CN104009914A - 一种路由网络及其节点转发能力共享方法 - Google Patents

Abstract

一种路由网络及其节点转发能力共享方法。本发明提供一种路由网络，包括：互联的多个偏射路由节点，每个所述偏射路由节点存储云路径，所述云路径的长度不超过预设的阈值且每条云路径各自对应该偏射路由节点的唯一输入端口；每个所述偏射路由节点用于在本地有空闲路由资源时对当前偏射数据流进行路由处理，在本地没有空闲路由资源时，根据自身是否为当前偏射数据流所属的云路径的末端节点，阻塞当前偏射数据流，或者将当前偏射数据流直接转发至相应云路径中的下一跳节点。本发明既能支持节点转发能力共享的前提下，又能够避免“活锁现象”，且减少数据时延。

Description

一种路由网络及其节点转发能力共享方法

技术领域

本发明涉及计算机与通信网络技术以及云计算技术领域，具体地说，本发明涉及一种路由网络及其节点转发能力共享方法。

背景技术

随着互联网用户以数千万到数十亿规模的扩张，路由数据传输量呈超线性增长。近年来，云计算技术将IT资源、数据、应用作为服务整合进互联网后，海量的信息传输需求更是对以电互联技术为基础的传统网络在数据交换规模、交换容量、交换速度方面提出了更严峻的考验。当电子设备逐步达到其物理极限时，光网络以其几乎无限的带宽拓展潜力，迅速成为互联网物理层的主流传输技术，然而，光缓存还有关键的技术瓶颈难以解决，这导致自光网络成为数据传输的主流技术以来，网络节点的数据处理能力便一直远落后于节点间的传输能力。进入云计算时代后，各类网络域间、域内的数据交互更是大幅增长，给网络节点的数据处理能力，尤其是路由处理能力带来很大的挑战。

偏射路由是在无缓存的光网络中发生路由竞争时可采用的解决方案之一，它最早由Baran在上世纪60年代提出，但直至光网络成为支撑技术，传输能力远远超越处理能力后，这一路由算法才有了实用价值。在偏射路由中，当分组在竞争同一端口无法同时进行正确转发时，便将其路由到另一个输出端口，通过其他路径到达目的节点。传统偏射路由也称为“热土豆路由”，当多个数据分组到达某一路由节点，由于出口带宽或节点处理能力受限，当前节点将暂时不能路由处理的分组经任一空闲端口发送至下一个节点，由下一个节点进行路由处理，从而实现了节点转发能力共享。然而这种方案下，偏射分组将一直在网络中传递，直至得到某个空闲节点的处理。在重负荷网络流量的状态下，如果所有的路由节点都处于忙状态，那么一直得不到处理的偏射分组只能在网络中无限游弋，这一情况称之为“活锁现象”，“活锁现象”可能占用大量的网路资源，恶化网络处理能力。如附图1所示，网络中包括R₀、R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R_e等节点，偏射数据流T需要从节点R₀传输到目的节点R_e。而该网络中，节点R₁至目的节点R_e的只有唯一的线路，这样节点R₁至目的节点R_e就存在处理和传输瓶颈时，如果采用传统偏射路由技术，网络中所产生的四个偏射数据流T1、T2、T3、T4在到达节点R₁时，均难以从节点R₁传输至目的节点R_e，结果只能回到缺省路径上继续游弋，这种偏射数据流在网路内无限游弋将与正常路由流量进行竞争，进一步恶化网络的处理能力。

在无缓存的光网络如OBS(光突发交换)网络中，某些偏射路由技术针对“活锁现象”做了一些改进，如“次短路径偏射”技术，它对偏射流量的转发次数做了一定限制，能在一定程度上抑制“活锁现象”。然而，这种偏射路径改进方式需要服务器对分组进行“次短路由”查找，“次短路由”查找本身也是一种路由处理，它会显著增加数据的时延，不适用于当前电域交换、处理，光域传输的网络架构。

