CN111373697B

CN111373697B - 网络流传输控制方法及相关装置和设备

Info

Publication number: CN111373697B
Application number: CN201780097201.XA
Authority: CN
Inventors: 徐冠; 李艳华; 叶荣标; 程捷
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2017-11-25
Filing date: 2017-11-25
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2037-11-25
Also published as: CN111373697A; WO2019100355A1

Abstract

本发明实施例公开了一种网络流传输控制方法及相关装置和设备，其中，该网络流传输控制方法包括：接收发送端发送的路由请求，计算网络中目的地址和源地址之间最短的N个备选路由规则，根据N个备选路由规则上的交换设备在不同时间段的工作状态以及交换设备的端口在不同时间段的工作状态，在N个备选路由规则中选择能耗增量最小的目标路由规则并确定发送时刻，将目标路由规则和发送时刻发送至发送端。通过以上方案，可避免重复计算路由规则的情况发生，并降低实时计算能力的要求。

Description

网络流传输控制方法及相关装置和设备

技术领域

本申请涉及信息技术领域，通过选择能耗增量最小的路由规则来实现网络流的网络传输。

背景技术

2016年全球互联网数据中心(Internet Data Center，IDC)整体市场规模达到451.9亿美元，相比2015年继续保持稳定增长，其中促进IDC市场增速提升的主要原因是伴随着移动互联网及云计算的高速发展和广泛应用而来的数据存储、计算以及网络流量的大幅度增加。

制约数据中心的一大因素是数据中心能效，电源使用效率(Power UsageEffectiveness，PUE)是数据中心能效的度量衡，定义为总能耗与IT能耗的比值。在美国，数据中心PUE的平均值已达1.9，先进数据中心PUE已达到1.2以下。在中国，数据中心PUE的平均值为2.2。近年来，政府对于数据中心的要求越来越高，北京市经济信息化委明文禁止新增PUE高于1.5的数据中心。

为了节约数据中心网络的能耗，在现有技术中，数据中心网络中的网络控制设备，例如软件定义网络(Software Defined Network，SDN)控制器，为网络流计算出从源节点至目标节点在当前时刻可用的多条备选路由规则，并依次判断每条备选路由规则上的交换机在当前时刻的工作状态，选出当前时刻具有最多处于忙碌状态的交换机的可用路由规则。在现有技术中，由于处于空闲状态的交换机可进行休眠，在网络流进入处于空闲状态的交换机时，处于空闲状态的交换机需要结束休眠，并切换至忙碌状态，此时会造成额外能耗的增加。而本来就处于忙碌状态的交换机则不会进行上述状态切换，因而不会造成额外能耗的增加。现有技术通过选出当前时刻具有最多处于忙碌状态的交换机的可用路由规则，源节点经选择的可用路由规则将网络流发送至目标节点，可最大限度地减少从休眠状态进入忙碌状态的交换机的数量，从而减少能耗增加，可节约能耗。

但是，现有技术只考虑当前时刻可用的路由规则，因此对网络控制设备的实时计算能力要求较高，并且由于网络状态实时变化，在下一时刻相同的路由规则针对相同的网络流可能不适用，需要重复计算路由规则，从而增加计算的复杂度。

发明内容

本申请公开了一种网络流传输控制方法及相关装置和设备，根据备选路由规则上的交换机的工作状态和交换机的端口的工作状态选择具有能耗增量最小的路由规则和开始时刻，避免重复计算路由规则的情况发生，并降低实时计算能力的要求。

第一方面，本申请提供一种网络流传输控制方法，包括以下步骤：接收发送端发送的路由请求，路由请求包括需要在网络中进行传输的网络流的目的地址以及源地址，源地址为发送端的网络地址，目的地址为网络流的接收端的网络地址，计算网络中目的地址和源地址之间最矩的N个备选路由规则，根据N个备选路由规则上的交换设备在不同时间段的工作状态以及交换设备的端口在不同时间段的工作状态，在N个备选路由规则中选择能耗增量最小的目标路由规则并确定发送时刻，其中，在发送时刻，目标路由规则上处于忙碌状态的交换设备数量最多，并且在目标路由规则上的每一交换机的目标端口均处于空闲状态，目标端口为网络流需要使用的端口，将目标路由规则和发送时刻发送至发送端，以使得发送端在发送时刻通过目标路由规则将网络流发送至接收端。

