CN115883490B - 基于sdn的分布式计算通信一体化调度方法及相关组件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法、系统、设备及介质，涉及计算机网络组网和控制技术领域，包括：获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求；所述分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点；将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息；通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作。本申请能够为不同类型的分布式网络节点提供更加精细的服务质量，能够在一个通信任务和计算任务同时存在的分布式网络中，对计算与通信进行一体化调度和平衡。
Description
技术领域
本发明涉及计算机网络组网和控制技术领域，特别涉及基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法及相关组件。
背景技术
软件定义网络(Software Defined Network，即SDN)是一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式，其核心技术OpenFlow通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作为管道变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。
分布式网络也叫网状网络，它是由分布在不同地点的计算机系统(节点)互连而成，无中心节点，其特点是可靠性高，节点间不再是点-中心-点的通信方式，而是点-点的通信方式，每一个节点既是网络服务对象又是网络服务提供者。
随着网络通信技术的不断发展进化和一些新型业务的出现，一个任务往往需要多个不同的计算机系统之间相互协调完成。分布在不同地理位置的计算机系统之间通过分布式网络相互通信。同时，各个计算机系统在网络中可能既有通信任务，又有计算任务。但是，在当前的分布式网络中，一方面节点之间通信可能存在诸多问题，比如并没有规则去调控一个节点所需的带宽或者去保障通信的安全性、即时性。特别地，当一个节点兼具计算功能和通信功能时，既有正常的数据包要传输，又会去向其他节点发送命令或者通知信息，这些需要即时传输的特殊数据包可能会被当前正在传输的普通数据包所堵塞。再者，对于同一个交换机下的不同节点，由于每个节点的计算和通信的比重不一样，在带宽紧张的情况下，每个节点每时每刻所需要的带宽需要动态调控，确保网络不会堵塞或者闲置，以达到网络功能的正常运行。然而当前在分布式网络中，还缺乏一种对节点间的通信进行细致的调控，以及对计算与通信进行一体化调度和平衡的方案。
综上，在分布式网络中，如何对计算与通信进行一体化调度和平衡，并为分布式网络节点提供更加精细的服务质量是目前有待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法、系统、设备及介质，能够在分布式网络中，对计算与通信进行一体化调度和平衡，并为分布式网络节点提供更加精细的服务质量。其具体方案如下：
第一方面，本申请公开了一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，应用于虚拟服务器，包括：
获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求；所述分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点；
将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便所述SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息；
通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作。
可选的，所述获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求，包括：
获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的用于申请调节带宽POST请求；
或，获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的用于标记特殊端口POST请求；
或，获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的用于更改节点类型的POST请求；
或，获取计算节点通过OpenFlow交换机发送的用于判定计算节点优先级的POST请求。
可选的，所述通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作，包括：
通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息对所述分布式网络节点的带宽进行调节；
或，通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息对所述分布式网络节点的端口进行特殊标记；
或，通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息对所述分布式网络节点的节点类型进行更改；
或，通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息将所述计算节点中的数据包发送至用于执行计算任务的目标计算节点。
可选的，所述通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息将所述计算节点中的数据包发送至用于执行计算任务的目标计算节点的过程中，还包括：
通过所述OpenFlow交换机提取所述数据包的首部字段，并将所述首部字段与所述流表信息中的流表项进行匹配，以确定所述流表信息中是否存在相匹配的目标流表项；
若存在，则基于与所述目标流表项对应的操作流程对所述数据包进行处理；
若不存在，则根据预设的失配记录中的操作指令对所述数据包进行处理；所述失配记录中的操作指令为将所述数据包通过OpenFlow信道转发至SDN控制器，以便所述SDN控制器完成所述数据包的转发流程。
可选的，所述将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，包括：
若所述POST请求为用于判定计算节点优先级，则基于各分布式网络节点的带宽资源和算力资源制定数据路由策略和计算节点优先级判定策略；
基于所述数据路由策略和计算节点优先级判定策略生成对应的目标命令，并将所述目标命令下发至对应的SDN控制器。
可选的，所述基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，还包括：
每隔预设时间间隔向SDN控制器发送信息查询命令，以便所述SDN控制器基于所述信息查询命令采集相应的目标资源信息；所述目标资源信息包括各OpenFlow交换机的流表和队列信息，以及各分布式网络节点的带宽资源和算力资源；
获取所述SDN控制器上报的所述目标资源信息，并对所述目标资源信息进行存储。
可选的，所述基于各分布式网络节点的带宽资源和算力资源制定数据路由策略和计算节点优先级判定策略，包括：
基于各分布式网络节点的节点类型确定出对应的流量类型，并为不同流量类型的流量链路分配不同的权重值；
