CN113556296A - 调度方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了调度方法、装置、电子设备和存储介质。所述方法的实施例包括：获取网络集群中的各节点的缓存状态信息；基于缓存状态信息生成调度信息，调度信息用于对各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度；将调度信息发送至各节点，以使各节点基于调度信息向光交换机传输光分组；基于调度信息配置光交换机，以使光交换机转发所接收到的光分组。该实施方式通过调度解决了光分组交换冲突的问题，提高了负载较大时网络性能。
Description
技术领域
本申请实施例涉及通信领域，特别是涉及一种调度方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
光分组交换(Optical Packet Switching，OPS)是光通信中采用分组交换方式进行通信的一种技术。其中，光分组(Optical Packet)也可称为光包，其由光分组头和光分组净荷组成。光分组交换通常由光交换机(Optical Switch)执行。
现有技术中，光交换机通常未经调度直接对光分组进行交换，易导致光分组交换冲突。虽然在发生光分组交换冲突时，可采用重传机制进行光分组的重传，但重传机制只能在负载较低时获得较好网络性能，当负载进一步提高时，网络性能将急剧恶化。
发明内容
本申请实施例提出了调度方法、装置、电子设备和计算机可读介质，以通过调度解决光分组交换冲突的问题，提高了负载较大时网络性能。
第一方面，本申请实施例提供了一种调度方法，包括：获取网络集群中的各节点的缓存状态信息；基于所述缓存状态信息生成调度信息，所述调度信息用于对所述各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度；将所述调度信息发送至所述各节点，以使所述各节点基于所述调度信息向所述光交换机传输光分组；基于所述调度信息配置所述光交换机，以使所述光交换机转发所接收到的光分组。
第二方面，本申请实施例提供了一种调度方法，包括：获取单元，被配置成获取网络集群中的各节点的缓存状态信息；生成单元，被配置成基于所述缓存状态信息生成调度信息，所述调度信息用于对所述各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度；发送单元，被配置成将所述调度信息发送至所述各节点，以使所述各节点基于所述调度信息向所述光交换机传输光分组；配置单元，被配置成基于所述调度信息配置所述光交换机，以使所述光交换机转发所接收到的光分组。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被执行时，使得所述处理器执行如本申请实施例中一个或多个所述的调度方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一个或多个机器可读介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被执行时，使得处理器执行如本申请实施例中一个或多个所述的调度方法。
在本申请实施例中，通过获取网络集群中的各节点的缓存状态信息，而后基于缓存状态信息生成用于对各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度的调度信息，最后向网络集群中的各节点发送该调度信息以使各节点基于该调度信息向光交换机传输光分组，并基于该调度方案配置光交换机，以使光交换机转发所接收到的光分组。由此，能够基于网络集群中的各节点的缓存状态对光分组的传输进行调度，解决了光分组交换冲突的问题；同时，相较于重传机制，能够充分考虑网络状态的动态变化，提高了负载较大时网络性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本申请的一个实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；
图2是本申请的调度方法的一个实施例的流程图；
图3是本申请的实施例中的网络集群中的节点的示例性系统架构图；
图4是本申请的调度方法中的调度信息生成步骤的分解流程图；
图5是本申请的实施例中的光交换机的模块与节点组的对应关系示意图；
图6是本申请的实施例中的光交换机的示例性系统架构图；
图7是本申请的调度装置的一个实施例的结构示意图。