综上，在本发明实施例中，根据最短的备选路由规则上的交换机的工作状态和交换机的端口的工作状态选择具有能耗增量最小的目标路由规则及其发送时刻，通过等待至发送时刻才进行网络流发送，从而在保证节能的前提下，避免重复计算路由规则的情况发生，并降低实时计算能力的要求。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，根据N个备选路由规则上的交换设备在不同时间段的工作状态以及交换设备的端口在不同时间段的工作状态，在N个备选路由规则中选择能耗增量最小的目标路由规则并确定发送时刻的步骤，具体包括以下子步骤：根据N个备选路由规则上的交换设备在不同时间段的工作状态获取N个备选路由规则中的每一备选路由规则上的每一交换设备的忙碌时间段和空闲时间段，忙碌时间段为交换设备处于忙碌状态的时间段，空闲时间段为交换设备处于空闲状态的时间段，根据忙碌时间段和空闲时间段确定每一备选路由规则的多个重合时间段，其中，在每一重合时间段中具有至少一个交换设备处于忙碌状态，根据交换设备的端口在不同时间段的工作状态在多个重合时间段中选择目标重合时间段，其中，在目标重合时间段中具有数量最多的交换设备处于忙碌状态，并且在目标重合时间段中与目标重合时间对应的备选路由规则上的每一交换设备中的目标端口均处于空闲状态，将目标重合时间段对应的备选路由规则作为能耗增量最小的目标路由规则，并在目标重合时间段内选择发送时刻。

根据交换设备的忙碌时间段和空闲时间段，来获取多个重合时间段，在多个重合时间段中选择目标重合时间段，充分考虑了未来时刻的链路状态，在选择最佳的路由规则时，引入了时间的维度进行一并考虑，可保证实现最大限度的节能的前提下，避免重复计算路由规则的情况发生。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，路由请求还包括网络流的大小，在目标重合时间段内选择发送时刻，包括：

根据以下等式获取发送时刻，

t₀＝t-f/2B

其中，t是目标重合时间段的中心时刻，f是网络流的大小，B是目标路由规则上的交换设备的带宽，t₀是发送时刻。

将网络流的传输时段f/B的中心时刻与目标重合时段的中心时刻设置为一致，可保证需要传输的网络流f的传输时段f/B与目标重合时段最大程度的重合。

根据第一方面的第一或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，路由请求还包括截止时间，忙碌时间段和空闲时间段均位于截止时间之前。

截止时间是网络流可以接受的最迟发送时刻，将忙碌时间段和空闲时间段设置为位于截止时间之前，从而保证后续步骤中根据忙碌时间段和空闲时间段获取的网络流的发送时刻可位于网络流可以接受的最迟发送时刻之前。

根据第一方面以及第一方面的第一至第三种可能的实现方式中的任一者，在第四种可能的实现方式中，在网络的任一路由规则中同一时刻传输的网络流数量不大于1。

通过以上设置，可保证在同一链路中只有一个网络流进行传输，不会发生网络流混合传输的情况。

第二方面，本申请提供一种网络控制装置，包括：接收模块，用于接收发送端发送的路由请求，路由请求包括需要在网络中进行传输的网络流的目的地址以及源地址，源地址为发送端的网络地址，目的地址为网络流的接收端的网络地址，备选路由规则计算模块，用于计算网络中目的地址和源地址之间最短的N个备选路由规则，目标路由规则选择模块，用于根据N个备选路由规则上的交换设备在不同时间段的工作状态以及交换设备的端口在不同时间段的工作状态，在N个备选路由规则中选择能耗增量最小的目标路由规则并确定发送时刻，其中，在发送时刻，目标路由规则上处于忙碌状态的交换设备数量最多，并且在目标路由规则上的每一交换机的目标端口均处于空闲状态，目标端口为网络流需要使用的端口，发送模块，用于将目标路由规则和发送时刻发送至发送端，以使得发送端在发送时刻通过目标路由规则将网络流发送至接收端。

第二方面或第二方面任意一种实现方式是第一方面或第一方面任意一种实现方式对应的装置实现，第一方面或第一方面任意一种实现方式中的描述适用于第二方面或第二方面任意一种实现方式，在此不再赘述。

第三方面，本申请提供一种主机，包括存储器和处理器，存储器存储有程序指令，处理器运行程序指令以执行第一方面或第一方面任一种实现方式提供的网络流传输控制方法。

第四方面，本申请提供了一种存储介质，该存储介质中存储了程序代码，该程序代码被存储控制器运行时，该存储控制器执行前述第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的网络流传输控制方法。该存储介质包括但不限于只读存储器，随机访问存储器，快闪存储器、HDD或SSD。