基于各分布式网络节点的带宽资源并利用带所述权重值的迪杰斯特拉算法确定出计算节点之间的路由路径以得到数据路由策略；
基于各分布式网络节点的算力资源信息和所述路由路径，并通过马尔科夫决策过程制定计算节点优先级判定策略，以确定出用于执行计算任务的目标计算节点。
可选的，所述基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，还包括：
预先在OpenFlow交换机端口设置三条队列；其中，第一队列的转发速率高于第二队列，所述第二队列的转发速率高于第三队列；
基于分布式网络节点的节点类型制定数据包转发规则，以便基于所述数据包转发规则将分布式网络节点发出的数据包发送至相应的队列进行转发；其中，将所述数据包转发规则设置为：
若分布式网络节点为通信节点，则将所述计算节点发出的数据包发送至所述第一队列进行转发；
若分布式网络节点为通信计算节点，则将所述通信计算节点发出的数据包发送至所述第二队列进行转发；
若分布式网络节点为计算节点，则将所述通信节点发出的数据包发送至所述第三队列进行转发。
第二方面，本申请公开了一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度系统，应用于虚拟服务器，包括：
POST请求获取模块，用于获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求；所述分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点；
流表下发模块，用于将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便所述SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息；
请求响应模块，用于通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作。
第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：
存储器，用于保存计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法的步骤。
第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法的步骤。
可见，本申请通过虚拟服务器获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求；所述分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点；将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便所述SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息；通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作。可见，本申请中的分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点，那么该分布式网络中既有通信任务又有计算任务。这些分布式网络节点均可通过OpenFlow交换机向虚拟服务器发送POST请求，以实现相应的功能需求或任务执行；虚拟服务器获取到POST请求后，会将与POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便SDN控制器基于目标命令向OpenFlow交换机下发流表信息，OpenFlow交换机获取到流表信息后即可完成对POST请求的响应。如此一来，本申请能够为不同类型的分布式网络节点提供更加精细的服务质量，能够在一个通信任务和计算任务同时存在的分布式网络中，对计算与通信进行一体化调度和平衡。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请公开的一种基于SDN的分布式计算通信一体化网络结构示意图；
图2为本申请公开的一种SDN控制器南向接口和北向接口的连接关系示意图；
图3为本申请公开的一种网络控制系统模块的具体结构示意图；
图4为本申请公开的一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法流程图；
图5为本申请公开的一种具体的流表结构示意图；
图6为本申请公开的一种用于信息统计的计数器列表示意图；
图7为本申请公开的一种OpenFlow交换机的具体连接示意图；
图8为本申请公开的一种具体的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法流程图；
图9为本申请公开的一种具体的网络控制系统模块初始化流程图；
图10为本申请公开的一种具体的数据包解析处理流程图；
图11为本申请公开的一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度系统结构示意图；
图12为本申请公开的一种电子设备结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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做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。
随着网络通信技术的不断发展进化和一些新型业务的出现，一个任务往往需要多个不同的计算机系统之间相互协调完成。分布在不同地理位置的计算机系统之间通过分布式网络相互通信。同时，各个计算机系统在网络中可能既有通信任务，又有计算任务。但是，在当前的分布式网络中，一方面节点之间通信可能存在诸多问题，比如并没有规则去调控一个节点所需的带宽或者去保障通信的安全性、即时性。特别地，当一个节点兼具计算功能和通信功能时，既有正常的数据包要传输，又会去向其他节点发送命令或者通知信息，这些需要即时传输的特殊数据包可能会被当前正在传输的普通数据包所堵塞。再者，对于同一个交换机下的不同节点，由于每个节点的计算和通信的比重不一样，在带宽紧张的情况下，每个节点每时每刻所需要的带宽需要动态调控，确保网络不会堵塞或者闲置，以达到网络功能的正常运行。然而当前在分布式网络中，还缺乏一种对节点间的通信进行细致的调控，以及对计算与通信进行一体化调度和平衡的方案。为此，本申请实施例公开了一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法、系统、设备及介质，能够在分布式网络中，对计算与通信进行一体化调度和平衡，并为分布式网络节点提供更加精细的服务质量。
图1为本申请公开的一种基于SDN的分布式计算通信一体化网络结构示意图，适用于本申请中的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，如图1所示，该网络系统中包括分布式网络节点01、OpenFlow交换机02以及网络控制系统模块03，其中，网络控制系统模块03作为整个分布式计算通信一体化网络的控制中心，位于广域网中，包括虚拟服务器031和多控制器模块032。分布式网络节点01具体可以包括通信节点、计算节点和通信计算节点；支持OpenFlow协议的OpenFlow交换机02与分布式网络节点01相连，构成分布式计算通信一体化网络；虚拟服务器031用于监听分布式计算通信一体化网络中各个分布式网络节点01的网络动态；多控制器模块032包括一个或多个SDN控制器，也即支持单控制器和多控制器模式，在单控制器模式下，整个网络控制系统只有一个SDN控制器，适用于小型的分布式网络，在多控制器模式下，有多个SDN控制器，处理能力强且支持分布式部署，每个SDN控制器都与虚拟服务器相连，在本实施例中使用的是多控制器模式。每个SDN控制器通过WAN口连接着一个或者多个OpenFlow交换机02，每个SDN控制器根据虚拟服务器的命令，动态地向与其相连的OpenFlow交换机下发流表、下发队列，自上而下地为每个分布式网络节点连接分配网络带宽资源以及为每个计算任务分配计算资源等，以提供精细的QoS(Quality ofService，即服务质量)保障。
