CN101325607A - 一种区分QoS服务质量的光子网格作业提供方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种区分QoS服务质量的光子网格作业提供方式。该方式中，网格服务客户端向网格服务器提出作业执行申请；网格服务器根据事先约定好的服务等级协议对用户作业进行分级，针对带宽需求极大和安全性需求较高的作业采用独享光路的方式服务，以提供确定性的安全服务；针对带宽需求和安全性需求相对较低的作业采取共享光路的方式提供，以提高网络资源的利用率。本发明可实现对不同QoS要求的光子网格作业区别对待，在保证业务服务质量的基础上最大限度的提高网络资源利用率并降低业务阻塞率。
Description
技术领域
本发明涉及一种支持QoS服务质量区分的光网络资源提供方法，尤其涉及一种面向光子网格作业的光网络资源提供方法，属于光通信技术领域。
背景技术
网格是借鉴电力网格(Power Grid)的概念，希望计算资源能够象电力一样“打开电源开关就可以使用”，不用去关心是谁、如何提供的这些服务，其目标是使得用户使用网络资源如同电力资源的应用一样，无须知道其资源的最终提供者。网格是一个分布式的资源共享系统，其特点是资源异构、结构灵活、范围广泛并且与具体的应用相结合，分布式资源共享是网格的基本特征，通过将分散的资源组织起来，提供资源的共享，满足用户的变化的需求，动态性是也是网格的一个主要特征。网格应用具有密集数据特性，如科学协作计算、天文物理、远程医疗等。
上述的网格任务往往需要在各个节点之间传送大量的数据并且对于数据传输过程大都有着严格的服务质量(QoS)要求，为了满足网格任务的高服务质量要求，目前世界上大多选用(波分复用)WDM光网络在底层作为资源传输的载体。光网络具有巨大的带宽潜力，可以达到单波长每秒几十个G比特的传输速率，为海量数据的传送提供了有效的带宽保证。在现有的基于光路交换(OCS)的光子网格系统中，网格作业主要采用独占光路的方式进行工作，即每个网格作业在其执行期间，在其传输路径上始终单独占有一路波长，直到作业传输结束并将该光路资源释放后，这路波长才能被其他作业所使用。在现有的独享光路的光子网格环境下，网格作业传输机制如下：
步骤1，网格应用节点向网格服务器提交网格作业；
步骤2，网格服务器查询网格资源列表，发现满足作业需求的网格资源节点，得到该网格资源节点的网络地址；
步骤3，查询光网络资源列表，查找到该网格资源节点的空闲可用光网络资源信息；
步骤4，根据查询结果，该网格服务器按需向光控制层发起一条光通道建立请求，该光通道是从该网格应用节点到具有空闲可用网格资源的网格资源节点之间的通道；
步骤5，光控制层建立起相应光通道后，返回结果；
步骤6，网格服务器开始执行用户提交的网格作业，在作业执行过程中，步骤5中建立的光路一直被一个网格作业单独占用；
步骤7，作业执行完毕，通知该光控制层关闭该光通道连接。
步骤8：网格服务器将计算结果发还给网格用户。
网格作业在传输过程中，单个网格作业完全独享所建立的光路。采用独享光路方式的目的在于消除在例如Internet的包交换网络中普遍存在的拥塞现象，以此来为网格作业提供确定性的数据传输时延。但是，在大多数情况下，网格作业的传输速率往往无法达到单条光路所能提供的最大速率，数据传输的瓶颈已经不再是网络带宽。这是因为在网格计算中用到的诸如超级计算机系统在内的一些网格资源，他们自身的设计目标只是为了追求更强的计算能力，而不是更高的网络吞吐量，网络接口往往在设计中处于次要地位。另一方面，目前得到广泛应用的传输控制协议(TCP)是基于网络资源共享理念而设计，目的是为了避免拥塞，但是他并不适用于能够提供高速传输能力的独享式光网络，因为在这种光网络中根本不存在拥塞现象。由于上述这些原因，采用独享式光路提供方式的光子网格系统，其网络资源利用率往往很低，造成资源的闲置与浪费。同时由于每个作业均单独占用一个波长，网络的波长资源会很快耗尽，从而会引起网格业务阻塞率过高的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对传统独享光路式作业提供方式造成的资源利用率过低并进而引起业务阻塞率过高的问题，提供一种面向网格应用的区分QoS服务质量的光子网格作业提供方法。该方法采用全球公开的通用多协议标签交换(GMPLS)协议组实现光层控制，针对传统GMPLS协议仅对光资源进行调度的特性进行扩展，使得光资源的调度可以和网格资源的调度综合考虑，从而提高整体资源利用效率。该方法采用Globus全球公开的GT4.0的Gridftp服务进行文件数据的传输，并针对传统Gridftp中每个Gridftp连接单独占用一个数据传输信道的特点进行扩展，使得多个Gridftp连接可以按需共享同一数据传输信道。本发明通过对于网格业务QoS等级的识别，对带宽和安全性要求较高的网格作业提供独享光路服务，对QoS要求较低的网格作业提供共享光路服务，以此实现对于服务质量和资源利用的双重保证。
