CN112235194A - 在线路由调度时延敏感流量的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种在线路由调度时延敏感流量的方法和装置，其中，方法包括：确定待发送的时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；获取所有简单路径，并计算各简单路径的权重；将各简单路径按照权重从小到大排列，得到有序路径集；将有序路径集中的第一条路径转换为由节点组成的边集合；判断边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边；若存在，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突及每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件；若满足，根据已占用的时隙和最小化的发包传输开始时间生成门控列表；将门控列表下发至交换机，并将发包传输开始时间返回至发送端。由此，可提升可调度流量的数量，并降低调度配置方案的合成时间。
Description
技术领域
本申请涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种在线路由调度时延敏感流量的方法和装置。
背景技术
在许多网络物理系统(Cyber Physical Systems，简称CPS)中，如工业自动化和车载网络系统，传统的基于总线的专有网络技术可能无法满足实时应用的高带宽和确定性延迟要求。目前，标准以太网可以满足上述高带宽需求，然而，以太网最初被设计为只提供尽力而为的转发服务，由此将会导致不确定的排队延迟。为了满足确定性延迟要求，同时在一个网络上传输时延敏感流量和尽力而为流量，迫切需要提升以太网的确定性时延保障能力。其中，时延敏感流量可分为周期时延敏感流量，比如工厂里的循环控制指令、同步信息，以及非周期时延敏感流量，比如事件告警信息，尽力而为流量是指普通的可以随意转发的以太网流量。
目前，可以通过时间感知整形机制，提升以太网的确定性时延保障能力，该机制在每个交换机的每个输出端口队列后面放置一个门，所述门具有“打开”、“关闭”两种状态，当门打开时流量包进行传输，当门关闭时禁止流量包传输，开关状态由每个输出端口上附加的门控列表(Gate Control List，简称GCL)决定。其中，门控列表条目周期性地改变，从而形成具有全网时间同步的循环传输时间表。因此，门控机制可以精确的阻止尽力而为流量的传输，并最大限度的减少时延敏感流量的排队延迟。
然而，如何计算时延敏感流量的全局调度时刻表和合成门控列表，是一个关键问题。为了解决这一问题，可以采用无等待包调度模型，联合路由进行时延敏感流量调度，通过整数线性规划建模，并采用一系列约束条件来保证时延敏感流量的传输在时间时隙上或者空间路由上互不干扰，并用CPLEX解析器求解，探究网络拓扑大小、拓扑类型、流量的数量、流量的发包周期对调度配置方案合成时间的影响。但是，上述离线方案要求已知所有时延敏感流量，并且需要数小时到数天的调度配置方案合成时间，这使得该离线方法在实际部署中变得不实用。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请在于提出一种在线路由调度时延敏感流量的方法、装置、计算机设备和存储介质，以实现通过最小化的发包传输开始时间，可以使得可调度流量的数目最大化，减少带宽浪费，提高了流量的调度能力和资源利用率。并且，无需已知所有时延敏感流量，根据已下发配置和待发送的时延敏感流量，即可自动生成门控列表，可以降低调度配置方案的合成时间，提升该方法的适用性。
本申请第一方面实施例提出了一种在线路由调度时延敏感流量的方法，包括：
获取待发送的时延敏感流量，利用时延敏感网络的拓扑信息、所述时延敏感流量的特征、已下发配置，对所述时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到所述时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；其中，所述已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙；
根据简单路径算法，获取所有简单路径，并计算每条简单路径的权重；
将所有简单路径按照对应的权重，从小到大排列，以得到有序路径集；
选取所述有序路径集中的第一条路径，并将所述第一条路径转换为由节点组成的边集合；
判断所述边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边；
若边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件；
若满足，则确定所述时延敏感流量可被调度，根据所述已占用的时隙和所述时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，生成门控列表；
将所述门控列表下发至所述交换机，并将所述发包传输开始时间返回至发送端，以使所述发送端根据所述发包传输开始时间周期性地发送所述时延敏感流量，其中，所述发送端与所述交换机相连，以形成所述时延敏感网络。
本申请实施例的在线路由调度时延敏感流量的方法，通过获取待发送的时延敏感流量，利用时延敏感网络的拓扑信息、时延敏感流量的特征、已下发配置，对时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；其中，已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙；根据简单路径算法，获取所有简单路径，并计算每条简单路径的权重；将所有简单路径按照对应的权重，从小到大排列，以得到有序路径集；选取有序路径集中的第一条路径，并将第一条路径转换为由节点组成的边集合；判断边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边；若边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件；若满足，则确定时延敏感流量可被调度，根据已占用的时隙和时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，生成门控列表；将门控列表下发至交换机，并将发包传输开始时间返回至发送端，以使发送端根据发包传输开始时间周期性地发送时延敏感流量，其中，发送端与交换机相连，以形成时延敏感网络。本申请中，通过最小化的发包传输开始时间，可以使得可调度流量的数目最大化，减少带宽浪费，提高了流量的调度能力和资源利用率。并且，无需已知所有时延敏感流量，根据已下发配置和待发送的时延敏感流量，即可自动生成门控列表，可以降低调度配置方案的合成时间，提升该方法的适用性。
