CN103051548A - 基于通信时延的层次组织方法与组织系统 - Google Patents

基于通信时延的层次组织方法与组织系统 Download PDF

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Abstract

一种基于通信时延的层次组织系统，包括：初始模块，用于发送初始命令；响应模块，用于根据所述初始命令生成响应信号，并广播发送所述响应信号；反馈模块，用于根据所述响应信号生成相应的反馈信号；组队模块，用根据所述响应模块广播发送所述响应信号的时间与所述反馈信号的接收时间之间的延迟时间划分出所述延迟时间在给定区间的通信节点小组。本发明还提供一种相应的基于通信时延的层次组织方法。该基于通信时延的层次组织系统与方法通过对网络内各节点之间的通信时延情况进行矩阵分组，并根据通信时延的大小划分出相应的节点层次，便于用户根据网络部署的需求进行相应的选择，可以节约通信资源、降低网络阻塞。

Description

基于通信时延的层次组织方法与组织系统
技术领域
本发明涉及一种数据通信的内部节点层次组织方法与组织系统，具体地，本发明涉及一种基于通信时延的内部节点层次组织方法与组织系统。
背景技术
在大型数据中心里，网络带宽是重要的并且是比CPU或内存更紧缺的资源。在数据中心或云中，内部节点间的通信是频繁的，过多的内部通信可能导致网络的阻塞。减少节点间通信的延迟可以降低网络阻塞的概率。目前的层次分组算法侧重点主要在于提高内部节点的CPU、内存、硬盘等资源的使用率。特别地，在某些应用中，可能会对内部通信延迟有明确的限制。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种基于通信时延的层次组织系统，可以降低通信节点的内部通信时延，以降低网络阻塞的概率。
此外，还有必要提供一种可以降低通信节点的内部通信时延，以降低网络阻塞概率的基于通信时延的层次组织方法。
一种基于通信时延的层次组织系统，包括：
初始模块，用于发送初始命令；
响应模块，用于根据所述初始命令生成响应信号，并广播发送所述响应信号；
反馈模块，用于根据所述响应信号生成相应的反馈信号；
组队模块，用根据所述响应模块广播发送所述响应信号的时间与所述反馈信号的接收时间之间的延迟时间划分出所述延迟时间在给定区间的通信节点小组。
可选地，所述初始模块通过网络中经授权的网络服务器向网络中所有通信节点广播所述初始命令。
可选地，所述响应模块接收所述初始命令，在预定的时间范围内选择随机的延迟，生成并广播发送所述响应信号。
可选地，所述基于通信时延的层次组织系统进一步包括矩阵模块，用于以各网络通信节点号为行列生成各网络通信节点之间通信延迟时间的延迟关系矩阵。
可选地，所述组队模块依据所述延迟关系矩阵分别划分出延迟时间在给定区间的节点小组。
可选地，所述组队模块通过将所述延迟关系矩阵中各通信延迟时间与预定临界时间进行比较，以确定通信延迟时间小于所述预定临界时间的各通信节点组成所述节点小组。
一种基于通信时延的层次组织方法，包括以下步骤：
发送初始命令；
生成并广播发送响应信号；
生成并发送反馈信号；
根据所述响应信号的发送时间与所述反馈信号的接收时间确定通信节点之间的通信延迟时间；
根据各通信节点之间的通信延迟时间划分所述延迟时间在给定区间的通信节点小组。
可选地，所述基于通信时延的层次组织方法进一步包括：根据所接收的各节点的通信延迟时间创建通信延迟时间列表。
可选地，所述基于通信时延的层次组织方法进一步包括：根据各节点的通信延迟时间列表、以所述各通信节点的节点号为行列生成时间延迟矩阵，其特征在于：依据所述时间延迟矩阵划分所述通信节点小组。
可选地，所述根据各通信节点之间的通信延迟时间划分所述延迟时间在给定区间的通信节点小组的步骤包括：
比较并确定所述延时关系矩阵中最小的通信延迟时间，并通过行列置换将所述最小的通信延迟时间转换到所述延时关系矩阵的首行第二列；
递增排列所述最小的通信延迟时间所对应的延迟关系矩阵的行中各个通信延迟时间，并将递增排列了的该行通信延迟时间的各列所对应的节点识别号顺序作为新的行列顺序重新组织该延时关系矩阵；
比较并确定所述重新组织的延时关系矩阵中所述延迟时间在给定区间的通信节点小组。
可选地，所述比较并确定所述重新组织的延时关系矩阵中所述延迟时间在给定区间的通信节点小组的步骤包括：
确定小于预定临界时间的通信延迟时间所对应的节点号为待比较的节点号，并逐一将所述待比较的节点号之间的通信延迟时间与预定临界时间进行比较；