图8是本申请一实施例提供的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本申请实施例可应用于光通信场景。在此场景中，可采用光分组交换(OpticalPacket Switching，OPS)技术实现光通信。光分组(Optical Packet)也可称为光包，其由一个光分组头和一个光分组净荷组成。光分组头中包含源地址、宿地址、生存时间与寿命等信息。光分组交换通常由光交换机(Optical Switch)执行，光交换机是不需要经过电光-光电转换、直接进行光信号交换的数据交换的设备，可以包括但不限于快速光交换机(FastOptical Switch)。光分组交换由于动态共享、统计复用带宽资源，因而可提高网络带宽资源利用率，并使网络具有很好的灵活性。
在光通信场景中，光交换机通常直接对光分组进行转发，易产生光分组交换冲突的问题。例如，光交换机的输入端口可接收网络集群中的节点发送的光分组，并将光分组传输至输出端口。输出端口可将光分组输出至网络集群中的目的节点。当光交换机的多个输入端口同时向同一输出端口传输光分组时，会存在部分光分组无法到达该输出端口的情况，造成光分组交换冲突。虽然在光分组交换冲突时可采用重传机制进行光分组的重传(即通过光交换机的控制器发送流控信息给各节点，以告知各节点是否传输光分组失败，使得传输失败的节点在下一时隙重新对该光分组进行传输)，然而，重传机制只能在负载较低时获得较好网络性能，当负载进一步提高时，需要重传的光分组将会急剧增大，导致网络性能急剧恶化。
本申请实施例基于网络集群中的各节点的缓存状态，对光分组的传输进行调度，调度信息能够控制各节点在适当的时隙进行光分组发送以及指导光交换机的转发逻辑的配置，从而能够解决光分组传输冲突的问题。同时，能够充分考虑网络状态的动态变化，提高了负载较大时网络性能。
图1示出了可以应用本申请的调度方法或调度装置的示例性系统架构。如图1所示，示例性系统架构中包括网络集群和光交换机。
其中，网络集群是包含多个节点(如图1所示的N个节点)的数据中心网络(DataCenter Network，DCN)集群。节点可以是能够与光交换机进行光通信且能够发送和接收光分组的网络设备，如可包括但不限于机顶架交换机(Top of Rack Switch，ToR)、服务器等。
网络集群中的各节点与光交换机之间链路可采用波分复用(WavelengthDivision Multiplex,WDM)技术实现。波分复用是一种在同一根物理链路(如光纤)中同时传输两个或多个不同波长光信号的技术。通过波分复用技术，可将多种不同波长的光载波信号在发送端汇合在一起，并耦合到光线路的同一根物理链路中进行传输。在接收端将各种波长的光载波分离后进一步处理，即可恢复原信号。此处，同一物理链路可包含多个波长通道，每个波长通道负责与一个节点组内的节点通信。以图1为例，三条粗线示意了节点组1中的节点1与光交换机上行通信的三条波长通道，上述三条波长通道共用同一物理链路。图1中带指向的实线分别表示节点组1中的节点1与其余节点的下行通信的波长通道。为了图示简洁，其余节点的波长通道未在图1中示出。
光交换机中可以包括控制器。控制器可用于获取网络集群中的各节点的缓存状态信息，并基于缓存状态信息生成调度信息。其中，缓存状态信息可用于指示节点的缓存状态，如可以包括节点中的缓存队列的长度等信息。所生成的调度信息可用于对网络集群中的各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度，具体可用于控制各节点向光交换机传输光分组的时隙、顺序、以及各节点在各时隙向光交换机传输的内容(如以节点1作为目的节点的光分组、以节点2作为目的节点的光分组等)等。例如，调度信息可以控制节点1在第一时隙向光交换机传输以节点2为目的节点的光分组并在第二时隙向光交换机传输以节点3为目的节点的光分组等。
控制器可与网络集群中的各节点通信，以便向个节点发送调度信息，从而使各节点基于该调度信息向光交换机传输光分组。此外，控制器还可以根据调度信息对光交换机的光分组转发逻辑进行配置，以使光交换机能够在每个时隙将所需的链路导通以转发光分组至目的节点。
在一些场景中，光交换机可具有配置界面，控制器所生成的调度信息可在该配置界面中实时显示，以便于相关人员查看。实践中，该配置界面除可显示调度信息外，还可以显示各节点的缓存状态信息、光交换机的配置信息等其他信息，此处不作具体限定。
需要说明的是，本申请实施例所提供的调度方法一般由光交换机中的控制器执行，相应地，调度装置一般设置于光交换机中的控制器中。可以理解的是，交换机中的控制器也可以外置，或替换为外部具有数据处理功能的设备，此处不作具体限定。