本申请第二方面实施例提出了一种在线路由调度时延敏感流量的装置，包括：
初始化模块，用于获取待发送的时延敏感流量，利用时延敏感网络的拓扑信息、所述时延敏感流量的特征、已下发配置，对所述时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到所述时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；其中，所述已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙；
计算模块，用于根据简单路径算法，获取所有简单路径，并计算每条简单路径的权重；
排序模块，用于将所有简单路径按照对应的权重，从小到大排列，以得到有序路径集；
选取模块，用于选取所述有序路径集中的第一条路径，并将所述第一条路径转换为由节点组成的边集合；
判断模块，用于判断所述边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边；
确定模块，用于若边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件；
生成模块，用于若满足，则确定所述时延敏感流量可被调度，根据所述已占用的时隙和所述时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，生成门控列表；
发送模块，用于将所述门控列表下发至所述交换机，并将所述发包传输开始时间返回至发送端，以使所述发送端根据所述发包传输开始时间周期性地发送所述时延敏感流量，其中，所述发送端与所述交换机相连，以形成所述时延敏感网络。
本申请实施例的在线路由调度时延敏感流量的装置，通过获取待发送的时延敏感流量，利用时延敏感网络的拓扑信息、时延敏感流量的特征、已下发配置，对时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；其中，已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙；根据简单路径算法，获取所有简单路径，并计算每条简单路径的权重；将所有简单路径按照对应的权重，从小到大排列，以得到有序路径集；选取有序路径集中的第一条路径，并将第一条路径转换为由节点组成的边集合；判断边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边；若边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件；若满足，则确定时延敏感流量可被调度，根据已占用的时隙和时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，生成门控列表；将门控列表下发至交换机，并将发包传输开始时间返回至发送端，以使发送端根据发包传输开始时间周期性地发送时延敏感流量，其中，发送端与交换机相连，以形成时延敏感网络。本申请中，通过最小化的发包传输开始时间，可以使得可调度流量的数目最大化，减少带宽浪费，提高了流量的调度能力和资源利用率。并且，无需已知所有时延敏感流量，根据已下发配置和待发送的时延敏感流量，即可自动生成门控列表，可以降低调度配置方案的合成时间，提升适用性。
本申请第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如本申请第一方面实施例提出的在线路由调度时延敏感流量的方法。
本申请第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请第一方面实施例提出的在线路由调度时延敏感流量的方法。
本申请第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，实现如本申请第一方面实施例提出的在线路由调度时延敏感流量的方法。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例一所提供的在线路由调度时延敏感流量的方法的流程示意图；
图2为本申请实施例中时隙模型的设计原理示意图；
图3为本申请实施例中符合门控机制的时延敏感网络的在线路由和调度框架示意图；
图4(a)为本申请实施例的小规模拓扑中可调度流量的数量的仿真结果示意图；
图4(b)为本申请实施例的中规模拓扑中可调度流量的数量的仿真结果示意图；
图5(a)为本申请实施例的小规模拓扑中每个流量的执行时间的累积分布函数示意图；
图5(b)为本申请实施例的中规模拓扑中每个流量的执行时间的累积分布函数示意图；
图5(c)为本申请实施例的小规模拓扑中执行时间的平均值和最大值示意图；
图5(d)为本申请实施例的中规模拓扑中执行时间的最小值、平均值和最大值示意图；
图6为本申请实施例的大规模拓扑的仿真结果示意图；
图7为本申请实施例二所提供的在线路由调度时延敏感流量的装置的结构示意图；
图8为本申请实施例三所提供的在线路由调度时延敏感流量的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
目前，离线方案采用无等待包调度模型，联合路由进行时延敏感流量调度，通过整数线性规划建模，并采用一系列约束条件来保证时延敏感流量的传输在时间时隙上或者空间路由上互不干扰，并用CPLEX解析器求解，探究网络拓扑大小、拓扑类型、流量的数量、流量的发包周期对调度配置方案合成时间的影响。
通过该离线方案，可以观察到：(1)联合路由调度可以提高调度能力，提高网络利用率，但会增加调度配置方案的合成时间复杂度；(2)拓扑连接度变高，可调度流量的数量会增加，但合成时间也会指数增加；(3)流量的数量增加，会加剧合成时间复杂度；(4)流量的发包周期越小，合成时间越长，能调度的流量越少。
也就是说，上述方案存在以下问题：
第一，可调度流量的数量较少，网络利用率较低，扩展性差。离线方案只实验了最多30条流量，且存在很多流量无法被调度或合成时间超过设定时间而终止计算的情况。根本原因在于，路由和调度约束条件参数较多，且离线方案会不断地对求解结果进行迭代，合成时间复杂度会随着流量数量的增加指数性增长，导致离线方案虽然接近最优化的情况，但该离线方案的扩展性较差，无法满足真实部署场景需要合成数千条流量的调度需求。
第二，合成时间长，无法在线计算合成。离线方案在小规模拓扑和数十条流量下，已经需要数十分钟至数小时的调度配置方案合成时间，合成时间太长，且当流量更改后，因为流量迭代计算，又需要数小时的重配置合成时间。在工业自动化场景等中，设备经常需要被添加或删除，以及动态更改位置等，添加新流量时，需要实时确定是否可以在线部署流量，并需要在修改流量类型、调度方法和网络行为后，重新合成时延敏感的流量的调度配置方案。
