一種可重構(gòu)網(wǎng)絡中基于敏感度的高效資源分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在具有重構(gòu)功能的網(wǎng)絡中，基于敏 感度的高效資源分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 未來互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的一個研究方向是將網(wǎng)絡協(xié)議棧分解為細粒度的網(wǎng)絡服務， 解除協(xié)議棧不同層之間的約束，然后通過服務組合的方式為位于網(wǎng)絡邊緣的端系統(tǒng)提供可 定制的端到端服務。這一研究思路在美國的SIL0、NSA、歐洲的ANA和我國的可重構(gòu)網(wǎng)絡及 SOFIA中均有體現(xiàn)。
[0003] 可重構(gòu)網(wǎng)絡的每個節(jié)點為具有重構(gòu)功能的可重構(gòu)路由器。在可重構(gòu)網(wǎng)絡中，可重 構(gòu)路由器的數(shù)據(jù)傳輸和處理功能被分解為細粒度的功能單元：元能力。通過對元能力的組 合可以滿足來自端系統(tǒng)的復雜業(yè)務需求。
[0004] 在資源有限的可重構(gòu)網(wǎng)絡中，為了滿足端系統(tǒng)的功能需求和性能需求，不僅要求 可重構(gòu)路由器能夠運行相應的元能力，具備足夠的CPU資源，而且鏈路也需要有足夠的帶 寬資源。在實際網(wǎng)絡環(huán)境中，每個可重構(gòu)路由器所實現(xiàn)的元能力，擁有的CPU資源以及相關(guān) 聯(lián)的鏈路的數(shù)量都是不同的。當不同的可重構(gòu)路由器負載過高或者發(fā)生故障時，對系統(tǒng)整 體性能的負面影響差別很大。因此，正確的識別可重構(gòu)網(wǎng)絡中的瓶頸節(jié)點，對于規(guī)避風險、 均衡負載、提升系統(tǒng)性能均有很大的幫助?？芍貥?gòu)網(wǎng)絡中的瓶頸節(jié)點是指，當該節(jié)點發(fā)生故 障時，對可重構(gòu)網(wǎng)絡性能影響最嚴重的節(jié)點。因此正確的識別瓶頸節(jié)點有利于規(guī)避風險、均 衡負載、提升系統(tǒng)性能。
[0005] 在可重構(gòu)網(wǎng)絡中，對端到端連接請求的處理，不僅要計算端到端的最短路徑，而且 要保證在最短路徑上，代表功能需求的服務序列中所包含的服務被依次處理，同時性能需 求被滿足。
[0006] 端到端連接請求中的性能需求主要包括對節(jié)點的CPU資源的需求和對鏈路的帶 寬資源的需求。而在資源有限的可重構(gòu)網(wǎng)絡中，節(jié)點CPU資源和鏈路帶寬資源的有效分配 對網(wǎng)絡的整體性能，如請求接受率，有很大的影響。
[0007] 在不考慮資源限制的網(wǎng)絡中，layeredgraph算法可以有效地解決服務組合問題， 且時間復雜度低；而在資源受限的網(wǎng)絡中，雖然在layeredgraph算法中引入的capacity tracking算法可以有效避免資源的超量使用，但是由于網(wǎng)絡中資源瓶頸的存在，使得在 有效服務路徑存在的情況下，端到端請求依然有可能被拒絕，從而導致網(wǎng)絡請求接受率的 降低(I.Huang,Xin,SivakumarGanapathy,andTilmanWolf.^Evaluatingalgorithms forcomposableserviceplacementincomputernetworks.^InCommunications, 2009. ICC' 09.IEEEInternationalConferenceon,pp. 1-6.IEEE, 2009. 2.S.Choi,J.Turner,and T.Wolf,"Configuringsessionsinprogrammablenetworks，"ComputerNetworks，vol .41，no. 2,pp. 269 - 284, 2003.)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于敏感度的高效資源分配方法，在資源有 限的可重構(gòu)網(wǎng)絡中，通過節(jié)點敏感度的計算，選出可重構(gòu)網(wǎng)絡中的候選瓶頸節(jié)點；通過有效 地給候選瓶頸節(jié)點分配額外的資源，從而解決layeredgraph+capacitytracking算法中 由于資源瓶頸引起的請求接受率降低的問題。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：