需要指出的是，参加图2中所示，SDN控制器必须实现两个接口即南向接口和北向接口。南向接口支持SDN控制器与OpenFlow交换机02之间的通信。SDN控制器和OpenFlow交换机02之间的通信采用OpenFlow协议，SDN控制器和OpenFlow交换机之间的连接是传输层安全(Transport Layer Security，即TLS)连接，OpenFlow交换机02连接到SDN控制器的接口被称为安全信道，SDN控制器正是通过安全信道这个接口对OpenFlow交换机进行配置和管理。利用OpenFlow协议，远程控制器能够添加、更新、删除OpenFlow交换机流表中的记录。北向接口为SDN控制器和高层的策略应用及服务提供可编程的API。在本实施例中，使用的SDN控制器为RYU控制器，通过虚拟服务器调用其北向接口的Rest API，来实现整个分布式网络的管理及控制功能。
进一步的，参加图3中所示，网络控制系统模块03中的虚拟服务器031与多控制器模块032相连，虚拟服务器031具体包括信息采集模块、信息分析与处理模块、通信模块1、通信模块2以及存储模块，各个模块的功能分别为：
通信模块1，用于与多控制器模块032中的SDN控制器相连，该模块采用多线程模式，为每一个与SDN控制器的连接新建一个线程，使得每个连接互不干扰，通过该连接调用SDN控制器的北向接口向SDN控制器发送命令；本实施例中多控制模块032和虚拟服务器031之间采用的是C/S架构作为通信模式，通过虚拟服务器031收集SDN控制器的信息，有利于实现网络的分布式部署，易于管理。
通信模块2，用于和分布式网络节点01进行通信，接受来自每个节点的POST请求，包括调节带宽请求、标记特殊端口请求、更改节点类型以及计算节点优先级判定请求，该模块从POST请求中获取分布式网络节点的ID、与该节点相连的OpenFlow交换机的ID以及请求类型和请求的值后，将其放入待处理队列等候虚拟服务器处理。
信息采集模块，该模块每间隔一段时间通过通信模块1向每个连接的SDN控制器下发信息查询命令获取所有OpenFlow交换机的流表和队列信息以及所有计算节点的算力资源情况。对OpenFlow交换机而言，具体包括每张流表中的数据包查询次数和数据包匹配次数，每个数据流的数据包数、字节数、数据流持续时间等，每个设备端口接收到的数据包数、发送数据包数、接收字节数、发送字节数、各种错误发生的次数，每个队列发送的数据包数和字节数，还有发送时的超限错误次数。对计算节点而言，具体包括节点运算能力，即每秒运算指令数、当前算力占用情况，并将以上这些信息存入存储模块中。
存储模块，主要存储了三部分内容，包括从信息采集模块采集回来的信息、所有与通信模块1相连的SDN控制器的信息以及所有分布式网络中节点的信息，包括节点地址、节点类型等。
信息分析及处理模块，主要功能是分析采集到的数据制定合理的数据包转发、路由策略，以及计算节点的分配策略；具体地，该模块会从存储模块中读取信息采集模块采集回来的数据，计算出每个节点实时的网络速度和算力情况，或者根据待处理队列中的请求，结合当时的网络状态和算力资源，根据数据包转发规则制定符合当前情况的数据包转发、路由以及计算节点优先级判定策略。
可见，本申请在分布式网络节点与OpenFlow交换机相连构成分布式计算通信一体化网络的基础上，增加虚拟服务器和多控制器模块组成的网络控制系统模块，虚拟服务器用于监听分布式计算通信一体化网络中各个分布式网络节点的网络动态：接收来自分布式节点的POST请求，通过SDN控制器、OpenFlow交换机来调节分布式网络节点的带宽、标记特殊端口、以及更改节点类型以及计算节点优先级判定，并通过SDN控制器控制OpenFlow交换机的转发和路由，动态及准确的调控各个分布式网络节点所占用的带宽，使其能够合理利用带宽，并对节点之间的数据包转发根据端口等设置优先级，对数据包的路由根据实时网络带宽资源情况进行动态调整，提供QoS保障，用于确保命令数据包等优先、及时传输。
参见图4所示，本申请实施例公开了一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，该方法包括：
步骤S11：获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求；所述分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点。
本实施例中，分布式网络节点包括仅有网络通信和转发功能的通信节点、仅有计算功能的计算节点和不仅有计算功能还具有网络通信和转发功能的通信计算节点，分布式网络节点之间可以相互通信，彼此使用分布式网络同步算法共同完成一个任务。其中，分布式网络节点具体指现实中的计算机、虚拟计算机以及其他智能设备比如无人机等。分布式网络节点中部分节点发生故障或有新节点加入网络时，网络结构可以动态更新，正在执行的任务可以根据最新的网络结构动态调整。本实施例中，这些不同类型的分布式网络节点均可通过与之相连的OpenFlow交换机采用HTTP协议向虚拟服务器发送POST请求，相应的，虚拟服务器同时也可以监听分布式计算通信一体化网络中各个分布式网络节点的网络动态。其中，OpenFlow交换机指的是支持OpenFlow协议的交换机，分布式网络节点与OpenFlow交换机相连，构成分布式计算通信一体化网络。
需要指出的是，上述获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求，包括：获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的用于申请调节带宽POST请求；或，获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的用于标记特殊端口POST请求；或，获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的用于更改节点类型的POST请求；或，获取计算节点通过OpenFlow交换机发送的用于判定计算节点优先级的POST请求。可以理解的是，分布式网络节点可以通过OpenFlow交换机发送POST请求，以实现申请调节带宽、标记特殊端口、更改节点类型以及判定计算节点优先级等需求。
其中，申请调节带宽是指某一分布式网络节点当前带宽小于该节点所需或者分配给该节点的带宽闲置时，将会影响该节点功能时，该节点会向虚拟服务器发出调节带宽的POST请求；如某一分布式网络节点具备计算和通信功能，当该节点计算比重较重且持续时间较长时，可以向虚拟服务器申请释放带宽，反之，当一个节点通信传输比重较重且持续时间较长时，可以向虚拟服务器申请增加带宽。标记特殊端口是指分布式网络节点为通信节点、计算通信节点，在需要标记自身的一个或多个端口为特殊端口，用以执行特殊的动作时，该节点向虚拟服务器发送标记特殊端口的POST请求；如具备通信功能的分布式网络节点在发送特殊命令时为了防止被普通数据包堵塞，该节点可以向虚拟服务器发送标记特殊端口的POST请求。更改节点类型是指在某一分布式网络节点满足要求的情况下，可以在计算节点、通信节点以及通信计算节点之间变换类型，其中的满足要求是指请求更改节点类型的分布式网络节点必须具备所申请的节点类型的基本功能，例如，通信节点不具备符合要求的计算功能时则不被允许变换其节点类型为计算节点或者通信计算节点；此外，在节点类型更改完毕后，将会更新存储模块中节点的类型。计算节点优先级判定是指由于网络分布式部署计算任务，将产生对各计算节点的不同使用需求，因而需要在传统网络优先级数据传输管理框架下实现整体网络中各计算节点的优先级管理。例如，在产生计算任务时，虚拟服务器应考虑当前情况下网络带宽占用以及计算节点算力占用情况，将计算任务交由最合适的计算节点来执行，从而高效地完成计算任务。