为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种区分QoS服务质量的光子网格作业提供方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，网格应用节点向网格服务器提交网格作业；
步骤2，网格服务器根据事先定义好的服务等级协议(Service LevelAgreement)查询网格作业等级，根据其QoS需求判断为其提供独享光路式服务还是共享光路式服务。若属于独享光路方式则转入步骤3，若属于共享光路方式则转入步骤4；
步骤3，网格服务器执行独享光路作业提供方式，具体处理步骤如下：
步骤31，网格服务器查询网格资源列表，并根据查询结果继续查询光网络资源列表，查找到所有可用网格资源节点及其可用光网络资源信息，若网格资源或光网络资源不满足作业需求，则返回步骤1并通知用户作业处理失败；
步骤32，根据查询结果，该网格服务器按需分配目的网格资源节点并向光控制层发起一条通向该目的节点的光通道建立请求；
步骤33，光控制层建立起相应光通道后，返回结果，更新数据库；
步骤34，网格服务器开始执行用户提交的网格作业；
步骤35，作业执行完毕，通知该光控制层关闭该光通道连接；
步骤4，网格服务器执行共享光路作业提供方式，具体处理步骤如下：
步骤41，网格服务器查询网格资源列表，并根据查询结果继续查询光网络资源列表，查找到所有可用网格资源节点及其可用光网络资源信息，若网格资源或光网络资源不满足作业需求，则返回步骤1并通知用户作业处理失败；
步骤42，根据查询结果，该网格服务器按需分配目的网格资源节点，并检查是否已有建好的光路通向目的网格资源节点并进一步检查该光路剩余的可用资源是否满足作业需求，若均可满足，则该作业与其他进行中的作业共享此条光路；若无满足条件的光路，则网格服务器根据目的网格资源节点向光控制层发起一条光通道建立请求；
步骤43，光控制层根据共享或新建相应光通道信息，返回结果，更新数据库；
步骤44，网格服务器开始执行用户提交的网格作业；
步骤45，作业执行完毕，网格服务器检查是否在所用光路上仍有其他作业进行传输，若有其他作业则保持光路不变，删除已完成作业的逻辑连接，若无其他作业则通知光控制层关闭该通道。
所述步骤34和44中，，网格服务器之间采用Gridftp协议进行数据传输。按照Gridftp协议发起数据传输服务时，其中控制连接通过互联网建立一条TCP连接，数据连接则向光控制层请求建立或共享光通道。独享式光路提供中，每个光通道连接只能为一个Gridftp连接服务；共享式光路提供中，每个光通道连接可服务于多个Gridftp连接。
本发明所述的区分QoS服务质量的光子网格作业提供方式：针对不同服务质量需求的光子网格作业提供区分对待，对服务质量或安全性需求较高的业务提供独享光路式服务，对服务质量或安全性需求较低的业务提供共享光路式服务，在确保服务质量的基础上，最大限度的提高网络资源利用率，充分利用了网格网络的带宽资源，有效的降低了网格业务的阻塞率。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明所使用的光子网格网络结构示意图。
图2是本发明的系统结构组成结构图。
图3是体现本发明所述方法的光子网格节点数据传输处理流程图。
图4是该光子网格网络中实现区分QoS服务质量的作业提供的一个示例。
图5是图3该光子网格网络中实现区分QoS服务质量的作业提供的另一个示例。
具体实施方式
