CN106878439A - 一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，涉及计算机技术领域，根据系统需求，任意选取主节点用来发送数据到目的节点；若不存在转发节点，则系统直接建立主节点到目的节点的链路；若存在转发节点，则将此转发节点选为备选中继节点，并且系统根据链路情况和剩余节点能量确定转发节点的优先级，选择出最佳中继节点；主节点和目的节点通过最佳中继节点来传输数据；当系统存在多个目的节点时，根据中继节点不同的优先级顺序按不同时间对中继节点进行上电，保证系统功率最小，防止出现系统功率过大造成系统中节点死机现象。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体的说是一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法。
背景技术
在服务器系统中，刀片服务器系统由多个计算刀片节点组成,多个计算节点会协同工作。一般根据需求，人工选取一个主节点。主节点和其他节点的传输过程中，节点是通过电池来供电的，而能量是受限的。某节点耗能过多会导致节点性能降低或死机。为了延长节点和系统的生存时间，减少系统和节点能量损耗，借助可以最大化计算机系统生存时间的中继节点，进行选择、功率资源分配称为一种基本要求。随着中继，协作和错峰上电的可应用条件和技术的成熟，为计算机系统中中继节点选择和功率资源分配的实现带来了可能。
多节点计算机系统中，主节点、中继节点和目的节点可以构成一个协作认知网络。计算主节点和中继节点往往是人为决定的，或是并不设置中继节点。如果没有设置中继节点，或是没有选择合适的中继节点和主节点，会造成某个节点和整个系统能量耗能过大，导致节点性能下降或节点死机。
其中，系统生存时间是指，当计算机系统中固定数目的节点能量过低导致系统中断的概率高于预设阀值，计算机系统会死机；则在这之前，系统的运行时间定义为系统生存时间。中继节点是指，多节点计算机系统中，将负责数据转发和系统协作的节点称为中继节点。节点剩余能量是指，中继节点完成一次协作传输后，具有的能量称为节点剩余能量。那么，最佳中继节点是指，在一次系统协作传输过程之前，有最大剩余能量的中继节点称为最佳中继节点。
发明内容
本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种基于移动终端的机顶盒遥控器的实现方法。
本发明所述一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，首先根据系统需求，任意选取主节点用来发送数据到目的节点；在传输数据之前，系统判断是否存在转发节点；若不存在则系统直接建立主节点到目的节点的链路；
若存在转发节点，则将此转发节点选为备选中继节点，形成备选中继节点集合；系统根据链路情况和剩余节点能量确定转发节点的优先级，在备选中继节点集合中选择最佳中继节点；主节点和目的节点通过最佳中继节点来传输数据；
当系统存在多个目的节点时，系统采用基于优先级的功率分配方式，选择最佳中继节点完成主节点到目的节点的数据传输。
优选的，判断系统中是否有节点能够正确接收到主节点发送的RTS数据包和目的节点的ACK数据包，并且能够正确对主节点发送的数据进行编解码；即判断是否存在转发节点。
优选的，选择最佳中继节点：当备选中继节点集合中所有节点的能量比均小于阀值，系统根据链路情况和剩余节点能量来选择最佳中继节点；否则，系统根据链路情况，忽略剩余节点能量来选择最佳中继节点；通过备选中继节点的优先值来确定最佳中继节点。
优选的，选取具有最大优先值的备选中继节点为最佳中继节点，发送一个标志数据包到主节点；主节点会发送一个ACK数据包给最佳中继节点；之后，主节点通过该最佳中继节点发送数据到目的节点，并忽略掉来自其他备选中继节点的标志数据包。
优选的，当存在两个或多个最佳中继节点，这些节点发送标志数据包到达主节点的时间若重叠，主节点不发送ACK数据包给这些最佳中继节点，这些最佳中继节点将启动退避机制，等待一段随机时间后再重新竞争；或者，通过主节点在优先级相同的最佳中继节点中随机选择。
优选的，当系统中存在多个目的节点时，会存在多个中继节点，采用基于优先级的上电方式；当目的节点的优先级高时，对应的中继节点优先级也高，根据不同的优先级顺序按照不同时间对中继节点进行上电。
本发明所述一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，与现有技术相比具有的有益效果是：本发明中主节点和目的节点通过最佳中继节点来传输数据，选取中继节点可以分担主节点的耗能，减少主节点耗能，防止出现主节点耗能过大而死机；
