基于高性能网络的多路径固定时隙及带宽预留调度方法

本技术涉及高性能网络，具体地，涉及一种基于高性能网络的多路径固定时隙及带宽预留调度方法。

背景技术：

1、现如今在工程、计算科学与商业等领域中，都有大规模的应用且每时每刻都在生成大规模的数据信息。大量的数据数据通常需要被传输到指定的站点进行信息存储与数据分析。近年来，为了满足日益增长的数据传输需求，高性能网络(high performancenetworks，hpns)已经被快速发展和配置，其高效，可靠的传输能力已被广泛认可。

2、基于sdn(software defined network)网络架构技术打造的高性能网络具有提前带宽预留带宽和提供专用的数据传输通道的能力。带宽预留作为sdn中控制平面的核心功能，负责为数据传输计算网络路径与分配带宽资源。因此，高性能网络的带宽调度器在提供服务质量(quality of service，qos)方面起着至关重要的作用。就这点而言，带宽调度对于数据传输的高效性与可靠性是十分重要的，并且很多调度算法已经被提出用来优化网络性能了。在面对数据传输的约束条件下，既要满足相应的传输需求，也要考虑网络资源的合理分配。在此基础上，研究人员提出了诸多网络用户模型与带宽调度算法，对网络性能的各个方面进行了针对性的优化，以提高数据传输效率和提升网络资源利用率。

3、在实际的应用场景中所遇到的用户请求是十分个性化与多样化的，而带宽调度算法往往针对网络性能的一些特定的参数进行重点优化，如调度成功率、数据传输的最早完成时间、数据传输的最短持续时间、用户满意率以及数据传输完成率等。对于特定的性能参数，带宽调度在保证数据传输在限定条件内完成的同时，要充分利用网络资源，优化网络性能以及提高带宽资源利用率。因此，现有的带宽调度方法无法满足用户请求个性化和多样化的需求。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的至少一个不足，本技术提供一种基于高性能网络的多路径固定时隙及带宽预留调度方法。

2、第一方面，提供一种基于高性能网络的多路径固定时隙及带宽预留调度方法，包括：

3、步骤1，获取一个调度周期内的m个请求；每个请求的参数信息包括源节点目的节点预留带宽的开始时间预留带宽的结束时间预留带宽的大小br，r为请求的编号，r＝1,2,…,m；

4、步骤2，采用单路径方案对m个请求进行带宽预留，若m个请求均带宽预留成功，则结束；若存在带宽预留不成功的请求，则执行步骤3；

5、步骤3，采用双路径方案对带宽预留不成功的请求进行带宽预留。

6、在一个实施例中，步骤2中采用单路径方案对m个请求进行带宽预留，包括：

7、步骤21，所有请求构成未被调度请求集q1，在未被调度请求集q1中选取一个请求，作为当前请求，剔除初始网络链路中带宽大小小于当前请求的预留带宽的大小br的链路，得到更新后的网络链路；

8、步骤22，确定更新后的网络链路中是否存在满足当前请求的路径，若不存在，返回步骤21，在未被调度请求集q1中选取下一个请求作为当前请求；若存在，确定更新后的网络链路中满足当前请求的最短路径，并计算最短路径的跳数n，返回步骤21，选取未被调度请求集q1中的下一个请求作为当前请求，得到所有在更新后的网络链路中能够找到最短路径的请求，记为请求集q2，并得到请求集q2中每个请求对应的最短路径的跳数；

9、步骤23，计算请求集q2中每个请求的权值αi，i为请求集q2中请求的编号，i＝1,2,…i，i为请求集q2中请求的个数，ni为请求集q2中请求i对应的最短路径的跳数，αi为请求集q2中请求i的权值，为请求集q2中请求i的预留带宽的开始时间，为请求集q2中请求i的预留带宽的结束时间，bi为请求集q2中请求i的预留带宽的大小；

10、步骤24，将请求集q2中每个请求的权值进行排序，选取权值最大的请求进行带宽预留；将选取的权值最大的请求从未被调度请求集q1中删除，返回步骤21，直到未被调度请求集q1中的所有请求均带宽预留成功，或者或者网络链路中不存在满足带宽预留不成功的请求的路径。

11、在一个实施例中，步骤3中采用双路径方案对带宽预留不成功的请求进行带宽预留，包括：

12、步骤31，带宽预留不成功的请求构成请求集q3，针对每个请求j，j为请求集q3中请求的编号，j＝1,2,…j，j为请求集q3中请求的个数，将请求j分割为两个子请求，分别为第一子请求j1和第二子请求j2；若请求j的预留带宽的大小bj为奇数，第一子请求j1的预留带宽的大小bj1＝(bj+1)/2，第二子请求j2的预留带宽的大小bj2＝bj-bj1；若请求j的预留带宽的大小bj为偶数，第一子请求j1的预留带宽的大小bj1＝bj/2，第二子请求j2的预留带宽的大小bj2＝bj-bj1；第一子请求j1和第二请求j2的其他参数信息与请求j相同；

13、步骤32，在请求集q3中选取一个请求，作为当前请求j；剔除初始网络链路中带宽大小小于当前请求j的第一子请求j1的预留带宽的大小bj1的链路，得到更新后的网络链路；

14、步骤33，确定更新后的网络链路中是否存在满足第一子请求j1的路径，若不存在，返回步骤32，在请求集q3中选取下一个请求作为当前请求；若存在，确定更新后的网络链路中满足第一子请求j1的最短路径以及最短路径的跳数nj1，并将最短路径在时隙中所占用的链路带宽减去第一子请求j1的预留带宽的大小bj1，得到更新后的最短路径在时隙中所占用的链路带宽；

15、步骤34，剔除初始网络链路中带宽大小小于当前请求j的第二子请求j2的预留带宽的大小bj1的链路，得到更新后的网络链路；确定更新后的网络链路中是否存在满足第二子请求j2的路径，若不存在，恢复步骤33中最短路径在时隙中所占用的链路带宽，并返回步骤32，在请求集q3中选取下一个请求作为当前请求；

16、若存在，确定更新后的网络链路中满足第二子请求j2的最短路径，以及最短路径的跳数nj2；计算当前请求j的权值αj，αj＝αj1+αj2，其中，αj1为第一子请求的权值，为第一子请求的预留带宽的开始时间，为第一子请求的预留带宽的结束时间，αj2为第二子请求的权值，为第二子请求的预留带宽的开始时间，为第二子请求的预留带宽的结束时间；返回步骤32，在请求集q3中选取下一个请求作为当前请求，得到所有在更新后的网络链路中能够找到最短路径的请求，记作请求集q4，并得到请求集q4中每个请求的权值；

17、步骤35，对请求集q4中每个请求的权值进行排序，选取权值最大的请求进行带宽预留，在请求集q3中删除权值最大的请求，返回步骤32，直到请求集q3中所有的请求均带宽预留成功，或者网络链路中不存在满足请求集q3中带宽预留不成功的请求的路径。

18、第二方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，以实现上述的基于高性能网络的多路径固定时隙及带宽预留调度方法。

19、第三方面，一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，计算机程序/指令被处理器执行时实现上述的基于高性能网络的多路径固定时隙及带宽预留调度方法。

20、相对于现有技术而言，本技术具有以下有益效果：

21、1、本技术根据网络资源中预留带宽的状况，动态调整调度请求的先后顺序，以指定更加合理的调度次序。

22、2、本技术在单路径预留方案的基础上，补充了双路径预留方案，既增加了请求预留成功的数目，也降低了对网络带宽的要求，同时增加了预留带宽资源率。