一种大规模服务网络场景下的服务路由性能优化方法技术

本发明专利技术公开了一种大规模服务网络场景下的服务路由性能优化方法，包括：构建基于以服务路由节点为骨干节点、向外拓展服务交换节点的树状网络，并将服务信息存储在与服务提供者相连接的服务交换节点处；根据所述树状网络中服务路由节点的服务路由数据平均字节数量，和网络宽带上限，构建基于节点负载水平的负载性能指标；根据所述树状网络中服务路由节点的路由路径延迟，构建节点网络延时的延时性能指标；采用多目标遗传算法对负载性能指标和时性能指标进行优化，并将优化结果输出至各服务路由节点对应的控制器节点，所述控制器节点根据输入的优化结果对所在最小生成树组播网络进行路由策略的调整。本发明专利技术提供的方法能够有效提升服务路由性能。提升服务路由性能。提升服务路由性能。

【技术实现步骤摘要】
一种大规模服务网络场景下的服务路由性能优化方法


[0001]本专利技术属于服务网络
，尤其涉及一种大规模服务网络场下的服务路由性能优化方法。

技术介绍

[0002]去中心化分层服务网络是一种大规模场景下具备高可拓展性、去中心化和负载均衡特征的服务网络架构，为海量服务之间的互联互通提供了基础设施支撑，各服务实体在服务网络中被标注和发布，服务消费者可以通过检索机制在服务网络中对各种服务进行发现，并能够按照需求进行服务的组合或聚合，形成更加复杂的服务解决方案。去中心化分层服务网络作为一个大规模服务网络，其本身具备了路由机制，但由于网络自身的动态性质，路由路径需要根据网络环境进行实时调整以降低路由时延。同时，作为网络基础设施，服务网络需要对网络节点资源占用情况进行实时感知，从而在服务路由过程中动态地进行负载均衡，确保不会发生网络节点过载的情况。
[0003]去中心化分层服务网络作为一个大规模服务网络，其本身具备了路由机制，但该路由机制不能很好地根据网络自身的动态性质进行调整，因此路由时延不是最优的。同时，该网络中的路由策略可能会导致节点过载。
[0004]学术文献跨界服务网络关键技术研究[D].浙江大学,2019.公开了一种ExtendNet网络，该网络可以成像为一个树状结构，其叶子节点为服务交换节点，对接服务提供者进行服务开放，内部节点为服务路由节点，负责消息路由，网络顶层为超级节点，负责存储服务信息。ExtendNet顶层通过DHT协议构成一个结构化P2P网络，服务信息分布式存放在顶层网络节点集群中。ExtendNet解决了跨界服务集成、组合、检索、路由等问题。
[0005]专利文献CN115550855 A公开了一种基于BIS的分布式自组网实时对讲方法，该方法通过各个蓝牙设备各自发送携带自身节点信息和邻居节点信息的广播包，接收来自邻居节点的广播包，获知网络中所有节点的蓝牙设备地址和时钟信息；选取某个蓝牙设备的蓝牙时钟作为网络时钟；各个蓝牙设备根据自身的排序信息，分别占据网时间轴上的不同位置，得到BIS位置排列；各个蓝牙设备开始创建BIS广播，发送驻网广播包，进行实时对讲交互。虽然实现了去中心化保证实时全双工双向通信，但由于为分布式动态网络，因此存在负载不均衡的问题。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种大规模服务网络场景下的服务路由性能优化方法，该方法可以优化去中心化分层网络中的服务路由策略，从而降低路由延迟和负载不均衡度。
[0007]一种大规模服务网络场景下的服务路由性能优化方法，包括：
[0008]构建基于以服务路由节点为骨干节点、向外拓展服务交换节点的树状网络，并将服务信息存储在与服务提供者相连接的服务交换节点处。
[0009]基于服务路由节点之间的网络通信代价，构建一个或多个最小生成树组播网络，所述最小生成树组播网络中与其他服务路由节点的网络通信代价总和最小的节点作为控制器节点，并以每个服务路由节点相邻的n个服务路由节点作为该服务路由节点的动态邻居节点集，所述控制器节点根据定期的网络通信代价检测，对动态邻居节点进行更新，保证所述最小生成树组播网络的网络通信代价总和最小。
[0010]根据所述树状网络中服务路由节点的服务路由数据平均字节数量，和网络宽带上限，构建基于节点负载水平的负载性能指标。
[0011]根据所述树状网络中服务路由节点的路由路径延迟，构建节点网络延时的延时性能指标。
[0012]采用多目标遗传算法对负载性能指标和时性能指标进行优化，并将优化结果输出至各服务路由节点对应的控制器节点，所述控制器节点根据输入的优化结果对所在最小生成树组播网络进行路由策略的调整。
[0013]本专利技术在特定的树状网络下，采用双目标优化算法，对网络中的路由策略进行实时监控与调整，从而降低路由延迟和负载不均衡度。
[0014]优选的，所述负载性能指标的表达式如下：
[0015][0016]式中，load
i
′
