CN110661715B - 一种业务路径优化方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种业务路径优化方法、装置、设备及可读存储介质，属于通信技术领域，该方法包括：获取业务请求和全网路径拓扑信息；进行路径计算，建立业务请求与路径之间的关系；根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数；根据所述路径优化参数获得最宽路径组合；根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱；通过建立业务路径与链路之间的线性规划模型，对业务请求的路径布局进行了更合理的配置，解决了传统路径计算方法带来的链路负载失衡问题，提高了链路带宽资源利用率。

Description

一种业务路径优化方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本文涉及通信技术领域，尤其涉及一种业务路径优化方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
在SDN(Software Defined Network，软件定义网络)控制器中，业务路径规划是一个重要的模块，所有的业务的部署都依赖于路径的计算，目前在路径计算方面研究比较成熟，当有新业务请求时，能够迅速通过路径计算模块得到一条或者TOPK最优路径。而在路径计算方面的算法研究也比较成熟，例如传统的遍历算法Di jkstra算法、KSP算法等；还有目前比较先进的基于启发式的基因算法，如蚁群算法、遗传算法等。这些算法基本满足了各种网络业务请求下的路径计算问题。
在现有的控制器业务请求通过最优路径计算，进而实现业务部署模式下，往往会使业务都集中部署到计算出的某一条或某几条最优路径上，从而导致网络负载极度不均，部分节点或链路出现资源告急，甚至出现拥塞。严重的网络负载不均，甚至会导致整个网络瘫痪。
发明内容
本文在于提供一种业务路径优化方法、装置、设备及可读存储介质,通过建立业务路径与链路之间的线性规划模型，对业务请求的路径布局进行了更合理的配置，解决了传统路径计算方法带来的链路负载失衡问题，提高了链路带宽资源利用率。
本文解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本文的一个方面，提供的一种业务路径优化方法，包括：
获取业务请求和全网路径拓扑信息；
进行路径计算，建立业务请求与路径之间的关系；
根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数；
根据所述路径优化参数获得最宽路径组合；
根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱。
可选地，所述获取业务请求和全网路径拓扑信息包括：
获取全网在预设时间段内的若干组业务请求，并计算每组业务请求包含的业务请求个数；
获取每组业务请求所对应的业务请求策略；
采集全网路径拓扑信息，包括节点个数、链路条数及附加信息。
可选地，所述业务请求策略包括：带宽、跳数、延时、必经点列和排除点列；所述附加信息包括：链路带宽容量、剩余带宽和已用带宽。
可选地，所述根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数包括：
对路径中的参数进行分解，获取路径与链路之间的矩阵关系，得到系数矩阵；
获取链路对应的剩余带宽。
可选地，所述根据所述路径优化参数获得最宽路径组合包括：
将矩阵关系和剩余带宽作为输入，将路径带宽作为目标函数；
采用单纯形法和内点法，获得目标函数的解向量；
从所述解向量中筛选出最宽路径组合。
可选地，所述最宽路径组合的计算方法为：
Figure BDA0001712500900000021
s.t.TTX≤B
X≥0
其中，目标函数z为路径带宽，X向量路径组对应的每条路径的带宽容量，T为矩阵关系，B为链路对应的剩余带宽，max z即为最宽路径组合。
可选地，所述根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱包括：
建立业务请求组与装载箱体之间的关系；
构建路径容量箱体来承载业务请求，每个箱体总容量即为路径上的链路带宽最小值；
将所有箱体构成序列进行排列。
根据本文的再一个方面，提供的一种业务路径优化装置，包括：
数据获取模块，用于获取业务请求和全网路径拓扑信息；
路径冗余计算模块，用于进行路径计算，建立业务请求与路径之间的关系；
路径优化模块，用于根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数；
最大通道构建模块，用于根据所述路径优化参数获得最宽路径组合；
装箱模块，用于根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱。
根据本文的再一个方面，提供的一种电子设备，包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序，所述应用程序被配置为用于执行以上所述的业务路径优化方法。