应该理解，图1中的光交换机、波长通道、网络集群以及网络集群中的节点的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的光交换机、波长通道、网络集群以及网络集群中的节点。
继续参考图2，其示出了本申请的调度方法的一个实施例的流程图。该调度方法的流程，包括以下步骤：
步骤201，获取网络集群中的各节点的缓存状态信息。
在本实施例中，调度方法的执行设备(如图1中的控制器)可以获取网络集群中的各节点的缓存状态信息。其中，网络集群可以是数据中心网络集群，网络集群中的节点可以是能够与光交换机进行光通信且能够发送和接收光分组的网络设备，如机顶架交换机、服务器等。缓存状态信息可用于指示节点的缓存状态。例如，每个节点的缓存状态信息可以包括该节点中的缓存队列的长度、缓存队列中的光分组的目的节点等信息。此处的缓存队列可以采用逻辑缓存队列。
在本实施例的一些可选的实现方式中，网络集群共有N个节点，这N个节点中每一个节点既可作为源节点(即发送光分组的节点)，也可作为目的节点。此时，每个节点可以具有N个缓存队列。每个节点中的N个缓存与网络集群中的N个节点一一对应，用于存储待发送至这N个节点的光分组。其中，N为正整数。此时，上述执行设备可以获取网络集群中每个节点的N个缓存队列的长度。若某一缓存队列的长度不为零，则表示该缓存队列存在缓存的光分组，需要将至少一个光分组发送至该缓存队列对应的节点；若某一缓存队列的长度不为零，则表示该缓存队列不存在缓存的光分组，不需要向该缓存队列对应的节点传输任一光分组。
在本实施例的一些可选的实现方式中，如图1所示，网络集群中的N个节点可划分为p个节点组，每个节点组可包括F个节点，其中N＝p×F且p、F均为正整数。网络集群中的每个节点可包含p个发送器(transmitter,TX)，p个发送器可以与p个节点组一一对应。每个节点的每个发送器可具有F个缓存队列，用于缓存待发送至该发送器对应的节点组中的F个节点的光分组。其中，每个节点的每个发送器的F个缓存队列与该发送器对应的节点组中的F个节点可以一一对应。此时，上述执行设备可以获取网络集群中每个节点的每个发送器中的F个缓存队列的长度。
作为示例，图3示出了本申请的实施例中的网络集群中的节点的示例性系统架构图。图3中示意的节点可以是机顶架交换机，其可包括p个发送器，分别记为TX1，TX2，…，TXp。每个发送器有F个逻辑缓存队列，分别对应F个目的节点。例如，TX1具有逻辑缓存队列LB1，LB2，…，LBF；TX2具有逻辑缓存队列LBF+1，LBF+2，…，LB2F；以此类推，TXp具有逻辑缓存队列LBN-F+1，LBN-F+2，…，LBN。由此，该节点共有p×F＝N个逻辑缓存队列。网络集群中共有N个节点，因此网络集群中共有N×N个逻辑缓存队列。此外，该节点中还可包括处理器，以进行基本的数据处理。
可以理解的是，由于每一个节点不需要想自己传输光分组，因此，上述两个示例中的每个节点也可以仅具有N-1个缓存队列。或者，具有N-1个长度可变的缓存队列和一个长度永久为零的缓存队列。
步骤202，基于缓存状态信息生成调度信息，调度信息用于对各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度。
在本实施例中，上述执行设备在获取到各个节点的缓存状态信息后，可以基于缓存状态信息生成调度信息。其中，调度信息可用于对各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度，具体可用于控制各节点向光交换机传输光分组的时隙、顺序、以及各节点在各时隙向光交换机传输的内容(如以节点1作为目的节点的光分组、以节点2作为目的节点的光分组等)。例如，调度信息可以控制节点1在第一时隙向光交换机传输以节点2为目的节点的光分组并在第二时隙向光交换机传输以节点3为目的节点的光分组等。
由于缓存状态信息中可包含缓存队列的长度以及缓存队列中的光分组的目的节点等信息，因此可以以同一时间不存在两个或两个以上的节点向相同目的节点发送相同波长的信号为原则，确定各节点的各缓存队列中的各光分组的发送时隙，从而汇总得到调度信息。
在本实施例的一些可选的实现方式中，如图4所示，上述执行设备可以通过如下子步骤S11至子步骤S13生成调度信息：
子步骤S11，基于缓存状态信息，生成缓存状态矩阵。
此处，由于每个节点的缓存状态信息可以包括该节点中的缓存队列的长度以及缓存队列中的光分组的目的节点等信息，由此，可以得知每一个节点待发送至其他各节点的光分组的数量。上述执行设备可以将网络节点中的各节点分别作为发送端和接收端，构建缓存状态矩阵。缓存状态矩阵的中的某一行某一列的元素值可以表示待由某一发送端发送至某一接收端的光分组的数量。