需要对上述内容补充的是，分布式网络节点的节点类型存在虚拟服务器中，当分布式网络节点向虚拟服务器发送更改节点类型的POST请求时，虚拟服务器根据请求修改该节点的节点类型；另外，虚拟服务器对计算节点、通信节点以及通信计算节点有不同的初始化处理策略：计算节点主要用来实现计算功能，所以在带宽分配上有最低的优先级，通信节点有最高的优先级，计算通信节点为居中的优先级；虚拟服务器下发初始化命令给对应的SDN控制器，对应的SDN控制器下发流表、下发队列到对应的OpenFlow交换机，根据初始化处理策略完成分布式节点带宽的分配。
步骤S12：将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便所述SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息。
本实施例中，虚拟服务器收到POST请求后，则会将与POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便SDN控制器基于目标命令向OpenFlow交换机下发流表信息。需要指出的是，本实施例中，OpenFlow交换机的主要功能为接收网络控制系统模块中SDN控制器的指令，在SDN控制器的命令下创建流表和创建队列。
具体的，图5为本申请公开的一种具体的流表结构示意图，参加图5中所示，创建的流表由匹配字段、操作以及计数器三部分构成。匹配字段的功能是用来匹配输入的数据包，匹配字段包括源端口和目的端口、源MAC地址和目的MAC地址、源IP地址和目的IP地址等。操作是指一组应用于所匹配的数据包的指令或者具体操作，是用来指示OpenFlow交换机如何来处理匹配的数据包，操作类型包括转发，丢弃，入队等。需要说明的是，流表中的每条记录的匹配字段都包含着特定的值或者ANY(*，通配符)，通配符能够匹配任何值。计数器是用于对特定的流进行统计，如统计所接收数据包的个数，字节数以及流的持续时间，特别地，如图6所示，每个流、每个表、每个端口以及每个队列都会维持着一个计数器，用于统计数据流量相关信息。需要说明的是图6中的持续时间是指某个流在OpenFlow交换机的流表中存在的时间，网络控制系统模块会根据计数器的信息来制定数据包转发策略。
另外，创建队列是本实施例精细化QoS服务的基础，OpenFlow交换机在端口设置有队列，队列可以设置最高速率，最低速率。OpenFlow交换机在创建流表时，将操作类型设置为入队操作，并指定具体的队列号，用来将流映射到队列。然后OpenFlow交换机进行转发操作时会根据数据包的信息去匹配流表将其放到队列中进行转发，并根据该队列所配置的最高速率或者最低速率来保障其传输速度不低于或者不高于某一个值，确保在网络拥堵的情况下不会造成数据包的丢失。需要说明的是，本实施例所使用的OpenFlow交换机既支持规定(required)的操作，又支持常规(normal)操作。规定操作包括转发和丢弃，进入队列，修改字段等。转发即OpenFlow交换机将数据包转发到物理端口，或者虚拟端口，虚拟端口包括：ALL(即发送至除输入端口以外的所有接口)，CONTROLLER(即发送到控制器)，LOCAL(即发送到交换机的本地网络线)，TABLE(即执行流表中的操作)，IN_PORT(即从输入端口输出数据包)。同时交换机在进行转发操作时，可以选择支持NORMAL和FLOOD虚拟端口，NORMAL端口是指采用交换机所支持的常规转发途径转发数据包，FLOOD则是指沿着最小支撑树以泛洪的方式向除输入端口以外的端口转发数据包。丢弃是指，若流记录中没有定义具体的操作，则作丢弃处理。进入队列操作即提供了基本的QoS支持，具体是指，将数据包通过放进端口中不同的队列转发，具体队列的配置由网络控制系统下发的队列策略决定。修改字段则包括设置VLAN ID，设置VLAN优先级，剥离VLAN首部，修改源或目的以太网MAC地址，修改源或目的IPv4地址，修改IP报文的服务类型(ToS)字段值，修改传输层的源或目的端口号。
步骤S13：通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作。
本实施例中，OpenFlow交换机基于流表信息完成对POST请求的响应操作。进一步的，上述通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作，包括：通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息对所述分布式网络节点的带宽进行调节；或，通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息对所述分布式网络节点的端口进行特殊标记；或，通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息对所述分布式网络节点的节点类型进行更改；或，通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息将所述计算节点中的数据包发送至用于执行计算任务的目标计算节点。可以理解的是，若POST请求为用于申请调节带宽，虚拟服务器会下发带宽调节命令给对应的SDN控制器，SDN控制器会下发流表、下发队列到对应的OpenFlow交换机，OpenFlow交换机则基于下发的流表和队列对分布式网络节点的带宽进行调节，以保证网络功能正常运转，以保证数据包准确无误的传输，让节点更好地占有和释放带宽，提高带宽的利用率。若POST请求为用于标记特殊端口，虚拟服务器下发特殊端口标记命令给对应的SDN控制器，SDN控制器再下发一条流表到对应的OpenFlow交换机，该条流表有着比一般流表更高的优先级，OpenFlow交换机则基于下发的流表对分布式网络节点的端口进行特殊标记，当OpenFlow交换机识别到数据包的源端口号为标记的特殊端口时，将会获得更高的转发优先级。若POST请求为用于更改节点类型，虚拟服务器下发节点类型更改命令给对应的SDN控制器，SDN控制器下发流表信息给OpenFlow交换机，以便OpenFlow交换机基于流表信息对分布式网络节点的节点类型进行更改。若POST请求为用于判定计算节点优先级，虚拟服务器下发节点优先级判定命令给对应的SDN控制器，SDN控制器下发流表信息给OpenFlow交换机，OpenFlow交换机则基于流表信息将计算节点中的数据包发送至用于执行计算任务的目标计算节点，该目标计算节点则为当前时刻最优的节点。
