LDLB: Label-Based Dynamic Load Balance Algorithm for Data Center Network

Xiaoyan Qian

doi:10.1109/tcc.2026.3723429

LDLB: Label-Based Dynamic Load Balance Algorithm for Data Center Network

2026-08-12

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DOI：10.1109/tcc.2026.3723429

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现有数据中心网络中的基于交换机的负载均衡方案面临一个根本性困境：局部策略响应迅速但无法检测下游拥塞，而全局策略近似网络全局视图但受限于信息传播延迟。这些问题导致数据流无法快速准确地绕过拥塞链路，从而延长了流完成时间（FCT）。我们提出了一种基于标签的动态负载均衡（LDLB）算法，该分布式算法通过结合即时局部拥塞检测与全局同步的拥塞标签来弥合这一差距。LDLB利用随机早期检测和显式拥塞通知（RED/ECN）识别拥塞的出口端口，并将其记录在局部拥塞表（LCT）中。拥塞交换机主动生成拥塞标签（标识受影响的IP地址）并转发给上游邻居，后者将标签缓存于拥塞标签表（CLT）中。一种可压缩信息表通过聚合连续IP地址来减少存储和同步开销。在数据包到达时，每个交换机查询LCT和CLT，并应用加权成本多路径（WCMP）类成本函数将流量重新路由至非拥塞链路。在ns-3上的四类真实数据中心工作负载（Web服务器、缓存跟随者、Web搜索、数据挖掘）实验表明，与ECMP、DRILL、LetFlow、HULA和CONGA相比，LDLB分别将FCT降低了57%、61%、65%、67%和54%。

Keyword:

Data Center Networks

Routing Algorithm

Load Balance

Congestion Detection

LDLB: Label-Based Dynamic Load Balance Algorithm for Data Center Network

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