第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括程序代码，当该计算机程序产品被存储控制器执行时，该存储控制器执行前述第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的网络流传输控制方法。该计算机程序产品可以为一个软件安装包，在需要使用前述第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的网络流传输控制方法的情况下，可以下载该计算机程序产品至存储控制器并在该存储控制器上运行该计算机程序产品。

附图说明

图1是根据本发明实施例的网络系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的网络系统的具体结构示意图；

图3是根据本发明实施例的网络流传输控制方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的网络系统的另一具体结构示意图；

图5是根据本发明实施例的网络流传输控制方法的子流程图；

图6是根据本发明实施例的备选路由规则1上的交换设备的工作状态示意图；

图7是根据本发明实施例的备选路由规则2上的交换设备的工作状态示意图；

图8是根据本发明实施例的备选路由规则1上的重合时间段示意图；

图9是根据本发明实施例的备选路由规则2上的重合时间段示意图；

图10是根据本发明实施例的目标重合时间段的中心时刻示意图；

图11是根据本发明实施例的网络控制器的装置结构示意图；

图12是根据本发明实施例的主机的装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，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。

首先请参见图1，图1是根据本发明实施例的网络系统结构示意图，如图1所示，根据本发明实施例的网络系统包括网络控制器100、发送端101、接收端102以及网络20，网络控制器100、发送端101以及接收端102分别接入网络20。

在一些示例中，网络20为数据中心网络，数据中心网络具有胖树(Fat-Tree)型网络结构，该胖树(Fat-Tree)型网络结构由同一型号的交换设备组成，交换设备的所有端口均具有相同的规格，且上下行带宽相同，在网络20的任一路由规则中同一时刻传输的网络流数量不大于1。

参见图2，图2是根据本发明实施例的网络系统的具体结构示意图，在图2中，多个交换设备(包括交换设备1至6)形成数据中心网络，其中，每一交换设备的每一端口均具有相同的规格，且上下行带宽相同。服务器100至105分别与交换设备1至6连接，并且，服务器100可实明为图1所示的网络控制器，网络控制器100例如为SDN控制器，服务器101可实现为图1所示的发送端，服务器102可实现为图1所示的接收端。

值得注意的是，在本发明实施例中，网络控制器100负责监视网络状态、配置每一交换设备上的路由表、部署路由规则、以及调度网络流的发送顺序。在网络初始化时，网络控制器100为网络中的所有交换设备配置默认路由表，支持网络流的路由。另外，发送端101预先记录网络控制器100的网络地址，网络控制器100允许发送端101向网络控制器100主动发起资源请求和预约网路路径。

为便于描述，于下文以图2所示的网络系统为例进行具体说明，值得注意的是，在另一些示例中，也可采用其他类型的网络系统。

在本发明实施例中，将交换设备和端口均视为网络20能耗组件，交换设备和端口具有固定功耗。当交换设备的任意端口处于工作状态时，交换设备处于工作状态，当交换设备的所有端口处于空闲状态时，交换设备进入空闲状态，即交换设备可进行休眠，从而休眠的交换设备相对于处于工作状态的交换设备可产生较低的功耗，因此本发明实施例以α_Sw(t)表示交换设备状态，以α_Po(t)表示端口状态，其中，t表示从当前时刻到未来时刻的时间，Po表示端口，Sw表示交换设备。

在同一交换设备中，交换设备状态与端口状态的关系满足：

在为新的网络流计算路由规则时，衡量使用备选路由规则时，网络能耗增量来自备选路由规则上需要开启的空闲节点和端口，网络能耗增量的数学模型如下：

其中，f为需要传输的网络流的数据大小，t₀为网络流在备选路由规则上的发送时刻，P_sw为一个交换设备在忙碌状态时的能耗，P_po表示一个交换设备的一个端口在忙碌状态时的能耗，P_sw和P_po均为固定值，可通过测量或查询设备手册获取。

由于网络流f在发送时间段内(t₀，t₀+f/B)一直占用备选路由规则P_k上的交换设备的端口，假设路径长度为L_k，L_k表示备选路由规则的端口的数量，其为常数，因此

因此，增加的能耗

由于流的各条备选路由规则长度相同(途径的交换设备的数量均为最少)，因此

为固定值，在求解能耗增量最小备选路由规则时，只需求解t₀，使得：

α_po(t)＝1，

其中，α_po(t)＝1，

为限制条件，限定能耗增量最小的备选路由规则上的交换设备的目标端口在t₀至t₀+f/B的时间段内必须一直处于空闲状态。

因此，在为需要传输的网络流选择到N个最短的备选路由规则时，在获取N个备选路由规则上的交换设备及端口在当前时刻至未来时刻的工作状态之后，可根据公式(1)在N各备选路由规则选择能耗增量最小的备选路由规则，并为所选择的备选路由规则选择待传输的网络流的发送时刻t₀。

