【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机通信，尤其涉及一种基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法及系统。
技术介绍
1、未来分布式数据中心网络具有规模大、交换性强、网络环境复杂等特点，面向分布式学习、广域物联、中心间数据备份共享、联合指挥通信等应用场景下通联关系复杂，多类型多特性信息交互频繁，异构网络通联能力要求高的问题，多数据中心节点之间将发生频繁大量的动态信息交互，因此为支持完成各类高动态、高并发的混合信息交互，亟需稳定高效的数据分发通道和优化策略。
2、在点对多点数据分发的情况下，即存在一个发送端和多个接收端时，现有技术采用多播技术的方式，具体方法为：发送端沿计算好的路径分别向多个接收端同时发送完整数据流，然而，发送端沿计算好的路径分别向多个接收端同时发送完整数据流，网络中的流量与接收端数量成正比，因此占用了大量网络资源，且数据分发的总时间取决于最后接收完数据流的接收端。
3、在多点对多点数据分发的情况下，即存在多个发送端和多个接收端，且多个发送端分别需要向多个接收端分发数据，现有技术的方案一分别独立考虑每个发送端的数据分发任务，并采用竞争方式进行发送，即如果不同发送端发出的数据流经过同一条网络路径，将争抢其带宽而产生丢包和数据重传，直至所有发送端的数据成功发送至所有接收端，其存在的问题是：当多个发送端都需要向多个接收端分发数据时，如果多个数据流量经过分发网络中相同的路径将产生竞争而引致严重丢包，因此为将数据成功发送至接收端需要不断重传，导致数据分发的效率降低。
4、此外，现有技术的方案二在方案一的基础
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法及系统，以解决现有技术中存在的不足，本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。
2、本专利技术提供的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，包括：
3、在互联网络中选择多个具备转发能力的节点形成节点集合，在节点集合中确定源节点、目的节点和中继节点，将所述目的节点中的一个或多个作为中继节点，并在所述源节点和所述目的节点之间形成经过一个或多个中继节点且满足要求的多条路径；
4、获取形成的路径的数量，在各源节点将待分发数据流分成与路径数量相同的不同大小的子数据流，同时获取多条路径的路径状态；
5、采用全流量规划算法计算出当前互联网络中所有源节点上的待分发数据流的分配结果，并采用同向并包策略将各个子数据流分配至相应的路径并传输至相应的路径上的目的节点；
6、各个目的节点将接收到的子数据流进行重新整合为完整的数据。
7、在上述的方案中，所述要求包括可用带宽要求、链路延时要求和丢包率要求，可用带宽要求为源节点或中继节点到目的节点之间的可用带宽大于设置的带宽阈值，链路延时要求为源节点或中继节点到目的节点之间的链路延时小于等于链路延时阈值，丢包率要求为源节点或中继节点到目的节点之间的丢包率小于等于丢包率阈值。
8、在上述的方案中，多条路径的路径状态包括各个路径上的源节点及中继节点到目的节点的可用带宽、各个路径上的源节点及中继节点到目的节点的链路延时、各个路径上的源节点及中继节点到目的节点的丢包率。
9、在上述的方案中，采用全流量规划算法计算出当前互联网络中所有源节点上的待分发数据流的分配结果，并采用同向并包策略将各个子数据流分配至相应的路径并传输至相应的路径上的目的节点包括：
10、设置多个限制条件，基于目标函数最小化将所有待分发数据流分发到各个目的节点的总完成时间；
11、基于得到最小化总完成时间时对应的子数据流分配结果，将待分发子数据流分别分配至不同的路径，并传输至相应的路径上的目的节点。
12、在上述的方案中，目标函数的表达式为：
13、
14、其中，si为第i个源节点，1≤i≤m，m为节点集合中的源节点总数；di为第i个源节点对应的目的节点总数，dij为第i个源节点对应的第j个目的节点，zij为第i个源节点对应的第j个中继节点，1≤j≤di；为从源节点si到中继节点zij的可用带宽，为从中继节点zij到目的节点dij的可用带宽，为从源节点si到中继节点zij的链路延时，为从中继节点zij到目的节点dij的链路延时，为从源节点si到中继节点zij的丢包率，为从中继节点zij到目的节点dij的丢包率。
15、在上述的方案中，多个限制条件包括第一限制条件和第二限制条件。
16、在上述的方案中，第一限制条件为：
17、pi为第i个源节点对应的待分发数据流，pij为在第i个源节点上分配给路径si→zij→dij的子数据流，di为第i个源节点对应的目的节点总数，其中，si为第i个源节点，m为节点集合中的源节点总数,zij为第i个源节点对应的第j个中继节点，dij为第i个源节点对应的第j个目的节点；
18、第二限制条件为：
19、0≤pij≤pi,其中，pi为第i个源节点对应的待分发数据流，pij为在第i个源节点上分配给路径si→zij→dij的子数据流。
20、在上述的方案中，对于传输至中继节点上的来自不同源节点的多个子数据流，若多个子数据流对应的目的节点一致，将多个子数据流在中继节点合并。
