CN108123825B - 一种网络资源管理方法及控制器 - Google Patents

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CN108123825B CN201611095184.XA CN201611095184A CN108123825B CN 108123825 B CN108123825 B CN 108123825B CN 201611095184 A CN201611095184 A CN 201611095184A CN 108123825 B CN108123825 B CN 108123825B
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Abstract

本发明实施例公开了一种网络资源管理方法及控制器,所述网络资源管理方法包括:通过WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标;通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略;当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和所述第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。采用本发明实施例,可基于入队和路由策略和分片WFQ权重策略的相互耦合影响,迭代优化配置入队和路由策略和分片WFQ权重策略,提升网络性能。

Description

一种网络资源管理方法及控制器
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种网络资源管理方法及控制器。
背景技术
随着通信技术的发展,日新月异的网络应用不再仅仅追求高带宽要求,新的网络应用对网络延迟、抖动或者丢包率等新指标提出了更严苛的需求。基于此,提出了网络分片技术,即将物理网络进行分割得到多个虚拟网络,每个虚拟网络被称为一个网络分片,每个网络分片包含网络设备、接入网、传输网以及核心网,且每个网络分片为特定业务专有,以满足不同业务的服务质量(Quality of Service,QoS)需求。交换机内多队列技术是目前实现网络分片的一种技术手段,不同交换机的队列串联在一起,形成一个级联的队列系统,一个级联的队列系统被看成一个网络分片,当有多个业务的数据流到达交换机时,交换机需配置入队和路由策略,例如确定指定数据流分配的队列。出队列的时候,交换机需要配置加权公平排队(Weighted Fair Queuing,WFQ)策略,即确定不同的队列以WFQ的方式,占用端口的指定链路带宽资源。
现有的交换机内多队列技术可以包括差异化服务(DiffServ),DiffServ是一种将数据流进行分类(或聚类),基于分类对数据流进行调度的策略。比如,话音业务对应的数据流,在某种程度上需要持续的数据流以保证终端通话质量,因此话音业务相比于其他业务对实时性的需求较高,可以对话音业务配置较高的优先级。DiffServ中交换机的队列数和数据流的分类数是一一对应的,高优先级的业务对应的数据流可以分配在交换机的高等级队列中,以保证高优先级的业务的QoS,低优先级的业务对应的数据流可以分配在交换机的低等级队列中。交换机也可采用分片WFQ权重策略,其中高优先级的业务对应的数据流相应的队列可以分配较高的带宽,以保证QoS,低优先级的业务相应的数据流对应的队列可以分配较低的带宽。但是DiffServ中的入队和路由策略和分片WFQ权重策略是独立配置的,未考虑入队和路由策略和分片WFQ权重策略的相互耦合影响,降低网络性能。
发明内容
本发明提供一种网络资源管理方法及控制器,可基于入队和路由策略和分片WFQ权重策略的相互耦合影响,迭代优化配置入队和路由策略和分片WFQ权重策略,提升网络性能。
本发明第一方面提供了一种网络资源管理方法,控制器可以通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
在该技术方案中,控制器可以通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,并通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理,可基于入队和路由策略和分片WFQ权重策略的相互耦合影响,将网络延迟最小化作为目标,迭代优化配置入队和路由策略和分片WFQ权重策略,提升网络性能。
在第一种可能的实现方式中,控制器通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略之后,当加权延迟指标不收敛时,将第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,重复迭代执行通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,直至加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
在该技术方案中,当加权延迟指标不收敛时,控制器可以将第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,重复迭代执行通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,直至加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理,可采用迭代方法更新入队和路由策略,以及分片WFQ权重策略,以便快速达到网络最优点。
结合第一方面可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,控制器通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,具体可以为:获取关于分片WFQ权重策略和加权延迟指标的第一多面体,在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,当分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
结合第一方面的第二种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,控制器在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数之后,当分片WFQ权重策略函数不满足第一约束条件时,根据第一约束条件确定第一切割平面,将第一切割平面添加到第一多面体中,得到第二多面体,将第二多面体作为第一多面体,重复迭代执行在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,直至分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
在该技术方案中,控制器将第一切割平面添加到第一多面体中,得到第二多面体,可采用全新的切割平面算法快速求解第二多面体,提高第二多面体获取效率。另外,控制器将第二多面体作为第一多面体,可采用线性多面体增量方式,不断逼近原有非线性约束空间,同时重复迭代执行在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,直至分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标,可不断砍小优化空间,快速找到优化的分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
结合第一方面可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,控制器通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,具体可以为:获取关于入队和路由策略的第一约束集合,对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在第二约束集合中查找变量,当变量为整数时,得到第二入队和路由策略。
结合第一方面的第四种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中,控制器在第二约束集合中查找变量之后,当变量为非整数时,确定第三约束集合,将第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在第二约束集合中查找变量,直至变量为整数时,得到第二入队和路由策略。
在该技术方案中,当变量为非整数时,可采用全新的切割平面算法快速求解第三约束集合,提高第三约束集合获取效率。另外,控制器将第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在第二约束集合中查找变量,直至变量为整数时,得到第二入队和路由策略,可采用迭代方法更新入队和路由策略,以便优化配置入队和路由策略。相对传统方法需要搜索全空间,使得搜索到的点落在约束空间内,该技术方案可在不断砍小优化空间的同时减少约束数量,最终快速找到整数优化解。
本发明第二方面提供了一种控制器,包括:
第一策略获取模块,用于通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标;
第二策略获取模块,用于通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略;
网络资源管理模块,用于当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