根据本文的再一个方面，提供的一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所述的业务路径优化方法。
本发明实施例的一种业务路径优化方法、装置、设备及可读存储介质，该方法包括：获取业务请求和全网路径拓扑信息；进行路径计算，建立业务请求与路径之间的关系；根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数；根据所述路径优化参数获得最宽路径组合；根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱；通过建立业务路径与链路之间的线性规划模型，对业务请求的路径布局进行了更合理的配置，解决了传统路径计算方法带来的链路负载失衡问题，提高了链路带宽资源利用率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种业务路径优化方法流程图；
图2为图1中步骤S10的一种方法流程图；
图3为本发明实施例一提供的一种网络拓扑图；
图4为图1中步骤S30的一种方法流程图；
图5为图1中步骤S40的一种方法流程图；
图6为图1中步骤S50的一种方法流程图；
图7为本发明实施例二提供的一种业务路径优化装置示范性结构框图。
本文目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本文所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本文进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本文，并不用于限定本文。
实施例一
如图1所示，在本实施例中，一种业务路径优化方法，包括：
S10、获取业务请求和全网路径拓扑信息；
S20、进行路径计算，建立业务请求与路径之间的关系；
S30、根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数；
S40、根据所述路径优化参数获得最宽路径组合；
S50、根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱。
在本实施例中，通过建立业务路径与链路之间的线性规划模型，对业务请求的路径布局进行了更合理的配置，解决了传统路径计算方法带来的链路负载失衡问题，提高了链路带宽资源利用率。
如图2所示，在本实施例中，所述步骤S10包括：
S11、获取全网在预设时间段内的若干组业务请求，并计算每组业务请求包含的业务请求个数；
S12、获取每组业务请求所对应的业务请求策略；
S13、采集全网路径拓扑信息，包括节点个数、链路条数及附加信息。
在本实施例中，假定全网在一定周期内有M组业务请求，每组业务请求包含的业务请求个数为Rm(m＝1,...,M)，每组业务请求对应的业务请求策略类别相同。所述业务请求策略包括：带宽、跳数、延时、必经点列和排除点列；以及上述策略的组合。
在本实施例中，通过统一资源模型可以搜集到全网拓扑信息，包含N个节点和L条链路，构成一张网络拓扑图，并可以通过资产库，以及业务请求模块得到节点和链路上的附加信息，例如链路带宽容量、剩余带宽和已用带宽等。如图3所示，为本实施例的一张网络拓扑图，包含有四个网络节点A、B、C、D,源节点为A，终节点为D，假设所有的业务需求都是从A出发，目的地是D，则由图3可知，A到D有三条路径。路径P1:A->B->D，路径P2:A->C->D，路径P3:A->B->C->D；包含有五条链路(边)，对应的链路带宽大小为b1～b5。
如图4所示，在本实施例中，所述步骤S30包括：
S31、对路径中的参数进行分解，获取路径与链路之间的矩阵关系，得到系数矩阵；
S32、获取链路对应的剩余带宽。
在本实施例中，通过路径计算模块计算业务或者业务组请求的路径组(TopK)，并对该组业务请求计算出的所有最优路径进行缓存；在组业务请求划分原则下，所有对应路径原则上都能够满足所有业务请求的约束条件(业务请求策略)或者约束组合，唯一可能不满足的是业务请求的带宽大小。
将该组业务下的所有路径构成的集合，作为路径优化模型输入。首先对路径中参数进行分解，获取路径与链路之间的矩阵关系，得到系数矩阵T，同时获取链路链路对应的剩余带宽b。为构建路径优化装置做好准备。
如图5所示，在本实施例中，所述步骤S40包括：
S41、将矩阵关系和剩余带宽作为输入，将路径带宽作为目标函数；
S42、采用单纯形法和内点法，获得目标函数的解向量；
S43、从所述解向量中筛选出最宽路径组合。
在本实施例中，所述最宽路径组合的计算方法为：
Figure BDA0001712500900000061
s.t.TTX≤B
X≥0
其中，目标函数z为路径带宽，X向量路径组对应的每条路径的带宽容量，T为矩阵关系，B为链路对应的剩余带宽，max z即为最宽路径组合。
仍然以图3为例，假设有同一分组R的三个业务请求r1，r2，r3从A点到D点，用x1，x2，x3代表三条路径上传输的带宽大小。则其矩阵表征为：
R＝(r1，r2，r3)