确定所述待比较的节点号之间的通信延迟时间均小于预定临界时间的通信节点为节点小组的节点，并以所述最小的通信时延时间所在矩阵的行节点号为所述节点小组的组长。
可选地，所述基于通信时延的层次组织方法进一步包括：划分所述通信延迟时间大于所有预定临界时间的通信节点为单节点小组，并以各通信节点作为所在单节点小组的小组长。
可选地，所述预定临界时间多于一个时，以所得的各小组长代表所在小组组成所述延迟关系矩阵进行与所述多个预定临界时间进行比较，以得到上一层次的延迟时间在给定区间的通信节点小组。
该基于通信时延的层次组织系统与方法通过对网络内各节点之间的通信时延情况进行矩阵分组，并根据通信时延的大小划分出相应的节点层次，便于用户根据网络部署的需求进行相应的选择，可以将频繁通信的内部节点设置在同一个通信时延较小的小组中，从而组内通信不会占用组外节点与该小组的通信带宽与延时，可以节约通信资源、降低网络阻塞。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的基于通信时延的层次组织系统的模块结构图；
图2是根据图1所示的基于通信时延的层次组织系统的矩阵模块所生成的一种示例的矩阵。
图3是根据图1所示的基于通信时延的层次组织系统的组队模块所形成的通信节点的示例的层次结构图；
图4是本发明一种实施方式的基于通信时延的层次组织方法的流程图；
图5是根据图4所示的基于通信时延的层次组织方法形成的根据响应信号与反馈信号的时间差所创建的对应列表示例图；
图6是根据图4所示的基于通信时延的层次组织方法形成的新的行列顺序所重新组织的延时关系矩阵示例图
具体实施方式
如图1所示，本发明一种实施方式的基于通信时延的层次组织系统10包括初始模块102、响应模块104、反馈模块106、矩阵模块108与组队模块110。
初始模块102用于发送一个初始命令，并将所述初始命令广播到系统中所有的节点。在可能的实施方式中，该初始模块102可以包括在一个网络服务器（Web Server）中，其用于发送一个“开始”（Start）命令，并由该网络服务器广播到该网络中的所有节点。
响应模块104接收初始模块102所发送的初始命令，响应模块104用于根据该初始命令生成一个响应信号，并广播发送该响应信号。具体地，在可能的实施方式中，该响应模块104有多个，分别包括在网络中的各个节点中，在接收到前述“开始”命令后，该响应模块104在预定的时间范围内生成一个随机的延迟，并向该网络中的其他节点广播一个“探针”（Probe）信号。
反馈模块106接收响应模块104所发送的响应信号，并根据该响应信号生成相应的反馈信号。具体地，在可选的实施方式中，该反馈模块106有多个，分别包括在网络的各个节点中，用于接收前述其他各节点的响应模块104所广播的“探针”信号，并根据该探针信号生成相应的反馈信号。该反馈信号被发送至与该反馈信号相应的响应信号的来源节点处。
矩阵模块108用于根据前述各节点之间的发送响应信号和接收反馈信号之间的时间差生成一个时间延迟关系矩阵。具体地，在可选的实施方式中，该矩阵模块108位于前述网络服务器中。网络中各节点接收到网络中其他节点所发送的反馈信号后，根据发送探针信号的时间与接收到该反馈信号的时间之间的时间差计算出相应的时间延迟，并将该时间延迟上传至矩阵模块108。示例地，矩阵模块108所生成的矩阵如图2所示，图2中，tij表示由节点i到节点j之间的通信延迟时间。
组队模块110用于根据矩阵模块108所生成的延时关系矩阵分别划分出延迟时间在给定区间的节点小组。具体地，在可选的实施方式中，该组队模块110用于从前述延时关系矩阵中筛选出相互之间通信延迟时间小于临界时间τ0、τ1、τ2的节点，分别组成小组，并以通信时延最小的节点作为该小组的组长。其中，τ0<τ1<τ2，这些临界时间为用户需求值，由用户确定。在其他实施方式中，可以定义多个临界时间，临界时间的个数亦由用户确定。示例地，经过该组队模块110的分组，可以得到如图3所示的分组层次。该组队模块110的组队方式将在本发明基于通信时延的层次组织方法中予以说明。
可选地，在其他实施方式中，该基于通信时延的层次组织系统亦可不通过所述矩阵模块生成相应的矩阵，而直接根据各节点之间的时延情况归类出相应的控制小组层次，各小组层次中各通信节点之间的通信时延分别对应于相应的预定临界时间。
该层次组织系统通过对网络内各节点之间的通信时延情况进行矩阵分组，并根据通信时延的大小划分出相应的节点层次，便于用户根据网络部署的需求进行相应的选择，可以将频繁通信的内部节点设置在同一个通信时延较小的小组中，从而组内通信不会占用组外节点与该小组的通信带宽与延时，可以节约通信资源、降低网络阻塞。