在第一种可能的实现方式中,控制器还包括:
确定模块,用于第二测量获取模块通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略之后,当加权延迟指标不收敛时,将第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略;
第一策略获取模块,还用于重复迭代执行通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标;
第二策略获取模块,还用于通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略;
第二策略获取模块,还用于当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
结合第二方面可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,第一策略获取模块,具体用于:
获取关于分片WFQ权重策略和加权延迟指标的第一多面体;
在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数;
当分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
结合第二方面的第二种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,第一策略获取模块在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数之后,还用于:
当分片WFQ权重策略函数不满足第一约束条件时,根据第一约束条件确定第一切割平面;
将第一切割平面添加到第一多面体中,得到第二多面体;
将第二多面体作为第一多面体,重复迭代执行在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,直至分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
结合第二方面可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,第二策略获取模块,具体用于:
获取关于入队和路由策略的第一约束集合;
对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合;
在第二约束集合中查找变量;
当变量为整数时,得到第二入队和路由策略。
结合第二方面的第四种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中,第二策略获取模块在第二约束集合中查找满足第三约束条件的变量之后,还用于:
当变量为非整数时,确定第三约束集合;
将第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在第二约束集合中查找变量,直至变量为整数时,得到第二入队和路由策略。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中提供的一种网络资源管理系统的架构示意图;
图2是本发明另一实施例中提供的一种网络资源管理系统的架构示意图;
图3是本发明实施例中提供的一种网络资源管理方法的流程示意图;
图4是本发明另一实施例中提供的一种网络资源管理方法的流程示意图;
图5是本发明另一实施例中提供的一种网络资源管理方法的流程示意图;
图6是本发明实施例中提供的一种控制器的结构示意图;
图7是本发明另一实施例中提供的一种控制器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应理解,本发明实施例的技术方案可以应用于各种通信系统,例如:全球移动通讯(Global System of Mobile communication,简称GSM)系统、码分多址(Code DivisionMultiple Access,简称CDMA)系统、宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess,简称WCDMA)系统、通用分组无线业务(General Packet Radio Service,简称GPRS)、长期演进(Long Term Evolution,简称LTE)系统、LTE频分双工(FrequencyDivision Duplex,简称FDD)系统、LTE时分双工(Time Division Duplex,简称TDD)、通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System,简称UMTS)或全球互联微波接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access,简称WiMAX)通信系统等。
还应理解,在本发明实施例中,控制器可以包括软件定义网络(Software DefinedNetwork,SDN)控制器或者宏站控制器等,宏站控制器可以是全球移动通信系统(GlobalSystem for Mobile Communication,GSM)或码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)中的基站(Base Transceiver Station,简称BTS),也可以是宽带码分多址(WidebandCode Division Multiple Access,WCDMA)中的基站(NodeB,简称NB),还可以是长期演进(Long Term Evolution,LTE)中的演进型基站(Evolutional Node B,简称eNB),本发明并不限定。
请参见图1,图1是本发明实施例中提供的一种网络资源管理系统的结构示意图,如图所示本发明实施例中的网络资源管理系统至少可以包括SDN网络(即图1中的网络)以及接入SDN网络的SDN控制器(即图1中的SDN Controller),SDN控制器可以包括两个WFQ权重优化模块和入队和路由优化模块,WFQ权重优化模块存储有分片WFQ权重策略算法,入队和路由优化模块存储有入队和路由策略算法。
其中,SDN控制器可以采集网络信息,网络信息可以包括网络拓扑结构、链路带宽、交换机队列的数量以及各个聚合流的流量矩阵信息等。该SDN网络的网络拓扑结构可以包括星型网络、环形网络、总线型网络、树型网络、簇星型网络或者网状网络等,例如图1所示的SDN网络的网络拓扑结构为网状网络。链路带宽可以表示链路的数据容量。不同交换机的队列串联在一起,形成级联的队列系统,一个级联的队列系统可以被看成一个网络分片,因交换机内的不同队列资源是相互物理隔离的,则网络分片间存在隔离,另外,因不同网络分片可能共享交换机上的队列资源,则不同的网络分片之间存在资源复用。
SDN控制器可以初始化入队和路由策略,例如根据SDN控制器的默认信息初始化得到入队和路由策略。进而SDN控制器可以通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当该加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
可选的,当该加权延迟指标不收敛时,SDN控制器可以在第一次迭代中将第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当最近一次获取到的加权延迟指标收敛时,根据最近一次获取到的分片WFQ权重策略和最近一次获取到的第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
可选的,当最近一次获取到的加权延迟指标不收敛时,SDN控制器可以在第二次迭代中将最近一次获取到的第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当最近一次获取到的加权延迟指标收敛时,根据最近一次获取到的分片WFQ权重策略和最近一次获取到的第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
可选的,当最近一次获取到的加权延迟指标不收敛时,SDN控制器可以将最近一次获取到的第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,重复迭代执行通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,直至最近一次获取到的加权延迟指标收敛时,根据最近一次获取到的分片WFQ权重策略和最近一次获取到的第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
具体实现中,SDN控制器根据最近一次获取到的第二入队和路由策略,对网络资源进行管理可以为:配置各个聚合流需要进入的交换机队列。例如当前存在五个聚合流以及三个交换机队列,SDN控制器可以基于加权延迟指标收敛时获取到的入队和路由策略,确定第一聚合流以及第三聚合流可以进入第一交换机队列,第二聚合流以及第四聚合流可以进入第二交换机队列,第五聚合流可以进入第三交换机队列。
具体实现中,SDN控制器根据最近一次获取到的分片WFQ权重策略对网络资源进行管理可以为:配置各个交换机队列传输聚合流所使用的链路带宽资源的权重。例如当前存在三个交换机队列,SDN控制器可以基于加权延迟指标收敛时获取到的分片WFQ权重策略,确定第一交换机队列占用链路带宽资源的权重为0.7,第二交换机队列占用链路带宽资源的权重为0.2,第三交换机队列占用链路带宽资源的权重为0.1。
