最差传输路径的预估丢包率L以及单个编码块的最大编码包个数Mmax，将当前编码块大小K设置为
Figure BDA0002129677430000101
即Nuc中的最小值，Nuc被定义为在最差传输路径上第一疑丢失数据包个数，根据当前编码块的大小
Figure BDA0002129677430000102
最差传输路径的预估丢包率L以及单个编码块的最大编码包个数Mmax，采用Reed-Solomon编码算法对第一疑丢失数据包Nuc进行编码。在实际应用中，有很大的可能是
Figure BDA0002129677430000103
个数据包中Mmax有个数据包会丢失
Figure BDA0002129677430000104
所以，考虑到最多可以生成Mmax个编码包，它们通常足够恢复原始的
Figure BDA0002129677430000105
个数据包中丢失的Mmax个包。进一步的，为了减少计算开销，如果没有足够的原始数据包，单个编码块的编码包个数M可以减少到小于Mmax。可以理解的是，在其他实施例中，编码算法还可以是除Reed-Solomon编码算法之外的其他算法。本实施例中，采用RS编码算法，其编码速度快，且RS编码算法使用的是在线编码，在发送端无需额外的缓冲区。
在其中一个实施例中，根据最差传输路径的预估丢包率以及预设的单个编码块中最大编码包个数，确定当前编码块的大小包括：当当前编码的大小大于单个编码块的最大编码包个数时，则将第一疑丢失数据包的个数、当前编码的大小以及单个编码块的最大编码包个数中的最小值，确定为当前编码块的大小。
本申请编码算法的原则是一次编码将尽可能多的数据包编码在一个数据包中，故，最理想的状态就是尽量一次能把所有未确认而且没有被编码过的数据包Nuc全编码进去，但是由于现实条件受限，单个编码块中的可容纳的数据包个数可能没有Nuc那么多，情况体现在：
1)Nuc大于当前设定单个编码块中最大数据包个数Kmax；
2)设最差传输路径上未接收到接收端反馈的确认字符的数据包为N，单个编码块中最大的编码包个数Mmax，若当前网络条件很差，由Mmax和L得到的K的值可能远远小于Nuc，例如，假设Mmax＝3，如果第一疑丢失数据包个数Nuc为20，预估丢包率L为30％，则将把20个数据包全部编码进单个编码块时，这时，会对应产生的编码包个数为6，由于6大于当前的单个编码块中最大的编码包个数Mmax(即3)，因此，当前的编码块无法满足编码要求，故，为了保证编码的顺利进行，需要减少N的数量。在此情形下，本实施例中采用
Figure BDA0002129677430000111
取这三个中的最小值作为单个编码块中的数据包个数K，而M则可以根据K和L求得。编码完成之后，由于最差传输路径上未确认的数据包有一部分被编码进了编码块(假设被编码的数据包个数为K，对应于当前的编码块大小K)，所以Nuc的值需要更新，即减去编码块的大小K，即有Nuc＝Nuc-K。本实施中，根据网络条件，动态调整编码方式，能够提高编码方式的适应性。
上述数据传输网络的丢包恢复方法，不是基于数据包发送队列中滞留的所有数据包，从数据包序列号最小的数据包开始依次进行主动重传，而是使用编码的方式生成编码包进行传输，也就是，当有机会进行主动重传时，根据多路径数据传输网络的网络状态，对未收到接收端反馈的确认字符且未被编码过的数据包进行编码，将所有可能丢失的数据包一起编码，生成编码包，然后，通过最优传输路径快速地将编码包发送给接收端，使得发送端总是可以“重新传输”实际丢失的数据包，而不需要精确地预测哪个包丢失，在节约***资源的同时提高了丢包恢复效率。
如图4所示，在其中一个实施例中，基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对疑丢失数据包进行编码，得到编码包之后，还包括：步骤S900，获取最差传输路径的第二疑丢失数据包，第二疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被预设机制重传过的数据包，第二疑丢失数据包携带数据序列号；
当检测到多路径数据传输网络存在空闲拥塞窗口时，通过最优传输路径重新传输当前的第二疑丢失数据包中数据包序列号最小的数据包。
为了保障丢失数据包的重传恢复效率，需要充分利用传输机会。在实际应用中，由于计算开销，Mmax通常很小，因此，当为所有未被确认的包生成了编码包时，通常仍然会有空闲的拥塞窗口，所以可以利用这样的机会进行进一步的主动恢复。具体来说，如果有进一步的传输机会，本申请的丢包恢复机制CoFUSO将会降级为主动丢包恢复机制FUSO，即获取第二疑丢失数据包(当前的多路径数据传输网络中未接收到接收端反馈确认字符、且未被预设机制重传过的数据包)，并每次在最优传输路径上重新传输当前的第二疑丢失数据包中数据包序列号最小的数据包，以此完成当前发送队列中滞留的第二疑丢失数据包的重传。本实施例中，预设机制为主动丢包恢复机制FUSO。其中，主动丢包恢复最多只重传一次未被确认的数据包(不包括编码包)，从而避免给网络增加过多不必要的流量。