因此，当前迫切需要一种既能避免“活锁现象”，又能减少数据时延的偏射路由方法。

发明内容

本发明的任务是提供一种既能支持节点转发能力共享，又能避免“活锁现象”且减少数据时延的路由解决方案。

本发明提供了一种路由网络，包括：互联的多个偏射路由节点，每个所述偏射路由节点存储云路径，所述云路径的长度不超过预设的阈值且每条云路径各自对应该偏射路由节点的唯一输入端口；

每个所述偏射路由节点用于在本地有空闲路由资源时对当前偏射数据流进行路由处理，在本地没有空闲路由资源时，判断自身是否为当前偏射数据流所属的云路径的末端节点，如果是，则阻塞当前偏射数据流，如果否，则将当前偏射数据流直接转发至相应云路径中的下一跳节点。

其中，所述偏射路由节点还用于在其当前的路由处理能力低于当前的路由数据流的入口流量时，将部分路由数据流调制为偏射数据流并将其转发至相应云路径中的下一跳节点。

其中，所述偏射路由节点用于根据偏射数据流所对应的输入端口，确定哪条云路径是该偏射数据流所属的云路径。

本发明还提供了一种基于上述路由网络的节点转发能力共享方法，对于每个偏射路由节点，执行：偏射路由节点在本地有空闲路由资源时，对当前的偏射数据流进行路由处理，在本地没有空闲路由资源时，判断自身是否为当前偏射数据流所属的云路径的末端节点，如果是，则阻塞当前偏射数据流，如果否，则将当前偏射数据流直接转发至相应云路径中的下一跳节点。

其中，所述当前的偏射数据流包括从前一跳节点接收的偏射数据流和/或本地生成的偏射数据流，本地生成偏射数据流的方法包括：在本地当前的路由处理能力低于当前的路由数据流的入口流量时，将部分路由数据流调制为偏射数据流。

其中，一个新路由节点R加入所述偏射路由网络时，执行下列步骤：

1)对各出入端口的流量数据进行吞吐量统计，对于每个输入端口，设统计周期内该输入端口I_i端口到各输出端口的流量分布为[T₁、T₂、……、T_n]，若T_j＝max(T₁、T₂、…T_n)，并设输出端口O_j指向的路由节点为K_j，此时R节点选择本地或者节点K_j所存储的一条包含K_j的云路径l_j，根据该包含K_j的云路径l_j建立一条对应于所述输入端口I_i的新的云路径。

其中，所述步骤1)之后还包括步骤：

2)K_j节点新增一条与输出端口O_j对应的K_j节点输入端口的云路径[R，l_j]。

其中，一个新路由节点R加入所述偏射路由网络时，如某个输出端口O_i指向为边缘网络，且存在对应的输入端口I_i，其流量流经输出端口O_i的概率最大，则路由节点R将输入端口I_i进行第一类末端宣告，并将该宣告发往与输入端口I_i相邻的偏射路由节点K_i，同时在本地增加一条对应于输入端口I_i的末端云路径[K_i，R]。

其中，在更新云路径时，优先选择包含第一类末端节点的云路径。

其中，各偏射路由节点对各出入端口的流量数据进行吞吐量统计，并根据统计结果更新每个输入端口所对应的云路径。

其中，当某个偏射路由节点的云路径变更导致其长度超出预设的阈值时，取长度超出预设的阈值的云路径中的一个中间节点作为该云路径的新末端节点，并更新该云路径，同时通知所述中间节点进行第二类末端节点宣告，与所述中间节点相关的其它偏射路由节点根据所述第二类末端节点宣告更新各自的云路径。

与现有技术相比，本发明具有下列技术效果：

1、本发明在支持节点转发能力共享的前提下，既能够避免“活锁现象”，又能减少数据时延。

2、本发明能对偏射路由流量的转发路径进行动态调整，改变了传统偏射技术的随机性，大大提高了偏射转发的准确性，抵消了传统偏射路由中流量由于传输路径增长，在网络时延上带来的负面影响。

3、本发明能够取得更好的资源利用效率，从而改善网络的整体性能。

4、本发明特别适合用于光网络或光电混合网络(光域传输电域处理)。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1示出了现有技术的偏射网络存在处理或传输瓶颈时偏射数据传输的示意图；

