CN112532536B - 一种文件传输方法、***、计算机可读存储介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种文件传输方法、***、计算机可读存储介质及设备，所述方法包括：发送端对待传输文件进行切片、编号后进行有序传输；接收端根据每个滑动周期内接收到的切片文件进行测速，并统计需要重发的切片文件，根据测速结果和统计结果生成重发消息报文；接收端估算往返延迟RTT，再根据往返延迟RTT和测速结果计算出下一次重发相应切片文件的调度时间，在相应调度时间发送所述重发消息报文给发送端；发送端根据重发消息报文重发相应切片文件，并根据重发消息报文中记载的测速结果调整发送速度，使发送速度跟随测速结果。本发明提出的方案中，接收端基于测速、数据包重发统计情况进行重发调度反馈，发送端根据反馈消息来动态的调整发送的速度，从而能够达到充分利用网络资源的目的。

Description

一种文件传输方法、***、计算机可读存储介质及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种文件传输方法、***、计算机可读存储介质及设备。

背景技术

基于TCP进行文件传输是目前比较常见的传输方法，如ftp协议族，http协议等。但是现有的协议，通常是发送端单方地根据RTT时延和丢包情况在进行发送速度控制。而随着传输距离增加，网络中延迟和丢包率也会增加，网络服务质量则随之降低，因此采用上述发送端单方进行发送速度控制的方式往往很难达到充分使用带宽的能力，特别是在跨网络远距离的传输情况下，RTT时延和丢包率增加，这种带宽利用不充分的情况会更加严重，导致传输性能急剧下降。

发明内容

发明目的：为克服现有文件传输技术中由于发送端单方进行基于RTT时延估计的发送速度控制而导致的控制精度低、进而导致现有方案在RTT时延明显的情况下传输性能急剧下降的问题，本发明提出一种文件传输方法、***、计算机可读存储介质及设备，本发明提出的方案中，接收端基于测速、数据包重发统计情况进行重发调度反馈，发送端根据反馈消息来动态的调整发送的速度，从而能够达到充分利用网络资源的目的。

技术方案：为实现上述技术效果，本发明提出以下技术方案：

一种文件传输方法，包括以下步骤：

(1)发送端对待传输文件进行切片、编号后进行有序传输；

(2)接收端根据每个滑动周期内接收到的切片文件进行测速，并统计需要重发的切片文件，根据测速结果和统计结果生成重发消息报文；接收端估算往返延迟RTT，再根据往返延迟RTT和测速结果计算出下一次重发相应切片文件的调度时间，在相应调度时间发送所述重发消息报文给发送端；

(3)发送端根据重发消息报文重发相应切片文件，并根据重发消息报文中记载的测速结果调整发送速度，使发送速度跟随测速结果。

针对所述文件传输方法，以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述测速结果为：

单个滑动周期内接收端的接收速度；

或连续多个滑动周期内接收端的接收速度的平均值。

可选的，所述下一次重发相应切片文件的调度时间为：

RndCycle＝(RndCount/RndPerTime+1)*ScheduleCycle+RTT+SendRTT

其中，RndCount表示需要重发送的分片数，RndPerTime表示单个分片发送所需要的时间，RndPerTime＝speed_m*RTT*K/RndCount，speed_m表示测速结果，K表示增益系数，ScheduleCycle表示线程发送消息的调度周期，SendRTT表示发送时延。

可选的，所述发送端根据测速结果调整发送速度的具体步骤包括：

初始状态下，发送端在接收到测速结果speed_m后，将发送速度调整至与测速结果一致；初始状态持续P个周期后，发送端进入加速状态；

加速状态下，发送端在接收到测速结果speed_m后，将发送速度调整为speed_m*gain1，gain1为一个大于1的增益系数，*为乘法运算符号；发送端保持加速状态，并持续接收接收端反馈的测速结果，当在某个周期，发送端接收到的测速结果小于当前的发送速度，则发送端进入稳定状态；若连续M个周期内，发送端接收到的测速结果均大于等于发送速度，则在M个周期后转入稳定状态；

稳定状态下，发送端调整发送速度为最近一次接收到的测速结果；稳定状态持续N个周期后，发送端进入微调状态；

微调状态下，发送端在接收到测速结果speed_m后，将发送速度调整为speed_m*gain2，gain2为一个大于1的增益系数；发送端保持微调状态，并持续接收接收端反馈的测速结果，当在某个周期，发送端接收到的测速结果小于当前的发送速度，则发送端重新进入稳定状态；若连续R个周期内发送端接收到的测速结果均大于等于发送速度，则发送端在R个周期后重新转入稳定状态。