如上述实施例描述，当CoFUSO的发送端生成编码包，并将编码包通过最优传输路径发送至接收端时，接收端会对该编码包进行解码，以恢复真正丢失的数据包。像MPTCP等多路径传输协议中，接收端有一个数据级的接收缓冲区，每条传输路径都有一个虚拟接收缓冲区，该缓冲区映射到数据级的接收缓冲区中。本实施例中，在接收端中，为每条传输路径设计有一组额外的缓冲区来解码数据包，即数据包缓冲区用于存储原始数据包，编码包缓冲区用于存储编码包。由于解码需要数据包和编码包共同作用，CoFUSO是在接收端收到有序的数据包后，首先将其交付到数据级接收缓冲区中，并将其复制到传输路径的数据包缓冲区以便解码，每个数据包根据其数据包序列号***到数据包缓冲区对应的位置。一旦接收到的数据包和编码包总个数等于对应的编码块的大小，接收端将解码出丢失包并将其交付到数据级接收缓冲区中。然后，清除数据包缓冲区和编码包缓冲区中属于当前编码块的数据包和编码包。数据包缓冲区是一个最大大小为Kmax的循环缓冲区。这确保CoFUSO中接收端有足够的缓冲空间来解码最大的编码块。当数据包的序列号超过缓冲区限制时，CoFUSO把缓冲区的第一个包提前清除，以便在缓冲区留出空间存储最新到的数据包。相应地，编码包缓冲区的最大大小为Mmax，根据编码块的传输路径序号和块内的编码包序号，将编码包的按顺序存储到相应传输路径的编码包缓冲区中。本实施例中，通过设置额外的编码包缓冲区，并将解码出的数据包交付到总缓冲区即数据级接收缓冲区，能够减少丢包恢复的完成时间。
应该理解的是，虽然图2至图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2至图4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在其中一个实施例中，如图5所示，提供了一种数据传输网络的丢包恢复装置，包括：网络状态获取模块410、路径选择模块420、编码模块430以及数据发送模块440，其中：
网络状态获取模块410，用于获取多路径数据传输网络的网络状态，网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率。
路径选择模块420，用于当多路径数据传输网络中存在空闲拥塞窗口、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径。
编码模块430，用于基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包，第一疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被编码过的数据包。
数据发送模块440，用于将编码包通过最优传输路径发送至接收端。
如图6所示，在其中一个实施例中，数据传输网络的丢包恢复装置还包括数据包重传模块450，用于获取最差传输路径的第二疑丢失数据包，第二疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被预设机制重传过的数据包，第二疑丢失数据包携带数据序列号，当检测到多路径数据传输网络存在空闲拥塞窗口时，通过最优传输路径重新传输当前的第二疑丢失数据包中数据包序列号最小的数据包。
在其中一个实施例中，路径选择模块420还用于获取各传输路径的当前丢包率以及总丢包率，对各传输路径的当前丢包率以及总丢包率进行加权处理，得到各传输路径的预估丢包率，对各传输路径的预估丢包率和各传输路径的往返时延进行加权处理，得到各传输路径的度量指标值，根据度量指标值，选择出最优传输路径和最差传输路径。
在其中一个实施例中，路径选择模块420还用于将度量指标值最小的传输路径确定为最优传输路径，将度量指标值最大的传输路径确定为最差传输路径。
在其中一个实施例中，编码模块430还用于获取最差传输路径的预估丢包率以及第一疑丢失数据包的个数，根据最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数，确定当前编码块的大小，根据当前编码块的大小、第一疑丢失数据包的个数、最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数，采用Reed-Solomon编码算法对第一疑丢失数据包进行编码。
在其中一个实施例中，编码模块430还用于当当前编码的大小大于单个编码块的最大编码包个数时，则将第一疑丢失数据包的个数、当前编码的大小以及单个编码块的最大编码包个数中的最小值，确定为当前编码块的大小。
关于数据传输网络的丢包恢复装置的具体限定可以参见上文中对于数据传输网络的丢包恢复方法的限定，在此不再赘述。上述数据传输网络的丢包恢复装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在其中一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储数据包等。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种数据传输网络的丢包恢复方法。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在其中一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取多路径数据传输网络的网络状态，网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率，当多路径数据传输网络中存在空闲拥塞窗口、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径，基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包，将编码包通过最优传输路径发送至接收端，第一疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被编码过的数据包。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取最差传输路径的第二疑丢失数据包，第二疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被预设机制重传过的数据包，第二疑丢失数据包携带数据序列号，当检测到多路径数据传输网络存在空闲拥塞窗口时，通过最优传输路径重新传输当前的第二疑丢失数据包中数据包序列号最小的数据包。