專(zhuān)利名稱(chēng)：基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度方法及其 裝置，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)態(tài)、高帶寬、實(shí)時(shí)的并行與分布式協(xié)作業(yè) 務(wù)已成為目前科學(xué)研究及大型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的主要特性，尤其是大量并行協(xié) 作型業(yè)務(wù)的產(chǎn)生(如天文、生物、航天、軍事等方面的需求)，增加了對(duì) 分散、異構(gòu)資源的訪(fǎng)問(wèn)需求與調(diào)配難度，從而對(duì)目前光網(wǎng)絡(luò)承載體系提 出了挑戰(zhàn)或更高的要求。
目前波分復(fù)用技術(shù)(Wavelength Division Multiplexing: WDM)技術(shù) 的成熟為用戶(hù)提供了大量的帶寬資源?，F(xiàn)有的智能光網(wǎng)絡(luò)采用通用多協(xié) 議標(biāo)簽交換(GMPLS)作為控制信令協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)光通道連接與鏈路控 制功能，這為實(shí)現(xiàn)帶寬資源的動(dòng)態(tài)分配提供了技術(shù)基礎(chǔ)。然而這兩項(xiàng)技 術(shù)目前僅限于在底層傳輸層面使用，沒(méi)有和上層業(yè)務(wù)形成有效的溝通， 從而造成了不必要的資源浪費(fèi)。
網(wǎng)格應(yīng)用是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)而迅速發(fā)展起來(lái)的，它利用互聯(lián)網(wǎng)把分散 在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)"虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)"，其中每一臺(tái)參 與計(jì)算的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)"節(jié)點(diǎn)"，而整個(gè)計(jì)算是由成千上萬(wàn)個(gè)"節(jié)點(diǎn)" 組成的"一張網(wǎng)格"，由網(wǎng)格向用戶(hù)提供復(fù)雜科學(xué)計(jì)算等高端服務(wù)。這種 方式組織起來(lái)的"虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)"有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)， 一個(gè)是數(shù)據(jù)處理能 力超強(qiáng)；另一個(gè)能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。通過(guò)采用網(wǎng)格技術(shù)協(xié) 調(diào)調(diào)配遠(yuǎn)端的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源，可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)的快速處理。網(wǎng)格不 僅能夠?qū)崿F(xiàn)信息資源的共享服務(wù)，而且能將各種計(jì)算機(jī)軟硬件資源、數(shù) 據(jù)信息、存儲(chǔ)資源和設(shè)備儀器等通過(guò)網(wǎng)絡(luò)組織起來(lái)，成為一套有機(jī)的資 源體系，為網(wǎng)格用戶(hù)提供一體化服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)這種一體化的服務(wù)，必須 有靈活高效的網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配機(jī)制，使的網(wǎng)格用戶(hù)可以像使用本地資源一 樣使用遠(yuǎn)程的資源。
網(wǎng)格中的資源管理一般可以分為資源發(fā)現(xiàn)、資源調(diào)度、任務(wù)提交和監(jiān)視這幾個(gè)部分，其中資源發(fā)現(xiàn)、任務(wù)提交和監(jiān)視可以由現(xiàn)存的中間件
系統(tǒng)，如Globus工具箱，提供的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)來(lái)完成，但資源調(diào)度，即為特 定的任務(wù)選擇合適的資源，在Globus的研究中很少涉及，其他的研究往 往也只是對(duì)少數(shù)特定的應(yīng)用提出了各自的調(diào)度策略?，F(xiàn)有網(wǎng)格中間件的
資源調(diào)度機(jī)制如下
步驟l:網(wǎng)格用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)格系統(tǒng)提出作業(yè)請(qǐng)求； 步驟2:網(wǎng)格中間件認(rèn)證身份；
步驟3:通過(guò)作業(yè)管理模塊協(xié)商，向網(wǎng)格應(yīng)用節(jié)點(diǎn)中的服務(wù)層提出服 務(wù)申請(qǐng)；
步驟4:在網(wǎng)格中間件節(jié)點(diǎn)監(jiān)視系統(tǒng)的控制下，根據(jù)服務(wù)請(qǐng)求，向文 件管理、信息管理或者數(shù)據(jù)管理模塊協(xié)商服務(wù)，提出資源調(diào)度請(qǐng)求；