图2示出了一个偏射路由网络拓扑结构的实例；

图3示出了本发明一个实施例中云路径的生成演化过程的时序图；

图4示出了本发明一个实施例中新节点接入后云路径的初始化及后续更新的总体流程图。

具体实施方式

根据本发明的一个实施例，提供了一种路由网络，包括：互联的多个偏射路由节点，每个所述偏射路由节点存储云路径，所述云路径的长度不超过预设的阈值且每条云路径各自对应该偏射路由节点的唯一输入端口；每个所述偏射路由节点用于在本地有空闲路由资源时对当前偏射数据流进行路由处理，在本地没有空闲路由资源时，判断自身是否为当前偏射数据流所属的云路径的末端节点，如果是，则阻塞当前偏射数据流，如果否，则将当前偏射数据流直接转发至相应云路径中的下一跳节点。偏射路由节点还能够在其当前的路由处理能力低于当前的路由数据流的入口流量时，将部分路由数据流调制为偏射数据流并将其转发至相应云路径中的下一跳节点。

本实施例中，云路径是网络中的一组具有流量转发和交互能力节点构成的有限长度的路径。路由网络中，对偏射路由建立了有限路径长度约束的机制，偏射流量在任何中间节点都无需进行路由处理，它沿一条事先通过协商定义的有限长路径即云路径进行透明转发，直至在该路径上被空闲节点处理。如果网络处于重负载状态，偏射流量一直到达路径终点仍没有得到处理，则该偏射流量由路径终端节点进行阻塞丢弃。这种有限路径长度约束的方案可成功避免偏射路由的“活锁问题”，且无需进行“次短路由”查找。在实际应用中，云路径可采用电域建立，光域使用的方式。这样，偏射流量在处理前只会产生一次偏射流量的传输时延(该时延远小于路由处理的时延)和N段传播时延(由于传播速度为光速，所以该时延可忽略不计)，其中N为配置的路径段数。

在一个实施例中，每个偏射路由节点可存储多条云路径，每条云路径对应唯一一个输入端口，这样，根据偏射数据流所对应的输入端口(即判断偏射数据流是从哪个端口输入该偏射路由节点的)，即可确定哪条云路径是该偏射数据流所属的云路径。

下面介绍云路径的映射规则与存储方式。

按照偏射流量在云路径上的处理方式，可以将偏射节点分为两类：一类为路径中间节点，一类为末端节点，偏射流量起始于某一个发生拥塞的中间节点，而终止于空闲节点或末端节点。一条云路径上的末端节点，也可以是另一条云路径的中间节点。本实施例中的云路径与节点入口存在一一对应关系，即每一个节点的入口流量，都可沿着一条预配置的路径，通过其相应的出口，不经处理便到达下一个偏射路由节点。需注意的是，该节点转发偏射流量的入口和出口可以和正常的路由流量处理入口和出口为同一端口，也可以是两个分别独立但一一对应的端口。设网络中偏射路由节点R的出入流量端口如表1所示：

表1

则节点R需存储n条云路径，其映射规则及存储方式如表2所示：

表2

$\left|\begin{array}{cccccccccccc}{I}_1\→l_1:& p_1& R& K_1& M_1& .& .& .& .& .& .& e_1\\ I_2\→l_2:& p_2& R& K_2& M_2& .& .& .& .& .& .& e_2\\ I_3\→l_3:& p_3& R& K_3& M_3& .& .& .& .& .& .& e_3\\ .& .& R& .& .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& R& .& .& .& .& .& .& .& .& .\\ .& .& R& .& .& .& .& .& .& .& .& .\\ I_n\→l_n:& p_n& R& K_n& M_n& .& .& .& .& .& .& e_n\end{array}\right|$

其中p_i为当前节点R的邻居节点，且其云路径包含R节点的第l_i条云路径，即p_i为l_i的前驱节点，前驱节点可以为空。e_i表示第l_i条云路径的末端节点，末端节点不能为空。K_i、M_i分别为l_i的中间节点。