第三，未设置求解目标，未进行算法优化。离线方案只探究了网络拓扑和流量等对调度配置方案的合成时间的影响，而未设置求解目标，没有进行算法优化。其中，求解目标通常可设置为最大化可调度流量数量、最大化带宽利用率、最小化调度合成时间、最小化门控列表条目数等，然后采用启发式的算法或者机器学习算法，对求解目标进行优化。
因此，本申请主要针对现有技术中采用离线方案调度时延敏感的流量存在的只能调度少量的流量，以及调度配置方案的合成时间较长的技术问题，提出一种方法。
本申请实施例的在线路由调度时延敏感流量的方法，通过最小化的发包传输开始时间，可以使得可调度流量的数目最大化，减少带宽浪费，提高了流量的调度能力和资源利用率。并且，无需已知所有时延敏感流量，根据已下发配置和待发送的时延敏感流量，即可自动生成门控列表，可以降低调度配置方案的合成时间，提升该方法的适用性。其中，已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙。
下面参考附图描述本申请实施例的在线路由调度时延敏感流量的方法和装置。在具体描述本申请实施例之前，为了便于理解，首先对本申请的技术词进行介绍：
时隙模型，或称为时隙配置模型，时隙的配置问题等同于二进制背包问题，是一个NP-hard问题，时延敏感网络的流量调度中，首先需要确定合适的转发平面调度整形机制，然后中心化用户配置(Centralized User Configuration，简称CUC)采集各个发送端的发包周期或传输周期、包大小、流量大小、对时延抖动的要求等信息，以及网络的拓扑信息，并将这些信息作为输入，放入时隙模型或时隙配置模型中，时隙模型或时隙配置模型包含一系列的多项式约束条件，可采用整数线性规划(Integral Linear Programming，简称ILP)或可满足性模理论(Satisfiability Modulo Theories，简称SMT)等方式进行建模，然后用解析器工具或者蚁群算法、模拟退火算法、遗传算法、禁忌搜索算法等启发式算法进行求解，最后输出为满足这些约束条件的一个时隙配置方案，并可采用离线静态或者在线增量式的方法进行配置下发。
图1为本申请实施例一所提供的在线路由调度时延敏感流量的方法的流程示意图。
本申请实施例以该在线路由调度时延敏感流量的方法可以应用于中心化网络控制单元，该中心化网络控制单元可以与时延敏感网络交换机和发送端进行通信，其中，发送端是指发送时延敏感流量的终端设备，该发送端连接交换机，形成时延敏感网络。
其中，路由是指从空间维度上给流量选取一条传输路径，调度是指从时间维度上给流量分配交换机输出端口的传输时隙。
如图1所示，该在线路由调度时延敏感流量的方法包括以下步骤：
步骤101，获取待发送的时延敏感流量，利用时延敏感网络的拓扑信息、时延敏感流量的特征、已下发配置，对时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；其中，已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙。
本申请实施例中，时延敏感流量的特征是一个元组，可以包括传输源和传输目的地，传输周期、传输的持续时间(即每一跳的输出端口上的传输延迟)等信息。
本申请实施例中，上述时延敏感流量可以为发送端待发送的流量。
本申请实施例中，可以对时延敏感网络交换机的输出端口进行时隙模型设计，时隙模型的各时隙可根据交换机输出端口的传输资源进行划分得到，各时隙表示交换机输出端口上各时延敏感流量所占用的时间资源，且各时隙的长度根据各时延敏感流量对应的流量包大小确定。
作为一种示例，参见图2，图2给出了三条时延敏感流量通过一个交换机输出端口的实例示意图。其中，如(a)所示，为了简化计算，离线方法将时隙划分为固定长度，时隙长度一般设置为使一个最大传输单元(Maximum Transmission Unit，简称MTU)大小的流量包或数据包能够完全传输的时间，最长的时隙长度甚至可以是最长的网络路径(限制为7跳)所需的传输时间，而如果流量包的大小小于MTU大小，带宽资源将被浪费，并且，当总周期固定时，时隙越长，可容纳的时间敏感流量的数量就越少。
如(b)所示，本申请允许不同的时隙划分，可以将实际的流量包或数据包大小设置为每个时隙的长度，以最大化可调度流量的数量并减少带宽浪费。
如(c)所示，可以使每个流量的传输开始时间最小化，可以压缩时延敏感流量占用的时隙的总长度，减少带宽浪费。也就是说，本申请中，可以设定优化目标，来最小化每个流量的发包传输开始时间。由于全局调度是从零时间点开始的，选择最小的发包传输开始时间可以压缩时间敏感流量占用的时隙的总长度，从而预留更多的资源给其他流量，提升流量可调度的数量，并减少门控列表的条目数。
例如，如(c)所示，流量f1对应的发包传输开始时间可以为零时间点，该流量f1需要传输的时间为4us，则流量f2对应的发包传输开始时间为：流量f1对应的发包传输开始时间+流量f1对应的传输时间，即0+4＝4us，该流量f2需要传输的时间为8us，则流量f3对应的发包传输开始时间为：流量f2对应的发包传输开始时间+流量f2对应的传输时间，即4+8＝12us，该流量f3需要传输的时间为12us。也就是说，流量f2对应的发包传输开始时间为流量f1对应的发包传输结束时间，流量f3对应的发包传输开始时间为流量f2对应的发包传输结束时间，通过无缝衔接的在各时隙上传输流量，可以减少带宽浪费，提高网络利用率，即通过根据各流量的传输时间，以及各流量的发包传输开始时间，计算后续发送的时延敏感流量，可以最小化各流量的发包传输开始时间，减少带宽浪费，提高网络利用率。
综上，本申请中，交换机输出端口的时隙模型对应的各时隙大小是可变的，根据时延敏感网络的拓扑信息、时延敏感流量的特征、已下发配置，来确定时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，可以使得可调度流量的数目最大化，减少带宽浪费，即提高了流量的调度能力和资源利用率。
本申请实施例中，当一个新的终端设备想要发送时间敏感流量时，需要进行时隙模型的初始化，具体地，可以利用时延敏感网络的拓扑信息、时延敏感流量的特征、已下发配置，对时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间。
步骤102，根据简单路径算法，获取所有简单路径，并计算每条简单路径的权重。
需要说明的是，由于缺乏全局的流量信息，流量到达的顺序会影响在线路由和调度方法的效果，直接使用最短路径可能会造成部分链路拥塞，而其他链路利用率较低的情况。因此，本申请中，为了解决上述问题，可以通过衡量各路径的跳数和占用时间敏感流量的最大数目，来计算每条路径的权重，以根据每条路径的权重，来选择对应的传输路径。