步驟5:査詢(xún)網(wǎng)格資源注冊(cè)、更新后所形成的列表，執(zhí)行資源分配與 調(diào)度，獲取資源所在的位置；
步驟6:封裝資源列表提供的目的地址，通過(guò)現(xiàn)有的通信接入方式， 向由網(wǎng)絡(luò)提供商以集中或分布式管理的通信網(wǎng)發(fā)送通信資源請(qǐng)求；
步驟7:網(wǎng)絡(luò)管理者收到用戶(hù)請(qǐng)求后，分配由接入方式?jīng)Q定的性能好 的帶寬給用戶(hù)，網(wǎng)絡(luò)路由器或者交換機(jī)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)連接控制，光纖作為傳 輸網(wǎng)絡(luò)物理傳輸介質(zhì)；
現(xiàn)有的資源調(diào)度機(jī)制主要是針對(duì)網(wǎng)格應(yīng)用資源的調(diào)度和管理，比如 GT4提供的網(wǎng)格資源分配管理器GRAM (Grid Resource Allocation Manager), GRAM能夠基于Web Service實(shí)現(xiàn)面向應(yīng)用資源，如計(jì)算節(jié)點(diǎn)、 文件服務(wù)器、共享存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)信息的發(fā)現(xiàn)、注冊(cè)和更新，并收集應(yīng)用 資源的信息，涉及計(jì)算節(jié)點(diǎn)的位置與處理能力、文件服務(wù)器的位置和文 件列表、存儲(chǔ)器的容量和數(shù)據(jù)信息的位置等。但是，當(dāng)網(wǎng)格中引入了光 資源以后，如何有效的調(diào)度光網(wǎng)絡(luò)資源，使得光網(wǎng)絡(luò)能夠有效的為網(wǎng)格 應(yīng)用提供動(dòng)態(tài)帶寬是傳統(tǒng)網(wǎng)格資源調(diào)度機(jī)制中需要解決的問(wèn)題。
另外，當(dāng)單根光纖的傳輸速率太大時(shí)，光網(wǎng)絡(luò)中的一些交換設(shè)備將 無(wú)法匹配日益增長(zhǎng)的光傳輸速度，從而這些交換設(shè)備不能夠工作于最佳 狀態(tài)，這將影響整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能，進(jìn)而不能夠?qū)W(wǎng)格應(yīng)用進(jìn)行很 好的支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)
6度方法及其裝置。該方法及其裝置通過(guò)引入負(fù)載均衡策略，并采用Web
Service封裝光資源對(duì)象的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化調(diào)度。 為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案 一種基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度裝置，其特征在于，
在應(yīng)用層和控制層之間通過(guò)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)層進(jìn)行通信，所述網(wǎng)格
網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)層包括
網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，保存當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中的光鏈路信息，所述光鏈路
信息包括表示該光鏈路是否可以共享的共享信息；
消息解析模塊，接收來(lái)自應(yīng)用層的作業(yè)請(qǐng)求，并提取所述作業(yè)所
需光鏈路資源信息；
光路共享判斷模塊，從網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中的光
鏈路信息，并根據(jù)所述共享信息判斷光鏈路是否可以進(jìn)行共享；
負(fù)載均衡判斷模塊，對(duì)于光路共享判斷模塊判斷為可以進(jìn)行共享 的光鏈路，負(fù)載均衡判斷模塊判斷所述可以進(jìn)行共享的光鏈路上的流 量是否超過(guò)了設(shè)定的閾值，如果沒(méi)有超過(guò)，則判斷該光鏈路為共享光 路；否則判斷為不能共享，并變更該光鏈路的共享信息；
路由模塊，根據(jù)需要建立光鏈路，用于所述作業(yè)，并且更新網(wǎng)絡(luò) 資源數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)信息；
數(shù)據(jù)包封裝/解析模塊，以及
與控制層通信的通信模塊。
一種基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度方法，其特征在于包 括以下步驟
步驟1:接收來(lái)自應(yīng)用層的作業(yè)請(qǐng)求，并提取所述作業(yè)所需光鏈 路資源信息；
步驟2:從保存當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中的光鏈路信息的網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中 獲取光路共享信息，并根據(jù)所述光路共享信息判斷光鏈路是否可以進(jìn) 行共享；