下文揭示的网络流传输控制方法是基于上述原理而提出。

具体请参见图3，图3是根据本发明实施例的网络流传输控制方法的流程图，如图3所示，网络流传输控制方法具体包括以下步骤：

步骤S101：网络控制器100接收发送端101发送的路由请求，路由请求包括需要在网络20中进行传输的网络流的目的地址以及源地址，源地址为发送端101的网络地址，目的地址为网络流的接收端102的网络地址。

步骤S102：网络控制器100计算网络20中目的地址和源地址之间最短的N个备选路由规则。

为便于理解，举例而言，请结合图4进行参考，图4是根据本发明实施例的网络系统的另一具体结构示意图，其具体示出图2的交换设备的端口连接方式，如图4所示，交换设备1包括端口01至04，交换设备2包括端口11至14，交换设备3包括端口21至24，交换设备4包括端口31至36，交换设备5包括端口51至54，交换设备6包括端口61至64，每一交换设备的每一端口的上下行带宽均为1000Mbps。

假设网络控制器100已经设置好在当前时刻N个备选路由规则涉及的交换设备中有7条网络流开始传输，分别为网络流f1、f2、f3、f4、f5、f6及f7，其中网络流f1的大小为300Mb，网络流f2的大小为400Mb，网络流f3的大小为300Mb，网络流f4的大小为100Mb，网络流f5的大小为300Mb，网络流f6的大小为500Mb，网络流f7的大小为400Mb。

网络流f1的传输路径为：发送端101、端口01、端口02、端口11、端口12、端口21、端口22、端口31、端口32、接收端102。

网络流f2的传输路径为：端口14、端口13。

网络流f3的传输路径为：端口24、端口23。

网络流f4的传输路径为：端口03、端口04、端口04、端口51、端口52、端口61、端口62、端口34、端口33。

网络流f5的传输路径为：端口54、端口53。

网络流f6的传输路径为：端口64、端口63。

网络流f7的传输路径为：端口36、端口35。

网络控制器100在接收到路由请求之后，计算目的地址和源地址之间最短的N个备选路由规则，并检测已经设置好的N个备选路由规则涉及的各交换设备的工作状态。具体地，网络控制器100获取网络流f1至f7的传输路径，以及各网络流的大小，其中，备选路由规则是指目的地址和源地址之间的最矩路径，在最短路径中，涉及的交换设备的数量最少。

值得注意的是，在本发明实施例中，备选路由规则并没有考虑到当前时刻中最短路径是否被其他流占用，其仅为涉及的交换设备数量最少的路径。

在图4的示例中，网络控制器100经计算获取到发送端101与接收端102之间具有2个最短的备选路由规则，具体为：

备选路由规则1：交换设备1(经端口01和端口02)、交换设备2(经端口11和端口12)、交换设备3(经端口21和端口22)、交换设备4(经端口31和端口32)。

备选路由规则2：交换设备1(经端口01和端口04)、交换设备5(经端口51和端口52)、交换设备6(经端口61和端口62)、交换设备4(经端口34和端口32)。

其中，在本发明实施例中，备选路由规则涉及的端口称之为目标端口，目标端口为网络流需要使用的端口。

例如，备选路由规则1的目标端口为端口01、端口02、端口11、端口12、、端口21、端口22、端口31以及端口32。备选路由规则2的目标端口为端口01、端口04、端口51、端口52、端口61、端口62、端口34和端口32。

步骤S103：网络控制器100根据N个备选路由规则上的交换设备在不同时间段的工作状态以及交换设备的端口在不同时间段的工作状态，在N个备选路由规则中选择能耗增量最小的目标路由规则并确定发送时刻，其中，在发送时刻，目标路由规则上处于忙碌状态的交换设备数量最多，并且在目标路由规则上的每一交换机的目标端口均处于空闲状态。

为了作出清楚说明，结合图5进行参考，图5是根据本发明实施例的网络流传输控制方法的子流程图，其对步骤S103作出具体说明，如图5所示，步骤S103具体包括以下步骤：