具体地，可以根据简单路径算法，获取所有简单路径(All Simple Paths，简称ASP)，针对每条简单路径，可以获取对应的HC属性和OF属性，其中，HC属性表示简单路径的跳数，为简单路径中除源节点和目的节点外的所有节点数量，OF属性表示沿简单路径中所有边传输的时延敏感流量的最大数量，而后，可以将HC属性和OF属性进行归一化加权处理，得到简单路径的权重WT，其中，权重WT为一个介于0和1之间的值。
步骤103，将所有简单路径按照对应的权重，从小到大排列，以得到有序路径集。
本申请实施例中，在计算得到各个简单路径对应的权重后，可以将所有简单路径按照对应的权重WT，从小到大排列，以得到有序路径集R。其中，WT越小，说明对应的简单路径的跳数越少或者占用的流量数目越少，从而可优先被选用。
步骤104，选取有序路径集中的第一条路径，并将第一条路径转换为由节点组成的边集合。
本申请实施例中，为了降低流量的传输时延，可以首先选取有序路径集R中的第一条路径，并将第一条路径转换为由节点组成的边集合。其中，第一条路径的权重最小，即第一条路径的跳数最少或者占用的流量数目最少。
步骤105，判断边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边。
本申请实施例中，可以将上述边集合，与已下发的路径进行比对，确定上述边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边。
步骤106，若边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件。
可以理解的是，当边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边时，表明多个流量经过同一路径，需要对多个流量进行调度，将多个流量从时间上错开传输。具体地，可以通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件，即确定各流量的传输是否满足在时间时隙上或者空间路由上互不干扰的约束条件以及相邻边约束条件，即每个时隙各条边上只能有一条流量被传输的约束条件。
步骤107，若满足，则确定时延敏感流量可被调度，根据已占用的时隙和时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，生成门控列表。
本申请实施例中，可以根据各时延敏感流量对应的传输时间，以及各时延敏感流量对应的发包传输开始时间，确定各时延敏感流量对应的发包传输结束时间，门控列表中可以包括各时延敏感流量对应的发包传输开始时间，以及发包传输结束时间，从而当各发送端在对应的发包传输开始时间，发送对应的时延敏感流量时，可以根据门控列表，控制交换机的输出端口队列后的门打开，以实现对时延敏感流量的传输，以及在各发送端在对应的发包传输结束时间，停止发送对应的时延敏感流量时，可以根据门控列表，控制交换机的输出端口队列后的门关闭，以实现停止对时延敏感流量的传输。
作为一种示例，参见图3，图3为本申请实施例中符合门控机制的时延敏感网络的在线路由和调度框架示意图。其中，F{config}表示一组已配置的流量，已配置流量占用的路径资源为u[F config][e]和时隙资源t[F config][e]，其中，如果流量f通过边e传输，则路径表u[f][e]中的相应参数将设置为1，并且在t[f][e]的时间表中设置相应边上传输的开始时间，时间表中的每一列表示门控状态改变的边缘时间点，从而合成输出端口上的门控列表。
其中，新流特性，即待发送的时延敏感流量的特征，是一个元组，包括传输源和传输目的地，传输周期、传输的持续时间(即每个跳的输出端口上的传输延迟)，流量的传输周期因应用程序而异。
需要说明的是，对于静态场景，存在一个循环调度传输的超循环，它等于所有流量的传输周期的最小公倍数。从全局的角度，传输模式在每个超循环中是一样的，因此调度只需要确保流量在一个超周期长度上不相互干扰。然而，对于动态场景，要计算超循环并提前修正它并不容易，如果在网络中加入一个新的周期流量，则必须在运行时重新计算超循环，这将导致很高的时间开销。为了解决上述问题，可以将超循环设置为所有已知发送端的流量周期中最小公倍数的最大值，原因为在特定的行业场景中，所有类型的设备和流量的周期都可以预先计算。
步骤108，将门控列表下发至交换机，并将发包传输开始时间返回至发送端，以使发送端根据发包传输开始时间周期性地发送时延敏感流量，其中，发送端与交换机相连，以形成时延敏感网络。
本申请实施例中，当满足时，可以确定时延敏感流量可被调度，此时，可以输出时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，将门控列表下发至交换机，并将发包传输开始时间返回至发送端，以使发送端根据发包传输开始时间周期性地发送时延敏感流量，例如，可以在发包传输开始时间，将时延敏感流量在第一条路径上进行传输。
在本申请实施例的一种可能的实现方式中，当不满足时，可以在有序路径集中再选取一条路径进行迭代，直到所有的路径集均找不到满足各时隙互不冲突的约束条件和每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件时，则确定时延敏感流量不可被调度。
具体地，若不满足，则选取有序路径集中的第二条路径，并根据第二条路径执行上述迭代过程，即重新执行将第二条路径转换为由节点组成的边集合，判断边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边，若边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件的步骤，直到有序路径集中所有的路径均无法满足各时隙互不冲突和每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件，则确定时延敏感流量不可被调度。
进一步地，当时延敏感流量不可被调度时，还可以向发送端返回指示信息，指示信息，用于指示发送端无法在网络中发送时延敏感流量。
也就是说，当时延敏感流量可被调度时，可为该时延敏感流量分配对应的传输路径和时隙资源，从而可以根据对应的传输路径和时隙资源，对该敏时延感流量进行传输。而当时延敏感流量不可被调度时，无法为该时延敏感流量分配对应的传输路径和/或时隙资源，从而无法对该敏时延感流量进行传输。