作为示例，网络集群中包括N个节点，每个节点具有N个缓存队列，用于缓存待发送至网络集群中的N个节点的光分组，则基于网络集群中每个节点的各缓存队列的长度，可生成N×N的缓存状态矩阵。
作为又一示例，网络集群中包括N个节点，每个节点包含p个发送器，每个发送器具有F个缓存队列，即每个节点共具有p×F＝N个缓存队列。N个节点划分为p个节点组，每个节点组包括F个节点，p个发送器与p个节点组一一对应。每个节点的每个发送器的F个缓存队列用于缓存待发送至该发送器对应的节点组的F个节点的光分组。此时，可首先生成N×N的缓存状态矩阵，而后基于网络集群中每个节点的每个发送器中的F个缓存队列的长度，将N×N的缓存状态矩阵转换为p×p个F×F的缓存状态矩阵。或者，可直接基于网络集群中每个节点的每个发送器中的F个缓存队列的长度，得到p×p个F×F的缓存状态矩阵。
通过将N×N的缓存状态矩阵转换为p×p个F×F的缓存状态矩阵，可以通过并行处理来简化矩阵分解算法的复杂度，从而提升调度信息的生成速度。此外，在N扩大时，可通过增加发送器的数量p从而使得F的数值为常值，进而进行并行处理。此过程相较于直接对N×N的缓存状态矩阵进行处理，可使调度信息的生成速度更具优势。
子步骤S12，基于缓存状态矩阵确定调度周期。
此处，缓存状态矩阵中的数值越大，表示网络节点需要传输的光分组越多，调度周期越长。由此，可以基于缓存状态矩阵的数值的大小，来确定调度周期。
以N×N大小的缓存状态矩阵为例，可以首先确定缓存状态矩阵的每行数值之和与每列数值之和。其中，第i行数值之和可记为Hi(1≤i≤N)，每j列数值之和可记为Cj(1≤i≤N)。而后，选取数值之和最大的目标行和数值之和最大的目标列。最后，可以基于目标行中的数值与目标列中的数值，确定调度周期(可记为T)，即同时考虑了目标行和目标列的影响。
例如，T可以基于目标行的数值之和(可记为max(Hi))和目标列的数值之和(可记为max(Cj))确定，可表示为f(max(Hi),max(Cj))，其中f为与max(Hi)和max(Cj)相关的函数。该函数可以基于网络规模和光包长度选取，如f＝((max(Hi)+(max(Cj))/2。
子步骤S13，基于缓存状态矩阵和调度周期，生成调度信息。
此处，上述执行设备可以通过对缓存状态矩阵进行分解的方式，得到多个置换矩阵，而后基于置换矩阵和调度周期，确定每个时隙需要调度的节点，从而生成用于对各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度的调度信息。由于置换矩阵中同一行仅存在一个元素为1且同一列仅存在一个元素为1，因此基于置换矩阵中的数值来指导节点进行光分组的发送，可避免出现多个发送端向同一接收端(目的节点)同时发送光分组的情况，由此可实现无冲突调度，无需重传机制来解决光分组交换冲突。
可选的，具体可按照如下步骤生成调度信息：
第一步，将缓存状态矩阵分解为至少一个置换矩阵的加权表达式。
此处，可将缓存状态矩阵记为B，以缓存状态矩阵B为N×N尺寸的矩阵为例，可记为B＝[bi,j]N×N。其中，bij为B中第i行第j列的元素值，i和j均为小于或等于N的正整数。矩阵中的N×N个元素值具体可以为N×N个缓存队列的长度。bij表示第i行指示的节点中的与第j列指示的节点相对应的缓存队列的长度，该缓存队列用于缓存待发送至第j列指示的节点的光分组。将缓存状态矩阵B进行分解后可得到K(K为正整数)个置换矩阵的加权表达式，可记为∑kαk∏k,1≤k≤K。其中，k为大于或等于1且小于或等于K的正整数，∏k表示第k个置换矩阵，αk表示第k个置换矩阵的权重。
其中，将缓存状态矩阵分解为至少一个置换矩阵的加权表达式的操作可按照如下步骤执行：首先，在将缓存状态矩阵B＝[bi,j]N×N进行归一化处理，得到次双随机矩阵(可记为
其中L为bi,j的最大值)。而后，将次双随机矩阵
转换为双随机矩阵(可记为
)。最后，将双随机矩阵
分解为至少一个置换矩阵的加权表达式，即
作为示例：
将
分解为至少一个置换矩阵的加权表达式后，则有：
第二步，基于各置换矩阵的权重和调度周期，确定各置换矩阵对应的时隙长度。
此处，可以将每个置换矩阵的权重和调度周期的乘积，作为该置换矩阵对应的时隙长度。例如，若T为100秒，则第一个时隙长度为100/3秒，第二个时隙长度为100/3秒，第三个时隙长度为50/3秒，第四个时隙长度为50/3秒。