步骤S1031：网络控制器100根据N个备选路由规则上的交换设备在不同时间段的工作状态获取N个备选路由规则中的每一备选路由规则上的每一交换设备的忙碌时间段和空闲时间段，忙碌时间段为交换设备处于忙碌状态的时间段，空闲时间段为交换设备处于空闲状态的时间段。

举例而言，在本步骤中，网络控制器100计算备选路由规则1和备选路由规则2上的交换设备在不同时间段的工作状态。

首先，网络控制器100计算网络流f1、f2、f3、f4、f5、f6及f7的持续时间，其中，网络流f1的持续时间为f1/B＝300Mb/1000Mbps＝0.3s＝300ms，网络流f2的持续时间为f2/B＝400Mb/1000Mbps＝0.4s＝400ms，网络流f3的持续时间为f3/B＝300Mb/1000Mbps＝0.3s＝300ms，网络流f4的持续时间为f4/B＝100Mb/1000Mbps＝0.1s＝100ms，网络流f5的持续时间为f5/B＝300Mb/1000Mbps＝0.3s＝300ms，网络流f6的持续时间为500Mb/1000Mbps＝0.5s＝500ms，网络流f7的持续时间为400Mb/1000Mbps＝0.4s＝400ms。

针对交换设备1，由步骤S102及图4可知，网络流f1和网络流f4流经交换设备1，其中f1的持续时间为300ms，f4的持续时间为100ms，因此交换设备1的忙碌时间段为0-300s。

针对交换设备2，网络流f1和网络流f2流经交换设备2，其中f1的持续时间为300ms，f2的持续时间为400ms，因此交换设备2的忙碌时间段为0-400s。

针对交换设备3，网络流f1和网络流f3流经交换设备3，其中f1的持续时间为300ms，f3的持续时间为300ms，因此交换设备3的忙碌时间段为0-300s。

针对交换设备4，网络流f1、网络流f4和网络流f7流经交换设备4，其中f1的持续时间为300ms，f4的持续时间为100ms，f7的持续时间为400ms，因此交换设备4的忙碌时间段为0-400s。

针对交换设备5，网络流f4和网络流f5流经交换设备5，其中f4的持续时间为100ms，f5的持续时间为300ms，因此交换设备5的忙碌时间段为0-300s。

针对交换设备6，网络流f4和网络流f6流经交换设备6，其中f4的持续时间为100ms，f6的持续时间为300ms，因此交换设备5的忙碌时间段为0-300s。

以下请结合图6和7进行参考，图6是根据本发明实施例的备选路由规则1上的交换设备的工作状态示意图，图7是根据本发明实施例的备选路由规则2上的交换设备的工作状态示意图。在图6中，横坐标表示交换设备，纵坐标表示时间，交换设备1和交换设备3的忙碌时间段均为0-300ms，交换设备2和交换设备4的忙碌时间段均为0-400ms。在图7中，横坐标表示交换设备，纵坐标表示时间，交换设备1为0-300ms，交换设备4和交换设备5的忙碌时间段为0-400ms，交换设备6的忙碌时间段为0-500ms。

可选地，一些示例中，发送端101还可将截止时间设置在路由请求中，截止时间是网络流f可以接受的最迟发送时刻，网络控制器100在本步骤中获取的忙碌时间段和空闲时间段均位于截止时间之前，从而保证后续步骤中根据忙碌时间段和空闲时间段获取的网络流f的发送时刻可位于网络流f可以接受的最迟发送时刻之前。

步骤S1032：网络控制器100根据忙碌时间段和空闲时间段确定每一备选路由规则的多个重合时间段，其中，在每一重合时间段中具有至少一个交换设备处于忙碌状态。

为便于理解，请结合图8和图9进行参考，图8是根据本发明实施例的备选路由规则1上的重合时间段示意图，图9是根据本发明实施例的备选路由规则2上的重合时间段示意图。

如图8所示，在备选路由规则1中，重合时间段1为0-300ms，重合时间段2为300-400ms，在重合时间段1中，交换设备1至4均处于忙碌状态，在重合时间段2中，交换设备2和交换设备4处于忙碌状态，交换设备1和交换设备3处于空闲状态。

如图9所示，在备选路由规则2中，重合时间段3为0-300ms，重合时间段4为300ms-400ms，重合时间段5为400ms-500ms，在重合时间段3中，交换设备1、5、6、4均处于忙碌状态，在重合时间段4中，交换设备5、6、4均处于忙碌状态，交换设备1处于空闲状态，在重合时间段5中，交换设备6处于忙碌状态，交换设备1、5、4处于空闲状态。