进一步的，上述基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，还包括：预先在OpenFlow交换机端口设置三条队列；其中，第一队列的转发速率高于第二队列，所述第二队列的转发速率高于第三队列；基于分布式网络节点的节点类型制定数据包转发规则，以便基于所述数据包转发规则将分布式网络节点发出的数据包发送至相应的队列进行转发；其中，将所述数据包转发规则设置为：若分布式网络节点为通信节点，则将所述计算节点发出的数据包发送至所述第一队列进行转发；若分布式网络节点为通信计算节点，则将所述通信计算节点发出的数据包发送至所述第二队列进行转发；若分布式网络节点为计算节点，则将所述通信节点发出的数据包发送至所述第三队列进行转发。可以理解的是，本实施例可以在每个OpenFlow交换机的每个端口设置三条不同的队列，分别为高、中、低三级不同速率的队列，记为第一队列、第二队列和第三队列，其中第一队列的转发速率高于第二队列，第二队列的转发速率高于第三队列，但具体速率的值将在网络控制系统初始化的时候根据每个端口所支持的最大带宽来制定。然后根据分布式网络节点的节点类型制定数据包转发规则，以便将不同类型的分布式网络节点发出的数据包发送至相应的队列进行转发。
其中，数据包转发规则为：若分布式网络节点为通信节点，则将所述计算节点发出的数据包发送至所述第一队列进行转发；若分布式网络节点为通信计算节点，则将所述通信计算节点发出的数据包发送至所述第二队列进行转发；若分布式网络节点为计算节点，则将所述通信节点发出的数据包发送至所述第三队列进行转发。也就是说，当一个分布式网络节点为通信节点时，默认该节点发出的普通数据包到达目的节点所在OpenFlow交换机时将会进入高等速率的队列进行转发；当一个分布式网络节点为通信计算节点时，默认该节点发出的普通数据包到达目的节点所在OpenFlow交换机时将会进入中等速率的队列进行转发；当一个分布式网络节点为计算节点时，默认该节点发出的普通数据包到达目的节点所在OpenFlow交换机时将会进入最低速率的队列进行转发。需要注意的是，若为通信计算节点，网络控制系统模块会关注该节点实时的网络速度，若其端口的速度在一定时间内一直保持在较高的状态，则会临时将其发出的数据包放入高速率队列进行转发，当其速度一定时间内一直保持在较低水平时，则降低其为中档。还需要指出的是，除了上述公开的较为常规的数据包转发规则以外，本申请实施例还给出了针对不同类型的POST请求时，相应的转发规则，具体为：当收到一个分布式网络节点调节带宽的请求时，若为降低带宽请求，则将其发出的数据包放入低一等的队列进行转发，若为增加带宽请求，在无冲突的情况下，将其发出的数据包放入高一等的队列进行转发；所述冲突情况是指，连接同一台OpenFlow交换机的不同分布式网络节点同时发出增加带宽请求，这种情况将会根据请求的先后顺序进行处理；当收到一个分布式网络节点变换节点类型的请求时，在满足条件的情况下，虚拟服务器会变更其节点的类型，并根据更改后的节点类型为该节点发出的数据包选择新的转发策略；当收到一个分布式网络节点标记特殊端口的请求时，虚拟服务器将记录该端口，并根据其请求的值将其端口发出的数据包放入更高或者更低的队列转发。如此一来，通过基于SDN的思想，使用支持SDN的交换机将普通交换机中的转发面和控制面分离，可以使用程序动态调整转发发策略，保证高优先级的数据包不被普通数据流堵塞，在不同的应用场景下为各个分布式网络节点提供更优质的服务。
以图7中的OpenFlow交换机和分布式网络节点为例，对上述数据包转发过程进行详细说明，如图7所示，OpenFlow交换机下连接了三个分布式网络节点，分别为通信节点(IP：192.168.1.101)，通信计算节点1(IP：192.168.1.102)，通信计算节点2(IP：192.168.1.103)。该OpenFlow交换机所在网络的最大带宽为10Gbps，故将其交换机的端口的队列划分为高速队列(队列0：最小速率5Gbps)，中速队列(队列1：最小速率2Gbps，最大速率8Gbps)，低速队列(队列2：最大速率5Gbps)。OpenFlow交换机收到数据包之后，并按照流表信息中的操作处理该数据包，流表中的匹配字段和动作如表2中所示：
表一
表一中包括三个流表项，流表项中的nw_src是指源IPv4地址，dl_type是指以太网类型码，tp_src是指源端口号，SET_QUEUE是指入队操作，GOTO_TABLE是指跳转表。第1个流表项的匹配规则为匹配源IP为192.168.1.101目的IP为192.168.1.103的数据包，当OpenFlow交换机收到与该规则匹配的数据包后，会将该数据包放到高速队列中，并跳转到table1中继续查找流表项。第2和第3个流表项分别匹配来自通信节点1中端口为5001和5002目的IP为192.168.1.103的数据包。需要说明的是，端口5001，5002为通信节点1特殊标记的端口。如表一所示，来自端口5001的数据包会被放至高速队列中，来自端口5002的数据包会被放至低速队列中。
需要说明的是队列的速率分为高、中、低三级只是本实施例中所制定的一种策略，其他的可以根据具体情况制定符合情境的策略，队列端口也不限于设置三条队列。通过上述方案，OpenFlow交换机将来自不同类型节点的、不同端口的数据包划分到不同的队列中进行转发实现了更加精细的QoS服务。
可见，本申请通过虚拟服务器获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求；所述分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点；将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便所述SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息；通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作。可见，本申请中的分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点，那么该分布式网络中既有通信任务又有计算任务。这些分布式网络节点均可通过OpenFlow交换机向虚拟服务器发送POST请求，以实现相应的功能需求或任务执行；虚拟服务器获取到POST请求后，会将与POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便SDN控制器基于目标命令向OpenFlow交换机下发流表信息，OpenFlow交换机获取到流表信息后即可完成对POST请求的响应。如此一来，本申请能够为不同类型的分布式网络节点提供更加精细的服务质量，能够在一个通信任务和计算任务同时存在的分布式网络中，对计算与通信进行一体化调度和平衡。
参见图8所示，本申请实施例公开了一种具体的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体包括：
步骤S21：获取计算节点通过OpenFlow交换机发送的用于判定计算节点优先级的POST请求。
步骤S22：基于各分布式网络节点的带宽资源和算力资源制定数据路由策略和计算节点优先级判定策略。
本实施例中，若POST请求为用于判定计算节点优先级，虚拟服务器会根据各分布式网络节点的带宽资源和算力资源制定数据路由策略和计算节点优先级判定策略。可以理解的是，分布式计算任务通常需要分布在不同位置的计算节点配合完成，为了保证分布式计算任务的实时性，需要在有计算任务产生时，动态地确定当前时刻哪一个计算节点为最优节点，并把任务交给该计算节点执行。具体流程为首先计算节点收到一个计算任务，这些任务可以视情况选择在本地执行或者被发送到其他计算节点执行，因此计算节点通过POST请求询问虚拟服务器如何执行该任务。当虚拟服务器收到计算节点的POST请求后，根据各分布式网络节点的带宽资源和算力资源，制定计算节点优先级判定策略以确定出由哪个目标计算节点执行，以及制定数据路由策略以给出到目标计算节点的最优路由路径。