可选的，在所述稳定状态下，若用户需要预留带宽给其他应用，则发送端根据用户设置的预留带宽调整发送速度为：speed_m－speed_reserve，speed_reserve为预留带宽所对应的传输速度。

可选的，所述步骤(2)还包括：

接收端设置一个接收分片标志变量，以在每个滑动周期记录本周期内切片文件的接收情况，所述接收分片标志变量的位数与切片文件数一致；

接收端根据每个滑动周期内接收到的切片文件情况对接收分片标志变量进行赋值：若接收到某个切片文件，则将接收分片标志变量中的相应位置1，否则置0；赋值后的接收分片标志变量即为当前滑动周期的统计结果。

设置接收分片标志变量的目的是为了快速的识别出哪些切片文件已经接收。因为网络的不可靠性，往往会存在多次重传，对于已经接收的切片文件，若对端重传，但本端已经接收，则丢弃该重传切片文件；另外通过变量，可以快速地分拣出需要重传的切片文件。

可选的，所述接收端通过重发消息报文向所述发送端发送测速结果和统计结果，所述重发消息报文中包含：已接收到的分片文件序号的最大值、需要重发的分片文件的编号列表和当前接收端的测速结果。

相应地，本发明还提出一种文件传输***，包括发送端和接收端，所述发送端和接收端根据所述方法进行文件传输。

另一方面，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的文件传输方法。

再一方面，本发明提出一种设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，而所述处理器执行所述计算机程序，以实现所述的文件传输方法。

有益效果：现有的TCP传输协议，通常是发送端单方地估计RTT时延，在发送端侧进行发送速度控制，无法利用接收端的负反馈信息，从而无法做到精准的发送的控制，这种方式在RTT时延明显的情况下会导致传输的性能急剧下降。而与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1、本发明在接收端进行数据包传输测量和数据包接收情况统计，然后直接在接收端进行RTT估计，根据网络传输的实际情况计算出下一次重发相应切片文件的调度时间，在这个调度时间把重传消息报文发给发送端，发送端可根据接收端的实际接收情况进行发送速度动态控制，从而达到充分利用带宽资源的目的。

2、现有传输协议中，接收端需要将所有成功接收的数据包信息反馈给发送端，再由发送端统计需要重传的数据包；而本发明中，接收端仅将需要重传的切片文件的编号反馈给发送端，相比现有技术，本发明能够减少反馈报文所占用的数据资源，且直接在接收端一侧统计能够提高统计效率。

附图说明

图1为实施例1所涉及的文件传输方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。但应当理解的是，本发明可以以各种形式实施，以下在附图中出示并且在下文中描述的一些示例性和非限制性实施例，并不意图将本发明限制于所说明的具体实施例。

应当理解的是，在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本发明范围内的另外的实施例。此外，本发明所述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以对以上所阐述的结构、步骤、顺序做出相应修改而不脱离本发明的保护范围。

本实施例旨在克服现有文件传输技术中由于发送端单方进行基于RTT时延估计的发送速度控制而导致的控制精度低、进而导致现有方案在RTT时延明显的情况下传输性能急剧下降的问题。有鉴于此，本实施例提出一种文件传输方法。

实施例1：

图1示出了本实施例提出的文件传输方法的整体流程图，包括以下步骤：

(1)发送端对待传输文件进行切片、编号后进行有序传输；

(2)接收端根据每个滑动周期内接收到的切片文件进行测速，并统计需要重发的切片文件，根据测速结果和统计结果生成重发消息报文；接收端估算往返延迟RTT，再根据往返延迟RTT和测速结果计算出下一次重发相应切片文件的调度时间，在相应调度时间发送所述重发消息报文给发送端；

(3)发送端根据重发消息报文重发相应切片文件，并根据重发消息报文中记载的测速结果调整发送速度，使发送速度跟随测速结果。

与现有技术中发送端单方面进行速度控制相比，本发明通过接收端测速和估算RTT的时延形成重发消息报文反馈至发送端，达到相对精准测速和重发调度。发送端根据服务端的测速反馈，调整发速的状态，再叠加相应的增益，以此达到充分利用用户带宽的目的。

图1示出的文件传输方法可适用于多种传输场景，例如上传下载、数据的多路备份分发、点对点的传输过程等本领域技术人员容易理解的应用场景，本实施例中对此不做特殊限定。

针对所述文件传输方法，以下还提供了若干可选实施方式。

具体的，所述步骤(2)中，接收端测速的具体步骤为：服务端在每个滑动周期统计接收到的切片文件数，该滑动周期的传输的速度为：S＝p/t，其中，p表示该滑动周期接收到的切片总数，t为该滑动周期的时长；如果测到的速度小于设定的最小值Smin，则更新S＝Smin。将S放入测速的速度列表SpeedList，速度列表最多为若干个(数值可调)。为防止速度的抖动的异常值的干扰，接收端测量传输任务的值取为SpeedList中所有的速度的均值：speed_m＝SpeedList所有速度之和/SpeedList中的数量。