表示采用了新路由方案后的当前负载水平，表示最小生成树组播网络中当前所有服务路由节点的平均负载水平，n表示小生成树组播网络中服务路由节点数量。
[0017]具体的，所述当前负载水平的表达式如下：
[0018][0019]式中，Bandwidth
max
表示带宽上限，m表示服务路由数据包平均字节数量，load
max
为服务路由节点的负载上限，QPS
i
表示当第i个服务路由节点每秒接接收到的请求数量，Cpu
max
表示当前服务路由节点cpu性能支持的最大每秒请求数量，δ
j
表示估算出第j个服务路由节点发送的请求路由经过第i个服务路由节点时引起的负载水平提高数值，x
i
＝(r1,r2,
…
,r
n
)表示第i个服务路由节点的路由路径，n表示最小生成树组播网络中服务路由节点数量。
[0020]优选的，所述延时性能指标的表达式如下：
[0021][0022]式中，n表示小生成树组播网络中服务路由节点数量，delay
i
表示第i个服务路由节点的路由路径延迟。
[0023]具体的，所述路由路径延迟的表达式如下：
[0024][0025]式中，表示节点r
j
到r
j+1
的通信延迟，m表示服务路由数据包平均字节数量，j表示节点号。
[0026]具体的，所述多目标遗传算法通过限定当前服务路由节点与下目标服务路由节点之间的路由路径关系进行进行求解。
[0027]优选的，所述多目标遗传算法选用NSGA
‑
2算法，其优化目标如下：
[0028]minobj＝(delay
domain
，unevenness)
[0029]其限定条件的表达式如下：
[0030][0031]式中，n表示最小生成树组播网络中服务路由节点数量，r
i
和r
j
表示最小生成树组播网络中服务路由经过的网络节点标号。
[0032]具体的，基于NSGA
‑
2的多目标优化算法流程：
[0033]1、种群初始化。随机生成100个长度为2000的染色体。
[0034]2、使用unevenness和delay
domain
对所有染色体的适应度进行计算，将其存放于fitness数组。
[0035]3.使用非支配排序对所有染色体进行排序。
[0036]4、计算所有染色体的拥挤度。
[0037]5、以非支配序和拥挤度为权重，不断选择染色体进行子代繁殖，以概率0.01进行交叉和变异，直到形成的新种群规模为200。
[0038]6、以非支配序为第一排序依据，拥挤度为第二排序依据从新种群中选取100个染色体作为下一代种群。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规模服务网络场景下的服务路由性能优化方法，其特征在于，包括：构建基于以服务路由节点为骨干节点、向外拓展服务交换节点的树状网络，并将服务信息存储在与服务提供者相连接的服务交换节点处；基于服务路由节点之间的网络通信代价，构建一个或多个最小生成树组播网络，所述最小生成树组播网络中与其他服务路由节点的网络通信代价总和最小的节点作为控制器节点，并以每个服务路由节点相邻的n个服务路由节点作为该服务路由节点的动态邻居节点集，所述控制器节点根据定期的网络通信代价检测，对动态邻居节点进行更新，保证所述最小生成树组播网络的网络通信代价总和最小；根据所述树状网络中服务路由节点的服务路由数据平均字节数量，和网络宽带上限，构建基于节点负载水平的负载性能指标；根据所述树状网络中服务路由节点的路由路径延迟，构建节点网络延时的延时性能指标；采用多目标遗传算法对负载性能指标和时性能指标进行优化，并将优化结果输出至各服务路由节点对应的控制器节点，所述控制器节点根据输入的优化结果对所在最小生成树组播网络进行路由策略的调整。2.根据权利要求1所述的大规模服务网络场景下的服务路由性能优化方法，其特征在于，所述负载性能指标的表达式如下：式中，load
i
′
表示采用了新路由方案后的当前负载水平，表示最小生成树组播网络中当前所有服务路由节点的平均负载水平，n表示小生成树组播网络中服务路由节点数量。3.根据权利要求2所述的大规模服务网络场景下的服务路由性能优化方法，其特征在于，所述当前负载水平的表达式如下：式中，Bandwidth
max
表示带宽上限，m表示服务路由数据包平均字节数量，load
max
为服务路由节点的负载上限，QPS
i
表示当第i个服务路由节点每秒接接收到的请求数量，Cpu
max
表示当前服务路由节点cpu性能支持的最大每秒请求数量，δ
j
表示估算出第j个服务路由节点发送的请求路由经过第i个服务路由节点时引起的负载水平提高数值，x
i
＝(...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹建伟，唐天舒，赵新奎，庞盛业，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：