步驟3:對(duì)于在步驟2中判斷為可以進(jìn)行共享的光鏈路，進(jìn)一步 判斷所述可以進(jìn)行共享的光鏈路上的流量是否超過(guò)了設(shè)定的閾值，如 果沒(méi)有超過(guò)，則判斷該光鏈路為共享光路；否則判斷為不能共享，并 變更該光鏈路的共享信息；
步驟4:如果步驟3中的共享光路的數(shù)量不能滿(mǎn)足所述作業(yè)的需求，則根據(jù)需要建立光鏈路用于所述作業(yè)，并且更新網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù) 中的相應(yīng)信息；如果步驟3中的共享光路的數(shù)量能夠滿(mǎn)足所述作業(yè)的 需求，則由共享光路實(shí)現(xiàn)所述作業(yè)；
步驟5:與控制層通信，使控制層對(duì)光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果提高了光鏈路帶寬的利用率，有效 的為網(wǎng)格應(yīng)用提供動(dòng)態(tài)帶寬；均衡了光網(wǎng)絡(luò)中光鏈路中的數(shù)據(jù)流量和光 交換節(jié)點(diǎn)的處理負(fù)載；優(yōu)化了光網(wǎng)絡(luò)中光資源的調(diào)度，更為靈活地實(shí) 現(xiàn)了對(duì)光資源的智能控制，提高了整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)的傳送性能；能夠提高 網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，并且有效的支撐網(wǎng)格計(jì)算業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格應(yīng)用環(huán)境 下的高效網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)度。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 圖1是本發(fā)明中網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層的功能模塊示意圖； 圖2是本發(fā)明所述的基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)調(diào)度方法的 流程圖3是圖2中光路共享判斷的流程圖。 圖4是圖2中負(fù)載均衡判斷的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中表示了本發(fā)明中的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層的功能模塊結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(Grid Network Service, GNS)是一種基于開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)體系 結(jié)構(gòu)(Open Grid Service Architecture, 0GSA)的可以動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò) 資源的網(wǎng)格服務(wù)。它對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和分配，同時(shí)通過(guò)將光網(wǎng)絡(luò)控 制平面的建路、拆路、選路等功能封裝成服務(wù)能力，提供給網(wǎng)格用戶(hù)和 應(yīng)用使用，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)格環(huán)境的融合。
網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)點(diǎn)。它支持更廣范圍的通信服務(wù)， 擁有比傳統(tǒng)通信服務(wù)更多的屬性。因?yàn)榛镜膯为?dú)資源元素可以以任何 方式進(jìn)行組合，所以該體系結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展服務(wù)。通過(guò)狀態(tài)化服務(wù)的 實(shí)現(xiàn)或者使用保持狀態(tài)的工作流語(yǔ)言，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源可以被看作單獨(dú)的 組件，以任何形式或組合方式滿(mǎn)足外部服務(wù)和應(yīng)用的需求，從而精確的 匹配應(yīng)用需求和可用資源。
本發(fā)明中的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層的核心功能就是為應(yīng)用層和控制層提供 適配功能，提取應(yīng)用層的業(yè)務(wù)需求，提供底層網(wǎng)絡(luò)的支持。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源使用模塊，將基于Web Service技術(shù)封裝成網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的形式，供 應(yīng)用層調(diào)用，與控制層通過(guò)socket通信實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的預(yù)留和分配。體 現(xiàn)了可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行聯(lián)合管理調(diào)度的特性。