进一步地，在一个优选实施例中，所述偏射路由网络中，各路由节点按照一定机制对云路径进行动态更新，以降低偏射流量的随机性，提高转发效率。该优选实施例中，云路径相对偏射路由的时间粒度而言是预先配置，但云路径本身可以动态更新，其更新过程主要包括三个部分：1、新接入偏射路由节点云路径初始化；2、新接入偏射路由节点的末端宣告；3、原有偏射路由节点所存储的云路径的动态更新。下面分别介绍。

1、新接入偏射路由节点云路径初始化

当一个路由节点R接入网络后，首先完成对网络端口配置，随后进行路由交互，并依据路由信息进行网络位置分析(例如判断该路由节点R是否指向边缘网络)，同时对各出入端口的流量数据进行吞吐量统计。设统计周期内某个入端口I到各出端口的流量分布为[T₁、T₂、……、T_n]，n为出端口的数目，若T_j＝max(T₁、T₂、…T_n)，O_j出口为对应于T_j的出端口，并设O_j出口指向的路由节点为K_j。

此时，R节点首先检查本地是否有包含K_j的云路径配置l_j，若存在(例如本地的其它入端口配置了相应的云路径配置l_j，该云路径配置l_j恰好包含K_j)，则将l_j发送至K_j进行路径验证，如K_j存在相应路径，则K_j节点新增一条与O_j出端口对应的K_j节点入端口j的云路径[R l_j]，同时返回给R正确的验证信息；如K_j不存在相应云路径，则将其所有路径返回给R节点，供R节点进行修正选取，从而在R节点建立对应于入端口I的云路径。若R节点本地没有包含K_j的云路径配置，则向发起K_j路径请求信息，K_j将其所有云路径发送给R节点，供其选择，R节点选取一条长度合适的路径作为入端口I的云路径，并回复K_j节点要求K_j节点进行路径添加操作。

上述处理过程中，设l_j的节点数为n，R节点同时需要验证n+1是否超出了有限路径长度阈值H_max，如超出，则进行路径分裂操作，以使云路径长度不超过阈值H_max。

R节点依次对全部入端口进行以上处理，即完成了新偏射路由节点接入的初始化操作，形成了与自己各输入端口对应的云路径集。

2、新接入偏射路由节点的末端宣告

在新接入的偏射路由节点R完成路由交互，获得各端口指向的网络位置分析后，如发现某个输出端口O指向为边缘网络，且存在对应的入口I_i，其流量流经O出口具有最大概率，则节点R将I_i进行第一类末端宣告，并将该宣告发往与I_i相邻的节点K_i，同时在本地增加一条[K_i R]的末端云路径。收到末端宣告的K_i可选择一条或多条云路径中的相邻节点发送该第一类末端宣告，并可在本地暂存该末端路径。这种第一类末端宣告有利于偏射流量的随机性，提高了转发效率。

3、原有偏射路由节点所存储的云路径的动态更新

引发原有偏射路由节点所存储的云路径进行动态更新的因素主要有三类：第一类是某条云路径对应的输入端口上，周期流量分布统计发生了很大的变化；第二类是新接入路由节点采用了某条云路径，使得该路径跳数超出有限路径长度最大阈值H_max；而第三类为末端宣告引起的路径优化更新。

对于第一类更新，设偏射路由节点R之前某个I_i端口到各出端口的统计流量分布为[T₁、T₂、……、T_n]，其中T_j＝max(T₁、T₂、…T_n)，对应的云路径为l_j＝[p_j R K_j M_j…e_j]，在新的统计周期内流量分布为[T’₁、T’₂、……、T’_n]，其中T’_k＝max(T’₁、T’₂、…T’_n)，对应的云路径为l_k＝[p_k R K_k M_k…e_k]，如流量变化超出了规定范围，则进行端口映射变换，则将l_j变更为[p_j R K_k M_k…e_k],同时将该更新信息发往p_j邻居节点。接收到该更新信息的p_j，首先验证自己的前驱节点是否为空，如为空，则接受该更新信息，将本地对应的云路径[P_jR K_j M_j…e_j]变更为[P_j R K_k M_k…e_k]，如前驱节点非空，再验证l_k+1是否超出了H_max，如未超出，将本地云路径变更为[p_j P_j R K_k M_k…e_k]，并将该更新发送至它的前驱节点。如l_k+1超出了H_max的限制，则通知该路径上处于中间位置的节点Q_k进行路径分裂操作，以使云路径长度不超过阈值H_max。