进一步地，当发送端被移除或停止发送流量包时，可以向中心化网络控制单元发送资源释放请求，相应的，中心化网络控制单元可以接收发送端发送的上述请求，其中，请求是发送端被移除或停止发送流量包时生成并发送的，根据请求，释放掉该发送端占用的路径资源和时隙资源。例如，参见图3，中心化网络控制单元可以对路由路径表中和调度时刻表矩阵对应参数进行重置，从而释放的资源可以继续被其他流量所使用。
本申请实施例的在线路由调度时延敏感流量的方法，通过获取待发送的时延敏感流量，利用时延敏感网络的拓扑信息、时延敏感流量的特征、已下发配置，对时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；其中，已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙；根据简单路径算法，获取所有简单路径，并计算每条简单路径的权重；将所有简单路径按照对应的权重，从小到大排列，以得到有序路径集；选取有序路径集中的第一条路径，并将第一条路径转换为由节点组成的边集合；判断边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边；若边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件；若满足，则确定时延敏感流量可被调度，根据已占用的时隙和时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，生成门控列表；将门控列表下发至交换机，并将发包传输开始时间返回至发送端，以使发送端根据发包传输开始时间周期性地发送时延敏感流量，其中，发送端与交换机相连，以形成时延敏感网络。本申请中，通过最小化的发包传输开始时间，可以使得可调度流量的数目最大化，减少带宽浪费，提高了流量的调度能力和资源利用率。并且，无需已知所有时延敏感流量，根据已下发配置和待发送的时延敏感流量，即可自动生成门控列表，可以降低调度配置方案的合成时间，提升该方法的适用性。
在本申请实施例的一种可能的实现方式中，当边集合中的所有边均与已下发的路径不重叠，则确定时延敏感流量可路由，可以将门控列表中时延敏感流量对应的发包传输开始时间设置为零。
也就是说，选择的第一条路径上，未存在其他流量对应的路径与该第一条路径发生重叠，此时，可以在该第一条路径上直接发送时延敏感流量，而无需对该时延敏感流量进行调度。
本申请中，相对于现有的离线路由方法，将迭代式合成改为增量式合成，保证了新下发的流量配置不影响已下发的流量配置，具有秒级的逐流合成时间，可实时进行时延敏感流量时隙资源的调度建立和释放。并且，设计了可变长度的时隙模型，并最小化发包传输开始时间，极大地提高了流量的调度能力和资源利用率，可增量式地部署上千条时延敏感流量。
如图3所示，通过增量路由与调度(Incremental Routing And Scheduling，简称IRAS)算法来实现单条流量的部署，并采用预路由算法来减少合成时间。具体地，IRAS算法可以包括以下五个步骤：时隙模型设计、模型初始化、离线路由计算、在线调度合成、配置下发。其中，交换机输出端口的传输资源可以划分为一个一个的时隙，IRAS首先设定可变长时隙和最小化的发包传输开始时间，然后将已下发的配置、网络拓扑、新流特征导入时隙模型中进行初始化；通过离线路由计算实例，输出新流量的经过跳数和流数目加权后的有序路由路径集，其中，跳数越少、流数目越少的路径将在调度时被优先使用；在线调度实例迭代有序路径集计算调度方案，最终输出新流量的调度结果；若该流量可被调度，则输出新流量对应的调度时隙方案和全局的门控列表，并将配置下发到交换机中，发送端开始周期性发包，若该流量不可调度，则告知发送端在当前网络环境中不能发包。
其中，图3中的调度时刻表(从流量的角度而言)即为门控列表(从交换机的角度而言)。
时隙模型的设计，包括时隙大小设计和发包传输开始时间设计(即计算流量的传输时间，将传输时间的开始时间与其他流量的时隙不冲突的约束条件下，将传输时间的开始时间最小化，来得到最小化的发包传输开始时间)。
离线路由计算，通过启发式预路由算法，来衡量路径的跳数和占用时间敏感流量的最大数目。其中，由于在一条边上传输的流量的数量与所消耗的带宽成正比，并且由流量的数量表示的占用时隙对于调度问题更为重要，因此预路由算法没有对不同包大小所造成的带宽占用进行加权。
在线调度合成，IRAS在线调度算法能判断在当前网络中能否部署新的时间敏感流量，它有三个可能的输出结果，对应的值为u[f][e]和t[f][e]，分别为：直接路由成功(无需调度，可直接发送流量)、调度成功或流量无法被部署。
首先，IRAS算法选择有序路径集中的第一条路径，并将路径转换为由节点组成的边集合，按照边集合初始化路由路径矩阵u[f][e]。当新流量的路径上的所有边都与已下发流的路径不一致时，在调度时刻表t[f][e]中将传输开始时间设置为零，新流量可以直接路由成功。否则，算法将进入调度解析器，调度解析器根据无等待包调度模型，判断调度方案是否满足各流时隙互不冲突的约束条件以及相邻边约束条件，即每个时隙各条边上只能有一条流被传输的约束条件。若满足，则输出最小化的发包传输开始时间，表明调度成功，若不满足，则在有序路径集中再选取一条路径进行迭代，直到所有的路径集均找不到满足约束条件的调度方案，则输出新流量不可被调度的信息。
本申请提出的在线路由调度时延敏感流量的方法，通过在三种规模(小、中、大)的工业控制拓扑下进行试验，均能路由调度上千条时延敏感流量，具有很好的可扩展性。同时，本申请与时延敏感网络的门控机制兼容，路由调度算法基于软件，可以被应用到所有的符合IEEE 802.1Qbv标准的网络中，通用性较强。
并且，本申请提出的在线路由调度时延敏感流量的方法，通过在三种规模(小、中、大)的工业控制拓扑下进行试验，具有从亚秒级到十秒的逐流合成时间，和需要数小时调度合成时间的离线方案相比，极大地减少了时间复杂度，使时延敏感网络在线路由调度配置合成与更新成为可能。且增量式配置具有流量配置互不冲突的特点，只需进行资源的建立和释放，消除了网络重配置和更新的困难。
此外，可变时隙大小模型根据流量包或数据包大小动态占用时隙资源，提高了时隙资源的利用率，相比于采用全网最长路径传输时间作为时隙的调度方案，在线性拓扑下带宽资源利用率最多可以提高七倍。同时将优化目标设定为最小化流量的传输开始时间，将占用的时隙尽可能的压缩在一起，提高了网络资源利用率，并减少了门控列表条目数。
下面将结合实验结果，对本申请的有益效果进行详细说明。
实验环境：是在一个2-socket的计算机上进行实验的，该计算机配有4个Intel(R)Core(TM)i5-8259U CPU，标准时钟速度为2.3GHz，内存总量为16GB。计算节点的操作系统是内核版本为4.4.0的Linux操作系统。