基于最佳中继节点的选择策略的系统链路中，当有多个目的节点时，主节点通过中继节点转发数据到目的节点，采用不同优先级不同时间的上电方式，使得中继节点的耗能减少，降低整个系统耗能，提高系统性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明所述一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法进一步详细说明。
鉴于多节点服务器系统中，多节点通信所存在的问题，本发明提出一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法,其方法内容如下，首先根据系统需求，任一选取主节点用来发送数据到目的节点；在传输数据之前，系统判断是否存在转发节点；若不存在则系统直接建立主节点到目的节点的链路；
若存在转发节点，则将此转发节点选为备选中继节点，形成备选中继节点集合；系统根据链路情况和剩余节点能量确定转发节点的优先级，在备选中继节点集合中选择最佳中继节点；主节点和目的节点通过最佳中继节点来传输数据；
当系统存在多个目的节点时，系统采用基于优先级的功率分配方式，选择最佳中继节点完成主节点到目的节点的数据传输。
通过本发明，主节点和目的节点通过最佳中继节点来传输数据，减少主节点耗能，防止主节点死机。基于最佳中继节点的选择策略的系统链路中，当存在多个目的节点时，系统采用基于优先级的功率分配方式能够减少系统总耗能，提高系统性能。
实施例1：
本实施例所述基于多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法,具体实施步骤包括：
1)首先初始化多节点计算机系统，每个节点的初始能量设为E，且备选中继节点集合设为R，此时为空集；根据系统需求，任意选取主节点S，主节点S将发送数据到目的节点D；
2)然后判断链路情况，周期性检查节点剩余能量；
3)判断系统中是否有节点能够正确接收到主节点发送的RTS数据包和目的节点的ACK数据包，并且可以正确对主节点发送的数据进行编解码；即是否存在转发节点；
4)若不存在，则不设中继节点，直接建立目的节点D到主节点S的链路；
5)若存在，则将该节点设为备选中继节点，多个转发节点组成备选中继节点集合；
6)最后，在备选中继节点集合中选取具有最优优先值的中继节点，即选取最佳中继节点；
7)最佳中继节点发送ACK数据包给主节点，实现主节点通过最佳中继节点与目的节点传输数据。
其中，RTS(rady to send,简称RTS)是指，“请求发送”数据包。
实施例2：
本实施例所述基于多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法,在多节点计算机系统中存在主节点、中继节点和目的节点，其中N个中继节点组成备选中继节点集合，记为Rc＝{Rn|n∈N＝{1,2，...N}}；主节点和目的节点之间通信通过最佳中继节点协助进行。
选取最佳中继节点的步骤如下：
1)当备选中继节点集合Rc中所有节点的能力比均小于阀值(阀值设为0.5)，即En/Enmax≤0.5，系统根据链路情况和剩余节点能量来选择最佳中继节点；若En/Enmax＞0.5，系统根据链路情况，忽略剩余节点能量来选择最佳中继节点；
2)通过备选中继节点的优先值Δ，来确定最佳中继节点；
其中，α为链路度量的权值系数，1-α为节点剩余能量的中继系数，
H表示链路情况度量值，表示节点的剩余能量比；
中继节点的剩余能量En的变化趋势符合markov模型：
3)信道链路情况判断：
主节点S发送“请求发送”(rady to send,RTS)数据包，目的节点D监听到后，回复“ACK”数据包，所有的备选中继节点Rc＝{Rn|n∈N＝{1,2，...N}}监听RTS和ACK数据包，Rc根据接收到的RTS和ACK数据包对Rc到目的节点D的链路情况和Rc到主节点S的链路情况进行链路判断。
具体步骤如下：
(1)首先初始化，每个备选中继节点Ri的初始能量均为En0；并设备选中继集合R＝Φ；(2)备选中继节点根据监听到的数据包，对其到目的节点D和主节点S的链路状况进行判断；并周期性地测量其剩余能量值Ei；
(3)其中能够正确接收RTS和CTS数据包的，并且可以对主节点发送的数据正确进行编解码的节点，即转发节点被选为备选中继节点；
(4)若不存在转发节点，则自动建立从主节点S到目的节点D的链路；
(5)若存在转发节点，将该节点加入到备选中继节点集合Rn＝{1,2，...N}，并计算出备选中继节点的的链路状况度量值H；