在本發(fā)明中，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)調(diào)度的資源，主要指的是由于網(wǎng)格中引 入光通信技術(shù)以后所帶來(lái)的光資源的調(diào)度，這些光資源可以是光交叉連 接器、光交換器件、光纖、波長(zhǎng)、波段、通用標(biāo)簽、光時(shí)隙和接口等， 這些光資源的信息及其使用情況存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中。
本發(fā)明提及的光路指的是從客戶(hù)端接入光網(wǎng)絡(luò)的接入光交換設(shè)備的 出端口到網(wǎng)格應(yīng)用服務(wù)器端接入光網(wǎng)絡(luò)的光交換設(shè)備的入端口。
采用網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層來(lái)實(shí)現(xiàn)光資源的調(diào)度是本發(fā)明的一個(gè)顯著特 點(diǎn)，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層封裝了光網(wǎng)絡(luò)資源，為應(yīng)用層或其他網(wǎng)格服務(wù)提供 了操作光網(wǎng)絡(luò)資源的接口 ，并且在網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層中實(shí)現(xiàn)了基于光路共 享的負(fù)載均衡資源調(diào)度方法。
首先，結(jié)合圖1對(duì)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 層具有以下結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，在網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中保存當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中的光鏈 路信息，所述光鏈路信息包括表示該光鏈路是否可以共享的共享信息。 網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊與其它模塊進(jìn)行通信；
消息解析模塊，其通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊與網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)通信。 消息解析模塊接收來(lái)自應(yīng)用層的作業(yè)請(qǐng)求，并提取所述作業(yè)所需光鏈 路資源信息；
光路共享判斷模塊，從網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中的光 鏈路信息，并根據(jù)所述共享信息判斷光鏈路是否可以進(jìn)行共享；
負(fù)載均衡判斷模塊，對(duì)于光路共享判斷模塊判斷為可以進(jìn)行共享 的光鏈路，負(fù)載均衡判斷模塊判斷所述可以進(jìn)行共享的光鏈路上的流 量是否超過(guò)了設(shè)定的閾值，如果沒(méi)有超過(guò)，則判斷該光鏈路為共享光 路；否則判斷為不能共享，并變更該光鏈路的共享信息；
路由模塊，根據(jù)需要建立光鏈路，用于所述作業(yè)，并且更新網(wǎng)絡(luò) 資源數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)信息；
數(shù)據(jù)包封裝/解析模塊，以及
與控制層通信的通信模塊。
接下來(lái)，下面將說(shuō)明網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層如何實(shí)現(xiàn)基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度方法。
參考圖l和圖2，當(dāng)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層接收到來(lái)自應(yīng)用層的作業(yè)請(qǐng)求時(shí)，
將執(zhí)行以下步驟
步驟1:網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層的消息解析模塊接收到來(lái)自網(wǎng)格應(yīng)用層的 網(wǎng)格作業(yè)。
步驟2:消息解析模塊對(duì)被提交的網(wǎng)格作業(yè)提取所需資源信息， 比如，應(yīng)用資源的文件名，源節(jié)點(diǎn)IP地址和目的節(jié)點(diǎn)IP地址，用戶(hù) 名等；消息解析模塊對(duì)這些資源信息進(jìn)行信息的整理和分類(lèi)，提供給 光路共享判斷模塊，作為光路共享的判斷依據(jù)。
所述消息解析模塊，是基于GridSphere提供的高級(jí)開(kāi)放源代碼門(mén) 戶(hù)開(kāi)發(fā)的Portlet應(yīng)用。GridSphere是在歐盟提供基金的GridLab 項(xiàng)目下開(kāi)發(fā)的，該門(mén)戶(hù)為各種終端用戶(hù)提供高度定制的環(huán)境。Portlet 模型向用戶(hù)提供了一個(gè)靈活易用的接口 ，并向門(mén)戶(hù)開(kāi)發(fā)人員提供了一 個(gè)動(dòng)作元件模型，用于創(chuàng)建可插入的和動(dòng)態(tài)的應(yīng)用程序支持。該消息 解析模塊從Portal頁(yè)面采集網(wǎng)格作業(yè)請(qǐng)求的相關(guān)信息，然后進(jìn)行相關(guān) 信息的有效性和安全性驗(yàn)證，然后將處理后的用戶(hù)請(qǐng)求信息發(fā)送給網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)層。