因此，上述基于各分布式网络节点的带宽资源和算力资源制定数据路由策略和计算节点优先级判定策略，具体可以包括：基于各分布式网络节点的节点类型确定出对应的流量类型，并为不同流量类型的流量链路分配不同的权重值；基于各分布式网络节点的带宽资源并利用带所述权重值的迪杰斯特拉算法确定出计算节点之间的路由路径以得到数据路由策略；基于各分布式网络节点的算力资源信息和所述路由路径，并通过马尔科夫决策过程制定计算节点优先级判定策略，以确定出用于执行计算任务的目标计算节点。可以理解的是，不同类型的分布式网络节点对应的流量类型也不同，具有计算功能的节点对应着计算流量，而具有通信功能的节点对应着通信流量，本实施例通过为不同流量类型的流量链路分配不同的权重值，再基于各分布式网络节点的带宽资源，利用带权重值的迪杰斯特拉算法(即Dijkstra算法)确定出计算节点之间的路由路径以得到数据路由策略。然后根据各分布式网络节点的算力资源信息和路由路径，通过马尔科夫决策过程制定计算节点优先级判定策略，以确定出用于执行计算任务的目标计算节点。
数据路由策略中具体的数据包路由规则如下：
规则1，对于计算流量，为了保证其优先占用最短的链路，使用权重值恒为1的最短路径算法。
规则2，对于普通流量，在为所有计算节点计算完路由路径之后，将已经被使用的链路标记为计算流量链路，再为两个节点之间的普通通信流量计算路由：
(1)对于所有计算流量链路，设置链路额外权重为t；
(2)使用带权重的最短路算法计算路径。其中每个链路的权重如下：
其中rate代表该链路中的目前的带宽占用率，bandwidth代表该链路的总带宽，并且t大于T。当t为正无穷时，普通流量将永远不会占用计算流量的链路。当t为某一正值时，普通流量将在拥塞到某一程度时占用计算流量链路。通过设置不同的t和T，改变普通流量需要占用计算流量的拥塞程度。
规则3：设置普通流量路由完毕后，信息分析及处理模块将以固定间隔重新计算路由路径。如果存在更短的路径，则说明存在更合适的空闲链路，将立刻为普通流量切换路由路径，以缓解拥塞情况，提高链路利用率。
在得到计算流量传输的路由路径后，可以进行计算节点优先级判定的计算，该系统下的马尔科夫决策过程定义如下：
状态空间：定义系统t时刻的状态空间为所有计算节点的属性以及此时产生的任务Wt的集合，即其中ζi、κi、αi分别代表计算节点i的最大计算能力，由其最大同时任务传输数量，当前任务传输数量以及当前的计算资源占用比例,任务Wt由其需要的计算量ωt,传输数量量st以及发起该任务POST请求的计算节点ct表示。状态将随着信息采集模块收集到的信息而周期性地更新。
动作空间：在该问题中的动作即分配某个计算节点执行计算，因此在t时刻的动作空间A＝{a∣0≤a≤n}。其中a表示将任务分配给索引为a的计算节点，n表示系统中计算节点总数。
奖励函数：每一步执行动作后都会收到系统的即时奖励，本发明使用任务完成的预计时间的相反数作为奖励信号，并加上一个常数时延C使奖励为正数。
具体地，任务Wt完成的预计总时间t(Wt)由任务传输的时间加上任务计算的时间构成，用hWt＝j表示任务Wt被决定在计算节点j上执行，则
其中ct表示发起POST请求去询问Wt如何分配的计算节点，表示任务交给节点j处理所需的计算时间，表示数据在u，v这条链路上传输的传输时间，p是节点ct和节点j之间的计算流量路由路径，最后奖励即r(s,a)＝C-t(Wt)，t(Wt)中路径由路由策略选择。
对于t时刻的计算节点分配，本发明实施例考虑基于折扣的未来预期收益：γ为折扣因子。该优化问题可采用值迭代的强化学习方式进行求解。
需要指出的是，上述方法还包括：每隔预设时间间隔向SDN控制器发送信息查询命令，以便所述SDN控制器基于所述信息查询命令采集相应的目标资源信息；所述目标资源信息包括各OpenFlow交换机的流表和队列信息，以及各分布式网络节点的带宽资源和算力资源；获取所述SDN控制器上报的所述目标资源信息，并对所述目标资源信息进行存储。可以理解的是，如图9所示，网络控制系统模块初始化时，多控制器模块中的SDN控制器将会向虚拟服务器中通信模块1发送连接请求，若虚拟服务器已启动，且通信模块1正常运行，则通信模块1将会为每一个来自SDN控制器的连接请求创建一个新的线程用于传输消息；线程创建完毕后，虚拟服务器每隔一段时间会通过通信模块1向SDN控制器发送信息查询命令，以便SDN控制器采集各OpenFlow交换机的流表和队列信息，以及各分布式网络节点的带宽资源和算力资源，对于通信节点，控制器收集其连接链路上的带宽和流量负载，对于计算节点，控制器还采集其计算能力和计算负载。此外，还采集OpenFlow交换机在SDN控制器中注册的ID、交换机的端口信息以及与交换机相连的分布式网络节点的信息，具体包括每个分布式网络节点的MAC地址、ipv4地址、ipv6地址以及端口号，并将这些信息保存在虚拟服务器的存储模块中。与此同时，通信模块1会通过SDN控制器向与之相连的每一个OpenFlow交换机下发一些流表，这些流表包括失配记录和每个OpenFlow交换机的初始化流表及队列；初始化流表及队列是指虚拟服务器的信息分析模块根据初始化时获得信息所制定的流表，队列。也就是说，通信模块1在运行过程中会实时监听来自SDN控制器的新的连接请求，会每隔一定时间去扫描整个分布式计算通信一体化网络的分布式网络节点的状态，实时更新OpenFlow交换机、SDN控制器以及分布式网络节点的信息。
步骤S23：基于所述数据路由策略和计算节点优先级判定策略生成对应的目标命令，并将所述目标命令下发至对应的SDN控制器，以便所述SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息。
本实施例中，在制定出数据路由策略和计算节点优先级判定策略后，会结合存储模块中存储的节点类型、节点地址，生成一条条对应的目标命令，这些目标命令将通过通信模块1调用SDN控制器的北向接口向SDN控制器发送，SDN控制器接收到命令后，将通过SDN控制器的南向接口来向OpenFlow交换机下发新的流表信息以及队列信息。也即，制定后的数据路由策略和计算节点优先级判定策略将将依靠每个OpenFlow交换机中的流表去实现。
步骤S24：通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息将所述计算节点中的数据包发送至用于执行计算任务的目标计算节点。
本实施例中，OpenFlow交换机基于流表信息将计算节点中的数据包发送至用于执行计算任务的目标计算节点。进一步的，该过程中还包括：通过所述OpenFlow交换机提取所述数据包的首部字段，并将所述首部字段与所述流表信息中的流表项进行匹配，以确定所述流表信息中是否存在相匹配的目标流表项；若存在，则基于与所述目标流表项对应的操作流程对所述数据包进行处理；若不存在，则根据预设的失配记录中的操作指令对所述数据包进行处理；所述失配记录中的操作指令为将所述数据包通过OpenFlow信道转发至SDN控制器，以便所述SDN控制器完成所述数据包的转发流程。可以理解的是，参加图10中所示，本申请实施例公开了一种具体的数据包解析处理流程图，OpenFlow交换机在接收到数据包后，首先会提取数据包的首部字段，并将首部字段与流表信息中的流表项进行匹配，以确定流表信息中是否存在相匹配的目标流表项，若存在，则基于与目标流表项对应的操作流程对数据包进行处理。在具体的实施方式中，将首部字段按照优先级依次匹配其本地保存的流表中的表项，查找匹配从流表的第一个记录开始，依次往下进行，并以具有最高优先级的匹配表项作为匹配结果，一旦匹配成功，对应流表的计数器将更新，并会使用该流记录所关联的一系列操作流程对数据包进行处理。从上述内容可知，数据包在查找匹配流记录时是按照流记录的优先级进行的，而精确确定义了匹配规则的流记录将具有最高的优先级，全部采用通配符的流记录具有与其相关联的优先级。在匹配时，高优先级的流记录总是先于低优先级的流记录。特别的，当多个流记录具有相同的优先级，则交换机将会选取任意的匹配顺序。此外，编号越大，则优先级越高。
