当前位置: 首页 > 专利查询>西北大学专利>正文

一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法技术

技术编号:19067529 阅读:99 留言:0更新日期:2018-09-29 14:46
本发明专利技术公开了一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法,利用多条节点不相交路径并行传输不仅可以增加吞吐量,避免某些链路负载过大造成拥塞,而且可以在当一条路径中某些节点出现故障的情况下用其它路径传输,增加传输可靠性。从总体上提高了网络服务质量。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法
本专利技术属于计算机网络
,涉及一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法。
技术介绍
电子科研、电子商务、社交媒体等各种各样的大型应用产生的海量数据,目前是1012、1015、1018数量级,未来更高,这些大数据经常需要远程传输以实现远程作业。高性能网络(High-PerformanceNetworks,HPN)通过带宽预留可提供专用通道,被公认是一种有效的解决方案。在HPN中,作为控制平面中心单元的带宽调度器,可以根据网络拓扑和不同时隙的可用带宽为用户计算合适的路径并将该路径预留给该用户作为专用传输通道。很多现代广域网(WideAreaNetworks,WANs)骨干网都已经具有高性能网络的功能,而且这个发展趋势越来越快。比如,我国的教育科研计算机网(ChinaEducationResearchNetwork,CERNET)、美国教育科研网Internet2等都具有高性能网络的功能。能否充分利用高性能网络高带宽资源及可灵活调度的优势对各种大数据应用的实施是一个极其关键且需亟待解决的问题。多路径路由相比单路径在吞吐量、负载均衡、鲁棒性等方面具有明显的优势,可以为大数据传输提供强有力的支持。因而单路径扩展到多路径是一个自然的趋势。目前针对可用带宽动态变化的带宽调度研究都是单路径调度策略或固定的多路径,不能更充分地利用网络带宽资源,不能适应更大规模数据传输及更高实时性的传输需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题,本专利技术的目的在于,提供一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法,使得数据由源节点传输到目的节点,所需时间较短。为了实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法,该方法根据用户请求,选择使数据传输结束时间最早的路径集p1={p1(P),...p1(i),...p1(Q)}和路径集p2={p2(P),...p2(i),...p2(Q)},将数据大小为δ的数据由源节点vs传输到目的节点vd;其中,p1(i)表示路径集p1中第i个时隙下的路径,p2(i)表示路径集p2中第i个时隙下的路径,P表示数据传输的开始时隙,Q表示数据传输的结束时隙。可选地,所述的选择使数据传输结束时间最早的路径集p1={p1(P),...p1(i),...p1(Q)}和路径集p2={p2(P),...p2(i),...p2(Q)},采用的方法如下:(1)忽略路径切换时延的情况步骤1,数据传输结束时隙为q,q的起始值为0;利用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的,在第q时隙带宽最大和次大的两条路径p1[q]和p2[q],路径p1[q]和p2[q]节点不相交,该两条路径p1[q]和p2[q]的带宽分别为β1[q]和β2[q];步骤2,数据传输开始时隙为p,0≤p≤q,p的起始值为0;判断数据大小为δ的数据能否在第q时隙传输结束,若(β1+β2)·(t[q+1]-t[p])≥δ,其中,β1=min(β1[p],β1[p+1],...β1[q]),β2=min(β2[p],β2[p+1],...β2[q]),t[p]表示第p时隙的开始时刻,t[q+1]表示第q时隙的结束时刻,则数据能够在第q时隙传输结束,执行步骤3;否则,q的值加1,返回步骤1;步骤3,计算完成时刻tend=t[p]+δ/β,其中,β=β1+β2,β为时间段(t[p],t[q+1])内数据传输的带宽之和;将传输开始时隙p的值加1,并返回步骤2,直至p=q;所有计算得到的tend中的最小值对应的q的值即为数据传输结束时隙Q,对应的p的值即为数据传输开始时隙P;第P时隙到第Q时隙之间,每个时隙中选择出的带宽最大的路径形成路径集p1,每个时隙中选择出的带宽次大的路径形成路径集p2;(2)不忽略路径切换时延的情况步骤1,利用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的,在每个时隙带宽最大的路径,所有路径形成路径集p1'={p1'(0),p1'(1),...p1'(i)...p1'(T-1)},其中,p1'(i)表示在第i个时隙找到的带宽最大的路径,T表示时隙总数,路径p1'(i)的带宽用β1(i)表示;步骤2,数据传输结束时隙为q,0≤q≤T-1,q的初始值为0;步骤3,数据传输开始时隙为p,0≤p≤q,p的初始值为0;找到路径集p1′中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k1,并得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p1″;步骤4,采用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的,在每个时隙与路径集p1′的路径不相交的带宽最大的路径,所有路径形成路径集p2′;步骤5,找到路径集p2'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k2,以及得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p2″;步骤6,若路径集p1″和路径集p2″的最大并行传输数据量D≥δ,D=β″1[p,q]·((t[q]-t[p])-τ·k1)+β″2[p,q]·((t[q]-t[p])-τ·k2),其中,β1″[p,q]为路径集p1″中的路径的最大带宽,β1″[p,q]=min(β1″[p],...β1″[q]),β1″[p]为路径集p1″中第p时隙的路径的带宽,β1″[q]为路径集p1″中第q时隙的路径的带宽,β2″[p,q]为路径集p2'中的路径的最大带宽,β2″[p,q]=min(β2″[p],...β2″[q]),β2″[p]为路径集p2″中第p时隙的路径的带宽,β2″[q]为路径集p2″中第q时隙的路径的带宽,τ为路径切换时延,t[p]表示第p时隙的开始时刻,t[q]表示第q时隙的开始时刻,则执行步骤7,否则,将q的值增加1,执行步骤2;步骤7,计算完成时刻tend=t[q]+δ'/β″;δ'为在t[q]时刻剩余数据量,δ'=δ-D;β″=β1″[p,q]+β2″[p,q];将p的值增加1,返回步骤3,直至p=q;所有计算得到的tend中的最小值对应的路径集p1″和路径集p2″即为选择出的路径集p1和路径集p2。可选地,所述的找到路径集p1'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k1,并得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p1″;采用的方法如下:对于路径集p1'中在[p,q]时隙区间内的第j个时隙的路径p1'[j],p≤j≤q-1,若β1'[j+1]=β1[j+1]或者β1'[j+1]≥β1[p,q],其中,β1'[j+1]为路径p1'[j]在j+1时隙的带宽,β1[p,q]为路径集p1'中在[p,q]时隙区间内的路径的最大带宽,β1[p,q]=min(β1[p],...β1[q]),则第j+1个时隙的路径p1'[j+1]修改为在第j个时隙的路径p1'[j],则由路径p1'[j]到路径p1'[j+1]的切换次数为0;否则,由路径p1'[j]到路径p1'[j+1]的切换次数为1,则第j+1个时隙的路径p1'[j+1]保持不变;对路径集p1'中在[p,q]时隙区间内的每个路径,求该路径的切换次数,每个路径的切换次数之和即为切换次数k1。可选地,所述的找到路径集p2'中在[p,q]时隙区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法,其特征在于,该方法根据用户请求,选择使数据传输结束时间最早的路径集p1={p1(P),...p1(i),...p1(Q)}和路径集p2={p2(P),...p2(i),...p2(Q)},将数据大小为δ的数据由源节点vs传输到目的节点vd;其中,p1(i)表示路径集p1中第i个时隙下的路径,p2(i)表示路径集p2中第i个时隙下的路径,P表示数据传输的开始时隙,Q表示数据传输的结束时隙。