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取各传输路径的当前丢包率以及总丢包率，对各传输路径的当前丢包率以及总丢包率进行加权处理，得到各传输路径的预估丢包率，对各传输路径的预估丢包率和各传输路径的往返时延进行加权处理，得到各传输路径的度量指标值，根据度量指标值，选择出最优传输路径和最差传输路径。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将度量指标值最小的传输路径确定为最优传输路径，将度量指标值最大的传输路径确定为最差传输路径。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取最差传输路径的预估丢包率以及第一疑丢失数据包的个数，根据最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数，确定当前编码块的大小，当前编码块的大小为最差传输路径上将被编码的数据包个数，根据当前编码块的大小、第一疑丢失数据包的个数、最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数，采用Reed-Solomon编码算法对第一疑丢失数据包进行编码。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：当当前编码的大小大于单个编码块的最大编码包个数时，则将第一疑丢失数据包的个数、当前编码的大小以及单个编码块的最大编码包个数中的最小值，确定为当前编码块的大小。
在其中一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取多路径数据传输网络的网络状态，网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率，当多路径数据传输网络中存在空闲拥塞窗口、且多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径，基于网络状态和最差传输路径的丢包率，对最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包，将编码包通过最优传输路径发送至接收端，第一疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被编码过的数据包。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取最差传输路径的第二疑丢失数据包，第二疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被预设机制重传过的数据包，第二疑丢失数据包携带数据序列号，当检测到多路径数据传输网络存在空闲拥塞窗口时，通过最优传输路径重新传输当前的第二疑丢失数据包中数据包序列号最小的数据包。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取各传输路径的当前丢包率以及总丢包率，对各传输路径的当前丢包率以及总丢包率进行加权处理，得到各传输路径的预估丢包率，对各传输路径的预估丢包率和各传输路径的往返时延进行加权处理，得到各传输路径的度量指标值，根据度量指标值，选择出最优传输路径和最差传输路径。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将度量指标值最小的传输路径确定为最优传输路径，将度量指标值最大的传输路径确定为最差传输路径。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取最差传输路径的预估丢包率以及第一疑丢失数据包的个数，根据最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数，确定当前编码块的大小，当前编码块的大小为最差传输路径上将被编码的数据包个数，根据当前编码块的大小、第一疑丢失数据包的个数、最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数，采用Reed-Solomon编码算法对第一疑丢失数据包进行编码。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：当当前编码的大小大于单个编码块的最大编码包个数时，则将第一疑丢失数据包的个数、当前编码的大小以及单个编码块的最大编码包个数中的最小值，确定为当前编码块的大小。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种数据传输网络的丢包恢复方法，其特征在于，所述方法包括：
获取多路径数据传输网络的网络状态，所述网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率；
当所述多路径数据传输网络中存在所述空闲拥塞窗口、且所述多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据所述各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出所述多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径；