[0010] -種可重構(gòu)網(wǎng)絡中基于敏感度的高效資源分配方法，該方法包括下述步驟：
[0011] S1、在資源有限的可重構(gòu)網(wǎng)絡中，計算每個節(jié)點i的敏感度Sen⑴，同時計算節(jié)點 CPU資源平均利用率和鏈路帶寬資源平均利用率；
[0012] S2、計算敏感度Sen(i)的最大值與次大值之間的差值A(chǔ)Sen，并將該差值A(chǔ)Sen與 閾值a進行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定需要額外分配資源的候選瓶頸節(jié)點；
[0013] S3、計算節(jié)點CPU資源平均利用率和鏈路帶寬資源平均利用率之間的差值A(chǔ)療， 并將該差值A(chǔ)p與閾值P進行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定需要為步驟S2中確定的候選瓶頸 節(jié)點額外分配資源的類型；
[0014] S4、根據(jù)步驟S2中確定的候選瓶頸節(jié)點和步驟S3中確定的需要額外分配的資源 類型，利用迭代的方法，逐漸增加該候選瓶頸節(jié)點的相應資源，直到網(wǎng)絡平均請求接受率收 斂或相應資源增量超出上限，迭代停止；
[0015] S5、更新網(wǎng)絡資源數(shù)據(jù)。
[0016] 進一步的，所述步驟Sl中，首先使用layeredgraph和capacitytracking算法 處理端到端的連接請求，在所有有效的服務路徑中，選出時延最低的服務路徑；然后計算該 時延最低服務路徑中每個節(jié)點i的敏感度Sen(i)，同時計算節(jié)點CPU資源平均利用率和鏈 路帶寬資源平均利用率。
[0017] 進一步的，所述步驟Sl中，節(jié)點i的敏感度Sen(i)為可重構(gòu)網(wǎng)絡的平均請求接受 率與缺少該節(jié)點i及其關(guān)聯(lián)鏈路時的平均請求接受率的差值。
[0018]進一步的，所述步驟S2中，如果ASen多a，則敏感度值最大的節(jié)點為候選瓶頸節(jié) 點；如果ASen〈a，則敏感度值最大的節(jié)點和敏感度值次大的節(jié)點均為候選瓶頸節(jié)點。
[0019] 進一步的，所述步驟S2中，閾值a為介于〇和〇. 1之間的浮點數(shù)。
[0020] 進一步的，所述步驟S3中，如果彡/i,需要額外分配的資源類型為CPU資源； 如果矣-#，:需要額外分配的資源類型為帶寬資源；如果-/KaG</丨，需要額外分配的 資源類型為CPU資源和帶寬資源。
[0021] 進一步的，所述步驟S3中，閾值為介于0和0. 3之間的浮點數(shù)。
[0022] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：
[0023] 本發(fā)明為資源有限的可重構(gòu)網(wǎng)絡提供了一種簡單、高效的資源分配方法，通過給 候選瓶頸節(jié)點分配適當?shù)念~外資源，從而顯著提升了網(wǎng)絡的平均請求接受率，降低了端到 端的時延。
[0024] 在保證可重構(gòu)網(wǎng)絡正常運行的情況下，通過系統(tǒng)平均請求接受率的變化，可以簡 單、高效的識別網(wǎng)絡中的瓶頸節(jié)點，可重構(gòu)網(wǎng)絡的InP可以通過對瓶頸節(jié)點的深入分析和 合理使用，進而提升系統(tǒng)的整體性能。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的總體過程流程圖；
[0026] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中可重構(gòu)核心網(wǎng)絡和端到端連接請求的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3為可重構(gòu)網(wǎng)絡中對瓶頸節(jié)點的識別流程圖；