对于第二类更新，在新接入的路由节点获得邻居节点的云路径后，并发现当自身加入该路径后，长度超出了H_max的限制，则直接通知中间位置的节点Q_k进行路径分裂操作，以使云路径长度不超过阈值H_max。

对于第三类更新，由于网络位置所宣告的末端节点，并形成末端路径时，网络流量分发至边缘网络后，无需再经过更多转发即可到达目的终端，因此，其邻居节点可结合流量分布优先选取该末端路径，并形成第一类更新。

下面介绍一种云路径的分裂操作的实现方案。

随着新节点的加入或者原有云路径的变更，路径起始节点至末端节点的跳数将不断累积，引发传播时延的增加，因此需要引入路径分裂规则。

路径分裂的发起节点一般为从自身节点或前驱节点至云路径端点，路径长度超过H_max的路由节点。设P节点的某条云路径为[p_i P_i R_i K_i…M_i…e_i]或空，当收到R_i节点的更新路径或原始路径[P_i R_i K_j…M_j…e_j]后(如P为新加入节点则该路径不会包括P_i)，P节点计算[p_i P_i R_i K_j…M_j…e_j]的长度是否超出了H_max，如果超出了H_max，设M_j节点为该路径的中间节点，则P节点通告M_j节点，将其本地的云路径[p_j M_j…e_j]变更为[p_j M_j]，即要求M_j宣告为这条云路径的第二类末端节点，同时M_j对端口映射进行相应的配置更新，阻塞从p_j节点进入的全部偏射流量，同时依次通知其前驱节点进行路径更新。第二类末端节点一般与网络位置(是否指向边缘网络)无关，是出于路径长度限制，进行分裂所产生的末端节点。

基于有限路径长度约束的偏射路由技术不仅可以应用在光传输网络，也适用于光电混合网络或单一的电交换路由网络以及覆盖网和SDN网络，只要网络系统可将流量区分为路由流量和偏射流量，且两组流量叠加后超出网络中单个节点的处理能力，原则上便可应用前述实施例的偏射路由方案来提升性能。一个典型的可使用偏射路由的网络中，其链路传输能力通常大于节点处理能力，这样，额外的流量才具有通过偏射机制透明转发至其余节点进行路由处理的需求。相对于光网络中的固定路径(端口)偏射技术，上述实施例的偏射路由方案的云路径长度可在电域根据周期性流量统计结果进行动态修改配置，大大降低了偏射流量的随机性，提高了转发效率。

为便于理解，下面结合一个应用场景对前述实施例的偏射路由网络和方法做进一步地描述。图2示出了一个偏射路由网络拓扑结构的实例。

假定图2中示出的网络为光电混合网络，各节点A～I间均为双向链路，数据在光域传输，在电域处理，且偏射流量和待处理的路由流量处于不同的波长信道。以进入A节点A1端口的流量为例，当A节点的处理能力低于A1端口的入口流量时，A节点将部分流量调制到偏射波长与A1端进入的偏射流量一同发出，具体的出口选择查询本地的云路径表，图中A节点存在A1、A2、A3等3个输入端口，故对应三条云路径分别为：A1：？-A-E-F、A2：E-A-B-C-I-H、A3：B-A-E-F，其中“？”表示图2中未示出的通过输入端口A1连接至A节点的节点号。显然，偏射流量将通过出口发送至E节点。E节点重复A节点的处理过程，一直将偏射流量送达至F节点后，如果仍未得到处理，则F节点将丢弃从F1端口进入的全部偏射流量。这里F节点即为云路径？-A-E-F的末端节点。需要说明的是，某条云路径的末端节点，可以是另一条云路的中间节点或起始节点，如节点H，它为云路径D-C-G-H的末端节点，但也是另一云路径？-H-G-E-A-B-C-I的中间节点，云路径不严格限制环路，但路径生成应尽量避免环路，否则偏射流量将局限于小范围循环转发，降低有效转发概率，影响网络性能。