在图1所示的实施例中，给出了本发明所使用的一个网格网络的结构示意图。如图1所示，有多个网格节点，网格节点间通过汇聚单元连接至光网络进行通信。汇聚单元是支持GMPLS控制平面功能，具有光接口的千兆以太网交换机，其作用是将多路输入的以太网(Ethernet)信号依据数据流的目的地址，按照光控制层的指挥动态汇聚成1路以太网信号输出，并可在目的网格服务器所连接的汇聚单元中完成解汇聚工作。通过光控制层的控制和汇聚单元的按需汇聚，可以灵活的实现网格作业的独享光路或共享光路提供方式。
本发明采用Globus(http://www.globus.org/)组织全球公开的GT4.0的Gridftp服务进行文件数据的传输，同时也能够支持其他各种网格业务服务。采用Gridftp服务目的是更好的适应光网络的大容量传输，传统上规范的FTP在Client和Server之间建立两条TCP连接：控制连接和数据连接，控制连接用于发送命令和接收响应；数据连接用于数据传输。Gridftp是一种安全可靠的高性能数据传输协议，其基于FTP这一流行的因特网文件传送协议，并针对高带宽广域网对其进行了优化，也是采用控制连接和数据连接分开的方式，更适用于数据密集型业务的传输工作。本发明针对传统Gridftp中每个Gridftp连接单独占用一个数据传输信道的特点进行扩展，使得多个Gridftp连接可以按需共享同一数据传输信道，以此来提高资源利用效率。
图2是支持区分QoS服务质量的光子网格作业提供方式的光子网格系统结构。在光网络中，最底层为光纤链路和网络节点构成的光传输与交换网等网络资源，其连接文件服务器、大型计算机、数据及一切网格资源。在本发明中，所说的网格资源是指除网络资源以外的传统的网格资源，如：计算资源、存储资源、数据、应用程序、各类电子文件等等。而网络资源是指连接各个网格资源节点，为节点间提供数据传输和通信通道的设施，可以是光交叉连接器、光交换器件、光纤、波长、波段、通用标签、光时隙和接口等。光传输与交换网的光层资源信息交换和互操作由光控制层执行，光控制层提供建立光通道的信令机制，实现对物理光网络的控制。资源调度器确定分配给用户的网格资源和光网络资源，并存储网格资源信息和网络资源信息，根据网格应用需要提供的光通道特性，指挥光控制层提供传输控制机制按网格应用需求建立或拆除光通道。应用客户端实现各种资源申请和监视功能，通过网格服务设置接入网络。
图3是实现区分QoS服务质量的光子网格作业提供方式的流程图，
具体步骤如下所示：
步骤1，网格应用节点向网格服务器提交网格作业；
步骤2，网格服务器根据事先定义好的服务等级协议(Service LevelAgreement)查询网格作业等级，并判断其属于独享光路方式还是属于共享光路方式。若属于独享光路方式则转入步骤3，若属于共享光路方式则转入步骤4；
步骤3，网格服务器执行独享光路作业提供方式，具体处理步骤如下：
步骤31，网格服务器查询网格资源列表，并根据查询结果继续查询光网络资源列表，查找到所有可用网格资源节点及其可用光网络资源信息，若网格资源或光网络资源不满足作业需求，则返回步骤1并通知用户作业处理失败；
步骤32，根据查询结果，该网格服务器按需分配目的网格资源节点并向光控制层发起一条通向该目的网格资源节点的光通道建立请求；
步骤33，光控制层建立起相应光通道后，返回结果，更新数据库；
步骤34，网格服务器开始执行用户提交的网格作业；
步骤35，作业执行完毕，通知该光控制层关闭该光通道连接；
按照步骤3建立的两个独享光路的光子网格作业示例如图4所示。
步骤4，网格服务器执行共享光路作业提供方式，具体处理步骤如下：
步骤41，网格服务器查询网格资源列表，并根据查询结果继续查询光网络资源列表，查找到所有可用网格资源节点及其可用光网络资源信息，若网格资源或光网络资源不满足作业需求，则返回步骤1并通知用户作业处理失败；
步骤42，根据查询结果，该网格服务器按需分配目的网格资源节点，并检查是否已有建好的光路通向目的网格资源节点并进一步检查该光路剩余的可用资源是否满足作业需求，若均可满足，则该作业与其他进行中的作业共享此条光路；若无满足条件的光路，则网格服务器根据目的网格资源节点向光控制层发起一条光通道建立请求；
步骤43，光控制层根据共享或新建相应光通道信息，返回结果，更新数据库；
步骤44，网格服务器开始执行用户提交的网格作业；
步骤45，作业执行完毕，网格服务器检查是否在所用光路上仍有其他作业进行传输，若有其他作业则保持光路不变，删除作业的逻辑连接，若无其他作业则通知光控制层关闭该通道。
按照步骤4建立的2个共享光路式的光子网格作业示例如图5所示。