[0028] 圖4為現(xiàn)有技術(shù)中可重構(gòu)網(wǎng)絡自治域1的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖5為現(xiàn)有技術(shù)中可重構(gòu)網(wǎng)絡自治域2的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖6為分配瓶頸節(jié)點的CPU資源的過程流程圖；
[0031] 圖7為分配瓶頸節(jié)點的帶寬資源的過程流程圖。
【具體實施方式】
[0032] 實施例一：
[0033] 如圖1所示，一種可重構(gòu)網(wǎng)絡中基于敏感度的高效資源分配方法，該方法包括下 述步驟：
[0034] A1、在資源有限的可重構(gòu)網(wǎng)絡中，首先使用layeredgraph和capacitytracking 算法處理端到端的連接請求，在所有有效的服務路徑中，選出時延最低的服務路徑；然后計 算可重構(gòu)網(wǎng)絡中每個節(jié)點i的敏感度Sen(i)，同時計算節(jié)點CPU資源平均利用率[7#和鏈 路帶寬資源平均利用率Z7/_ ;節(jié)點i的敏感度Sen(i)為可重構(gòu)網(wǎng)絡的平均請求接受率與缺 少該節(jié)點i及其關(guān)聯(lián)鏈路時的平均請求接受率的差值。
[0035] A2、計算敏感度Sen(i)的最大值與次大值之間的差值A(chǔ)Sen，計算節(jié)點CPU資源平 均利用率吞#和鏈路帶寬資源平均利用率之間的差值為療。
[0036] A3、將差值A(chǔ)Sen與閾值a進行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定需要額外分配資源的候 選瓶頸節(jié)點，其中，閾值a為介于0和0.1之間的浮點數(shù)。閾值a設(shè)定越趨近于0,候選瓶 頸節(jié)點數(shù)量為1的可能性越大，閾值a設(shè)定越趨近于0. 1，候選瓶頸節(jié)點數(shù)量為2的可能性 越大，例如，設(shè)定a= 3% ;
[0037] A3-1、如果ASen^a，則敏感度值最大的節(jié)點為候選瓶頸節(jié)點，候選瓶頸節(jié)點的 數(shù)量為1 ;將差值A(chǔ)G與閾值P進行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定需要為該候選瓶頸節(jié)點額外 分配資源的類型，其中，閾值P為介于〇和0.3之間的浮點數(shù)。閾值P設(shè)定越趨近于0,同 時增加CPU和帶寬資源的可能性越大，例如，設(shè)定P= 10% ;
[0038] A3-1-1、如果彡/?,需要額外分配的資源類型為CPU資源；利用迭代的方法，逐 漸增加該候選瓶頸節(jié)點的CPU資源，直到網(wǎng)絡平均請求接受率收斂或相應資源增量超出上 限；
[0039] A3-1-2、如果A歹需要額外分配的資源類型為帶寬資源；利用迭代的方法， 逐漸增加該候選瓶頸節(jié)點關(guān)聯(lián)鏈路的帶寬資源，直到網(wǎng)絡平均請求接受率收斂或相應資源 增量超出上限；
[0040] A3-1-3、如果需要額外分配的資源類型為CPU資源和帶寬資源；利用 迭代的方法，逐漸增加該候選瓶頸節(jié)點的CPU資源及其關(guān)聯(lián)鏈路的帶寬資源，直到網(wǎng)絡平 均請求接受率收斂或相應資源增量超出上限；
[0041]A3-2、如果ASen〈a，則敏感度值最大的節(jié)點和敏感度值次大的節(jié)點均為候選瓶 頸節(jié)點，候選瓶頸節(jié)點的數(shù)量為2 ;將差值么|7與閾值P進行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定需要 為該候選瓶頸節(jié)點額外分配資源的類型：
[0042] A3-2-1、如果Ap彡/丨，需要額外分配的資源類型為CPU資源；利用迭代的方法，逐 漸增加該候選瓶頸節(jié)點的CPU資源，直到網(wǎng)絡平均請求接受率收斂或相應資源增量超出上 限；
[0043] A3-2-2、如果AZ7 <-/?，需要額外分配的資源類型為帶寬資源；利用迭代的方法， 逐漸增加該候選瓶頸節(jié)點關(guān)聯(lián)鏈路的帶寬資源，直到網(wǎng)絡平均請求接受率收斂或相應資源 增量超出上限；
[0044] A3-2-3、如果需要額外分配的資源類型為CPU資源和帶寬資源；利用 迭代的方法，逐漸增加該候選瓶頸節(jié)點的CPU資源及其關(guān)聯(lián)鏈路的帶寬資源，直到網(wǎng)絡平