根据图8和图9可知，在每一重合时间段中具有至少一个交换设备处于忙碌状态，并且，重合时间段之间通过备选路由规则上的任一交换设备的工作状态的变化来进行区分，如针对图8，由于交换设备1和3在第300ms从忙碌状态切换到空闲状态，重合时间段1结束，重合时间段2开始。针对图9，由于交换设备1在第300ms从忙碌状态切换到空闲状态，重合时间段3结束，重合时间段4开始。由于交换设备5和交换设备4在第400ms从忙碌状态切换到空闲状态，重合时间段4结束，重合时间段5开始。并且，由于交换设备6在第500ms从忙碌状态切换到空闲状态，重合时间段5结束。

步骤S1033：网络控制器100根据交换设备的端口在不同时间段的工作状态在多个重合时间段中选择目标重合时间段，其中，在目标重合时间段中具有数量最多的交换设备处于忙碌状态，并且在目标重合时间段中与目标重合时间对应的备选路由规则上的每一交换设备中的目标端口均处于空闲状态。

在本步骤中，网络控制器100在重合时间段1-5中选择目标重合时间段，首先，网络控制器100判断到，重合时间段1具有4个交换设备处于忙碌状态，重合时间段3具有4个交换设备处于忙碌状态，重合时间段4有3个交换机处于忙碌状态，重合时间段2有2个交换机处于忙碌状态，重合时间段5有1个交换机处于忙碌状态。

在重合时间段1(0-300ms)中，交换设备1的目标端口01和02、交换设备2的目标端口11和12、交换设备3的目标端口21和22、以及交换设备4的目标端口31和32存在有网络流f1，因此，重合时间段1具有目标端口处于忙碌状态，故重合时间段1不符合要求。

类似地，在重合时间段3(0-300ms)中，交换设备1的目标端口01和02、以及交换设备4的目标端口31和32存在有网络流f1，因此，重合时间段3中具有目标端口处于忙碌状态，故重合时间段3不符合要求。

在重合时间段4(300ms-400ms)中，交换设备1处于空闲状态，交换设备5、6、4处于忙碌状态，由于f4的持续时间是0-100ms，因此，在交换设备5中，目标端口51和52在300ms-400ms空闲，在交换设备6中，目标端口61和62在300ms-400ms空闲。在交换设备4中，目标端口34在300ms-400ms空闲，并且由于f1的持续时间是0-300ms，因此目标端口32在300ms-400ms空闲。

因此，在重合时间段4具有数量最多的交换设备(有3个交换设备5、6、4)处于忙碌状态，并且在重合时间段4中与重合时间段4对应的备选路由规则2上的每一交换设备(交换设备1、5、6、4)中的目标端口均处于空闲状态。

因此，网络控制器100选择重合时间段4作为目标重合时间段。

步骤S1034：网络控制器100将目标重合时间段对应的备选路由规则作为能耗增量最小的备选路由规则，并在目标重合时间段内选择发送时刻。

在本步骤中，网络控制器100将目标重合时间段4对应的备选路由规则2作为能耗增量最小的备选路由规则，并在目标重合时间段4(300ms-400ms)内选择发送时刻。

具体而言，为了保证需要传输的网络流f的传输时段f/B与目标重合时段300ms-400ms最大程度的重合，网络控制器100可将网络流f的传输时段f/B的中心时刻与目标重合时段300ms-400ms的中心时刻设置为一致，因此，网络控制器100可根据以下等式获取在目标重合时段中选择发送时刻：

t₀＝t-f/2B

t是目标重合时间段的中心时刻，f是网络流的大小，B是目标路由规则上的交换设备的带宽，t₀是发送时刻，其中，网络流的大小f可由发送端101设置在路由请求中，网络控制器100可从路由请求中获取f。

具体可结合图10进行参考，图10是根据本发明实施例的目标重合时间段的中心时刻示意图，根据图10，t＝300+(400-300)/2＝350ms，f/2B＝100Mb/(2*1000Mbps)＝50ms，因此t0＝t-f/2B＝350ms-50ms＝300ms。

因此，能耗增量最小的备选路由规则为备选路由规则2，发送时刻为300ms。

步骤S104：网络控制器100将目标路由规则和发送时刻发送至发送端101，以使得发送端101在发送时刻通过目标路由规则将网络流发送至接收端102。

具体而言，发送端101在当前时刻等待300ms之后，通过交换设备1(经端口01和端口04)、交换设备5(经端口51和端口52)、交换设备6(经端口61和端口62)、交换设备4(经端口34和端口32)将网络流f发送至接收端102。