所述步骤34和44中，按照Gridftp协议发起数据传输服务时，其中控制连接通过互联网建立一条TCP连接，数据连接则向光控制层请求建立或共享光通道。独享式光路提供中，每个光通道连接只能为一个Gridftp连接服务；共享式光路提供中，每个光通道连接可服务于多个Gridftp连接。
在上述步骤中，利用Globus全球公开的Gridftp协议完成文件的传输工作，并对其进行了关于共享数据传输信道的相应扩展，关于Gridftp及其文件传输机制的详细介绍，可以参考Globus组织(http://www.globus.org/)在其网站中发布的相关内容(具体网址是：http://www.globus.org/toolkit/docs/4.0/)，在此就不详细说明了。
上面对本发明所述的区分QoS服务质量的光子网格作业提供方式进行了详细的说明，但本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种区分QoS服务质量的光子网格作业提供方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，网格应用节点向网格服务器提交网格作业；
步骤2，网格服务器根据事先定义好的服务等级协议(Service LevelAgreement)查询网格作业等级，根据其QoS需求判断为其提供独享光路式服务还是共享光路式服务。若属于独享光路方式则提供独享光路服务，若属于共享光路方式则提供共享光路方式。
2.如权利要求1所述的区分QoS服务质量的光子网格作业提供方法，其特征在于：
所述步骤2中，所述独享光路服务的步骤包括：
首先，网格服务器查询网格资源列表，并根据查询结果继续查询光网络资源列表，查找到所有可用网格资源节点及其可用光网络资源信息，若网格资源或光网络资源不满足作业需求，则返回步骤1并通知用户作业处理失败；
根据查询结果，该网格服务器按需分配目的网格资源节点并向光控制层发起一条通向该目的网格资源节点的光通道建立请求；
光控制层建立起相应光通道后，返回结果，更新数据库；
网格服务器开始执行用户提交的网格作业；
作业执行完毕，通知该光控制层关闭该光通道连接；
3.如权利要求2所述区分QoS服务质量的光子网格作业提供方法，其特征在于：
所述Gridftp协议发起数据传输服务时，控制连接通过互联网建立一条TCP连接，数据连接则向光控制层请求建立光通道。每个光通道连接为一个Gridftp连接服务
4.如权利要求1所述区分QoS服务质量的光子网格作业提供方法，其特征在于：
所述步骤2中，所述共享光路服务的步骤包括：
首先，网格服务器查询网格资源列表，并根据查询结果继续查询光网络资源列表，查找到所有可用网格资源节点及其可用光网络资源信息，若网格资源或光网络资源不满足作业需求，则返回步骤1并通知用户作业处理失败；
根据查询结果，该网格服务器按需分配目的网格资源节点，并检查是否已有建好的光路通向目的网格资源节点并进一步检查该光路剩余的可用资源是否满足作业需求，若均可满足，则该作业与其他进行中的作业共享此条光路；若无满足条件的光路，则网格服务器根据目的网格资源节点向光控制层发起一条光通道建立请求；
光控制层根据共享或新建相应光通道信息，返回结果，更新数据库；
网格服务器开始执行用户提交的网格作业；
作业执行完毕，网格服务器检查是否在所用光路上仍有其他作业进行传输，若有其他作业则保持光路不变，删除已完成作业的逻辑连接，若无其他作业则通知光控制层关闭该通道。
5.如权利要求4所述区分QoS服务质量的光子网格作业提供方法，其特征在于：
所述Gridftp协议发起数据传输服务时，控制连接通过互联网建立一条TCP连接，数据连接则向光控制层请求建立光通道。共享式光路提供中，每个光通道连接可服务于多个Gridftp连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN109495361A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-19 | 上海智格网通信科技有限公司 | 多介质融合无线资源管理网络协同通信方法 |
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2008
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