一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法技术

一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，涉及云计算技术领域；包括如下步骤：步骤一、建立资源协调调度系统；包括一个资源调度节点和N个天基资源节点；步骤二、资源调度节点接收外部部署新应用资源命令；获取新应用资源的资源占用信息；步骤三、资源调度节点获取各天基资源节点的剩余资源信息；步骤四、将t时刻各天基资源节点Ni剩余资源信息与新应用资源的资源占用信息进行比较，筛选出可用天基资源节点；步骤五、从筛选出的天基资源节点中计算最优天基资源节点，并在该天基资源节点中部署新应用资源；本发明专利技术解决了云平台中天基节点与地基节点在接入资源、传输资源、计算资源、存储资源和分发服务资源等不均衡的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法
本专利技术涉及云计算
，特别是一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法。
技术介绍
天地一体化网络是以地面网络为基础、以空间网络为延伸，覆盖太空、空中、陆地、海洋等自然空间，为天基、空基、陆基、海基等各类用户的活动提供信息保障的基础设施。天地一体化网络利用互联网技术实现互联网、移动互联网、空间网络互通，将三种网络业务承载方式打通，采用通用平台承载实现各类信息覆盖的网络系统。天地一体化网络中，地面网络覆盖范围有限，路由与计算能力充足，网络拓扑稳定。而空间网络覆盖范围广，星上计算能力匮乏，路由不断变更。天地一体化网络中，多个天基节点均为同步地球卫星，组成“环状网”；多个地基节点组成“全连接”网络。不论是天基节点，还是地基节点，均可以对外提供五类资源：接入资源、传输资源、计算资源、存储资源和分发服务资源等，但不同类型节点的资源提供能力有较大差异。信源节点则主要完成对特定信息的采集，提供信息采集资源。不同类型的信源节点的信息采集资源的类型也有所不同。同时，同时信源节点与天基节点和地基节点的连通性也是动态性。信源节点在任意时刻可以连接至一个或是多个天基节点，可能连接至一个或是多个地基节点(也可能不与任何一个地基节点相连)。由此可见，天地一体化网络中节点资源具有高动态、多类型的特点。同时，天地一体化网络中业务的多样性和动态性，也使得天地一体化网络中业务的资源需求具有高动态、多类型的特点。天地一体化网络由一系列天基节点和地基节点共同组成，在当前天地一体化网络中进行应用部署存在如下问题：1、基于简单的应用部署记录判定各个节点的资源占用情况，认为在一个节点中部署的应用越多，则这个节点的资源占用越多，并未考虑各个不同类型的应用对资源占用的差异，以及同一个应用在不同运行时刻对资源占用的差异；2、在评估节点资源占用时，往往关注某一应用对节点某一种类型资源的占用，并未考虑节点资源需求的多维性，即同一个节点同时可提供多种类型的资源，如：接入带宽、CPU占用、存储容量、分发带宽等，而一个应用的运行也需要多种类型的资源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，解决了云平台中天基节点与地基节点在接入资源、传输资源、计算资源、存储资源和分发服务资源等不均衡的问题。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，包括如下步骤：步骤一、建立资源协调调度系统；包括一个资源调度节点和N个天基资源节点；N为大于1的正整数；每个天基资源节点用Ji表示，i为天基资源节点的序号，i为正整数且2≤i≤N；步骤二、资源调度节点接收外部部署新应用资源命令；获取新应用资源的资源占用信息；步骤三、资源调度节点获取各天基资源节点的剩余资源信息；每个周期T，各天基资源节点自动向资源调度节点发送各天基资源节点的剩余资源信息；资源调度节点进行记录更新；S1、当资源调度节点接收外部部署新应用资源命令的时刻为整周期T时，资源调度节点接收各天基资源节点Ji的剩余资源信息；S2、当资源调度节点接收外部部署新应用资源命令的时刻t小于周期T时，资源调度节点根据之前记录的7个周期T各天基资源节点Ji剩余资源信息，对当前t时刻各天基资源节点Ji剩余资源信息进行预测；步骤四、将t时刻各天基资源节点Ni剩余资源信息与新应用资源的资源占用信息进行比较，筛选出可用天基资源节点；步骤五、从筛选出的天基资源节点中计算最优天基资源节点，并在该天基资源节点中部署新应用资源。