第三步，基于各置换矩阵和各置换矩阵对应的时隙长度，生成调度信息。
此处，可以基于各置换矩阵对应的时隙长度，确定各时隙需要发送光分组的节点及其目的节点。以上述示例中的第一个置换矩阵为例，第一个置换矩阵的行依次指示节点1、节点2、节点3、节点4，列依次指示表示节点1、节点2、节点3、节点4。由于第1行第4列中的值为1，则可以在第一个时隙调度节点1向节点4发送光分组。同理，由于第2行第3列的值为1，则可以在第一个时隙调度节点2向节点3发送光分组。此处不再一一赘述。需要说明的是，调度信息的表现形式此处不作具体限定。例如，调度信息既可以是包括各时隙的长度以及各时隙对应的调度指令的信息，也可以直接使用上述置换矩阵的加权表达式作为调度信息，由各节点中的处理器进行解析。
由于置换矩阵中同一行仅存在一个元素为1且同一列仅存在一个元素为1，因此基于置换矩阵中的数值来指导节点进行光分组的发送，可避免出现在同一时隙由多个发送端向同一接收端(目的节点)同时发送光分组的情况，由此可实现无冲突调度，无需重传机制来解决光分组交换冲突。
需要说明的是，可将N×N的缓存状态矩阵转换为p×p个F×F的缓存状态矩阵，并按照上述示例中所描述的方式对p×p个F×F的缓存状态矩阵进行并行处理，从而简化矩阵分解算法的复杂度，并提高数据处理速度。
在本实施例的一些可选的实现方式中，光交换机还可具有配置界面。在生成调度信息后，可将该调度信息实时显示于该配置界面中，以供相关人员查看。
步骤203，将调度信息发送至各节点，以使各节点基于调度信息向光交换机传输光分组。
在本实施例中，上述执行装置可以将所生成的调度信息发送至网络集群中的各节点，以使各节点基于调度信息向光交换机传输光分组。作为示例，若调度信息指示节点1在第一个时隙向节点4发送光分组并指示节点2第一个时隙向节点3发送光分组。则在第一时隙，节点1可从用于存储待发送给节点4的缓存队列中取出光分组，并发送至光交换机，以通过光交换机将该光分组转发至节点4。同时，在第一时隙，节点2可从用于存储待发送给节点3的缓存队列中取出光分组，并发送至光交换机，以通过光交换机将该光分组转发至节点3。
步骤204，基于调度信息配置光交换机，以使光交换机转发所接收到的光分组。
在本实施例中，上述执行装置可以基于调度信息对光交换机的转发逻辑进行配置，以使光交换机能够将所接收到的每一个光分组转发至该光分组的目的节点。实践中，由于光分组中包括光分组头和光分组净荷，且光分组头中包含源地址、宿地址、生存时间与寿命等信息，因此，光交换机可以基于光分组中的宿地址等信息，将所接收到的光分组转发给指定的目的节点。
在一些可选的实现方式中，如图5所示，光交换机可包含p个模块。网络集群共有N个节点，N个节点划分为p个节点组，每个节点组包括N/p＝F个节点。p个模块与p个节点组一一对应，每个模块可用于处理对应的节点组中的各节点传输的光分组。光交换机可通过多种方式实现。
作为示例，光交换机可基于半导体光放大器(silicon optical amplifier,SOA)实现。图6是本申请的实施例中的光交换机的示例性系统架构图。如图6所示，网络集群中的N个节点均为ToR，分别记为ToR1，ToR2，…，ToRN。N个节点依次按照顺序划分为p个节点组，与光交换机的p个模块一一对应。每个节点组有N/p＝F个节点。在光交换机的输入侧，一个节点可对应一个1×p的阵列波导光栅(arrayed wavelength grating，AWG)，用以将物理链路分离成p个波长通道，分别记为λ1，λ2，…，λp。p个波长经过1×F的开关(Switch)后共形成N条链路。开关可由开关控制器控制，从而实现链路的通断。开关控制器可由上述执行设备(即光交换机的控制器)通过调度信息控制。在光交换机的输出侧，每个目的节点对应p个1×F的阵列波导光栅，也即一个接收端链路对应一个阵列波导光栅，共有N条链路。为避免输出侧的阵列波导光栅的冲突，可预先设置光交换机的波长通道与节点组的对应关系。以第i个节点组中的节点为例，光交换机的一种可选的波长分配方案具体如下表所示：
从上表中可知，不同ToR的波长与节点组的通信关系为轮询的方式。即，ToR1 i的λ1与节点组1通信，ToR2 i的λ2与节点组1通信，ToRF i的λF与节点组1通信。其它ToR与节点组的通信关系不再一一赘述。
需要说明的是，不同ToR的波长与节点组的通信关系不限于上述列表，还可以以输入侧的同一节点组中不能同时存在两个或两个以上的节点向输出侧的同一节点组传输相同波长的信号为原则，设定其他的通信关系，此处不作限定。
需要指出的是，快速光交换机亦可采用阵列波导光栅和快速可调激光器，以及LiNbO3(Lithium niobate)的电光效应来实现，不限于上述示例中的方式。