具体的，所述步骤(2)中，还包括以下步骤：

接收端设置一个接收分片标志变量，以在每个滑动周期记录本周期内切片文件的接收情况，所述接收分片标志变量的位数与切片文件数一致；接收端根据每个滑动周期内接收到的切片文件情况对接收分片标志变量进行赋值：若接收到某个切片文件，则将接收分片标志变量中的相应位置1，否则置0；赋值后的接收分片标志变量即为当前滑动周期的统计结果。例如：发送端将待传输的文件切分为16个文件切片，则接收端设定2个字节的接收分片标志变量，每个字节为8bit，每1bit表示1个分片。

接收端根据每个滑动周期内接收到的切片文件情况对接收分片标志变量进行赋值操作：接收端在接收到该分片后，则相应的bit置1，否则置0。通过此方法设置，可以用极小的字节数即可判断切片文件是否全部接收完整，以及哪些切片文件是需要重传的。接收端通过重发消息报文向所述发送端发送测速结果和统计结果，所述重发消息报文包含以下信息：

也就是说，假如有16个切片文件，接收端收到的最大的切片文件的编号为10，则检查第1～10切片文件对应的接收分片标志变量中，有哪些切片文件的bit位为0，则认为这些切片文件是需要重发的。否则只告诉发送端当前接收到的最大的切片文件的编号和接收到的速度。

具体的，所述步骤(3)中计算出下一次重发相应切片文件的调度时间的具体步骤为：

当接收端接收到的统计结果中出现需要重发的切片文件时，说明网络中的重发时延比较严重，此时需要估计RTT时延，以此来调度重发的切片文件。若以最新测量的RTT时延来估算，可能会导致波动比较大。本实施方式中优选采用Jacobson/Karels算法，即基于历史的估计值，和最新的RTT的测量值来估算下一时间的RTT的值。其它的本领域技术人员容理解的现有RTT估算(例如RFC793算法、Karn/Partridge算法等)也在本发明的保护范围之内。

估算RTT后，接收端计算用于调度需要重发的切片文件的调度时间，具体算法为：

需要重发送的切片文件数：RndCount

增益：K，该值可以根据网络的情况进行调整，取值范围为0.5～2。

线程发送消息的调度周期：ScheduleCycle

发送时延：SendRTT

单个切片文件发送所需要的时间RndPerTime＝speed_m*RTT*K/RndCount，如果RndPerTime为0，则取默认值为100ms。

估算下一次重发的调度时间:

RndCycle＝(RndCount/RndPerTime+1)*ScheduleCycle+RTT+SendRTT。

在估算出的调度时间点，接收端向发送端反馈重发消息报文来调度需要重发的文件切片。

发送端发送时，根据speed_m来判断每个时钟周期可以发送多少切片文件，优先取需要重发的切片文件，重发的切片文件取完之后，再发送新的切片文件。

具体的，所述步骤(3)中，根据接收端测速结果调整发送速度的具体步骤包括：

初始状态：

设定本端的发送速度send_speed的初始值，例如设定初始值为100KB。

收到接收端返回的接收速度测量值时，设定send_speed＝speed_m。

初始阶段为***预热阶段，此过程可以持续比较短的时间，例如P个周期,然后进入到加速状态。

加速状态：

加速状态下，发送端持续收到接收端反馈的测速结果speed_m。

每接收到一次新的测速结果，便更新发送速度为send_speed＝speed_m*gain1(gain1为一个大于1的增益系数，本实施例中选取gain1＝1.25)。

发送端保持加速状态，并持续收到接收端反馈的测速结果，当在某个周期，发送端接收到的测速结果小于当前的发送速度，则发送端进入稳定状态；若连续M个周期内，发送端接收到的测速结果均大于等于发送速度，则在M个周期后转入稳定状态。

稳定状态：

保持send_speed＝speed_m的测量值的发送速度，当在稳定状态N个周期之后，测试，尝试进入微调状态，尝试加大发送速度。

微调状态：

微调状态下，发送端持续收到接收端反馈的测速结果speed_m。

然后将发送速度更新为send_speed＝speed_m*gain2(gain2也是一个大于1的增益系数，这里gain2的值比gain1要略小，本实施例中取值为1.05)。