在上述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，所述的步骤一中，每个天基资源节点均与资源调度节点连通，实现数据传输；每个地基资源节点均与资源调度节点连通，实现数据传输。在上述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，所述步骤二中，新应用资源的资源占用信息包括接入带宽ar、传输带宽trr、cpu占用cr、存储容量sr和分发带宽dr。在上述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，所述步骤三中，各天基资源节点Ji的剩余资源信息包括接入带宽ai、传输带宽tri、cpu占用ci、存储容量si和分发带宽di。在上述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，所述步骤三S2中，t时刻各天基资源节点Ji剩余资源信息的预测方法为：t时刻，天基资源节点Ji接入带宽a(i,t)的计算方法为：式中，η为离当前时刻t最近的周期数；βaη为接入带宽时间序列自相关系数；αt-ηT为之前第η周期接入带宽的历史值；Zt为高斯噪声；t时刻，天基资源节点Ji传输带宽tr(i,t)的计算方法为：式中，trt-ηT为之前第η周期传输带宽的历史值；βtrη为传输带宽时间序列自相关系数；t时刻，天基资源节点Jicpu占用c(i,t)的计算方法为：式中，ct-ηT为之前第η周期cpu占用的历史值；βcη为cpu占用时间序列自相关系数；t时刻，天基资源节点Ji存储容量s(i,t)的计算方法为：式中，st-ηT为之前第η周期存储容量的历史值；βsη为存储容量时间序列自相关系数；t时刻，天基资源节点Ji分发带宽d(i,t)的计算方法为：式中，dt-ηT为之前第η周期分发带宽的历史值；βdη为分发带宽时间序列自相关系数。在上述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，接入带宽时间序列自相关系数βaη的计算方法为：式中，E(a(i,t))为之前7个周期接入带宽的数学期望值；D(a(i,t))为之前7个周期接入带宽的方差值；传输带宽时间序列自相关系数βtrη的计算方法为：式中，E(tr(i,t))为之前7个周期传输带宽的数学期望值；D(tr(i,t))为之前7个周期传输带宽的方差值；cpu占用时间序列自相关系数βcη的计算方法为：式中，E(c(i,t))为之前7个周期cpu占用的数学期望值；D(c(i,t))为之前7个周期cpu占用的方差值；存储容量时间序列自相关系数βsη的计算方法为：式中，E(s(i,t))为之前7个周期存储容量的数学期望值；D(s(i,t))为之前7个周期存储容量的方差值；分发带宽时间序列自相关系数βdη的计算方法为：式中，E(d(i,t))为之前7个周期分发带宽的数学期望值；D(d(i,t))为之前7个周期分发带宽的方差值。在上述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，高斯噪声Zt的计算方法为：式中，σ为噪声的标准差；σ2为噪声的方差；z为噪声值；μ为噪声均值。在上述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，步骤四中，筛选出可用天基资源节点的方法为：将a(i,t)与ar比较、tr(i,t)与trr比较、c(i,t)与cr比较、s(i,t)与sr比较、d(i,t)与dr比较；同时满足a(i,t)＞ar、tr(i,t)＞trr、c(i,t)＞cr、s(i,t)＞sr和d(i,t)＞dr；则认为该天基资源节点可用，否则不可用。