基于所述网络状态和所述最差传输路径的丢包率，对所述最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包，所述第一疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被编码过的数据包；
将所述编码包通过所述最优传输路径发送至接收端；
所述网络状态还包括单个编码块的最大编码包个数；所述基于所述网络状态和所述最差传输路径的丢包率，对所述最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码包括：
获取所述最差传输路径的预估丢包率以及所述第一疑丢失数据包的个数；
根据所述最差传输路径的预估丢包率以及所述单个编码块的最大编码包个数，确定当前编码块的大小，所述当前编码块的大小为所述最差传输路径上将被编码的数据包个数；
根据所述当前编码块的大小、第一疑丢失数据包的个数、所述最差传输路径的预估丢包率以及所述单个编码块的最大编码包个数，采用Reed-Solomon编码算法对所述第一疑丢失数据包进行编码。
2.根据权利要求1所述的数据传输网络的丢包恢复方法，其特征在于，所述根据所述各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出所述多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径包括：
获取各传输路径的当前丢包率以及总丢包率；
对所述各传输路径的当前丢包率以及总丢包率进行加权处理，得到各传输路径的预估丢包率；
对所述各传输路径的预估丢包率和所述各传输路径的往返时延进行加权处理，得到所述各传输路径的度量指标值；
根据所述度量指标值，选择出所述多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径。
3.根据权利要求2所述的数据传输网络的丢包恢复方法，其特征在于，根据所述度量指标值，选择出所述多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径包括：
将所述度量指标值最小的传输路径确定为最优传输路径；
将所述度量指标值最大的传输路径确定为最差传输路径。
4.根据权利要求1所述的数据传输网络的丢包恢复方法，其特征在于，所述根据所述最差传输路径的预估丢包率以及预设的单个编码块中最大编码包个数，确定当前编码块的大小包括：
当所述当前编码的大小大于所述单个编码块的最大编码包个数时，则将所述第一疑丢失数据包的个数、所述当前编码的大小以及所述单个编码块的最大编码包个数中的最小值，确定为当前编码块的大小。
5.根据权利要求1所述的数据传输网络的丢包恢复方法，其特征在于，所述基于所述网络状态和所述最差传输路径的丢包率，对所述最差传输路径的第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包之后，还包括：
获取所述最差传输路径的第二疑丢失数据包，所述第二疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被预设机制重传过的数据包，所述第二疑丢失数据包携带数据序列号；
当检测到所述多路径数据传输网络存在空闲拥塞窗口时，通过所述最优传输路径重新传输当前的所述第二疑丢失数据包中数据包序列号最小的数据包。
6.一种数据传输网络的丢包恢复装置，其特征在于，所述装置包括：
网络状态获取模块，用于获取多路径数据传输网络的网络状态，所述网络状态包括空闲拥塞窗口个数、各传输路径的往返时延以及丢包率；
路径选择模块，用于当所述多路径数据传输网络中存在所述空闲拥塞窗口、且所述多路径数据传输网络中没有新数据需传输时，根据所述各传输路径的往返时延以及丢包率，选择出所述多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径；
编码模块，用于获取所述最差传输路径的预估丢包率以及第一疑丢失数据包的个数，根据所述最差传输路径的预估丢包率以及单个编码块的最大编码包个数，确定当前编码块的大小，所述当前编码块的大小为所述最差传输路径上将被编码的数据包个数，根据所述当前编码块的大小、第一疑丢失数据包的个数、所述最差传输路径的预估丢包率以及所述单个编码块的最大编码包个数，采用Reed-Solomon编码算法对所述第一疑丢失数据包进行编码，得到编码包，所述第一疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被编码过的数据包；
数据发送模块，用于将所述编码包通过所述最优传输路径发送至接收端。
7.根据权利要求6所述的数据传输网络的丢包恢复装置，其特征在于，所述装置还包括：
数据包重传模块，用于获取最差传输路径的第二疑丢失数据包，所述第二疑丢失数据包为未接收到接收端反馈确认字符、且未被预设机制重传过的数据包，所述第二疑丢失数据包携带数据序列号，当检测到所述多路径数据传输网络存在空闲拥塞窗口时，通过所述最优传输路径重新传输当前的所述第二疑丢失数据包中数据包序列号最小的数据包。
8.根据权利要求6所述的数据传输网络的丢包恢复装置，其特征在于，所述路径选模块还用于获取各传输路径的当前丢包率以及总丢包率，对所述各传输路径的当前丢包率以及总丢包率进行加权处理，得到各传输路径的预估丢包率，对所述各传输路径的预估丢包率和所述各传输路径的往返时延进行加权处理，得到所述各传输路径的度量指标值，根据所述度量指标值，选择出所述多路径数据传输网络中最优传输路径和最差传输路径。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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