请参见图2,图2是本发明另一实施例中提供的一种网络资源管理系统的结构示意图,如图所示本发明实施例中的网络资源管理系统至少可以包括宏站控制器,至少一个与宏站控制器连接的大基站,以及与大基站连接的至少一个小基站,各个小基站可以和至少一个终端建立通信连接。
其中,宏站控制器可以采集网络信息,网络信息可以包括无线网络的网络拓扑结构,用户与大基站或者小基站的信道情况,估测的信道容量,所有基站内的交换机队列的数量总和,各个聚合流的流量矩阵信息等。该无线网络的网络拓扑结构可以包括星型网络、环形网络、总线型网络、树型网络、簇星型网络或者网状网络等,例如图2所示的无线网络的网络拓扑结构为树型网络。链路带宽可以表示链路的数据容量。不同交换机的队列串联在一起,形成级联的队列系统,一个级联的队列系统可以被看成一个网络分片,因交换机内的不同队列资源是相互物理隔离的,则网络分片间存在隔离,另外,因不同网络分片可能共享交换机上的队列资源,则不同的网络分片之间存在资源复用。
宏站控制器可以初始化入队和路由策略,例如根据宏站控制器的默认信息初始化得到入队和路由策略。进而宏站控制器可以通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当该加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
可选的,当该加权延迟指标不收敛时,宏站控制器可以在第一次迭代中将第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当最近一次获取到的加权延迟指标收敛时,根据最近一次获取到的分片WFQ权重策略和最近一次获取到的第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
可选的,当最近一次获取到的加权延迟指标不收敛时,宏站控制器可以在第二次迭代中将最近一次获取到的第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当最近一次获取到的加权延迟指标收敛时,根据最近一次获取到的分片WFQ权重策略和最近一次获取到的第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
可选的,当最近一次获取到的加权延迟指标不收敛时,宏站控制器可以将最近一次获取到的第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,重复迭代执行通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,直至最近一次获取到的加权延迟指标收敛时,根据最近一次获取到的分片WFQ权重策略和最近一次获取到的第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
具体实现中,宏站控制器根据最近一次获取到的第二入队和路由策略,对网络资源进行管理可以为:配置各个聚合流需要进入的交换机队列。例如当前存在五个聚合流以及三个交换机队列,宏站控制器可以基于加权延迟指标收敛时获取到的入队和路由策略,确定第一聚合流以及第三聚合流可以进入第一交换机队列,第二聚合流以及第四聚合流可以进入第二交换机队列,第五聚合流可以进入第三交换机队列。
具体实现中,宏站控制器根据最近一次获取到的分片WFQ权重策略对网络资源进行管理可以为:配置各个交换机队列传输聚合流所使用的链路带宽资源的权重。例如当前存在三个交换机队列,宏站控制器可以基于加权延迟指标收敛时获取到的分片WFQ权重策略,确定第一交换机队列占用链路带宽资源的权重为0.7,第二交换机队列占用链路带宽资源的权重为0.2,第三交换机队列占用链路带宽资源的权重为0.1。
请参见图3,图3是本发明实施例中提供的一种网络资源管理方法的流程示意图,如图所示本发明实施例中的网络资源管理方法至少可以包括:
S301,通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
控制器可以通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标。其中,控制器可以用
Figure BDA0001167259550000101
表示第一入队和路由策略,
Figure BDA0001167259550000102
时,控制器可以确定第n聚合流不进入链路(u,v)上的第m个交换机队列;
Figure BDA0001167259550000103
时,控制器可以确定第n聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列。若当前需要传输的聚合流的数量总和为a,可用的交换机队列的数量总和为K,则n和m可以为正整数,且1≤n≤a,1≤m≤K。u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点。
可选的,控制器可以获取网络信息,其中网络信息可以包括网络拓扑结构、链路带宽
Figure BDA0001167259550000111
交换机队列的数量总和、聚合流的流量矩阵信息
Figure BDA0001167259550000112
其中,
Figure BDA0001167259550000113
表示所有链路(u,v)的容量总和,
Figure BDA0001167259550000114
表示所有聚合流n的带宽需求。
可选的,控制器可以初始化得到第一入队和路由策略,例如,控制器可以根据默认信息确定初始化的第一入队和路由策略。其中,控制器可以用
Figure BDA0001167259550000115
表示初始化的第一入队和路由策略,
Figure BDA0001167259550000116
时,控制器可以确定第n聚合流不进入链路(u,v)上的第m个交换机队列;
Figure BDA0001167259550000117
时,控制器可以确定第n聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列。
可选的,控制器可以通过分片WFQ权重策略算法对初始化的第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标。其中,控制器可以用w(u,v),m[0]表示初始化的分片WFQ权重策略,即基于初始化的第一入队和路由策略得到的分片WFQ权重策略。控制器可以用t[0]表示初始化的加权延迟指标,即基于初始化的第一入队和路由策略得到的加权延迟指标。
可选的,控制器可以通过分片WFQ权重策略算法对第n0次迭代中的第一入队和路由策略进行处理,得到第n0次迭代中的分片WFQ权重策略和第n0次迭代中的加权延迟指标。其中,控制器可以用
Figure BDA0001167259550000118
表示第n0次迭代中的入队和路由策略,w(u,v),m[n0]表示第n0次迭代中的分片WFQ权重策略,t[n0]表示第n0次迭代中的加权延迟指标。
S302,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略。
控制器可以通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略。其中,第二入队和路由策略是相对第一入队路由策略而言优化后的入队和路由策略。
例如,控制器基于初始化的第一入队和路由策略得到初始化的分片WFQ权重策略之后,可以通过入队和路由策略算法对初始化的分片WFQ权重策略进行处理,得到第一次迭代中的入队和路由策略,即第二入队和路由策略。本发明实施例中可以用
Figure BDA0001167259550000119
表示第一次迭代中的入队和路由策略。
又如,控制器基于第n0次迭代中的入队和路由策略得到第n0次迭代中的分片WFQ权重策略之后,可以通过入队和路由策略算法对第n0次迭代中的分片WFQ权重策略进行处理,得到第n0+1次迭代中的入队和路由策略,即第二入队和路由策略。本发明实施例中可以用
Figure BDA0001167259550000121
表示第n0+1次迭代中的入队和路由策略。
S303,当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
控制器通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到加权延迟指标之后,可以判断该加权延迟指标是否收敛,当该加权延迟指标收敛时,控制器可以根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理,例如控制器可以根据第二入队和路由策略确定各个聚合流进入链路(u,v)上的指定交换机队列,控制器还可以根据分片WFQ权重策略确定各个交换机队列所使用的链路带宽资源的资源量。
例如,控制器基于初始化的第一入队和路由策略得到初始化的分片WFQ权重策略和初始化的加权延迟指标,并基于初始化的分片WFQ权重策略得到第一次迭代中的入队和路由策略(即第二入队和路由策略),当初始化的加权延迟指标收敛时,控制器可以根据初始化的分片WFQ权重策略和第一次迭代中的入队和路由策略,对网络资源进行管理。
又如,控制器基于第n0次迭代中的第一入队和路由策略得到第n0次迭代中的分片WFQ权重策略和第n0次迭代中的加权延迟指标,并基于第n0次迭代中的分片WFQ权重策略得到第n0+1次迭代中的入队和路由策略(即第二入队和路由策略),当第n0次迭代中的加权延迟指标收敛时,控制器可以根据第n0次迭代中的分片WFQ权重策略和第n0+1次迭代中的入队和路由策略,对网络资源进行管理。
S304,当加权延迟指标不收敛时,将第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略。