在上述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，所述步骤五中，计算最优天基资源节点的方法为：S1、计算筛选出的各天基资源节点的剩余资源基准值Q(i,t)；S2、比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、建立资源协调调度系统；包括一个资源调度节点和N个天基资源节点；N为大于1的正整数；每个天基资源节点用Ji表示，i为天基资源节点的序号，i为正整数且2≤i≤N；步骤二、资源调度节点接收外部部署新应用资源命令；获取新应用资源的资源占用信息；步骤三、资源调度节点获取各天基资源节点的剩余资源信息；每个周期T，各天基资源节点自动向资源调度节点发送各天基资源节点的剩余资源信息；资源调度节点进行记录更新；S1、当资源调度节点接收外部部署新应用资源命令的时刻为整周期T时，资源调度节点接收各天基资源节点Ji的剩余资源信息；S2、当资源调度节点接收外部部署新应用资源命令的时刻t小于周期T时，资源调度节点根据之前记录的7个周期T各天基资源节点Ji剩余资源信息，对当前t时刻各天基资源节点Ji剩余资源信息进行预测；步骤四、将t时刻各天基资源节点Ni剩余资源信息与新应用资源的资源占用信息进行比较，筛选出可用天基资源节点；步骤五、从筛选出的天基资源节点中计算最优天基资源节点，并在该天基资源节点中部署新应用资源。

【技术特征摘要】
1.一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、建立资源协调调度系统；包括一个资源调度节点和N个天基资源节点；N为大于1的正整数；每个天基资源节点用Ji表示，i为天基资源节点的序号，i为正整数且2≤i≤N；步骤二、资源调度节点接收外部部署新应用资源命令；获取新应用资源的资源占用信息；步骤三、资源调度节点获取各天基资源节点的剩余资源信息；每个周期T，各天基资源节点自动向资源调度节点发送各天基资源节点的剩余资源信息；资源调度节点进行记录更新；S1、当资源调度节点接收外部部署新应用资源命令的时刻为整周期T时，资源调度节点接收各天基资源节点Ji的剩余资源信息；S2、当资源调度节点接收外部部署新应用资源命令的时刻t小于周期T时，资源调度节点根据之前记录的7个周期T各天基资源节点Ji剩余资源信息，对当前t时刻各天基资源节点Ji剩余资源信息进行预测；步骤四、将t时刻各天基资源节点Ni剩余资源信息与新应用资源的资源占用信息进行比较，筛选出可用天基资源节点；步骤五、从筛选出的天基资源节点中计算最优天基资源节点，并在该天基资源节点中部署新应用资源。2.根据权利要求1所述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，其特征在于：所述的步骤一中，每个天基资源节点均与资源调度节点连通，实现数据传输；每个地基资源节点均与资源调度节点连通，实现数据传输。3.根据权利要求2所述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，其特征在于：所述步骤二中，新应用资源的资源占用信息包括接入带宽ar、传输带宽trr、cpu占用cr、存储容量sr和分发带宽dr。4.根据权利要求3所述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，其特征在于：所述步骤三中，各天基资源节点Ji的剩余资源信息包括接入带宽ai、传输带宽tri、cpu占用ci、存储容量si和分发带宽di。5.根据权利要求4所述的一种在天地一体化网络中实现天地间资源协同调度的方法，其特征在于：所述步骤三S2中，t时刻各天基资源节点Ji剩余资源信息的预测方法为：t时刻，天基资源节点Ji接入带宽a(i,t)的计算方法为：式中，η为离当前时刻t最近的周期数；βaη为接入带宽时间序列自相关系数；αt-ηT为之前第η周期接入带宽的历史值；Zt为高斯噪声；t时刻，天基资源节点Ji传输带宽tr(i,t)的计算方法为：式中，trt-ηT为之前第η周期传输带宽的历史值；βtrη为传输带宽时间序列自相关系数；t时刻，天基资源节点Jicpu占用c(i,t)的计算方法为：式中，ct-ηT为之前第η周期cpu占用的历史值；βcη为cpu占用时间序列自相关系数；t时刻，天基资源节点Ji存储容量s(i,t)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹桂兴，辛宁，李久超，任术波，郑重，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11