发送端持续微调状态，并持续收到接收端反馈的测速结果，当在某个周期，发送端接收到的测速结果小于当前的发送速度，则发送端回到稳定状态；若连续R个周期内，发送端接收到的测速结果均大于等于发送速度，则在R个周期后转入稳定状态。

可选的，为了防止本发送程序将用户带宽完全占满，导致用户的其它的程序无法使用，用户可以设定本服务端可以预留多少带宽给用户的其它的应用程序，则发送程序在发送端进入稳定状态后，发送速度send_speed＝send_peed–speed_reserve，speed_reserve为预留带宽所对应的传输速度。

实施例2：

本实施例提出一种文件传输***以实现实施例所述的方法，该***包括发送端和接收端，所述发送端和接收端根据所述方法进行文件传输。

实施例3：

本实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现实施例1所述的文件传输方法。

实施例4：

本实施例提出一种设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，而所述处理器执行所述计算机程序，以实现实施例1所述的文件传输方法。

以上所述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。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种文件传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)发送端对待传输文件进行切片、编号后进行有序传输；

(2)接收端根据每个滑动周期内接收到的切片文件进行测速，并统计需要重发的切片文件，根据测速结果和统计结果生成重发消息报文；接收端估算往返延迟RTT，再根据往返延迟RTT和测速结果计算出下一次重发相应切片文件的调度时间，在相应调度时间发送所述重发消息报文给发送端；

所述下一次重发相应切片文件的调度时间为：

RndCycle＝(RndCount/RndPerTime+1)*ScheduleCycle+RTT+SendRTT

其中，RndCount表示需要重发送的分片数，RndPerTime表示单个分片发送所需要的时间，RndPerTime＝speed_m*RTT*K/RndCount，speed_m表示测速结果，K表示增益系数，ScheduleCycle表示线程发送消息的调度周期，SendRTT表示发送时延；

(3)发送端根据重发消息报文重发相应切片文件，并根据重发消息报文中记载的测速结果调整发送速度，使发送速度跟随测速结果。

2.根据权利要求1所述的文件传输方法，其特征在于，所述测速结果为：

单个滑动周期内接收端的接收速度；

或连续多个滑动周期内接收端的接收速度的平均值。

3.根据权利要求1所述的文件传输方法，其特征在于，所述发送端根据测速结果调整发送速度的具体步骤包括：

初始状态下，发送端在接收到测速结果speed_m后，将发送速度调整至与测速结果一致；初始状态持续P个周期后，发送端进入加速状态；

加速状态下，发送端在接收到测速结果speed_m后，将发送速度调整为speed_m*gain1，gain1为一个大于1的增益系数，*为乘法运算符号；发送端保持加速状态，并持续接收接收端反馈的测速结果，当在某个周期，发送端接收到的测速结果小于当前的发送速度，则发送端进入稳定状态；若连续M个周期内，发送端接收到的测速结果均大于等于发送速度，则在M个周期后转入稳定状态；

稳定状态下，发送端调整发送速度为最近一次接收到的测速结果；稳定状态持续N个周期后，发送端进入微调状态；

微调状态下，发送端在接收到测速结果speed_m后，将发送速度调整为speed_m*gain2，gain2为一个大于1的增益系数；发送端保持微调状态，并持续接收接收端反馈的测速结果，当在某个周期，发送端接收到的测速结果小于当前的发送速度，则发送端重新进入稳定状态；若连续R个周期内发送端接收到的测速结果均大于等于发送速度，则发送端在R个周期后重新转入稳定状态。

4.根据权利要求3所述的文件传输方法，其特征在于，在所述稳定状态下，若用户需要预留带宽给其他应用，则发送端根据用户设置的预留带宽调整发送速度为：speed_m－speed_reserve，speed_reserve为预留带宽所对应的传输速度。

5.根据权利要求1所述的文件传输方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括：

接收端设置一个接收分片标志变量，以在每个滑动周期记录本周期内切片文件的接收情况，所述接收分片标志变量的位数与切片文件数一致；

接收端根据每个滑动周期内接收到的切片文件情况对接收分片标志变量进行赋值：若接收到某个切片文件，则将接收分片标志变量中的相应位置1，否则置0；赋值后的接收分片标志变量即为当前滑动周期的统计结果。

6.根据权利要求5所述的文件传输方法，其特征在于，所述重发消息报文中包含：已接收到的分片文件序号的最大值、需要重发的分片文件的编号列表和当前接收端的测速结果。

7.一种文件传输***，包括发送端和接收端，其特征在于，所述发送端和接收端根据权利要求1至6任意一项所述方法进行文件传输。

8.一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6任意一项所述的文件传输方法。

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