当加权延迟指标不收敛时,控制器可以将第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,重复迭代执行通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,直至加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
例如,控制器基于初始化的第一入队和路由策略得到初始化的分片WFQ权重策略和初始化的加权延迟指标,并基于初始化的分片WFQ权重策略得到第一次迭代中的入队和路由策略(即第二入队和路由策略),当初始化的加权延迟指标不收敛时,控制器可以将第一次迭代中的入队和路由策略作为第一路由策略,通过分片WFQ权重策略算法对第一次迭代中的入队和路由策略进行处理,得到第一次迭代中的分片WFQ权重策略和第一次迭代中的加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对第一次迭代中的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二次迭代中的入队和路由策略,即第二入队和路由策略,当第一次迭代中的加权延迟指标收敛时,控制器可以根据第一次迭代中的分片WFQ权重策略和第二次迭代中的入队和路由策略,对网络资源进行管理。
又如,控制器基于第n0次迭代中的第一入队和路由策略得到第n0次迭代中的分片WFQ权重策略和第n0次迭代中的加权延迟指标,并基于第n0次迭代中的分片WFQ权重策略得到第n0+1次迭代中的入队和路由策略(即第二入队和路由策略),当第n0次迭代中的加权延迟指标不收敛时,控制器可以将第n0+1次迭代中的入队和路由策略作为第一入队和路由策略,通过分片WFQ权重策略算法对第n0+1次迭代中的入队和路由策略进行处理,得到第n0+1次迭代中的分片WFQ权重策略和第n0+1次迭代中的加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对第n0+1次迭代中的分片WFQ权重策略进行处理,得到第n0+2次迭代中的入队和路由策略,即第二入队和路由策略,当第n0+1次迭代中的加权延迟指标收敛时,控制器可以根据第n0+1次迭代中的分片WFQ权重策略和第n0+2次迭代中的入队和路由策略,对网络资源进行管理。
在图3所示的网络资源管理方法中,通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理,可基于入队和路由策略和分片WFQ权重策略的相互耦合影响,迭代优化配置入队和路由策略和分片WFQ权重策略,提升网络性能。
请参见图4,图4是本发明另一实施例中提供的一种网络资源管理方法的流程示意图,如图所示本发明实施例中的网络资源管理方法至少可以包括:
S401,获取关于分片WFQ权重策略和加权延迟指标的第一多面体。
控制器可以获取关于分片WFQ权重策略和加权延迟指标的第一多面体。例如,控制器可以初始化得到第一多面体,控制器可以用Q[0]表示初始化的第一多面体,即初始化的第一多面体。又如,控制器可以获取第n1次迭代中的第一多面体。
其中,初始化的第一多面体可以表示如下:
Figure BDA0001167259550000141
其中,Q[0]表示初始化的第一多面体,w(u,v),m表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的分片WFQ权重策略,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点;
Figure BDA0001167259550000142
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的加权延迟指标;C1为
Figure BDA0001167259550000143
Vn表示第n个聚合流的流量矩阵信息,
Figure BDA0001167259550000144
表示第n个聚合流是否进入链路(u,v)上的第m个交换机队列,
Figure BDA0001167259550000145
表示进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的聚合流的到达速率,C(u,v)表示链路(u,v)的带宽,w(u,v),mC(u,v)表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的服务速率;C2为
Figure BDA0001167259550000146
C2表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的WFQ权重为大于等于0,且小于等于1的实数;C3为
Figure BDA0001167259550000147
C3表示各个链路(u,v)上所有交换机队列的WFQ权重的总和小于等于1,C0[0]为初始化的第一切割平面。
S402,在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数。
控制器获取到第一多面体之后,可以在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数。例如,控制器获取到初始化的第一多面体之后,可以在初始化的第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到初始化的分片WFQ权重策略函数。又如,控制器获取到第n1次迭代中的第一多面体之后,可以在第n1次迭代中的第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数。
可选的,加权延迟指标函数可以表示如下:
Figure BDA0001167259550000151
其中,
Figure BDA0001167259550000152
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的加权延迟指标,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点。
S403,当分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
控制器获取到分片WFQ权重策略函数之后,可以判断该分片WFQ权重策略函数是否满足第一约束条件,当该分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,控制器可以根据分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标;当该分片WFQ权重策略函数不满足第一约束条件时,控制器可以根据第一约束条件确定第一切割平面。例如,控制器获取到初始化的分片WFQ权重策略函数之后,可以判断初始化的分片WFQ权重策略函数是否满足第一约束条件,当初始化的分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,控制器可以根据初始化的分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。又如,控制器获取到第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数之后,可以判断第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数是否满足第一约束条件,当第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,控制器可以根据第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
可选的,分片WFQ权重策略函数可以表示如下:
Figure BDA0001167259550000153
其中,y[n1]表示第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数,w(u,v),m[n1]表示第n1次迭代中链路(u,v)上的第m个交换机队列的分片WFQ权重策略,
Figure BDA0001167259550000154
表示第n1次迭代中第n聚合流进入链路(u,v)的第m个交换机队列的加权延迟指标,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点。
可选的,第一约束条件可以表示如下:
Figure BDA0001167259550000161
其中,pn表示第n聚合流的优先级权重;
Figure BDA0001167259550000162
表示第n个聚合流是否进入链路(u,v)上的第m个交换机队列,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点;
Figure BDA0001167259550000163
表示进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的全部聚合流的到达速率总和;w(u,v),m表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的分片WFQ权重策略;C(u,v)表示链路(u,v)的带宽;
Figure BDA0001167259550000164
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的加权延迟指标。
S404,当分片WFQ权重策略函数不满足第一约束条件时,根据第一约束条件确定第一切割平面。