P＝(p1，p2，p3)
X＝(x1，x2，x3)
则系数矩阵T如下表1所示：
Figure BDA0001712500900000062
表1
其中，“1”值代表横轴对应的路径经过该段链路，“0”值代表不经过；b表示每条链路上的剩余带宽。
最终，构建线性规划模型，得目标函数：
max Z＝X1+X2+X3
s.t.TTX≤B
X≥0
通过模型求的最优解为：X＝(100，150，0)即为最终路径上分配的传输带宽容量。本例中路径P1＝100，P2＝150，P3＝0，其中P3＝0表示该条路径不在最优路径组合之中。最优组合得到的最大传输能力z＝250。
如图6所示，在本实施例中，所述步骤S50包括：
S51、建立业务请求组与装载箱体之间的关系；
S52、构建路径容量箱体来承载业务请求，每个箱体总容量即为路径上的链路带宽最小值；
S53、将所有箱体构成序列进行排列。
在本实施例中，所述装箱包括：逐个装箱(在线)或者分组装箱(半在线)或者全局装箱(离线)；根据经验或者用户需求的负载均衡度进行策略装箱。箱体即为筛选出的最优路径组合。并考虑箱体装载优先级，按照路径优先级对箱体优先级进行排列，同等优先级的再按照容量由小到大排列。同时，每个业务请求装箱时都需要进行负载均衡检测，即对每条链路的带宽利用率进行实时计算；只有符合负载均衡度的箱体，即带宽利用率在合适的上下限范围之内才会装载该业务，不符合的箱体则会暂时放弃，进行箱体按照排列顺序循环检查。
实施例二
如图7所示，在本实施例中，一种业务路径优化装置，包括：
数据获取模块10，用于获取业务请求和全网路径拓扑信息；
路径冗余计算模块20，用于进行路径计算，建立业务请求与路径之间的关系；
路径优化模块30，用于根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数；
最大通道构建模块40，用于根据所述路径优化参数获得最宽路径组合；
装箱模块50，用于根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱。
在本实施例中，通过建立业务路径与链路之间的线性规划模型，对业务请求的路径布局进行了更合理的配置，解决了传统路径计算方法带来的链路负载失衡问题，提高了链路带宽资源利用率。
在本实施例中，假定全网在一定周期内有M组业务请求，每组业务请求包含的业务请求个数为Rm(m＝1,...,M)，每组业务请求对应的业务请求策略类别相同。所述业务请求策略包括：带宽、跳数、延时、必经点列和排除点列；以及上述策略的组合。
在本实施例中，通过统一资源模型可以搜集到全网拓扑信息，包含N个节点和L条链路，构成一张网络拓扑图，并可以通过资产库，以及业务请求模块得到节点和链路上的附加信息，例如链路带宽容量、剩余带宽和已用带宽等。如图3所示，为本实施例的一张网络拓扑图，包含有四个网络节点A、B、C、D,源节点为A，终节点为D，假设所有的业务需求都是从A出发，目的地是D，则由图3可知，A到D有三条路径。路径P1:A->B->D，路径P2:A->C->D，路径P3:A->B->C->D；包含有五条链路(边)，对应的链路带宽大小为b1～b5。
在本实施例中，通过路径计算模块计算业务或者业务组请求的路径组(TopK)，并对该组业务请求计算出的所有最优路径进行缓存；在组业务请求划分原则下，所有对应路径原则上都能够满足所有业务请求的约束条件(业务请求策略)或者约束组合，唯一可能不满足的是业务请求的带宽大小。
将该组业务下的所有路径构成的集合，作为路径优化模型输入。首先对路径中参数进行分解，获取路径与链路之间的矩阵关系，得到系数矩阵T，同时获取链路链路对应的剩余带宽b。为构建路径优化装置做好准备。
仍然以图3为例，假设有同一分组R的三个业务请求r1,r2,r3从A点到D点，用x1,x2,x3代表三条路径上传输的带宽大小。则其矩阵表征为：
R＝(r1，r2，r3)
P＝(P1，P2，P3)
X＝(X1，X2，X3)
则系数矩阵T如下表2所示：
Figure BDA0001712500900000081
表2
其中，“1”值代表横轴对应的路径经过该段链路，“0”值代表不经过；b表示每条链路上的剩余带宽。
最终，构建线性规划模型，得目标函数：
maX z＝X1+X2+X3
s.t.TTX≤B
X≥0
通过模型求的最优解为：X＝(100,150,0)即为最终路径上分配的传输带宽容量。本例中路径P1＝100,P2＝150,P3＝0，其中P3＝0表示该条路径不在最优路径组合之中。最优组合得到的最大传输能力z＝250。
在本实施例中，所述装箱包括：逐个装箱(在线)或者分组装箱(半在线)或者全局装箱(离线)；根据经验或者用户需求的负载均衡度进行策略装箱。箱体即为筛选出的最优路径组合。并考虑箱体装载优先级，按照路径优先级对箱体优先级进行排列，同等优先级的再按照容量由小到大排列。同时，每个业务请求装箱时都需要进行负载均衡检测，即对每条链路的带宽利用率进行实时计算；只有符合负载均衡度的箱体，即带宽利用率在合适的上下限范围之内才会装载该业务，不符合的箱体则会暂时放弃，进行箱体按照排列顺序循环检查。
实施例三