本申请的上述实施例提供的方法，通过获取网络集群中的各节点的缓存状态信息，而后基于缓存状态信息生成用于对各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度的调度信息，最后向网络集群中的各节点发送该调度信息以使各节点基于该调度信息向光交换机传输光分组，并基于该调度方案配置光交换机，以使光交换机转发所接收到的光分组。由此，能够基于网络集群中的各节点的缓存状态对光分组的传输进行调度，解决了光分组交换冲突的问题；同时，相较于重传机制，能够充分考虑网络状态的动态变化，提高了负载较大时网络性能。此外，上述调度机制在网络规模随着光交换机数量扩展时依旧适用。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请实施例所必须的。
进一步参考图7，在上述实施例的基础上，本申请提供了一种调度装置的一个实施例，该装置具体可以应用于各种电子设备中。
如图7所示，本实施例的调度装置700包括：获取单元701，被配置成获取网络集群中的各节点的缓存状态信息；生成单元702，被配置成基于上述缓存状态信息生成调度信息，上述调度信息用于对上述各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度；发送单元703，被配置成将上述调度信息发送至上述各节点，以使上述各节点基于上述调度信息向上述光交换机传输光分组；配置单元704，被配置成基于上述调度信息配置上述光交换机，以使上述光交换机转发所接收到的光分组。
在本实施例的一些可选的实现方式中，上述生成单元702，进一步被配置成：基于上述缓存状态信息，生成缓存状态矩阵；基于上述缓存状态矩阵确定调度周期；基于上述缓存状态矩阵和上述调度周期，生成调度信息。
在本实施例的一些可选的实现方式中，上述网络集群中包括N个节点，每个节点具有N个缓存队列，用于缓存待发送至上述网络集群中的N个节点的光分组，N为正整数；上述生成单元702，进一步被配置成：基于上述网络集群中每个节点的各缓存队列的长度，生成N×N的缓存状态矩阵。
在本实施例的一些可选的实现方式中，上述网络集群中的N个节点划分为p个节点组，每个节点组包括F个节点，每个节点包含p个发送器，上述p个发送器与上述p个节点组一一对应，每个节点的每个发送器具有F个缓存队列，用于缓存待发送至对应节点组的F个节点的光分组；上述生成单元702，进一步被配置成：基于上述网络集群中每个节点的每个发送器中的F个缓存队列的长度，将上述N×N的缓存状态矩阵转换为p×p个F×F的缓存状态矩阵。
在本实施例的一些可选的实现方式中，上述光交换机包含p个模块，上述p个模块与上述p个节点组一一对应，每个模块用于处理对应的节点组中的各节点传输的光分组。
在本实施例的一些可选的实现方式中，上述生成单元702，进一步被配置成：确定上述缓存状态矩阵的每行数值之和与每列数值之和；选取数值之和最大的目标行和数值之和最大的目标列；基于上述目标行中的数值与上述目标列中的数值，确定调度周期。
在本实施例的一些可选的实现方式中，上述生成单元702，进一步被配置成：将上述缓存状态矩阵分解为至少一个置换矩阵的加权表达式；基于上述各置换矩阵的权重和上述调度周期，确定上述各置换矩阵对应的时隙长度；基于上述各置换矩阵和上述各置换矩阵对应的时隙长度，生成调度信息。
在本实施例的一些可选的实现方式中，上述生成单元702，进一步被配置成：将上述缓存状态矩阵进行归一化处理，得到次双随机矩阵；将上述次双随机矩阵转换为双随机矩阵；将上述双随机矩阵分解为至少一个置换矩阵的加权表达式。
本申请的上述实施例提供的装置，通过获取网络集群中的各节点的缓存状态信息，而后基于缓存状态信息生成用于对各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度的调度信息，最后向网络集群中的各节点发送该调度信息以使各节点基于该调度信息向光交换机传输光分组，并基于该调度方案配置光交换机，以使光交换机转发所接收到的光分组。由此，能够基于网络集群中的各节点的缓存状态对光分组的传输进行调度，解决了光分组交换冲突的问题；同时，相较于重传机制，能够充分考虑网络状态的动态变化，提高了负载较大时网络性能。
本申请实施例还提供了一种非易失性可读存储介质，该存储介质中存储有一个或多个模块(programs)，该一个或多个模块被应用在设备时，可以使得该设备执行本申请实施例中各方法步骤的指令(instructions)。