若不存在相匹配的目标流表项，也即未找到匹配的表项，OpenFlow交换机则根据预设的失配(table-missing)记录中的操作指令对数据包进行处理。需要指出的是，OpenFlow交换机中的流表中必须要包含一个失配记录，在这个记录中定义一组操作，用于处理找不到匹配的输入数据包。具体地，这些操作包括：丢弃、向所有的接口发送该数据包、或者通过安全的OpenFlow信道向控制器转发该数据包。在本发明实施例中，则统一将所有OpenFlow交换机的失配记录中的操作指令为：通过安全的OpenFlow信道向SDN控制器转发所有未查到匹配流表项的数据包，以便SDN控制器完成数据包的转发流程，SDN控制器处理完成后，会自动根据正确转发的记录下发流表到对应的OpenFlow交换机，当OpenFlow交换机再次转发数据包时就会有表可查。如此一来，当一个数据包无法找到对应匹配的流表时，SDN控制器将以泛洪的方式转发该数据包到所有端口，若得到目的节点的广播响应，则SDN控制器则会下发一条新的流表，然后更新流表项计数器，以弥补流表项的缺失。若一直未得到响应，则将丢弃该数据包。
其中，关于上述步骤S21更加具体的处理过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
可见，本实施例主要是关于计算节点发送的用于判定计算节点优先级的POST请求的相关处理流程，该流程中主要涉及到的两个特征，分别是如何确定最优的计算节点，以及如何选择一条最优的路由路径来传输计算数据，因此虚拟服务器获取到该POST请求后，会基于各分布式网络节点的带宽资源和算力资源制定计算节点优先级判定策略以确定出最优的目标计算节点，以及制定数据路由策略选择最优的路由路径。通过精细化的路由策略为节点之间的通信提供更稳定的传输渠道，从而缓解计算数据与通信数据的冲突问题，同时统一化管理各个分布式网络节点原有的带宽资源，提高带宽利用效率。通过一种基于马尔科夫决策过程的计算节点优先级判定规则来统一管理网络中分布式部署的计算资源，该规则既能够实现全局视野下各计算节点的优先级判定，而且能够自然地融入SDN网络中传统通信数据转发的优先级管理架构。
参见图11所示，本申请实施例公开了一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度系统，该系统包括：
POST请求获取模块11，用于获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求；所述分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点；
流表下发模块12，用于将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便所述SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息；
请求响应模块13，用于通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作。
可见，本申请通过虚拟服务器获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求；所述分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点；将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便所述SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息；通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作。可见，本申请中的分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点，那么该分布式网络中既有通信任务又有计算任务。这些分布式网络节点均可通过OpenFlow交换机向虚拟服务器发送POST请求，以实现相应的功能需求或任务执行；虚拟服务器获取到POST请求后，会将与POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便SDN控制器基于目标命令向OpenFlow交换机下发流表信息，OpenFlow交换机获取到流表信息后即可完成对POST请求的响应。如此一来，本申请能够为不同类型的分布式网络节点提供更加精细的服务质量，能够在一个通信任务和计算任务同时存在的分布式网络中，对计算与通信进行一体化调度和平衡。
图12为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、电源23、通信接口24、输入输出接口25和通信总线26。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的由电子设备执行的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法中的相关步骤。
本实施例中，电源23用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口24能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本申请技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口25，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源包括操作系统221、计算机程序222及数据223等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。
其中，操作系统221用于管理与控制电子设备20上的各硬件设备以及计算机程序222，以实现处理器21对存储器22中海量数据223的运算与处理，其可以是Windows、Unix、Linux等。计算机程序222除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。数据223除了可以包括电子设备接收到的由外部设备传输进来的数据，也可以包括由自身输入输出接口25采集到的数据等。
进一步的，本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行时，实现前述任一实施例公开的由基于SDN的分布式计算通信一体化调度过程中执行的方法步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法、系统、设备及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，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发明的限制。
Claims (11)
1.一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，其特征在于，应用于虚拟服务器，包括：
获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求；所述分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点；所述通信节点为具有网络通信和转发功能的节点、所述计算节点为具有计算功能的节点，所述通信计算节点为具有计算功能、网络通信和转发功能的节点；
