[发明专利]面向大数据的高性能网络中多条固定路径带宽调度方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，涉及一种面向大数据传输的多路径带宽分配及预留的方法。

背景技术

电子科研、电子商务、社交媒体等各种各样的大型应用产生的海量数据，目前是10¹²、10¹⁵、10¹⁸数量级，未来更高，这些大数据经常需要远程传输以实现远程作业。下一代的科学计算就是一个典型应用，由超级计算机产生的大量的仿真数据集由分布于各地的科学家团队共享，以便进行协同可视化分析处理。如何快速可靠地完成大数据传输任务，是一个亟待解决的问题。传统的因特网无法胜任如此艰巨的任务。高性能网络(High-Performance Networks,HPNs)通过带宽预留可提供专用通道，被公认是一种有效的解决方案。

在HPN中,作为控制平面中心单元的带宽调度器，可以根据网络拓扑和不同时隙的可用带宽为用户计算合适的路径并将该路径预留给该用户作为专用传输通道。多路径路由相比单路径在吞吐量、负载均衡、鲁棒性等方面具有明显的优势，因而单路径扩展到多路径是一个自然的趋势。

目前有关多路径路由的各种计算方法均是针对带宽不随时间变化的静态网络场景，并不适宜网络可用带宽随时间变化的动态应用场景。而针对可用带宽动态变化的带宽调度研究都是单路径调度策略，不能更充分地利用网络带宽资源，不能适应更大规模数据传输及更高实时性的传输需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能网络中面向大数据传输的多条固定路径的带宽调度方法。在具有带宽预留功能的高性能网络中剩余带宽动态变化情况下，计算两条节点不相交的固定路径为用户数据的传输进行带宽预留，分配一个专用通道，以使数据传输尽早完成的技术。解决了现有多路径技术只能针对带宽不变的静态网络传输的局限，以及现有的针对带宽动态变化的高性能网络中单路径带宽调度技术带宽利用不充分的缺陷。

面向大数据的高性能网络中多条固定路径带宽调度方法，包括以下步骤：

步骤1，建立网络拓扑图G(V,E)：

G＝(V,E)

其中，V表示高性能网络中的节点集合，V＝(v₀,v₁,…,v_n-1)，n≥1；E表示高性能网络中的链路集合；

在高性能网络的拓扑图G的基础上，建立链路l的时间-带宽三元组(t_l[i],t_l[i+1],b_l[i])；

其中，t_l[i]表示链路l的第i时刻，t_l[i+1]表示链路l的第i+1时刻，(t_l[i],t_l[i+1])表示链路l的第i时隙，b_l[i]表示链路l在第i时隙的带宽值，i＝0,1,2...T_l-1,T_l是链路l的总时隙数，T_l≥1；

将所有链路的时间-带宽三元组合成一个总的时间-带宽表，即为ATB表；

步骤2，在一个带有ATB表的G(V,E)中，设一个用户请求UR(v_s,v_d,δ),其中v_s是起点，v_d是终点，δ是待传输的数据量，根据网络和用户请求的两种服务模式，寻找两条的固定的节点不相交路径，使数据传输结束时间最早；

所述两种服务模式分别为：2FPFB和2FPVB；

所述2FPFB是指：寻找两条的固定的节点不相交路径，每条路径都具有固定带宽,使数据传输结束时间最早；

所述2FPVB是指：寻找两条的固定的节点不相交路径，在数据传输的过程中允许每条路径带宽在不同时隙变化,使数据传输结束时间最早。

进一步地，步骤2中所述的根据网络和用户请求的两种情况，寻找两条固定的节点不相交路径，使数据传输结束时间最早，包括：

(1)网络和用户请求的服务模式为2FPFB

Step1，在网络拓扑图G(V,E)中，寻找δ从v_s传输到v_d时，传输结束最早的一条路径p₁，路径p₁的固定带宽为BW₁；

Step2，在G(V,E)中去掉路径p₁上所有节点和链路，得到G'(V,E)；