当分片WFQ权重策略函数不满足第一约束条件时,控制器可以根据第一约束条件确定第一切割平面。例如,当初始化的分片WFQ权重策略函数不满足第一约束条件时,控制器可以根据第一约束条件确定初始化的第一切割平面。又如,当第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数不满足第一约束条件时,控制器可以根据第一约束条件确定第n1次迭代中的第一切割平面。
可选的,第一切割平面表示如下:
Figure BDA0001167259550000165
其中,C0[n1]表示第n1次迭代中的第一切割平面,C0[n1-1]表示第n1-1次迭代中的第一切割平面,
Figure BDA0001167259550000166
Figure BDA0001167259550000167
Figure BDA0001167259550000168
的任意次梯度;pn表示第n聚合流的优先级权重;
Figure BDA0001167259550000169
表示第n个聚合流是否进入链路(u,v)上的第m个交换机队列,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点;
Figure BDA00011672595500001610
表示进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的全部聚合流的到达速率总和;w(u,v),m表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的分片WFQ权重策略;C(u,v)表示链路(u,v)的带宽;
Figure BDA00011672595500001611
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的加权延迟指标。
S405,将第一切割平面添加到第一多面体中,得到第二多面体。
控制器可以将第一切割平面添加到第一多面体中,得到第二多面体。例如,控制器得到初始化的分片WFQ权重策略函数之后,当初始化的分片WFQ权重策略函数不满足第一约束条件时,控制器可以根据第一约束条件得到初始化的第一切割平面,将初始化的第一切割平面添加到初始化的第一多面体中,得到第一次迭代的多面体,即第二多面体。又如,控制器得到第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数之后,当第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数不满足第一约束条件时,控制器可以根据第一约束条件得到第n1次迭代中的第一切割平面,将第n1次迭代中的第一切割平面添加到第n1次迭代中的第一多面体中,得到第n1+1次迭代中的多面体,即第二多面体。
S406,将第二多面体作为第一多面体,重复迭代执行在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,直至分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
控制器可以将第二多面体作为第一多面体,重复迭代执行在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,直至分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
例如,控制器得到第一次迭代中的多面体(即第二多面体)之后,可以将第一次迭代中的多面体作为第一多面体,在第一次迭代中的多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到第一次迭代中的分片WFQ权重策略函数,当第一次迭代中的分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,控制器可以根据第一次迭代中的分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
又如,控制器得到第n1次迭代中的多面体(即第二多面体)之后,可以将第n1次迭代中的多面体作为第一多面体,在第n1次迭代中的多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数,当第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,控制器可以根据第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
S407,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略。
具体可以参见实施例三中的步骤S302,本发明实施例不作赘述。
S408,当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
具体可以参见实施例三中的步骤S303,本发明实施例不作赘述。
在图4所示的网络资源管理方法中,获取关于分片WFQ权重策略和加权延迟指标的第一多面体,在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,当分片WFQ权重策略函数不满足第一约束条件时,根据第一约束条件确定第一切割平面,将第一切割平面添加到第一多面体中,得到第二多面体,将第二多面体作为第一多面体,重复迭代执行在第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,直至分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据分片WFQ权重策略函数获取分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理,可基于入队和路由策略和分片WFQ权重策略的相互耦合影响,迭代优化配置入队和路由策略和分片WFQ权重策略,提升网络性能。
请参见图5,图5是本发明另一实施例中提供的一种网络资源管理方法的流程示意图,如图所示本发明实施例中的网络资源管理方法至少可以包括:
S501,通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
具体可以参见实施例三中的步骤S301,本发明实施例不作赘述。
S502,获取关于入队和路由策略的第一约束集合。
控制器可以获取关于入队和路由策略的第一约束集合。例如,控制器可以初始化得到第一约束集合,控制器可以用A[0]表示初始化的第一约束集合,即初始化的第一约束集合。又如,控制器可以获取第n2次迭代中的第一约束集合。
可选的,初始化的第一约束集合可以表示如下:
Figure BDA0001167259550000191
其中,A[0]表示初始化的第一约束集合,
Figure BDA0001167259550000192
表示第n个聚合流是否进入链路(u,v)上的第m个交换机队列,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点;
Figure BDA0001167259550000193
表示第n个聚合流和第n′个聚合流是否同时进入链路(u,v)上的第m个交换机队列;C1为
Figure BDA0001167259550000194
Vn表示第n个聚合流的流量矩阵信息,
Figure BDA0001167259550000195
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的聚合流的到达速率,C(u,v)表示链路(u,v)的带宽,w(u,v),mC(u,v)表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的服务速率;C4为
Figure BDA0001167259550000196
pn表示第n聚合流的优先级权重,
Figure BDA0001167259550000197
表示进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的除第n聚合流以外的聚合流的到达速率,w(u,v),m表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的分片WFQ权重策略,
Figure BDA0001167259550000198
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的加权延迟指标;C5表示流量守恒线性等式组
Figure BDA0001167259550000199
Figure BDA00011672595500001910
C6表示不同聚合流进入交换机队列的关系约束
Figure BDA00011672595500001911
Figure BDA00011672595500001912
表示第n′个聚合流是否进入链路(u,v)上的第m个交换机队列,C7为
Figure BDA00011672595500001913
表示聚合流进入交换机队列的情况。
S503,对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合。
控制器可以对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合。例如,控制器可以对初始化的第一约束集合进行处理,得到初始化的第二约束集合。又如,控制器可以对第n2次迭代中的第一约束集合进行处理,得到第n2次迭代中的第二约束集合。
具体实现中,对第0次迭代,控制器可以将第一约束集合中的不等式变换得到等式约束,第一约束集合内的等式约束可以表示为
Figure BDA0001167259550000201
Figure BDA0001167259550000202
这些等式表示流量守恒线性等式组。另外,对于不等式C1和C4约束,放大一定倍数后,不等号左边常系数向上取整,不等号右边向下取整,引入松弛变量s将不等式C1和C4变为等式,即得到C1’为