步驟3:光路共享判斷模塊進(jìn)行光路共享判斷，從網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù) 庫(kù)中獲取當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中的光路的信息，并對(duì)那些能夠滿(mǎn)足當(dāng)前作業(yè)請(qǐng) 求的光鏈路進(jìn)行共享判斷。
所述光路共享判斷，需要進(jìn)行光鏈路共享標(biāo)識(shí)判斷，只有經(jīng)過(guò)這 個(gè)判斷，滿(mǎn)足一定條件的光鏈路才能夠進(jìn)入負(fù)載均衡模塊進(jìn)行進(jìn)一步 的分析。
步驟4:基于光路共享判斷模塊的判斷結(jié)果，負(fù)載均衡判斷模塊 進(jìn)行負(fù)載均衡判斷。如果光路共享判斷模塊的判斷結(jié)果是當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò) 中存在可以用來(lái)為當(dāng)前作業(yè)共享的光鏈路，則負(fù)載均衡判斷模塊對(duì)這 些光鏈路進(jìn)行負(fù)載均衡的判斷。如果負(fù)載均衡判斷模塊判斷可以共享 的光路上的流量超過(guò)了設(shè)定的閾值，那么這些光鏈路仍然不被共享。 在可以共享的光鏈路數(shù)不能夠滿(mǎn)足網(wǎng)格作業(yè)需求的時(shí)候，需要重新建
立光路來(lái)完成當(dāng)前作業(yè)。這樣做可以均衡光網(wǎng)絡(luò)中的傳輸負(fù)載，減輕 光交換節(jié)點(diǎn)的處理壓力，從而使整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行于優(yōu)化的狀態(tài)。
所述負(fù)載均衡判斷，是針對(duì)光路共享判斷模塊判斷為可以共享的
10光鏈路而言的，需要計(jì)算這些光鏈路上的流量信息，和預(yù)先設(shè)定的閾 值進(jìn)行比較；篩選出那些光路上的流量小于閾值的光鏈路，放入可以 共享的光路的集合中；判斷可以共享光路集合中光路的數(shù)目M和網(wǎng)格 作業(yè)需要的光鏈路數(shù)目N的大小，最終決定是共享光路還是新建光路 以均衡流量。
步驟5:根據(jù)光路共享判斷模塊和負(fù)載均衡判斷模塊的判斷，最 終確定哪些光路能夠被共享，然后路由模塊根據(jù)作業(yè)的需求判斷還需 要建立幾條光鏈路來(lái)共同完成當(dāng)前作業(yè)，并采用相應(yīng)的路由算法建立 相應(yīng)的邏輯光鏈路。路由模塊還負(fù)責(zé)向數(shù)據(jù)包封裝/解析模塊傳遞路由 信息，同時(shí)路由模塊還需要更新網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，使得網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù) 庫(kù)中的信息和當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)的使用情況保持同步。
步驟6:數(shù)據(jù)包封裝/解析模塊進(jìn)行控制數(shù)據(jù)包相應(yīng)字段的填充， 并發(fā)送給Socket通信模塊，以便控制層對(duì)光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行正確的配置。
步驟7: Socket通信模塊與GMPLS控制平面通信，完成數(shù)據(jù)包的 發(fā)送和接收，是網(wǎng)格服務(wù)層和控制層之間的通信接口。
所述控制層采用GMPLS信令，接收網(wǎng)格服務(wù)層發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包、 分析數(shù)據(jù)包的類(lèi)型，然后向不同的光交換設(shè)備發(fā)送控制消息，這樣可 以實(shí)現(xiàn)控制層的分布式通信模式。
在整個(gè)基于光路共享的負(fù)載均衡資源調(diào)度方法實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，網(wǎng)格 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層根據(jù)當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中的光資源的使用情況和光網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載情 況，對(duì)光資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度的不同情形，路由模塊最終確定的光鏈路調(diào) 度結(jié)果將會(huì)有3種情況(1)共享光路(2)新建光路(3)共享光路和 新建光路。
光路共享判斷模塊進(jìn)行光路共享判斷的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示，
具體包括如下的步驟