21、在上述的方案中，所述中继节点接收到子数据流后缓存至本地，并形成数据分片对应的副本，将子数据流对应的副本发送至所在路径上的下一个节点。
22、本专利技术提供的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度系统，采用如上所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法进行最优化协同调度数据流量，所述系统包括：
23、路径形成模块，用于在互联网络中选择多个具备转发能力的节点形成节点集合，在节点集合中确定源节点、目的节点和中继节点，将所述目的节点中的一个或多个作为中继节点，并在所述源节点和所述目的节点之间形成经过一个或多个中继节点且满足要求的多条路径；
24、子数据流获取模块，用于获取形成的路径的数量，在各源节点将待分发数据流分成与路径数量相同的不同大小的子数据流，同时获取多条路径的路径状态；
25、子数据流分配模块，用于采用全流量规划算法计算出当前互联网络中所有源节点上的待分发数据流的分配结果，并采用同向并包策略将各个子数据流分配至相应的路径并传输至相应的路径上的目的节点；
26、子数据流整合模块，用于各个目的节点将接收到的子数据流进行重新整合为完整的数据。
27、本专利技术实施例包括以下优点：
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【技术保护点】
1.一种基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，所述要求包括可用带宽要求、链路延时要求和丢包率要求，可用带宽要求为源节点或中继节点到目的节点之间的可用带宽大于设置的带宽阈值，链路延时要求为源节点或中继节点到目的节点之间的链路延时小于等于链路延时阈值，丢包率要求为源节点或中继节点到目的节点之间的丢包率小于等于丢包率阈值。
3.根据权利要求1所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，多条路径的路径状态包括各个路径上的源节点及中继节点到目的节点的可用带宽、各个路径上的源节点及中继节点到目的节点的链路延时、各个路径上的源节点及中继节点到目的节点的丢包率。
4.根据权利要求1所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，采用全流量规划算法计算出当前互联网络中所有源节点上的待分发数据流的分配结果，并采用同向并包策略将各个子数据流分配至相应的路径并传输至相应的路径上的目的节点包括：
5.根据权利要求4
6.根据权利要求5所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，多个限制条件包括第一限制条件和第二限制条件。
7.根据权利要求6所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，第一限制条件为：
8.根据权利要求1所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，对于传输至中继节点上的来自不同源节点的多个子数据流，若多个子数据流对应的目的节点一致，将多个子数据流在中继节点合并。
9.根据权利要求1所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，所述中继节点接收到子数据流后缓存至本地，并形成数据分片对应的副本，将子数据流对应的副本发送至所在路径上的下一个节点。
10.一种基于同向并包策略的最优化全流量协同调度系统，采用权利要求1-9任一项所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法进行最优化协同调度数据流量，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，所述要求包括可用带宽要求、链路延时要求和丢包率要求，可用带宽要求为源节点或中继节点到目的节点之间的可用带宽大于设置的带宽阈值，链路延时要求为源节点或中继节点到目的节点之间的链路延时小于等于链路延时阈值，丢包率要求为源节点或中继节点到目的节点之间的丢包率小于等于丢包率阈值。
3.根据权利要求1所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，多条路径的路径状态包括各个路径上的源节点及中继节点到目的节点的可用带宽、各个路径上的源节点及中继节点到目的节点的链路延时、各个路径上的源节点及中继节点到目的节点的丢包率。
4.根据权利要求1所述的基于同向并包策略的最优化全流量协同调度方法，其特征在于，采用全流量规划算法计算出当前互联网络中所有源节点上的待分发数据流的分配结果，并采用同向并包策略将各个子数据流分配至相应的路径并传输至相应的路径上的目的节点包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：栾明君，曹孝元，刘旭，栾凯，李志，刘学，李云峰，苏梓豪，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十五研究所，
类型：发明
国别省市：
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