本申请实施例提供了一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得电子设备执行如上述实施例中一个或多个所述的方法。本申请实施例中，所述电子设备包括终端设备、服务器(集群)等各类型的设备。
本公开的实施例可被实现为使用任意适当的硬件，固件，软件，或及其任意组合进行想要的配置的装置，该装置可包括终端设备、服务器(集群)等电子设备。图8示意性地示出了可被用于实现本申请中所述的各个实施例的示例性装置800。
对于一个实施例，图8示出了示例性装置800，该装置具有一个或多个处理器802、被耦合到(一个或多个)处理器802中的至少一个的控制模块(芯片组)804、被耦合到控制模块804的存储器806、被耦合到控制模块804的非易失性存储器(NVM)/存储设备808、被耦合到控制模块804的一个或多个输入/输出设备810，以及被耦合到控制模块804的网络接口812。
处理器802可包括一个或多个单核或多核处理器，处理器802可包括通用处理器或专用处理器(例如图形处理器、应用处理器、基频处理器等)的任意组合。在一些实施例中，装置800能够作为本申请实施例中所述终端设备、服务器(集群)等设备。
在一些实施例中，装置800可包括具有指令814的一个或多个计算机可读介质(例如，存储器806或NVM/存储设备808)以及与该一个或多个计算机可读介质相合并被配置为执行指令814以实现模块从而执行本公开中所述的动作的一个或多个处理器802。
对于一个实施例，控制模块804可包括任意适当的接口控制器，以向(一个或多个)处理器802中的至少一个和/或与控制模块804通信的任意适当的设备或组件提供任意适当的接口。
控制模块804可包括存储器控制器模块，以向存储器806提供接口。存储器控制器模块可以是硬件模块、软件模块和/或固件模块。
存储器806可被用于例如为装置800加载和存储数据和/或指令814。对于一个实施例，存储器806可包括任意适当的易失性存储器，例如，适当的DRAM。在一些实施例中，存储器806可包括双倍数据速率类型四同步动态随机存取存储器(DDR4SDRAM)。
对于一个实施例，控制模块804可包括一个或多个输入/输出控制器，以向NVM/存储设备808及(一个或多个)输入/输出设备810提供接口。
例如，NVM/存储设备808可被用于存储数据和/或指令814。NVM/存储设备808可包括任意适当的非易失性存储器(例如，闪存)和/或可包括任意适当的(一个或多个)非易失性存储设备(例如，一个或多个硬盘驱动器(HDD)、一个或多个光盘(CD)驱动器和/或一个或多个数字通用光盘(DVD)驱动器)。
NVM/存储设备808可包括在物理上作为装置800被安装在其上的设备的一部分的存储资源，或者其可被该设备访问可不必作为该设备的一部分。例如，NVM/存储设备808可通过网络经由(一个或多个)输入/输出设备810进行访问。
(一个或多个)输入/输出设备810可为装置800提供接口以与任意其他适当的设备通信，输入/输出设备810可以包括通信组件、音频组件、传感器组件等。网络接口812可为装置800提供接口以通过一个或多个网络通信，装置800可根据一个或多个无线网络标准和/或协议中的任意标准和/或协议来与无线网络的一个或多个组件进行无线通信，例如接入基于通信标准的无线网络，如WiFi、2G、3G、4G、5G等，或它们的组合进行无线通信。
对于一个实施例，(一个或多个)处理器802中的至少一个可与控制模块804的一个或多个控制器(例如，存储器控制器模块)的逻辑封装在一起。对于一个实施例，(一个或多个)处理器802中的至少一个可与控制模块804的一个或多个控制器的逻辑封装在一起以形成系统级封装(SiP)。对于一个实施例，(一个或多个)处理器802中的至少一个可与控制模块804的一个或多个控制器的逻辑集成在同一模具上。对于一个实施例，(一个或多个)处理器802中的至少一个可与控制模块804的一个或多个控制器的逻辑集成在同一模具上以形成片上系统(SoC)。
在各个实施例中，装置800可以但不限于是：服务器、台式计算设备或移动计算设备(例如，膝上型计算设备、手持计算设备、平板电脑、上网本等)等终端设备。在各个实施例中，装置800可具有更多或更少的组件和/或不同的架构。例如，在一些实施例中，装置800包括一个或多个摄像机、键盘、液晶显示器(LCD)屏幕(包括触屏显示器)、非易失性存储器端口、多个天线、图形芯片、专用集成电路(ASIC)和扬声器。
