一种软件定义光网络中时间相关的业务调度策略

摘要

本发明公开了一种软件定义网络中时间相关的业务调度策略，其特征是按如下步骤进行：1用户节点向集中式控制器发送应用请求，集中式控制器获取相应的有效资源集合；2判断最大有效资源是否存在；3估算有效频隙和有效频隙资源；4获得传输时间和占用频隙数；5获得最大频谱占有率和最大应用资源占有率并调节之间的比重，从而实现应用资源优先、频谱资源优先或应用资源与频谱资源负载均衡的业务调度。本发明能实现数据中心互联网络向灵活化和可编程化发展，达到灵活组网和集中控制的目的，从而能实现资源的高效利用，显著地改善网络性能。

主权项

一种软件定义网络中时间相关的业务调度策略，所述软件定义网络中包括：N个数据中心节点、m个用户节点和一个集中式控制器；所述集中式控制器通过网络分别与所述N个数据中心节点和m个用户节点通信；其特征是，所述业务调度策略是按如下步骤进行：步骤1、第i个用户节点向所述集中式控制器发送第j个应用请求，用于向数据中心节点传输第j个业务；所述第i个用户节点的第j个应用请求记为表示第j个业务的传输起始时刻；表示第j个业务的传输结束时刻；表示第j个业务的数据量；1≤i≤m；步骤2、所述集中式控制器接收到所述第j个应用请求R_j后，获取第n个数据中心节点从第j个业务的数据传输起始时刻到传输结束时刻时间段内的有效应用资源之和，记为第n个有效资源V_n，从而获得N个数据中心节点从第j个业务的数据传输起始时刻到传输结束时刻时间段内的有效应用资源之和，记为有效资源集合V＝{V₁,V₂,…,V_n,…,V_N}；1≤n≤N；步骤3、将所述有效资源集合V中的元素进行降序排序，并从中选取前S个有效资源作为候选有效资源集合，记为V′＝{V′₁,V′₂,…,V′_s,…,V′_S}；V′₁表示最大有效资源；V′_s表示前S个有效资源中第s个有效资源；1≤s≤S；步骤4、判断所述最大有效资源V′₁＝0是否成立，若成立，则表示缺少有效应用资源，第j个业务被阻塞；否则，利用KSP算法计算第i个用户节点到第s个数据中心节点之间的K条最短路径，记为候选路径集表示第i个用户节点到第s个数据中心节点之间的第k条候选路径；1≤k≤K；从而利用KSP算法计算第i个用户节点到前S个数据中心节点之间的候选路径集合，记为P＝{P₁,P₂,…,P_s,…,P_S}；步骤5、利用式(1)估算第i个用户节点到第s个数据中心节点之间的第k条候选路径上的有效频隙从而获得第i个用户节点到第s个数据中心节点之间的K条候选路径上的有效频隙集，记为进而获得第i个用户节点到前S个数据中心节点之间所有候选路径上的有效频隙集合，记为$A_{p_k^{\left(s\right)}}=A_{l_1^{\left(s\right)\left(k\right)}}\left|\right|A_{l_2^{\left(s\right)\left(k\right)}}\left|\right|...\left|\right|A_{l_q^{\left(s\right)\left(k\right)}}---\left(1\right)$式(1)中，表示第i个用户节点到第s个数据中心节点之间的第k条候选路径中第q条链路；表示第i个用户节点到第s个数据中心节点之间的第k条候选路径中第q条链路上的频隙；||表示相邻两个链路上的有效频隙满足频谱一致性；任意个频隙中包含F个小频隙；步骤6、利用式(2)估算从第j个业务的传输起始时刻到传输结束时刻时间段内第i个用户节点到第s个数据中心节点之间的第k条候选路径上的有效频隙资源从而获得从第j个业务的传输起始时刻到传输结束时刻时间段内第i个用户节点到第s个数据中心节点之间的K条候选路径上的有效频隙资源集$A_{P_s}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})}=\{A_{p_1^{\left(s\right)}}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})},A_{p_2^{\left(s\right)}}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})},...,A_{p_k^{\left(s\right)}}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})},...,A_{p_K^{\left(s\right)}}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})}\},$进而获得从第j个业务的传输起始时刻到传输结束时刻时间段内第i个用户节点到前S个数据中心节点之间所有候选路径上的有效频隙资源集合，记为$A_P^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})}=\{A_{P_1}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})},A_{P_2}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})},...,A_{P_s}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})},...,A_{P_S}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})}\}:$$A_{\left(s\right)}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})}=\underset{f=1}{\overset{F}{\Sigma }}\underset{t=t_e^{\left(j\right)}}{\overset{t_l^{\left(j\right)}}{\Sigma }}{O}_{f,t}^{\left(p_k^{\left(s\right)}\right)}---\left(2\right)$式(2)中，表示从第j个业务的传输起始时刻到传输结束时刻时间段内的任意时刻上第f个有效频隙；1≤f≤F；步骤7、判断所述有效频隙资源集中，是否有相同的有效频隙资源，若有，则执行步骤8，若没有，则表示缺少有效频隙资源，第j个业务被阻塞；步骤8、根据所述第j个业务的数据量利用频谱时间分配算法获得第j个业务的频谱时间矩形；由所述第j个业务的频谱时间矩形获得第j个业务的传输时间和占用频隙数步骤9、从所述有效频隙资源集中，选出一个有效频隙资源记为候选频隙资源，并判断是否成立，若成立，则执行步骤10，若不成立，则将k+1赋值给k，并重复执行步骤9，寻找下一个有效频隙资源步骤10、利用式(3)和式(4)分别获得所述候选频隙资源对应的候选路径p_h所对应的最大频谱占有率以及所述请求数据中心节点D_h的最大应用资源占有率${\mathrm{MSCR}}_{p_h}^{t_z^{\left(j\right)}}=\frac{{\bar{A}}_{p_h}^{(t_e^{\left(j\right)},t_l^{\left(j\right)})}}{F}---\left(3\right)$${\mathrm{MACR}}_{D_h}^{t_z^{\left(j\right)}}=\left[\frac{V_{D_h}^{total}-{\bar{V}}_{D_h}^{t_z^{\left(j\right)}}}{V_{D_h}^{total}}\right]---\left(4\right)$式(3)中，表示从从第j个业务的传输起始时刻到传输结束时刻时间段内候选路径p_h上的无效频隙资源；式(4)中，表示在第j个业务的传输时间下所述请求数据中心节点D_h的平均有效应用资源；表示所述请求数据中心节点D_h的全部应用资源；步骤11、设定频谱资源权值和应用资源权值，并进行调节，从而改变最大频谱占有率和最大应用资源占有率之间的比重；步骤12、判断所述候选路径的p_h最大频谱占有率和最大应用占有率之间的比重与所设定的频谱资源权值和应用资源权值之间的比重是否相差在δ％之内，若是，则执行步骤13，否则，则返回步骤10；步骤13、根据传输时间和占用频隙数分配相应的应用资源与频谱资源，从而实现应用资源优先、频谱资源优先或应用资源与频谱资源负载均衡的业务调度。