如图4所示，本发明一种实施方式的基于通信时延的层次组织方法包括以下步骤。
步骤402，发送初始命令。具体地，在可选的实施方式中，由一台经过授权的网络服务器向网内所有节点广播一个“开始”命令。
步骤404，在预定时间范围内选择随机的延迟，生成并发送响应信号。具体地，在可选的实施方式中，根据所述“开始命令”生成一个“探针”（Probe）信号，并向网络中所有节点广播。
步骤406，根据响应信号生成反馈信号，并向响应信号的信号源发送该反馈信号。具体地，在可选的实施方式中，网络内节点在收到所述“探针”信号后，向发送该“探针”信号的节点反馈一个反馈消息。
步骤408，根据响应信号与反馈信号的时间差创建对应列表。具体地，在可选的实施方式中，就某一节点而言，在发送了“探针”信号之后，会收到网络内其他所有节点反馈的反馈消息。该节点从而根据发出“探针”信号与收到反馈消息的时间计算出本节点与对方节点之间的通信时延，并生成一个列表。如图5所示，该列表中列出了对应于节点i与各节点之间的通信延迟时间。
步骤410，根据各节点的时间差列表生成时间延迟关系矩阵。具体地，在可选的实施方式中，各节点所生成的时间差列表被上传到经授权的网络服务器，以节点的识别号（ID）作为矩阵的行与列，并生成一个如图2所示的矩阵。
步骤412，比较并确定所述延时关系矩阵中最小的通信延迟时间，并通过行列置换将所述最小的通信延迟时间转换到所述延时关系矩阵的首行第二列。
步骤414，递增排列所述最小的通信延迟时间所对应的延迟关系矩阵的行中各个通信延迟时间，并将递增排列了的该行通信延迟时间的各列所对应的节点识别号顺序作为新的行列顺序重新组织该延时关系矩阵。示例地，若通过步骤412的比较确定了t46是为整个延时关系矩阵中最小的通信延迟时间，则可以据此递增排列t46所对应的延时关系矩阵中该行的各个通信延迟时间。示例地，若通过排列确定各通信延迟时间的大小顺序为：t46<t41<t43<t47<t42<t45<t48<t49，则各列所对应的节点识别号顺序为节点6、节点1、节点3、节点7、节点2、节点5、节点8、节点9，该识别号顺序作为新的矩阵行列顺序，重新排列得到延时关系矩阵，该示例的重新排列的延时关系矩阵如图6所示。在可选的实施方式中，该矩阵的重新排列可以通过比较及行列分别进行置换的方式实现。
步骤416，比较重新排列的延时关系矩阵的首行中各通信延迟时间是否小于预定临界时间，若存在小于预定临界时间的通信延迟时间，则执行步骤418；若不存在小于预定临界时间的通信延迟时间，则执行步骤426。示例地，如图6所示，若预定临界时间为τ0，该新的延时关系矩阵中首行各通信延迟时间关系为：t46<t41<t43<τ0<t47，则所述对应的节点号为节点4、节点6、节点1、节点3，为待比较的节点号。
步骤418，若步骤416比较结果显示存在小于预定临界时间的通信延迟时间，则确定所述小于预定临界时间的通信延迟时间所对应的节点号为待比较的节点号，并逐一将所述待比较的节点号之间的通信延迟时间与预定临界时间进行比较。示例地，结合图6所示的示例，将节点4、节点6、节点1、节点3作为矩阵行、列所形成的4×4矩阵中各通信延迟时间与预定的临界时间τ0进行比较。
步骤420，若步骤418的比较结果确定某一通信延迟时间大于预定的临界时间，则不再比较该通信延迟时间所在矩阵的行所对应的节点号的通信延迟时间。具体地，结合图6所示的示例，若比较确定t13>τ0，则节点1所对应的通信延迟时间将不再进行比较。
步骤422，确定所述待比较的节点号之间的通信延迟是否已全部比较完毕，若未比较完毕，则继续步骤418进行比较；若已比较完毕，则执行步骤424。
步骤424，将所有相互之间通信延迟时间均小于预定临界时间的节点归为一小组，并确定所述节点中的首行节点为该小组组长。示例地，若前述例子中除节点1之外，其余节点之间的通信延迟时间均小于预定临界时间τ0，则将节点4、节点6、节点3归为一组，且节点4为该小组的组长。
步骤426，将各个未归入小组的节点归为单节点小组，并各自为所在单节点小组的组长。示例地，在比较完毕所述矩阵中所有通信时延时间后，若有未归入小组的通信节点，则各个未归个小组的通信节点自成为各单节点小组的组长。