Figure BDA0001167259550000203
C4’为
Figure BDA0001167259550000204
另外,控制器可以将不同聚合流进入交换机队列的关系的不等式约束C6进行不等式变换得到等式约束C6’,其中C6’为
Figure BDA0001167259550000205
控制器也可以将不等式约束C7进行变换得到C7’,其中C7’为
Figure BDA0001167259550000206
C1’、C4’、C6’和C7’可以为第一约束集合内将不等式约束引入松弛变量后的等式约束。控制器可以基于第一约束集合内的等式约束和第一约束集合内将不等式约束引入松弛变量后的等式约束,得到第二约束集合。初始化的第二约束集合可以表示为
Figure BDA0001167259550000207
可选的,第二约束集合限定的变量可以包括:变量
Figure BDA0001167259550000208
和第一约束集合内的不等式约束对应的松弛变量。第二约束集合内的约束可以包括:第一约束集合内的等式约束和将不等式约束引入松弛变量后的等式约束。
S504,在第二约束集合中查找变量。
控制器可以在第二约束集合中查找变量,例如,控制器可以在初始化的第二约束集合A'[0]中查找变量x[0]和
Figure BDA0001167259550000211
S505,当变量为整数时,得到第二入队和路由策略。
控制器在第二约束集合中查找到变量之后,可以判断该变量是否为整数,当该变量为整数时,控制器可以得到第二入队路由策略;当该变量为非整数时,控制器可以确定第三约束集合,并将第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在第二约束集合中查找变量,直至变量为整数时,得到第二入队和路由策略。
具体实现中,控制器在第二约束集合中查找到变量x[n2]和s[n2]之后,可以判断x[n2]是否为整数,当x[n2]为整数时,控制器可以根据第n2次迭代中的第二约束集合,得到第二入队和路由策略。
S506,当变量为非整数时,确定第三约束集合。
控制器在第二约束集合中查找到变量之后,可以判断该变量是否为整数,当该变量为非整数时,控制器可以确定第三约束集合。
具体实现中,控制器可以将查找到的变量代入第二约束集合,基于此,第三约束集合可以由如下两部分构成:第二约束集合中取等号的约束,以及基于第二约束集合中取不等号的约束构造的切割平面。例如,A[n2]为第n2次迭代中的第一约束集合,控制器可以保留当x=x[n2]时候,A[n2]取得等号的约束,将该约束组成的集合记成B[n2+1]。控制器还可以将A[n2]中的等式写成矩阵形式,对该矩阵进行相关行列变化,使得对应的任意第m行中只有第m个元素的系数为1,其他关于x元素系数均为0,同时得到相关行对应的等式的值cm。对于等式值cm为小数的行,得到切割平面
Figure BDA0001167259550000212
(即将cm向下取整)。将该切割平面记为
Figure BDA0001167259550000213
B[n2+1]与C[n2+1]组合构成第n2次迭代中的第三约束集合。
S507,将第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在第二约束集合中查找变量,直至变量为整数时,得到第二入队和路由策略。
控制器确定第三约束集合之后,可以将第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在第二约束集合中查找变量,直至变量为整数时,得到第二入队和路由策略。
例如,控制器确定初始化的第三约束集合之后,可以将初始化的第三约束集合作为第一次迭代中的第一约束集合,对第一次迭代中的第一约束集合进行处理,得到第一次迭代中的第二约束集合,在第一次迭代中的第二约束集合中查找变量,当该变量为整数时,得到第二入队和路由策略。
又如,控制器确定第n2次迭代中的第三约束集合之后,可以将第n2次迭代中的第三约束集合作为第n2+1次迭代中的第一约束集合,对第n2+1次迭代中的第一约束集合进行处理,得到第n2+1中次迭代的第二约束集合,在第n2+1次中迭代的第二约束集合中查找变量,当该变量为整数时,得到第二入队和路由策略。
S508,当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
具体可以参见实施例三中的步骤S303,本发明实施例不作赘述。
在图5所示的网络资源管理方法中,通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,获取关于入队和路由策略的第一约束集合,对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在第二约束集合中查找变量,当变量为非整数时,确定第三约束集合,将第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在第二约束集合中查找变量,直至变量为整数时,得到第二入队和路由策略,当加权延迟指标收敛时,根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理,可基于入队和路由策略和分片WFQ权重策略的相互耦合影响,迭代优化配置入队和路由策略和分片WFQ权重策略,提升网络性能。
请参见图6,图6是本发明实施例中提供的一种控制器的结构示意图,其中本发明实施例提供的控制器与图3~5所示的方法相对应,可以运行在图3~5所示的网络资源管理方法的执行主体中,如图所示本发明实施例中的控制器至少可以包括第一策略获取模块601、第二策略获取模块602以及网络资源管理模块603,其中:
第一策略获取模块601,用于通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
第二策略获取模块602,用于通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略。
网络资源管理模块603,用于当所述加权延迟指标收敛时,根据所述获取到的分片WFQ权重策略和所述第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
可选的,所述控制器还可以包括:
确定模块604,用于所述第二测量获取模块602通过所述入队和路由策略算法对所述获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到所述第二入队和路由策略之后,当所述加权延迟指标不收敛时,将所述第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略。
所述第一策略获取模块601,还用于重复迭代执行通过所述分片WFQ权重策略算法对所述第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
所述第二策略获取模块602,还用于通过所述入队和路由策略算法对所述获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略。
所述第二策略获取模块602,还用于当所述加权延迟指标收敛时,根据所述获取到的分片WFQ权重策略和所述第二入队和路由策略,对所述网络资源进行管理。
可选的,所述第一策略获取模块601,具体用于:
获取关于分片WFQ权重策略和加权延迟指标的第一多面体。
在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数。
当所述分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据所述分片WFQ权重策略函数获取所述分片WFQ权重策略和所述加权延迟指标。
可选的,所述第一策略获取模块601在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数之后,还用于:
当所述分片WFQ权重策略函数不满足所述第一约束条件时,根据所述第一约束条件确定第一切割平面。
将所述第一切割平面添加到所述第一多面体中,得到第二多面体。
将所述第二多面体作为第一多面体,重复迭代执行在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,直至所述分片WFQ权重策略函数满足所述第一约束条件时,根据所述分片WFQ权重策略函数获取所述分片WFQ权重策略和所述加权延迟指标。
可选的,所述第二策略获取模块602,具体用于:
获取关于入队和路由策略的第一约束集合。
对所述第一约束集合进行处理,得到第二约束集合。
在所述第二约束集合中查找变量。
当所述变量为整数时,得到所述第二入队和路由策略。
可选的,所述第二策略获取模块602在所述第二约束集合中查找满足第三约束条件的变量之后,还用于:
当所述变量为非整数时,确定第三约束集合。
将所述第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对所述第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在所述第二约束集合中查找变量,直至所述变量为整数时,得到所述第二入队和路由策略。
在图6所示的控制器中,第一策略获取模块601通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,第二策略获取模块602通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,当加权延迟指标收敛时,网络资源管理模块603根据获取到的分片WFQ权重策略和第二入队和路由策略,对网络资源进行管理,可基于入队和路由策略和分片WFQ权重策略的相互耦合影响,迭代优化配置入队和路由策略和分片WFQ权重策略,提升网络性能。