步驟21:光路共享判斷模塊通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊査詢(xún)光網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)
據(jù)庫(kù)，判斷當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中是否存在已經(jīng)建立的光鏈路。如果沒(méi)有已經(jīng)建
立的光鏈路，即前述(2)新建光路的情況，則返回結(jié)果到路由模塊，由 路由模塊計(jì)算需要新建立多少光路；如果有已經(jīng)建立的光鏈路，則執(zhí)行 下一步；
步驟22:光路共享判斷模塊判斷已建立的光鏈路是否可以被當(dāng)前網(wǎng) 格作業(yè)所共享，如果不可以共享，則返回結(jié)果到路由模塊；如果可以共享，則執(zhí)行下一步；
光網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的每一條光鏈路的信息都包含了該條光鏈 路能否被其他網(wǎng)格作業(yè)共享的標(biāo)識(shí)，光路共享判斷模塊根據(jù)這個(gè)標(biāo)識(shí)信 息判斷出該條光鏈路是否是可共享光路。在本發(fā)明中，光鏈路一旦建立， 開(kāi)始使用，并且滿(mǎn)足共享光路的條件，是可以提供給其他網(wǎng)格作業(yè)共享。 這一特點(diǎn)與傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)中光鏈路的獨(dú)享性有明顯的不同，這樣能夠有 效地提高光鏈路帶寬的利用率，節(jié)省了重新建立光鏈路的時(shí)間。
步驟23:光路共享判斷模塊將能夠共享的光鏈路的信息傳遞給負(fù)載 均衡判斷模塊。
基于光路共享判斷模塊的判斷結(jié)果，負(fù)載均衡判斷模塊進(jìn)行負(fù)載 均衡判斷的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)流程如圖4所示，具體包括如下的步驟
步驟31:負(fù)載均衡判斷模塊接收到光路共享判斷模塊傳遞來(lái)的可以 共享的光鏈路的信息；
步驟32:負(fù)載均衡判斷模塊對(duì)每一條光鏈路計(jì)算光路流量。
負(fù)載均衡判斷模塊調(diào)用光路流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模塊計(jì)算光路中的平均流 量；光路流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模塊定時(shí)采集光鏈路中的流量信息，然后通過(guò)一 定的統(tǒng)計(jì)分析方法得出光鏈路中的平均流量。這種統(tǒng)計(jì)分析方法是現(xiàn)有 技術(shù)，在此不累述。
步驟33:負(fù)載均衡判斷模塊將計(jì)算得出的平均流量和預(yù)先設(shè)定的閾 值進(jìn)行比較，如果平均流量小于閾值，則判斷該條光鏈路可以被共享， 共享標(biāo)識(shí)改為"是"；如果平均流量大于閾值，則不能夠共享該條光鏈路， 并將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)光鏈路記錄中的共享標(biāo)識(shí)改為"否"。
光路流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模塊將會(huì)被周期性地調(diào)用來(lái)實(shí)時(shí)跟蹤經(jīng)過(guò)光路共 享判斷模塊后得到的可共享光路集合中每一條光路上的流量信息，如果 由于某一網(wǎng)格作業(yè)的結(jié)束，導(dǎo)致集合中某些光路上的流量小于閾值，這 些光路將被重新標(biāo)識(shí)為可以共享，可以提供給以后的網(wǎng)格作業(yè)使用；只 有當(dāng)光路上的流量為零時(shí)，這條光鏈路才會(huì)被拆除，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源數(shù) 據(jù)庫(kù)中的記錄也將被刪除。
假設(shè)這樣判斷為可以共享的光鏈路條數(shù)是M，并且網(wǎng)格作業(yè)需要建立 的光鏈路條數(shù)是N。
其中閾值的設(shè)定需要綜合考慮光纖的容量、光交換設(shè)備的處理能力、 光交換設(shè)備最佳工作帶寬等多種因素，并且每條光路上閾值的大小有可能是不同的。
步驟34:比較可以共享的光鏈路的條數(shù)M和網(wǎng)格作業(yè)需要建立的光 鏈路的條數(shù)N，如果M〉=N，則共享已經(jīng)建立的光鏈路可以滿(mǎn)足當(dāng)前網(wǎng)格 作業(yè)的要求，即前述(1)共享光路的情況，執(zhí)行下一步；如果M〈N，即 前述(3)共享光路和新建光路的情況，則執(zhí)行步驟36;
步驟35:當(dāng)可以共享的光鏈路數(shù)能夠滿(mǎn)足網(wǎng)格作業(yè)的需求時(shí)，路由 模塊從M條可以共享的光鏈路中選出N條光鏈路來(lái)完成當(dāng)前網(wǎng)格作業(yè)。 這時(shí)，就需要調(diào)用共享光路可用性評(píng)估模塊來(lái)進(jìn)行共享光路性能的評(píng)估 排序，從中選取N條可用性較優(yōu)的共享光鏈路來(lái)滿(mǎn)足當(dāng)前網(wǎng)格作業(yè)的需 求；
共享光路可用性評(píng)估模塊能夠根據(jù)這M條可以共享的光鏈路的鏈路 帶寬、鏈路性質(zhì)、光路上的傳輸流量等信息進(jìn)行光路綜合性能的計(jì)算， 最后將給出一個(gè)按共享光路可用性從高到低排列的一個(gè)序列，路由模塊 只需要從這個(gè)序列中選取前N條可以共享的光鏈路，就可以滿(mǎn)足當(dāng)前網(wǎng) 格作業(yè)的需求。