图2同时示出了云路径的存储格式，每条云路径与输入端口唯一对应，包括前驱节点、本地节点、后续转发节点、路径末端节点四个部分。其中前驱节点可以为空，如A1：？-A-E-F中，如果A处于边缘网络，连接A的节点没有和A建立云路径生成协议，则该路径可存储为A1：A-E-F。同理，在末端节点，它与本地节点是一个重合的节点号，如H1：G-H，这表示H节点会将从G节点进入的偏射流量中不能实时处理的部分全部阻塞，不再转发。

图3示出了本发明一个实施例中云路径的生成演化过程的时序图，包括下列步骤：

a、新加入节点R1进行网络及端口配置自检。

为更加便于理解，以图2中节点A节点为例进行说明。设A节点为一个新接入网络的路由节点，在完成网络路由协议交互后，根据其路由表现进行网络位置分析，在确定不处于边缘网络后，A对三个端口A1、A2、A3进入的流量[T₁、T₂、T₃]进行去向统计。

b、节点R1向邻居节点R2发送Hello信息(可携带静态配置路径)。

仍然以图2中节点A节点为例进行说明。A节点在统计各端口流量的去向进行统计后，假设统计结果表明A1端口进入的流量经路由处理后，超过50％以上去往了E节点，则A向E发起Hello请求。

c、邻居节点R2根据情况进行路径更新处理。

d、邻居节点R2将云路径表返回给R1节点。

E节点收到A节点发出的Hello请求后，假设此时E节点中的原始云路径表如表3所示：

表3

$\left|\begin{array}{ccccc}{E}_2:& F& E& C& B\\ E_3:& G& E& F& \\ E_4:& E& F& & \end{array}\right|$

其中E4端口，由于C节点没有任何偏射流量流入，故云路径起始点为E，前驱节点为空。接收到A的Hello请求后，E节点查询E1入口的流量分布，得到其主要去向为F节点，E节点将这一结果连同其云路径表一并发往节点A。

e、R1节点进行云路径生成/更新处理。

A选择E-F做为A1端口进入流量的云路径，并生成A-E-F路径存储于本地，同时通告节点E，此时E节点中的云路径表更新为表4所示：

表4

$\left|\begin{array}{ccccc}{E}_1:& A& E& F& \\ E_2:& F& E& C& B\\ E_3:& G& E& F& \\ E_4:& E& F& & \end{array}\right|$

至此，完成一条新接入节点的云路径生成，A节点其余端口A2、A3的路径建立也依循同样的建立过程。

当云路径超出有限路径长度时，执行下列步骤：

f、R1节点发现路径变更将导致R2节点的云路径超出有限路径长度最大值H_max，时，向R2节点发送路径分割请求。

g、R2节点进行路径分割并将路径分割请求转发其前驱节点R_n(图3中用远端R_n表示)。

h、节点R_n进行路径分割处理。

i、节点R_n向R2节点做处理应答。

j、R2节点进行相应的路径更新处理。

k、R2节点对R1节点做处理应答。

l、R1节点做相应地云路径更新。

m、R1节点向R2节点发送路径前驱节点更新请求。

n、R2节点向R1节点返回更新应答。

仍然以图2中A节点为例进行说明。A节点建立云路径后，假设E节点在对E1、E2、E3、E4入端口的流量分布统计发现，因为A节点的接入，流量分布发生了很大变化，原本由E3入口的流量主要去向为F，现变更为A；因此，E节点向A节点发起路径变更请求，A节点将其本地路径发至E，同时将A2进入的流量分布统计结果返回给E，根据这些信息，E节点将其云路径E3：G-E-F变更为E3：G-E-A-B-C-I-H，并同时将这一变更结果发送至其前驱节点G，最终E节点的云路径表变为表5所示：

表5

$\left|\begin{array}{cccccccc}{E}_1:& A& E& F& & & & \\ E_2:& F& E& C& B& & & \\ E_3:& G& E& A& B& C& I& H\\ E_4:& E& F& & & & & \end{array}\right|$