由于在目标路由规则2的第300ms至400ms中，只有交换设备1是处于空闲状态，交换设备5、6、4均处于忙碌状态，且交换设备1、5、6、4的目标端口均处于空闲状态，因此网络流f可在第300ms至400ms中无阻塞地从发送端101传输至接收端102，并且在发送过程中，仅需交换设备1从空闲状态切换至忙碌状态，仅涉及1个交换设备的能耗增量，因此可极大地降低能耗。

值得注意的是，在本发明的另外一些示例中，针对网络20状态较为复杂的情况，网络控制器100可定义重合度因子，重合度因子λ＝重合时长×重合次数，例如，针对图8所示的示例而言，重合时间段1的重合度因子λ1＝0.3s*4＝1.2，重合时间段2的重合度因子λ2＝0.1s*2＝0.2，重合时间段3的重合度因子λ3＝0.3s*4＝1.2，重合时间段4的重合度因子λ4＝0.1s*3＝0.3，重合时间段5的重合度因子λ5＝0.1s*1＝0.1。

网络控制器100根据网络20环境设置重合度因子阈值λ0，重合度因子阈值λ0可例如为0.1，重合度因子包含重合时长和重合次数的双重标准，对上述多个重合度因子λ1至λ5，网络控制器100选择和遍历重合时间段的顺序为：首先遍历重合次数最高且重合时长大于f/2B的重合度因子，然后降低重合次数要求，继续遍历满足重合时长要求的重合度因子，直到降低到指重合度因子阈值λ0为止。显然，重合度因子阈值λ0越大，遍历的时间段越少，遍历完的速度越快，略过的时间段也越多，通过设置重合度因子阈值λ0实现求解精度和速度之间进行权衡。

以下请参见图11，图11是根据本发明实施例的网络控制器的装置结构示意图，网络控制器100包括：

接收模块201，用于接收发送端101发送的路由请求，路由请求包括需要在网络20中进行传输的网络流的目的地址以及源地址，源地址为发送端101的网络地址，目的地址为网络流的接收端102的网络地址；

备选路由规则计算模块201，用于计算网络20中目的地址和源地址之间最短的N个备选路由规则；

目标路由规则选择模块202，用于根据N个备选路由规则上的交换设备在不同时间段的工作状态以及交换设备的端口在不同时间段的工作状态，在N个备选路由规则中选择能耗增量最小的目标路由规则并确定发送时刻，其中，在发送时刻，目标路由规则上处于忙碌状态的交换设备数量最多，并且在目标路由规则上的每一交换机的目标端口均处于空闲状态，目标端口为网络流需要使用的端口；

发送模块204，用于将目标路由规则和发送时刻发送至发送端101，以使得发送端101在发送时刻通过目标路由规则将网络流发送至接收端102。

可选地，目标路由规则选择模块202，具体用于：根据N个备选路由规则上的交换设备在不同时间段的工作状态获取N个备选路由规则中的每一备选路由规则上的每一交换设备的忙碌时间段和空闲时间段，忙碌时间段为交换设备处于忙碌状态的时间段，空闲时间段为交换设备处于空闲状态的时间段；根据忙碌时间段和空闲时间段确定每一备选路由规则的多个重合时间段，其中，在每一重合时间段中具有至少一个交换设备处于忙碌状态；根据交换设备的端口在不同时间段的工作状态在多个重合时间段中选择目标重合时间段，其中，在目标重合时间段中具有数量最多的交换设备处于忙碌状态，并且在目标重合时间段中与目标重合时间对应的备选路由规则上的每一交换设备中的目标端口均处于空闲状态；将目标重合时间段对应的备选路由规则作为能耗增量最小的目标路由规则，并在目标重合时间段内选择发送时刻。

可选地，目标路由规则选择模块202，具体用于：

根据以下等式获取发送时刻：

t0＝t-f/2B

其中，t是目标重合时间段的中心时刻，f是网络流的大小，B是目标路由规则上的交换设备的带宽，t0是发送时刻。

可选地，路由请求还包括截止时间，忙碌时间段和空闲时间段均位于截止时间之前。

可选地，在网络20的任一路由规则中同一时刻传输的网络流数量不大于1。

本发明实施例进一步提供一种主机，以下请参见图12，图12是根据本发明实施例的主机的装置结构示意图，如图12所示，主机1000包括总线304、网卡302、存储器303和处理器301，存储器303存储有程序指令，处理器301运行程序指令以执行上文介绍的网络流传输控制方法。