【技术特征摘要】
1.一种高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法,其特征在于,该方法根据用户请求,选择使数据传输结束时间最早的路径集p1={p1(P),...p1(i),...p1(Q)}和路径集p2={p2(P),...p2(i),...p2(Q)},将数据大小为δ的数据由源节点vs传输到目的节点vd;其中,p1(i)表示路径集p1中第i个时隙下的路径,p2(i)表示路径集p2中第i个时隙下的路径,P表示数据传输的开始时隙,Q表示数据传输的结束时隙。2.如权利要求1所述的高性能网络中多条可变路径固定带宽的调度方法,其特征在于,所述的选择使数据传输结束时间最早的路径集p1={p1(P),...p1(i),...p1(Q)}和路径集p2={p2(P),...p2(i),...p2(Q)},采用的方法如下:(1)忽略路径切换时延的情况步骤1,数据传输结束时隙为q,q的起始值为0;利用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的,在第q时隙带宽最大和次大的两条路径p1[q]和p2[q],路径p1[q]和p2[q]节点不相交,该两条路径p1[q]和p2[q]的带宽分别为β1[q]和β2[q];步骤2,数据传输开始时隙为p,0≤p≤q,p的起始值为0;判断数据大小为δ的数据能否在第q时隙传输结束,若(β1+β2)·(t[q+1]-t[p])≥δ,其中,β1=min(β1[p],β1[p+1],...β1[q]),β2=min(β2[p],β2[p+1],...β2[q]),t[p]表示第p时隙的开始时刻,t[q+1]表示第q时隙的结束时刻,则数据能够在第q时隙传输结束,执行步骤3;否则,q的值加1,返回步骤1;步骤3,计算完成时刻tend=t[p]+δ/β,其中,β=β1+β2,β为时间段(t[p],t[q+1])内数据传输的带宽之和;将传输开始时隙p的值加1,并返回步骤2,直至p=q;所有计算得到的tend中的最小值对应的q的值即为数据传输结束时隙Q,对应的p的值即为数据传输开始时隙P;第P时隙到第Q时隙之间,每个时隙中选择出的带宽最大的路径形成路径集p1,每个时隙中选择出的带宽次大的路径形成路径集p2;(2)不忽略路径切换时延的情况步骤1,利用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的,在每个时隙带宽最大的路径,所有路径形成路径集p1'={p1'(0),p1'(1),...p1'(i)...p1'(T-1)},其中,p1'(i)表示在第i个时隙找到的带宽最大的路径,T表示时隙总数,路径p1'(i)的带宽用β1(i)表示;步骤2,数据传输结束时隙为q,0≤q≤T-1,q的初始值为0;步骤3,数据传输开始时隙为p,0≤p≤q,p的初始值为0;找到路径集p1'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k1,并得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p1”;步骤4,采用Dijkstra算法找到源节点到目的节点之间的,在每个时隙与路径集p1'的路径不相交的带宽最大的路径,所有路径形成路径集p2';步骤5,找到路径集p2'中在[p,q]时隙区间内的路径的切换次数k2,以及得到更新后的[p,q]时隙区间内的每个时隙下的路径,所有路径形成路径集p2”;步骤6,若路径集p1”和路径集p2”的最大并行传输数据量D≥δ,D=β”1[p,q]·((t[q...

【专利技术属性】
技术研发人员:侯爱琴吴奇石房鼎益王涛张晓阳王永强
申请(专利权)人:西北大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1