如果有限路径长度最大值H_max为7，则上述结果还需要进行路径分裂操作。当E节点将E3所属云路径发送给其上游节点G后，G的原始路径：H-G-E-F需变更为H-G-E-A-B-C-I-H，显然超出了H_max的限制，因此G向中间节点B发起路径分裂请求，接受到路径分裂请求的B节点，将其本地路径A-B-C-I-H变更为A-B，同时阻塞任何从A节点进入B节点的偏射流量。并通告A节点将其云路径由E-A-B-C-I-H变更为E-A-B，A节点再将此变更信息通告其前驱节点E，E中的E3云路径便分裂为G-E-A-B，E、G节点同样依次处理后，至此完成了一个完整的路径分裂过程，新生成的两条路径可严格满足路径长度约束条件。

从上述处理过程可知，建立有限长云路径相当于将网络中一组路由节点的处理能力进行了共享，这种偏射共享由于阻塞机制的存在，不会发生偏射流量循环转发造成的“活锁问题”，而依据统计流量进行端口偏射的方式，最大程度的提升了偏射路由的准确性，抵消了偏射路由路径增长在时延上带来的负面影响，这套处理流程不仅可克服传统偏射路由的固有问题，还可以解决传统路由和交换技术中存在的单点“短板效应”，大大提升网络的整体性能和效率。

图4给出了一个实施例中，新节点接入后云路径的初始化及后续更新的总体流程图，包括下列步骤：

步骤101：路由节点接入云网络。

步骤102：路由端口、转发端口、网络位置自检。

步骤103：判断是否已有配置路径。如果是，进入步骤104，否则，进入步骤106。

步骤104：将已有配置路径发送给邻居节点进行路径验证。

步骤105：邻居节点判断已有配置路径是否满足约束条件(例如是否超过云路径长度最大值)。如果是，进入步骤107，否则进入步骤108。

步骤106：接收和处理邻居云路径集。转入步骤115。

步骤107：邻居节点更新云路径集。转入步骤109。

步骤108：判断是否实际路径已变更。如果是，进入步骤110，否则进入步骤111。

步骤109：邻居节点监控节点的各端口流量去向。转入步骤112。

步骤110：路由节点修正静态配置路径，邻居节点更新云路径集。转入步骤109。

步骤111：进行路径分裂操作。执行步骤109。

步骤112：对流量常规路由出口选择进行概率统计。继续执行步骤113。

步骤113：依据长周期统计数据进行偏射出端口映射修正。继续执行步骤114。

步骤114：比对本地云路径配置是否满足端口映射规则。如果是，执行步骤109，否则，执行步骤117。

步骤115：判断云路径是否超出约束长度(例如是否超出云路径长度最大值)。如果是，执行步骤111，否则，执行步骤116。

步骤116：邻居节点更新云路径集。执行步骤109。

步骤117：修改本地云路径配置表。执行步骤115。

按照上述方法，即可实现新节点接入后云路径的初始化及后续的云路径动态更新。

综上所述，自光网络成为数据传输的主流技术以来，网络节点的数据处理能力便一直远落后于节点间的传输能力。进入云计算时代后，各类网络域间、域内的数据交互更是大幅增长，给网络节点的数据处理能力带来很大的挑战。传统的偏射路由技术有助于解决单点逐跳处理方式所存在的“短板效应”问题，提高网络节点资源的利用效率，在网络规模较小，且连通性较好、负载较轻的情况下，可取得不错的性能效果。但在网络连通性差，或平均流量负载较重时，传统偏射路由技术反而会使网络性能恶化。因为在连通性不好或重负载情况条件下，大部分偏射流量无法及时得到处理，在传统偏射方式下，它们会在网络中四处游弋，消耗大量的带宽和处理资源，并影响正常的路由数据处理。

本发明在偏射路由概念的基础上，设计了一种创新性的有限路径约束方法，通过建立偏射云路径集并在云路径末端节点建立阻塞机制，将不能及时处理的偏射流量丢弃在末端节点，阻止其循环路由。同时，偏射云路径集的生成和更新策略与流量统计建立了动态映射关系，改变了传统偏射技术的随机性，大大提高了偏射转发的准确性，抵消了传统偏射路由中流量由于传输路径增长，在网络时延上带来的负面影响。其效果相当于将一组网络节点的处理资源进行了共享。无论网络规模大小、网络流量负荷轻重，基于该约束方法的偏射路由技术相对传统的路由处理方式，都可以取得更好的资源利用效率，从而改善网络的整体性能。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其它的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (11)