步驟36:當(dāng)可以共享的光鏈路數(shù)不能夠滿(mǎn)足網(wǎng)格作業(yè)的需求時(shí)，路 由模塊新建立N-M條光鏈路。這新建的N-M條光鏈路與已建立的M條光 鏈路共同服務(wù)于當(dāng)前網(wǎng)格作業(yè)。路由模塊能夠根據(jù)當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)的使用情 況，建立N-M條代價(jià)最小的光鏈路。從而可以在滿(mǎn)足網(wǎng)格作業(yè)請(qǐng)求的前 提下，使得整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)中的光鏈路處于最佳的使用狀態(tài)；
步驟37:路由模塊將共享光路和新建光路的信息封裝成控制包發(fā)送 給GMPLS控制平面，從而最終為用戶(hù)提供端到端的光通道，完成網(wǎng)格作 業(yè)請(qǐng)求。
本方法是在多用戶(hù)多任務(wù)可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)中提出的一種光網(wǎng)絡(luò)資源的 調(diào)度策略。它既具有光鏈路傳輸數(shù)據(jù)的可靠性和大容量，又兼有傳統(tǒng)網(wǎng) 絡(luò)中資源調(diào)度的靈活性，還能夠保證整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)工作在一個(gè)優(yōu)化的狀態(tài)。
上面對(duì)本發(fā)明所述的基于光路共享的負(fù)載均衡資源調(diào)度方法及其裝 置進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)形式并不局限于此。對(duì)于本 技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不背離本發(fā)明所述方法的精神和權(quán)利 要求范圍的情況下對(duì)它進(jìn)行的各種顯而易見(jiàn)的改變都在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度裝置，其特征在于，在應(yīng)用層和控制層之間通過(guò)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)層進(jìn)行通信，所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)層包括網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，保存當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中的光鏈路信息，所述光鏈路信息包括表示該光鏈路是否可以共享的共享信息；消息解析模塊，接收來(lái)自應(yīng)用層的作業(yè)請(qǐng)求，并提取所述作業(yè)所需光鏈路資源信息；光路共享判斷模塊，從網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中的光鏈路信息，并根據(jù)所述共享信息判斷光鏈路是否可以進(jìn)行共享；負(fù)載均衡判斷模塊，對(duì)于光路共享判斷模塊判斷為可以進(jìn)行共享的光鏈路，負(fù)載均衡判斷模塊判斷所述可以進(jìn)行共享的光鏈路上的流量是否超過(guò)了設(shè)定的閾值，如果沒(méi)有超過(guò)，則判斷該光鏈路為共享光路；否則判斷為不能共享，并變更該光鏈路的共享信息；路由模塊，根據(jù)需要建立光鏈路，用于所述作業(yè)，并且更新網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)信息；數(shù)據(jù)包封裝/解析模塊，以及與控制層通信的通信模塊。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度 裝置，其特征在于，在負(fù)載均衡判斷模塊判斷為可以共享的光鏈路的數(shù)量不能夠滿(mǎn)足 所述作業(yè)需求的時(shí)候，由路由模塊新建立光鏈路，新建立的光鏈路與 負(fù)載均衡判斷模塊判斷為可以共享的光鏈路共同用于所述作業(yè)。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度 裝置，其特征在于，在負(fù)載均衡判斷模塊判斷的共享光路的數(shù)量比所述作業(yè)需求的光 路多的時(shí)候，由共享光路可用性評(píng)估模塊對(duì)所述共享光路進(jìn)行排序， 路由模塊選擇排序在先的共享光路用于所述作業(yè)。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度 裝置，其特征在于，所述負(fù)載均衡判斷模塊判斷所述可以進(jìn)行共享的光鏈路上的流量 是否超過(guò)了設(shè)定的閾值，是通過(guò)光路流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模塊計(jì)算光路平均 流量，并判斷計(jì)算得到的光路平均流量是否超過(guò)了設(shè)定的閾值。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度 裝置，其特征在于，所述光路流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模塊被周期性地調(diào)用來(lái)實(shí)時(shí)跟蹤經(jīng)過(guò)光路共 享判斷模塊后得到的共享光路的集合中的每一條光路上的流量信息，將 流量小于閾值的光路的共享信息重新標(biāo)識(shí)為可以共享。