拓扑选择：在测试用例中使用的拓扑包含三种类型的规模：小型、中型和大型。小拓扑包括6个交换机，中型拓扑包括12个交换机，且都是自动化网络拓扑中典型的环形结构。为了验证算法的可扩展性，通过使用Erdos–Renyi(ER)模型的G(n，m)随机图，其中，n是节点数，m是边数，创建了一个具有15个顶点的拓扑。
流量特征：对于集合中的每个流量f，通过从网络拓扑顶点集合中以均匀概率选取2个值来创建源和目的地。假设千兆以太网中“合理大小”帧(368字节)的基本传输延迟为3us，如果一个流量包含多个帧，则保留的持续时间是基本传输时间的倍数。因此，每个流量的传输时间从集合{3,6,9,12}us中选择。每个流量的传输周期一般为毫秒量级，本申请可从{1,2,4,8}ms的集合中随机抽取一个值进行模拟，并将逐跳延迟D设为20us，以保证最大的流量包或数据包在没有额外排队延迟的情况下穿过网络。
1、可调度流量的数量的实验结果：
分别采用预路由(PR)和仅调度(SO)方法对小拓扑和中拓扑进行了评估。仅调度方法意味着使用预定义的固定路径来调度流量。对于增量调度方法，流量以随机顺序一次计算一个。为了展示调度能力随流量增加的性能，本申请将流量分为四个级别，四个级别包含的流量数目可以为600条流量至1500条流量，其中，每个级别包含的流量数目不同，比如，第一级别包含600条流量，第二级别包含900条流量，第三级别包含1200条流量，第四级别包含1500条流量。每个级别分别进行了五次实验。如图4(a)所示，结果表明，在小拓扑结构下，采用预路由方法的IRAS可以调度900级和1500级的1403个时间敏感流量。同时，采用SO方法的IRAS只能在1500级调度1066个流量，即PR调度方法比SO调度方法具有更好的可调度性。值得注意的是，如图4(b)所示，中等拓扑中PR方法的调度能力仍与小拓扑相同(1500级有1428个流量)，而SO方法的调度能力急剧下降(1500级有947个流量)。总的来说，IRAS算法可以路由和调度数千条时间敏感流量，而预路由算法通过优化时隙和带宽资源的分配来保持可调度性。
2、算法合成时间的实验结果：
其中，合成时间是指IRAS算法的运行时间，不包括发送端与控制器建立连接所用的时间和控制器配置交换机并将发包传输开始时间返回至发送端所用的时间。理论上，IRAS算法的执行时间主要取决于拓扑规模和调度流量的数量。
如图5(a)所示，给出了在小拓扑中每个流量的执行时间的累积分布函数(Cumulative Distribution Function，简称CDF)，图5(b)在中等拓扑中描述了相同的测试。由于合成时间的值变化很大，因此，本申请将log10的对数函数作为执行时间。在图5(a)中，600个流量(flows)的曲线位于顶部，1500个流量的曲线位于底部，这表明随着流量数目的增加，合成时间增加。此外，在小型拓扑中，算法可以在10秒内调度近100％的流量。在图5(b)中，在中等拓扑结构中，1200个流量的级别在10秒内可以调度97.5％的流量，在1500个流量的级别上，可以在10秒内调度95％的流量。结果表明，IRAS算法的每条流量的计算时间从亚毫秒到10秒，对于时间敏感的应用程序的在线部署是可行的。
图5(c)和图5(d)分别描绘了小拓扑和中拓扑中执行时间的最小值、平均值和最大值。在图5(c)中，无论流量如何增长，最小值保持在0.16毫秒，平均值在0.19秒到0.99秒之间变化，最大值从1.78秒变化到16.31秒。也就是说，在小拓扑中，执行时间的平均值和最大值随着流量的增长而略有增加。在图5(d)中，最小值和平均值保持与小拓扑相似的趋势，最大值在2.07秒到45.70秒之间变化。结果表明，当拓扑规模变大时，执行时间的最坏情况出现，但在1500个流量水平下，执行时间的最坏情况比率小于5％。
其中，图5(c)中，HF是指高频(High Frequency)流量的简称，即发包周期或传输周期较小的流量，比如每隔1ms发送一个流量包。LF是指低频(Low Frequency)流量的简称，即发包周期或传输周期较大的流量，比如每隔8ms发送一个流量包。
上面是对小拓扑和中拓扑进行了实验，下面将对大拓扑进行实验。
3、为了验证算法的可扩展性，本申请研究了大拓扑(15个节点)中的链路数对算法性能的影响。
对于预路由算法，随着链路数的增加，备选路径数增加，这将提高IRAS算法的可调度性。另一方面，在一些不可调度的情况下，大路径集会导致IRAS算法的运行时间激增。为了平衡性能和运行时间，本申请修改了预路由算法，在输入中增加了一个新的参数k，算法只搜索前k条路径作为输出。在这个评估中，本申请将k的值设置为5，并生成1500个周期设置为{1，2，4，8}ms的流量。如图6所示，当拓扑中有15个链路时，IRAS算法可以调度1308个流量，平均执行时间为1.55秒。随着链路数量的增加，更多的时隙资源被释放以容纳更多的流量，调度流量的数量也随之增加。当拓扑中有24个链路时，IRAS算法可以调度所有1500个流量，平均执行时间为0.21秒。由于本申请对路径的搜索空间进行了优化，所以随着拓扑结构的增加，该算法保持了较低的执行时间。
为了实现上述实施例，本申请还提出一种在线路由调度时延敏感流量的装置。
图7为本申请实施例二所提供的在线路由调度时延敏感流量的装置的结构示意图。
如图7所示，该在线路由调度时延敏感流量的装置100包括：初始化模块1001、计算模块1002、排序模块1003、选取模块1004、判断模块1005、确定模块1006、生成模块1007、以及发送模块1008。
其中，初始化模块1001，用于获取待发送的时延敏感流量，利用时延敏感网络的拓扑信息、时延敏感流量的特征、已下发配置，对时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；其中，已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙。
计算模块1002，用于根据简单路径算法，获取所有简单路径，并计算每条简单路径的权重。
排序模块1003，用于将所有简单路径按照对应的权重，从小到大排列，以得到有序路径集。
选取模块1004，用于选取有序路径集中的第一条路径，并将第一条路径转换为由节点组成的边集合。
判断模块1005，用于判断边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边。
确定模块1006，用于若边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件。
生成模块1007，用于若满足，则确定时延敏感流量可被调度，根据已占用的时隙和时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，生成门控列表。