步骤428，确定是否已比较完毕所有的预定临界时间，若还未比较完毕所有预定临界时间，则设定下一未比较的预定临界时间，并以已确定的小组组长代表该小组组成新的矩阵，并以该矩阵执行步骤416进行比较。示例地，在可选的实施方式中，可以设定若干个递增排列的预定临界时间，如τ0<τ1<τ2<τ3，则可以通过前述比较形成各个延迟时间控制点上的通信节点小组，在各节点小组内的节点之间的通信时间是小于某一预定临界时间的。
该基于通信时延的层次组织方法通过对网络内各节点之间的通信时延情况进行矩阵分组，并根据通信时延的大小划分出相应的节点层次，便于用户根据网络部署的需求进行相应的选择，可以将频繁通信的内部节点设置在同一个通信时延较小的小组中，从而组内通信不会占用组外节点与该小组的通信带宽与延时，可以节约通信资源、降低网络阻塞。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种基于通信时延的层次组织系统，包括：
初始模块，用于发送初始命令；
响应模块，用于根据所述初始命令生成响应信号，并广播发送所述响应信号；
反馈模块，用于根据所述响应信号生成相应的反馈信号；
组队模块，用根据所述响应模块广播发送所述响应信号的时间与所述反馈信号的接收时间之间的延迟时间划分出所述延迟时间在给定区间的通信节点小组。
2.如权利要求1所述的基于通信时延的层次组织系统，其特征在于：所述初始模块通过网络中经授权的网络服务器向网络中所有通信节点广播所述初始命令。
3.如权利要求1所述的基于通信时延的层次组织系统，其特征在于：所述响应模块接收所述初始命令，在预定的时间范围内选择随机的延迟，生成并广播发送所述响应信号。
4.如权利要求1所述的基于通信时延的层次组织系统，进一步包括矩阵模块，用于以各网络通信节点号为行列生成各网络通信节点之间通信延迟时间的延迟关系矩阵。
5.如权利要求4所述的基于通信时延的层次组织系统，其特征在于：所述组队模块依据所述延迟关系矩阵分别划分出延迟时间在给定区间的节点小组。
6.如权利要求5所述的基于通信时延的层次组织系统，其特征在于：所述组队模块通过将所述延迟关系矩阵中各通信延迟时间与预定临界时间进行比较，以确定通信延迟时间小于所述预定临界时间的各通信节点组成所述节点小组。
7.一种基于通信时延的层次组织方法，包括以下步骤：
发送初始命令；
生成并广播发送响应信号；
生成并发送反馈信号；
根据所述响应信号的发送时间与所述反馈信号的接收时间确定通信节点之间的通信延迟时间；
根据各通信节点之间的通信延迟时间划分所述延迟时间在给定区间的通信节点小组。
8.如权利要求7所述的基于通信时延的层次组织方法，进一步包括：根据所接收的各节点的通信延迟时间创建通信延迟时间列表。
9.如权利要求8所述的基于通信时延的层次组织方法，进一步包括：根据各节点的通信延迟时间列表、以所述各通信节点的节点号为行列生成时间延迟矩阵，其特征在于：依据所述时间延迟矩阵划分所述通信节点小组。
10.如权利要求9所述的基于通信时延的层次组织方法，其特征在于：所述根据各通信节点之间的通信延迟时间划分所述延迟时间在给定区间的通信节点小组的步骤包括：
比较并确定所述延时关系矩阵中最小的通信延迟时间，并通过行列置换将所述最小的通信延迟时间转换到所述延时关系矩阵的首行第二列；
递增排列所述最小的通信延迟时间所对应的延迟关系矩阵的行中各个通信延迟时间，并将递增排列了的该行通信延迟时间的各列所对应的节点识别号顺序作为新的行列顺序重新组织该延时关系矩阵；
比较并确定所述重新组织的延时关系矩阵中所述延迟时间在给定区间的通信节点小组。
11.如权利要求10所述的基于通信时延的层次组织方法，其特征在于：所述比较并确定所述重新组织的延时关系矩阵中所述延迟时间在给定区间的通信节点小组的步骤包括：
确定小于预定临界时间的通信延迟时间所对应的节点号为待比较的节点号，并逐一将所述待比较的节点号之间的通信延迟时间与预定临界时间进行比较；
确定所述待比较的节点号之间的通信延迟时间均小于预定临界时间的通信节点为节点小组的节点，并以所述最小的通信时延时间所在矩阵的行节点号为所述节点小组的组长。
12.如权利要求11所述的基于通信时延的层次组织方法，进一步包括：划分所述通信延迟时间大于所有预定临界时间的通信节点为单节点小组，并以各通信节点作为所在单节点小组的小组长。
13.如权利要求12所述的基于通信时延的层次组织方法，其特征在于：所述预定临界时间多于一个时，以所得的各小组长代表所在小组组成所述延迟关系矩阵进行与所述多个预定临界时间进行比较，以得到上一层次的延迟时间在给定区间的通信节点小组。
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