将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便所述SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息；
通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作；
其中，所述OpenFlow交换机与所述分布式网络节点连接，以构成分布式计算通信一体化网络，所述虚拟服务器用于监听所述分布式计算通信一体化网络中各所述分布式网络节点的网络动态，所述虚拟服务器与所述SDN控制器连接，所述SDN控制器的数量为一个或多个。
2.根据权利要求1所述的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，其特征在于，所述获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求，包括：
获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的用于申请调节带宽POST请求；
或，获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的用于标记特殊端口POST请求；
或，获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的用于更改节点类型的POST请求；
或，获取计算节点通过OpenFlow交换机发送的用于判定计算节点优先级的POST请求。
3.根据权利要求2所述的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，其特征在于，所述通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作，包括：
通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息对所述分布式网络节点的带宽进行调节；
或，通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息对所述分布式网络节点的端口进行特殊标记；
或，通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息对所述分布式网络节点的节点类型进行更改；
或，通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息将所述计算节点中的数据包发送至用于执行计算任务的目标计算节点。
4.根据权利要求3所述的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，其特征在于，所述通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息将所述计算节点中的数据包发送至用于执行计算任务的目标计算节点的过程中，还包括：
通过所述OpenFlow交换机提取所述数据包的首部字段，并将所述首部字段与所述流表信息中的流表项进行匹配，以确定所述流表信息中是否存在相匹配的目标流表项；
若存在，则基于与所述目标流表项对应的操作流程对所述数据包进行处理；
若不存在，则根据预设的失配记录中的操作指令对所述数据包进行处理；所述失配记录中的操作指令为将所述数据包通过OpenFlow信道转发至SDN控制器，以便所述SDN控制器完成所述数据包的转发流程。
5.根据权利要求2所述的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，其特征在于，所述将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，包括：
若所述POST请求为用于判定计算节点优先级，则基于各分布式网络节点的带宽资源和算力资源制定数据路由策略和计算节点优先级判定策略；
基于所述数据路由策略和计算节点优先级判定策略生成对应的目标命令，并将所述目标命令下发至对应的SDN控制器。
6.根据权利要求5所述的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，其特征在于，还包括：
每隔预设时间间隔向SDN控制器发送信息查询命令，以便所述SDN控制器基于所述信息查询命令采集相应的目标资源信息；所述目标资源信息包括各OpenFlow交换机的流表和队列信息，以及各分布式网络节点的带宽资源和算力资源；
获取所述SDN控制器上报的所述目标资源信息，并对所述目标资源信息进行存储。
7.根据权利要求5所述的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，其特征在于，所述基于各分布式网络节点的带宽资源和算力资源制定数据路由策略和计算节点优先级判定策略，包括：
基于各分布式网络节点的节点类型确定出对应的流量类型，并为不同流量类型的流量链路分配不同的权重值；
基于各分布式网络节点的带宽资源并利用带所述权重值的迪杰斯特拉算法确定出计算节点之间的路由路径以得到数据路由策略；
基于各分布式网络节点的算力资源信息和所述路由路径，并通过马尔科夫决策过程制定计算节点优先级判定策略，以确定出用于执行计算任务的目标计算节点。
8.根据权利要求1至7任一项所述的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法，其特征在于，还包括：
预先在OpenFlow交换机端口设置三条队列；其中，第一队列的转发速率高于第二队列，所述第二队列的转发速率高于第三队列；
基于分布式网络节点的节点类型制定数据包转发规则，以便基于所述数据包转发规则将分布式网络节点发出的数据包发送至相应的队列进行转发；其中，将所述数据包转发规则设置为：
若分布式网络节点为通信节点，则将所述计算节点发出的数据包发送至所述第一队列进行转发；
若分布式网络节点为通信计算节点，则将所述通信计算节点发出的数据包发送至所述第二队列进行转发；
若分布式网络节点为计算节点，则将所述通信节点发出的数据包发送至所述第三队列进行转发。
9.一种基于SDN的分布式计算通信一体化调度系统，其特征在于，应用于虚拟服务器，包括：
POST请求获取模块，用于获取分布式网络节点通过OpenFlow交换机发送的POST请求；所述分布式网络节点包括通信节点、计算节点和通信计算节点；所述通信节点为具有网络通信和转发功能的节点、所述计算节点为具有计算功能的节点，所述通信计算节点为具有计算功能、网络通信和转发功能的节点；
流表下发模块，用于将与所述POST请求对应的目标命令下发至对应的SDN控制器，以便所述SDN控制器基于所述目标命令向所述OpenFlow交换机下发流表信息；
请求响应模块，用于通过所述OpenFlow交换机基于所述流表信息完成对所述POST请求的响应操作；
其中，所述OpenFlow交换机与所述分布式网络节点连接，以构成分布式计算通信一体化网络，所述虚拟服务器用于监听所述分布式计算通信一体化网络中各所述分布式网络节点的网络动态，所述虚拟服务器与所述SDN控制器连接，所述SDN控制器的数量为一个或多个。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于保存计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1至8任一项所述的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法的步骤。
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