发送模块1008，用于将门控列表下发至交换机，并将发包传输开始时间返回至发送端，以使发送端根据发包传输开始时间周期性地发送时延敏感流量，其中，发送端与交换机相连，以形成时延敏感网络。
进一步地，在本申请实施例的一种可能的实现方式中，参见图8，在图7所示实施例的基础上，该在线路由调度时延敏感流量的装置100还可以包括：
设置模块1009，用于若边集合中的所有边均与已下发的路径不重叠，则确定时延敏感流量可路由，将门控列表中时延敏感流量对应的发包传输开始时间设置为零。
在本申请实施例的一种可能的实现方式中，计算模块1002，具体用于：针对每条简单路径，获取对应的HC属性和OF属性；其中，HC属性表示简单路径的跳数，为简单路径中除源节点和目的节点外的所有节点数量，OF属性表示沿简单路径中所有边传输的时延敏感流量的最大数量；将HC属性和OF属性进行归一化加权处理，得到简单路径的权重。
在本申请实施例的一种可能的实现方式中，时隙模型的各时隙可根据交换机输出端口的传输资源进行划分得到，各时隙表示交换机输出端口上各时延敏感流量所占用的时间资源，且各时隙的长度根据各时延敏感流量对应的流量包大小确定。
执行模块1010，用于若不满足，则选取有序路径集中的第二条路径；重新执行将第二条路径转换为由节点组成的边集合，判断边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边，若边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件的步骤，直到有序路径集中所有的路径均无法满足各时隙互不冲突的约束条件和每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件，则确定时延敏感流量不可被调度。
返回模块1011，用于向发送端返回指示信息，指示信息，用于指示发送端无法在时延敏感网络中发送时延敏感流量。
需要说明的是，前述对网络异常监测方法实施例的解释说明也适用于该实施例的在线路由调度时延敏感流量的装置100，此处不再赘述。
本申请实施例的在线路由调度时延敏感流量的装置，通过获取待发送的时延敏感流量，利用时延敏感网络的拓扑信息、时延敏感流量的特征、已下发配置，对时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；其中，已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙；根据简单路径算法，获取所有简单路径，并计算每条简单路径的权重；将所有简单路径按照对应的权重，从小到大排列，以得到有序路径集；选取有序路径集中的第一条路径，并将第一条路径转换为由节点组成的边集合；判断边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边；若边集合中存在至少一条与已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件；若满足，则确定时延敏感流量可被调度，根据已占用的时隙和时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，生成门控列表；将门控列表下发至交换机，并将发包传输开始时间返回至发送端，以使发送端根据发包传输开始时间周期性地发送时延敏感流量，其中，发送端与交换机相连，以形成时延敏感网络。本申请中，通过最小化的发包传输开始时间，可以使得可调度流量的数目最大化，减少带宽浪费，提高了流量的调度能力和资源利用率。并且，无需已知所有时延敏感流量，根据已下发配置和待发送的时延敏感流量，即可自动生成门控列表，可以降低调度配置方案的合成时间，提升适用性。
为了实现上述实施例，本申请还提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如本申请前述实施例提出的在线路由调度时延敏感流量的方法。
为了实现上述实施例，本申请还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请前述实施例提出的在线路由调度时延敏感流量的方法。
为了实现上述实施例，本申请还提出一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行如本申请上述实施例提出的在线路由调度时延敏感流量的方法。
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申请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必须针对的是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。在本申请的描述中，“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，表示包括一个或更多个用于实现定制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，并且本申请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，这应被本申请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定序列表，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，本申请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。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，在本申请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申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种在线路由调度时延敏感流量的方法，其特征在于，包括：
获取待发送的时延敏感流量，利用时延敏感网络的拓扑信息、所述时延敏感流量的特征、已下发配置，对所述时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到所述时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；其中，所述已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙；
根据简单路径算法，获取所有简单路径，并计算每条简单路径的权重；
将所有简单路径按照对应的权重，从小到大排列，以得到有序路径集；
选取所述有序路径集中的第一条路径，并将所述第一条路径转换为由节点组成的边集合；