6. —種基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度方法，其特征在于包括以下步驟步驟1:接收來(lái)自應(yīng)用層的作業(yè)的請(qǐng)求，并提取所述作業(yè)需要的 光鏈路資源信息；步驟2:從保存當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中的光鏈路信息的網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中 獲取光路共享信息，并根據(jù)所述光路共享信息判斷光鏈路是否可以進(jìn) 行共享；步驟3:對(duì)于在步驟2中判斷為可以進(jìn)行共享的光鏈路，進(jìn)一步判斷所述可以進(jìn)行共享的光鏈路上的流量是否超過(guò)了設(shè)定的閾值，如果沒(méi)有超過(guò)，則判斷該光鏈路為共享光路；否則判斷為不能共享，并 變更該光鏈路的共享信息；步驟4:如果步驟3中的共享光路的數(shù)量不能滿(mǎn)足所述作業(yè)的需 求，則根據(jù)需要建立光鏈路用于所述作業(yè)，并且更新網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù) 中的相應(yīng)信息；如果步驟3中的共享光路的數(shù)量能夠滿(mǎn)足所述作業(yè)的 需求，則由共享光路實(shí)現(xiàn)所述作業(yè)；步驟5:與控制層通信，使控制層對(duì)光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置。
7. 如權(quán)利要求6所述的基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度 方法，其特征在于，在步驟4中，共享光路的數(shù)量不能滿(mǎn)足所述作業(yè)的需求的時(shí)候， 建立的光鏈路與共享光路共同用于所述作業(yè)。
8. 如權(quán)利要求6所述的基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度 方法，其特征在于，在步驟4中，共享光路的數(shù)量能夠滿(mǎn)足所述作業(yè)的需求的時(shí)候， 對(duì)所述共享光路進(jìn)行排序，選擇排序在先的共享光路用于所述作業(yè)。
9. 如權(quán)利要求6所述的基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度 方法，其特征在于，在步驟3中，判斷所述可以進(jìn)行共享的光鏈路上的流量是否超過(guò)了設(shè)定的閾值，是通過(guò)光路流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模塊計(jì)算光路平均流量，并 判斷計(jì)算得到的光路平均流量是否超過(guò)了設(shè)定的閾值。
10. 如權(quán)利要求9所述的基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度 方法，其特征在于，周期性地調(diào)用所述光路流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模塊來(lái)實(shí)時(shí)跟蹤經(jīng)過(guò)光路共 享判斷模塊后得到的共享光路的集合中的每一條光路上的流量信息， 將流量小于閾值的光路的共享信息重新標(biāo)識(shí)為可以共享。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光路共享的負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度方法及其裝置。該方法包括以下步驟接收來(lái)自應(yīng)用層的作業(yè)請(qǐng)求，并提取所述作業(yè)所需光鏈路資源信息；從網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取光路共享信息，以判斷光鏈路是否可以進(jìn)行共享；對(duì)于可以進(jìn)行共享的光鏈路，進(jìn)一步判斷流量是否超過(guò)了設(shè)定的閾值，如果沒(méi)有超過(guò)，則判斷該光鏈路為共享光路；否則判斷為不能共享；如果共享光路的數(shù)量不能滿(mǎn)足所述作業(yè)的需求，則根據(jù)需要建立光鏈路，并且更新網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)信息；與控制層通信，使控制層對(duì)光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置。本發(fā)明可以?xún)?yōu)化光網(wǎng)絡(luò)中光資源的調(diào)度，靈活地實(shí)現(xiàn)對(duì)光資源的智能控制，從而提高了整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)的傳送性能。
文檔編號(hào)H04L29/08GK101621530SQ20081011618
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者慧 李, 紀(jì)越峰, 解學(xué)良 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)