其中，装置中可采用主控芯片作为处理器或控制模块，传感器数据、位置信息等存储到存储器或NVM/存储设备中，传感器组可作为输入/输出设备，通信接口可包括网络接口。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的调度方法、装置、电子设备和存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种调度方法，其特征在于，所述方法包括：
获取网络集群中的各节点的缓存状态信息；
基于所述缓存状态信息生成调度信息，所述调度信息用于对所述各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度；
将所述调度信息发送至所述各节点，以使所述各节点基于所述调度信息向所述光交换机传输光分组；
基于所述调度信息配置所述光交换机，以使所述光交换机转发所接收到的光分组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述缓存状态信息生成调度信息，包括：
基于所述缓存状态信息，生成缓存状态矩阵；
基于所述缓存状态矩阵确定调度周期；
基于所述缓存状态矩阵和所述调度周期，生成调度信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述网络集群中包括N个节点，每个节点具有N个缓存队列，用于缓存待发送至所述网络集群中的N个节点的光分组，N为正整数；
所述基于所述缓存状态信息，生成缓存状态矩阵，包括：
基于所述网络集群中每个节点的各缓存队列的长度，生成N×N的缓存状态矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述网络集群中的N个节点划分为p个节点组，每个节点组包括F个节点，每个节点包含p个发送器，所述p个发送器与所述p个节点组一一对应，每个节点的每个发送器具有F个缓存队列，用于缓存待发送至对应节点组的F个节点的光分组；
所述基于所获取的缓存状态信息，生成缓存状态矩阵，还包括：
基于所述网络集群中每个节点的每个发送器中的F个缓存队列的长度，将所述N×N的缓存状态矩阵转换为p×p个F×F的缓存状态矩阵。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述光交换机包含p个模块，所述p个模块与所述p个节点组一一对应，每个模块用于处理对应的节点组中的各节点传输的光分组。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述缓存状态矩阵确定调度周期，包括：
确定所述缓存状态矩阵的每行数值之和与每列数值之和；
选取数值之和最大的目标行和数值之和最大的目标列；
基于所述目标行中的数值与所述目标列中的数值，确定调度周期。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述缓存状态矩阵和所述调度周期，生成调度信息，包括：
将所述缓存状态矩阵分解为至少一个置换矩阵的加权表达式；
基于所述各置换矩阵的权重和所述调度周期，确定所述各置换矩阵对应的时隙长度；
基于所述各置换矩阵和所述各置换矩阵对应的时隙长度，生成调度信息；
其中，所述将所述缓存状态矩阵分解为至少一个置换矩阵的加权表达式，包括：
将所述缓存状态矩阵进行归一化处理，得到次双随机矩阵；
将所述次双随机矩阵转换为双随机矩阵；
将所述双随机矩阵分解为至少一个置换矩阵的加权表达式。
8.一种调度装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，被配置成获取网络集群中的各节点的缓存状态信息；
生成单元，被配置成基于所述缓存状态信息生成调度信息，所述调度信息用于对所述各节点向光交换机传输光分组的操作进行调度；
发送单元，被配置成将所述调度信息发送至所述各节点，以使所述各节点基于所述调度信息向所述光交换机传输光分组；
配置单元，被配置成基于所述调度信息配置所述光交换机，以使所述光交换机转发所接收到的光分组。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；以及
存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-7中一个或多个所述的方法。
10.一个或多个机器可读介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被执行时，使得处理器执行如权利要求1-7中一个或多个所述的方法。
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