值得注意的是，在本发明实施例中，交换设备可包括交换机和路由器。

需说明的是，以上描述的任意装置实施例都仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述描述的系统、装置或单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种网络流传输控制方法，其特征在于，包括：

接收发送端发送的路由请求，所述路由请求包括需要在网络中进行传输的网络流的目的地址以及源地址，所述源地址为所述发送端的网络地址，所述目的地址为所述网络流的接收端的网络地址；

计算所述网络中所述目的地址和所述源地址之间最短的N个备选路由规则；

根据所述N个备选路由规则上的每一交换设备在不同时间段的工作状态以及所述每一交换设备的每一端口在不同时间段的工作状态，在所述N个备选路由规则中选择能耗增量最小的目标路由规则并确定发送时刻，其中，在所述发送时刻，所述目标路由规则上处于忙碌状态的交换设备数量最多，并且在所述目标路由规则上的每一交换机的目标端口均处于空闲状态，所述目标端口为所述网络流需要使用的端口；

将所述目标路由规则和所述发送时刻发送至所述发送端，以使得所述发送端在所述发送时刻通过所述目标路由规则将所述网络流发送至所述接收端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述N个备选路由规则上的每一交换设备在不同时间段的工作状态以及所述每一交换设备的每一端口在不同时间段的工作状态，在所述N个备选路由规则中选择能耗增量最小的目标路由规则并确定发送时刻，包括：

根据所述N个备选路由规则上的每一交换设备在不同时间段的工作状态获取所述N个备选路由规则中的每一备选路由规则上的每一交换设备的忙碌时间段和空闲时间段，所述忙碌时间段为所述交换设备处于忙碌状态的时间段，所述空闲时间段为所述交换设备处于空闲状态的时间段；

根据所述忙碌时间段和所述空闲时间段确定每一备选路由规则的多个重合时间段，其中，在每一所述重合时间段中具有至少一个交换设备处于忙碌状态；

根据所述每一交换设备的每一端口在不同时间段的工作状态在多个重合时间段中选择目标重合时间段，其中，在所述目标重合时间段中具有数量最多的交换设备处于忙碌状态，并且在所述目标重合时间段中与所述目标重合时间对应的备选路由规则上的每一交换设备中的目标端口均处于空闲状态；

将所述目标重合时间段对应的备选路由规则作为所述能耗增量最小的目标路由规则，并在所述目标重合时间段内选择所述发送时刻。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述路由请求还包括所述网络流的大小，所述在所述目标重合时间段内选择所述发送时刻，包括：

根据以下等式获取所述发送时刻：

t₀＝t-f/2B

其中，t是所述目标重合时间段的中心时刻，f是所述网络流的大小，B是所述目标路由规则上的交换设备的带宽，t₀是所述发送时刻。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述路由请求还包括截止时间，所述忙碌时间段和所述空闲时间段均位于所述截止时间之前。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，在所述网络的任一路由规则中同一时刻传输的网络流数量不大于1。

6.一种网络控制装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收发送端发送的路由请求，所述路由请求包括需要在网络中进行传输的网络流的目的地址以及源地址，所述源地址为所述发送端的网络地址，所述目的地址为所述网络流的接收端的网络地址；

备选路由规则计算模块，用于计算所述网络中所述目的地址和所述源地址之间最短的N个备选路由规则；

目标路由规则选择模块，用于根据所述N个备选路由规则上的每一交换设备在不同时间段的工作状态以及所述每一交换设备的每一端口在不同时间段的工作状态，在所述N个备选路由规则中选择能耗增量最小的目标路由规则并确定发送时刻，其中，在所述发送时刻，所述目标路由规则上处于忙碌状态的交换设备数量最多，并且在所述目标路由规则上的每一交换机的目标端口均处于空闲状态，所述目标端口为所述网络流需要使用的端口；

发送模块，用于将所述目标路由规则和所述发送时刻发送至所述发送端，以使得所述发送端在所述发送时刻通过所述目标路由规则将所述网络流发送至所述接收端。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述目标路由规则选择模块，用于：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述目标路由规则选择模块，用于：

根据以下等式获取所述发送时刻：

t₀＝t-f/2B

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述路由请求还包括截止时间，所述忙碌时间段和所述空闲时间段均位于所述截止时间之前。

10.根据权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，在所述网络的任一路由规则中同一时刻传输的网络流数量不大于1。

11.一种主机，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序指令，所述处理器运行所述程序指令以执行权利要求1至5任一项所述的方法。