请参见图7,图7是本发明另一实施例中提供的一种控制器的结构示意图,用于执行本发明实施例提供的网络资源管理方法。如图7所示,该控制器包括:至少一个处理器701,例如CPU,至少一个网络接口703,存储器704,至少一个通信总线702。通信总线702用于实现这些组件之间的连接通信。其中,存储器704可能包含高速RAM存储器,也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。存储器704可选的可以包含至少一个位于远离前述处理器701的存储装置。存储器704中存储一组程序代码,且处理器701调用存储器704中存储的程序代码,用于执行以下操作:
通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标。
通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略。
当所述加权延迟指标收敛时,根据所述获取到的分片WFQ权重策略和所述第二入队和路由策略,对网络资源进行管理。
可选的,所述处理器701通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略之后,还可以执行以下操作:
当所述加权延迟指标不收敛时,将所述第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,重复迭代执行通过所述分片WFQ权重策略算法对所述第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过所述入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,直至所述加权延迟指标收敛时,根据所述获取到的分片WFQ权重策略和所述第二入队和路由策略,对所述网络资源进行管理。
可选的,所述处理器701通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,具体可以为:
获取关于分片WFQ权重策略和加权延迟指标的第一多面体。
在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数。
当所述分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据所述分片WFQ权重策略函数获取所述分片WFQ权重策略和所述加权延迟指标。
可选的,所述处理器701在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数之后,还可以执行以下操作:
当所述分片WFQ权重策略函数不满足所述第一约束条件时,根据所述第一约束条件确定第一切割平面。
将所述第一切割平面添加到所述第一多面体中,得到第二多面体。
将所述第二多面体作为第一多面体,重复迭代执行在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,直至所述分片WFQ权重策略函数满足所述第一约束条件时,根据所述分片WFQ权重策略函数获取所述分片WFQ权重策略和所述加权延迟指标。
可选的,所述处理器701通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,具体可以为:
获取关于入队和路由策略的第一约束集合。
对所述第一约束集合进行处理,得到第二约束集合。
在所述第二约束集合中查找变量。
当所述变量为整数时,得到所述第二入队和路由策略。
可选的,所述处理器701在所述第二约束集合中查找变量之后,还可以执行以下操作:
当所述变量为非整数时,确定第三约束集合。
将所述第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对所述第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在所述第二约束集合中查找变量,直至所述变量为整数时,得到所述第二入队和路由策略。
具体的,本发明实施例中介绍的控制器可以用以实施本发明结合图3~5介绍的网络资源管理方法实施例中的部分或全部流程。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的程序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种网络资源管理方法,其特征在于,所述方法包括:通过分片加权公平排队WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标;
通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略;
当所述加权延迟指标收敛时,根据所述获取到的分片WFQ权重策略和所述第二入队和路由策略,对网络资源进行管理;
其中,所述通过分片WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,包括:
获取关于分片WFQ权重策略和加权延迟指标的第一多面体;
在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数;
当所述分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据所述分片WFQ权重策略函数获取所述分片WFQ权重策略和所述加权延迟指标;
其中,
所述通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,包括:
获取关于入队和路由策略的第一约束集合;
对所述第一约束集合进行处理,得到第二约束集合;
在所述第二约束集合中查找变量;
当所述变量为整数时,得到所述第二入队和路由策略。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略之后,还包括:
当所述加权延迟指标不收敛时,将所述第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略,重复迭代执行通过所述分片WFQ权重策略算法对所述第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标,通过所述入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略,直至所述加权延迟指标收敛时,根据所述获取到的分片WFQ权重策略和所述第二入队和路由策略,对所述网络资源进行管理。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数之后,还包括:
当所述分片WFQ权重策略函数不满足所述第一约束条件时,根据所述第一约束条件确定第一切割平面;
将所述第一切割平面添加到所述第一多面体中,得到第二多面体;
将所述第二多面体作为第一多面体,重复迭代执行在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,直至所述分片WFQ权重策略函数满足所述第一约束条件时,根据所述分片WFQ权重策略函数获取所述分片WFQ权重策略和所述加权延迟指标。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一多面体表示如下:
Figure FDA0002760592970000021
其中,Q[0]表示初始化的第一多面体;w(u,v),m表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的分片WFQ权重策略,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点;
Figure FDA0002760592970000022
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的加权延迟指标;C1为
Figure FDA0002760592970000023
Vn表示第n个聚合流的流量矩阵信息,
Figure FDA0002760592970000024
表示第n个聚合流是否进入链路(u,v)上的第m个交换机队列,
Figure FDA0002760592970000025
表示进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的聚合流的到达速率,C(u,v)表示链路(u,v)的带宽,w(u,v),mC(u,v)表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的服务速率;C2为
Figure FDA0002760592970000031
C2表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的WFQ权重为大于等于0,且小于等于1的实数;C3为
Figure FDA0002760592970000032
C3表示各个链路(u,v)上所有交换机队列的WFQ权重的总和小于等于1,C0[0]为初始化的第一切割平面。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述加权延迟指标函数表示如下:
Figure FDA0002760592970000033
其中,
Figure FDA0002760592970000034
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的加权延迟指标,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述分片WFQ权重策略函数表示如下:
Figure FDA0002760592970000035
其中,y[n1]表示第n1次迭代中的分片WFQ权重策略函数,w(u,v),m[n1]表示第n1次迭代中链路(u,v)上的第m个交换机队列的分片WFQ权重策略,
Figure FDA0002760592970000036
表示第n1次迭代中第n聚合流进入链路(u,v)的第m个交换机队列的加权延迟指标,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一约束条件表示如下:
Figure FDA0002760592970000037
其中,pn表示第n聚合流的优先级权重;
Figure FDA0002760592970000038
表示第n个聚合流是否进入链路(u,v)上的第m个交换机队列,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点;
Figure FDA0002760592970000039
表示进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的全部聚合流的到达速率总和;w(u,v),m表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的分片WFQ权重策略;C(u,v)表示链路(u,v)的带宽;
Figure FDA00027605929700000310
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的加权延迟指标。
8.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第一切割平面表示如下:
Figure FDA0002760592970000041
其中,C0[n1]表示第n1次迭代中的第一切割平面,C0[n1-1]表示第n1-1次迭代中的第一切割平面,
Figure FDA0002760592970000042
Figure FDA0002760592970000043
Figure FDA0002760592970000044
的任意次梯度;pn表示第n聚合流的优先级权重;
Figure FDA0002760592970000045
表示第n个聚合流是否进入链路(u,v)上的第m个交换机队列,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点;
Figure FDA0002760592970000046
表示进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的全部聚合流的到达速率总和;w(u,v),m表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的分片WFQ权重策略;C(u,v)表示链路(u,v)的带宽;
Figure FDA0002760592970000047
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的加权延迟指标。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述第二约束集合中查找变量之后,还包括:
当所述变量为非整数时,确定第三约束集合;
将所述第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对所述第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在所述第二约束集合中查找变量,直至所述变量为整数时,得到所述第二入队和路由策略。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一约束集合表示如下:
Figure FDA0002760592970000048
其中,A[0]表示初始化的第一约束集合,
Figure FDA0002760592970000049
表示第n个聚合流是否进入链路(u,v)上的第m个交换机队列,u表示链路(u,v)的源点,v表示链路(u,v)的终点;
Figure FDA0002760592970000051
表示第n个聚合流和第n′个聚合流是否同时进入链路(u,v)上的第m个交换机队列;C1为
Figure FDA0002760592970000052
Vn表示第n个聚合流的流量矩阵信息,
Figure FDA0002760592970000053
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的聚合流的到达速率,C(u,v)表示链路(u,v)的带宽,w(u,v),mC(u,v)表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的服务速率;C4为
Figure FDA0002760592970000054
pn表示第n聚合流的优先级权重,
Figure FDA0002760592970000055
表示进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的除第n聚合流以外的聚合流的到达速率,w(u,v),m表示链路(u,v)上的第m个交换机队列的分片WFQ权重策略,
Figure FDA0002760592970000056
表示第n个聚合流进入链路(u,v)上的第m个交换机队列的加权延迟指标;C5表示流量守恒线性等式组
Figure FDA0002760592970000057
Figure FDA0002760592970000058
Figure FDA0002760592970000059
C6表示不同聚合流进入交换机队列的关系约束
Figure FDA00027605929700000510
Figure FDA00027605929700000511
表示第n′个聚合流是否进入链路(u,v)上的第m个交换机队列,C7为
Figure FDA00027605929700000512
表示聚合流进入交换机队列的情况。
11.一种控制器,其特征在于,所述控制器包括:
第一策略获取模块,用于通过分片加权公平排队WFQ权重策略算法对第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标;
第二策略获取模块,用于通过入队和路由策略算法对获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略;
网络资源管理模块,用于当所述加权延迟指标收敛时,根据所述获取到的分片WFQ权重策略和所述第二入队和路由策略,对网络资源进行管理;
其中,所述第一策略获取模块,具体用于:
获取关于分片WFQ权重策略和加权延迟指标的第一多面体;
在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数;
当所述分片WFQ权重策略函数满足第一约束条件时,根据所述分片WFQ权重策略函数获取所述分片WFQ权重策略和所述加权延迟指标;
其中,所述第二策略获取模块,具体用于:
获取关于入队和路由策略的第一约束集合;
对所述第一约束集合进行处理,得到第二约束集合;
在所述第二约束集合中查找变量;
当所述变量为整数时,得到所述第二入队和路由策略。
12.如权利要求11所述的控制器,其特征在于,所述控制器还包括:
确定模块,用于所述第二策略获取模块通过所述入队和路由策略算法对所述获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到所述第二入队和路由策略之后,当所述加权延迟指标不收敛时,将所述第二入队和路由策略作为第一入队和路由策略;
所述第一策略获取模块,还用于重复迭代执行通过所述分片WFQ权重策略算法对所述第一入队和路由策略进行处理,得到分片WFQ权重策略和加权延迟指标;
所述第二策略获取模块,还用于通过所述入队和路由策略算法对所述获取到的分片WFQ权重策略进行处理,得到第二入队和路由策略;
所述第二策略获取模块,还用于当所述加权延迟指标收敛时,根据所述获取到的分片WFQ权重策略和所述第二入队和路由策略,对所述网络资源进行管理。
13.如权利要求11所述的控制器,其特征在于,所述第一策略获取模块在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数之后,还用于:
当所述分片WFQ权重策略函数不满足所述第一约束条件时,根据所述第一约束条件确定第一切割平面;
将所述第一切割平面添加到所述第一多面体中,得到第二多面体;
将所述第二多面体作为第一多面体,重复迭代执行在所述第一多面体的约束下,对加权延迟指标函数进行线性优化最小化处理,得到分片WFQ权重策略函数,直至所述分片WFQ权重策略函数满足所述第一约束条件时,根据所述分片WFQ权重策略函数获取所述分片WFQ权重策略和所述加权延迟指标。
14.如权利要求11所述的控制器,其特征在于,所述第二策略获取模块在所述第二约束集合中查找满足第三约束条件的变量之后,还用于:
当所述变量为非整数时,确定第三约束集合;
将所述第三约束集合作为第一约束集合,重复迭代执行对所述第一约束集合进行处理,得到第二约束集合,在所述第二约束集合中查找变量,直至所述变量为整数时,得到所述第二入队和路由策略。
15.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被硬件执行时能够实现权利要求1至10任意一项所述的方法。
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