在本实施例中，一种电子设备，包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序，所述应用程序被配置为用于执行实施例一所述的业务路径优化方法。
实施例四
本发明实施例提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述业务路径优化方法实施例中任一所述的方法实施例。
需要说明的是，上述装置、设备实和可读存储介质实施例与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在装置实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明实施例的一种业务路径优化方法、装置、设备及可读存储介质，该方法包括：获取业务请求和全网路径拓扑信息；进行路径计算，建立业务请求与路径之间的关系；根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数；根据所述路径优化参数获得最宽路径组合；根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱；通过建立业务路径与链路之间的线性规划模型，对业务请求的路径布局进行了更合理的配置，解决了传统路径计算方法带来的链路负载失衡问题，提高了链路带宽资源利用率。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。
在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种业务路径优化方法，包括：
获取业务请求和全网路径拓扑信息；
进行路径计算，建立业务请求与路径之间的关系；
根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数；
根据所述路径优化参数获得最宽路径组合；
根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱；
其中，所述根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数包括：
对路径中的参数进行分解，获取路径与链路之间的矩阵关系，得到系数矩阵；
获取链路对应的剩余带宽；
所述根据所述路径优化参数获得最宽路径组合包括：
将矩阵关系和剩余带宽作为输入，将路径带宽作为目标函数；
采用单纯形法和内点法，获得目标函数的解向量；
从所述解向量中筛选出最宽路径组合。
2.根据权利要求1所述的一种业务路径优化方法，其特征在于，所述获取业务请求和全网路径拓扑信息包括：
获取全网在预设时间段内的若干组业务请求，并计算每组业务请求包含的业务请求个数；
获取每组业务请求所对应的业务请求策略；
采集全网路径拓扑信息，包括节点个数、链路条数及附加信息。
3.根据权利要求2所述的一种业务路径优化方法，其特征在于，所述业务请求策略包括：带宽、跳数、延时、必经点列和排除点列；所述附加信息包括：链路带宽容量、剩余带宽和已用带宽。
4.根据权利要求1所述的一种业务路径优化方法，其特征在于，所述最宽路径组合的计算方法为：
Figure FDA0003404592820000021
s.t.TTX≤B
X≥0
其中，目标函数z为路径带宽，X向量路径组对应的每条路径的带宽容量，T为矩阵关系，B为链路对应的剩余带宽，max z即为最宽路径组合。
5.根据权利要求4所述的一种业务路径优化方法，其特征在于，所述根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱包括：
建立业务请求组与装载箱体之间的关系；
构建路径容量箱体来承载业务请求，每个箱体总容量即为路径上的链路带宽最小值；
将所有箱体构成序列进行排列。
6.一种业务路径优化装置，包括：
数据获取模块，用于获取业务请求和全网路径拓扑信息；
路径冗余计算模块，用于进行路径计算，建立业务请求与路径之间的关系；
路径优化模块，用于根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数；
最大通道构建模块，用于根据所述路径优化参数获得最宽路径组合；
装箱模块，用于根据所述最宽路径组合将所述业务请求装箱；
其中，所述根据预设的业务请求策略对所述关系进行重新布局，得到路径优化参数包括：
对路径中的参数进行分解，获取路径与链路之间的矩阵关系，得到系数矩阵；
获取链路对应的剩余带宽；
所述根据所述路径优化参数获得最宽路径组合包括：
将矩阵关系和剩余带宽作为输入，将路径带宽作为目标函数；
采用单纯形法和内点法，获得目标函数的解向量；
从所述解向量中筛选出最宽路径组合。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序，其特征在于，所述应用程序被配置为用于执行权利要求1-3任一项所述的业务路径优化方法。
8.一种可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任一所述的业务路径优化方法。
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