判断所述边集合中是否存在与所述已下发的路径重叠的边；
若所述边集合中存在至少一条与所述已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件；
若满足，则确定所述时延敏感流量可被调度，根据所述已占用的时隙和所述时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，生成门控列表；
将所述门控列表下发至所述交换机，并将所述发包传输开始时间返回至发送端，以使所述发送端根据所述发包传输开始时间周期性地发送所述时延敏感流量，其中，所述发送端与所述交换机相连，以形成所述时延敏感网络。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述判断所述边集合中是否存在与已下发的路径重叠的边之后，还包括：
若所述边集合中的所有边均与所述已下发的路径不重叠，则确定所述时延敏感流量可路由，将所述门控列表中所述时延敏感流量对应的发包传输开始时间设置为零。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算每个简单路径的权重，包括：
针对每条所述简单路径，获取对应的HC属性和OF属性；其中，所述HC属性表示所述简单路径的跳数，为所述简单路径中除源节点和目的节点外的所有节点数量，所述OF属性表示沿所述简单路径中所有边传输的时延敏感流量的最大数量；
将所述HC属性和所述OF属性进行归一化加权处理，得到所述简单路径的权重。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时隙模型的各时隙可根据所述交换机输出端口的传输资源进行划分得到，所述各时隙表示所述交换机输出端口上各时延敏感流量所占用的时间资源，且所述各时隙的长度根据各时延敏感流量对应的流量包大小确定。
5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，在所述通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定初始化后的时隙模型是否满足各时隙互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件之后，还包括：
若不满足，则选取所述有序路径集中的第二条路径；
重新执行将所述第二条路径转换为由节点组成的边集合，判断所述边集合中是否存在与所述已下发的路径重叠的边，若所述边集合中存在至少一条与所述已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件的步骤，直到所述有序路径集中所有的路径均无法满足各时隙互不冲突的约束条件和每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件，则确定所述时延敏感流量不可被调度；
向发送端返回指示信息，所述指示信息，用于指示发送端无法在所述时延敏感网络中发送所述时延敏感流量。
6.一种在线路由调度时延敏感流量的装置，其特征在于，包括：
初始化模块，用于获取待发送的时延敏感流量，利用时延敏感网络的拓扑信息、所述时延敏感流量的特征、已下发配置，对所述时延敏感网络交换机的时隙模型进行初始化，以得到所述时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间；其中，所述已下发配置包括已下发的路径和已占用的时隙；
计算模块，用于根据简单路径算法，获取所有简单路径，并计算每条简单路径的权重；
排序模块，用于将所有简单路径按照对应的权重，从小到大排列，以得到有序路径集；
选取模块，用于选取所述有序路径集中的第一条路径，并将所述第一条路径转换为由节点组成的边集合；
判断模块，用于判断所述边集合中是否存在与所述已下发的路径重叠的边；
确定模块，用于若所述边集合中存在至少一条与所述已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件；
生成模块，用于若满足，则确定所述时延敏感流量可被调度，根据所述已占用的时隙和所述时延敏感流量对应的最小化的发包传输开始时间，生成门控列表；
发送模块，用于将所述门控列表下发至所述交换机，并将所述发包传输开始时间返回至发送端，以使所述发送端根据所述发包传输开始时间周期性地发送所述时延敏感流量，其中，所述发送端与所述交换机相连，以形成所述时延敏感网络。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
设置模块，用于若所述边集合中的所有边均与所述已下发的路径不重叠，则确定所述时延敏感流量可路由，将所述门控列表中所述时延敏感流量对应的发包传输开始时间设置为零。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于：
针对每条所述简单路径，获取对应的HC属性和OF属性；其中，所述HC属性表示所述简单路径的跳数，为所述简单路径中除源节点和目的节点外的所有节点数量，所述OF属性表示沿所述简单路径中所有边传输的时延敏感流量的最大数量；
将所述HC属性和所述OF属性进行归一化加权处理，得到所述简单路径的权重。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述时隙模型的各时隙可根据所述交换机输出端口的传输资源进行划分得到，所述各时隙表示所述交换机输出端口上各时延敏感流量所占用的时间资源，且所述各时隙的长度根据各时延敏感流量对应的流量包大小确定。
10.如权利要求6-9任一所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：
执行模块，用于若不满足，则选取所述有序路径集中的第二条路径；重新执行将所述第二条路径转换为由节点组成的边集合，判断所述边集合中是否存在与所述已下发的路径重叠的边，若所述边集合中存在至少一条与所述已下发的路径重叠的边，则通过调度解析器根据无等待包调度模型，确定各流量在对应的时隙上传输时是否满足互不冲突的约束条件，以及满足每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件的步骤，直到所述有序路径集中所有的路径均无法满足各时隙互不冲突的约束条件和每个时隙各条边上只有一个流量被传输的约束条件，则确定所述时延敏感流量不可被调度；
返回模块，用于向发送端返回指示信息，所述指示信息，用于指示发送端无法在所述时延敏感网络中发送所述时延敏感流量。
Priority Applications (1)
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