1.一种路由网络，包括：互联的多个偏射路由节点，每个所述偏射路由节点存储云路径，所述云路径的长度不超过预设的阈值且每条云路径各自对应该偏射路由节点的唯一输入端口；

每个所述偏射路由节点用于在本地有空闲路由资源时对当前偏射数据流进行路由处理，在本地没有空闲路由资源时，根据自身是否为当前偏射数据流所属的云路径的末端节点，阻塞当前偏射数据流，或者将当前偏射数据流直接转发至相应云路径中的下一跳节点。

2.根据权利要求1所述的路由网络，其特征在于，所述偏射路由节点还用于在其当前的路由处理能力低于当前的路由数据流的入口流量时，将部分路由数据流调制为偏射数据流并将其转发至相应云路径中的下一跳节点。

3.根据权利要求1所述的路由网络，其特征在于，所述偏射路由节点用于根据偏射数据流所对应的输入端口，确定哪条云路径是该偏射数据流所属的云路径。

4.一种基于权利要求1所述的路由网络的节点转发能力共享方法，其特征在于，每个偏射路由节点均执行：偏射路由节点在本地有空闲路由资源时，对当前的偏射数据流进行路由处理，在本地没有空闲路由资源时，根据自身是否为当前偏射数据流所属的云路径的末端节点，阻塞当前偏射数据流，或者将当前偏射数据流直接转发至相应云路径中的下一跳节点。

5.根据权利要求4所述的节点转发能力共享方法，其特征在于，所述当前的偏射数据流包括从前一跳节点接收的偏射数据流和/或本地生成的偏射数据流，本地生成偏射数据流的方法包括：在本地当前的路由处理能力低于当前的路由数据流的入口流量时，将部分路由数据流调制为偏射数据流。

6.根据权利要求5所述的节点转发能力共享方法，其特征在于，所述路由网络中，加入一个新路由节点R时，所述共享方法执行下列步骤：

1)对R节点的各出入端口的流量数据进行吞吐量统计，对于每个输入端口，设统计周期内该输入端口I_i端口到各输出端口的流量分布为[T₁、T₂、……、T_n]，若T_j＝max(T₁、T₂、…T_n)，并设输出端口O_j指向的路由节点为K_j，此时R节点选择本地或者节点K_j所存储的一条包含K_j的云路径l_j，根据该包含K_j的云路径l_j建立一条对应于所述输入端口I_i的新的云路径。

7.根据权利要求6所述的节点转发能力共享方法，其特征在于，所述步骤1)之后还包括步骤：

2)K_j节点新增一条与输出端口O_j对应的K_j节点输入端口的云路径[R，l_j]。

8.根据权利要求6所述的节点转发能力共享方法，其特征在于，一个新路由节点R加入所述偏射路由网络时，如某个输出端口O_i指向为边缘网络，且存在对应的输入端口I_i，其流量流经输出端口O_i的概率最大，则路由节点R将输入端口I_i进行第一类末端宣告，并将该宣告发往与输入端口I_i相邻的偏射路由节点K_i，同时在本地增加一条对应于输入端口I_i的末端云路径[K_i，R]。

9.根据权利要求8所述的节点转发能力共享方法，其特征在于，在更新云路径时，优先选择包含第一类末端节点的云路径。

10.根据权利要求4所述的节点转发能力共享方法，其特征在于，各偏射路由节点对各出入端口的流量数据进行吞吐量统计，并根据统计结果更新每个输入端口所对应的云路径。

11.根据权利要求4所述的节点转发能力共享方法，其特征在于，当某个偏射路由节点的云路径变更导致其长度超出预设的阈值时，取长度超出预设的阈值的云路径中的一个中间节点作为该云路径的新末端节点，并更新该云路径，同时通知所述中间节点进行第二类末端节点宣告，与所述中间节点相关的其它偏射路由节点根据所述第二类末端节点宣告更新各自的云路径。