(6)然后每个备选中继节点计算各自的优先值Δ；
(7)选取具有最大优先值的备选中继节点为最佳中继节点，发送一个标志数据包到主节点S；主节点会发送一个ACK数据包给最佳中继节点；之后，主节点S将会通过该最佳中继节点发送数据到目的节点D，并忽略掉可能来自其他备选中继节点的标志数据包。
对于存在两个或多个最佳中继节点，这些节点发送标志数据包到达主节点的时间若重叠，主节点不发送ACK数据包给这些最佳中继节点；没有收到ACK数据包的最佳中继节点将启动退避机制，等待一段随机时间后再重新竞争。或者，通过主节点在优先级相同的最佳中继节点中随机选择。
选择出最佳中继节点确定出主节点到目的节点的链路后，合理分配主节点和中继节点的功率，使得系统耗能最小。
当系统中存在多个目的节点时，也会存在多个中继节点。此时系统功率为：
采用基于优先级的上电方式, 使得中继节点耗能、功率最小。当目的节点的优先级高时，对应的中继节点优先级也高，根据不同的优先级顺序按照不同时间对中继节点进行上电，保证系统功率最小，防止出现系统功率过大造成系统中节点死机的现象。
本发明中，中继节点之间不需要信息交互，简单可行性高，系统中除了主节点和目的节点，任何符合条件的节点都可以充当中继节点，中继节点需要能够正确接收到主节点的RTS数据包和目的节点的ACK数据包，并且可以正确对主节点发送数据进行编解码。
选取中继节点可以分担主节点的耗能，防止出现主节点耗能过大而死机。当有多个目的节点时，主节点通过中继节点转发数据到目的节点，采用不同优先级不同时间的上电方式，使得中继节点的耗能减少，降低整个系统耗能。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (6)
1.一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，其特征在于,首先根据系统需求，任意选取主节点用来发送数据到目的节点；在传输数据之前，系统判断是否存在转发节点；若不存在则系统直接建立主节点到目的节点的链路；
若存在转发节点，则将此转发节点选为备选中继节点，形成备选中继节点集合；系统根据链路情况和剩余节点能量确定转发节点的优先级，在备选中继节点集合中选择最佳中继节点；主节点和目的节点通过最佳中继节点来传输数据；
当系统存在多个目的节点时，系统采用基于优先级的功率分配方式，选择最佳中继节点完成主节点到目的节点的数据传输。
2.根据权利要求1所述一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，其特征在于,判断系统中是否有节点能够正确接收到主节点发送的RTS数据包和目的节点的ACK数据包，并且能够正确对主节点发送的数据进行编解码；即判断是否存在转发节点。
3.根据权利要求2所述一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，其特征在于,选择最佳中继节点：当备选中继节点集合中所有节点的能量比均小于阀值，系统根据链路情况和剩余节点能量来选择最佳中继节点；否则，系统根据链路情况，忽略剩余节点能量来选择最佳中继节点；通过备选中继节点的优先值来确定最佳中继节点。
4.根据权利要求3所述一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，其特征在于,选取具有最大优先值的备选中继节点为最佳中继节点，发送一个标志数据包到主节点；主节点会发送一个ACK数据包给最佳中继节点；之后，主节点通过该最佳中继节点发送数据到目的节点，并忽略掉来自其他备选中继节点的标志数据包。
5.根据权利要求4所述一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，其特征在于,当存在两个或多个最佳中继节点，这些节点发送标志数据包到达主节点的时间若重叠，主节点不发送ACK数据包给这些最佳中继节点，这些最佳中继节点将启动退避机制，等待一段随机时间后再重新竞争；或者，通过主节点在优先级相同的最佳中继节点中随机选择。
6.根据权利要求5所述一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，其特征在于,当系统中存在多个目的节点时，会存在多个中继节点，采用基于优先级的上电方式；当目的节点的优先级高时，对应的中继节点优先级也高，根据不同的优先级顺序按照不同时间对中继节点进行上电。
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