网络调度策略的评估方法、框架、装置及电子设备与流程

1.本技术涉及科技金融领域，尤其涉及一种网络调度策略的评估方法、框架、装置及电子设备。


背景技术：

2.随着计算机技术的发展，越来越多的技术应用在金融领域，传统金融业正在逐步向金融科技(finteh)转变，网络技术也不例外，但由于金融行业的安全性、实时性要求，也对技术提出了更高的要求。随着电信基础设施不断完善、移动互联网高速发展以及5g通信的日趋成熟，数据中心的网络流量也急速增长。剧增的流量给数据中心内部带来了数据处理资源分配不合理、数据丢包率增加、数据延时变大等问题和压力。
3.为了提升数据中心内部的网络流量控制水平，数据中心引入了软件定义网络(software defined network；sdn)，通过sdn不仅提升了网络的自动化管理和控制能力，而且还提升了网络服务质量。与此同时，如何有效配置部署sdn以最大幅度减少资源使用、提升网络服务水平，成为了数据中心网络运维的新难题。现有技术中，通常采用传统的网络仿真工具，以模拟sdn中的流量路径组合的方式，判断sdn的网络调度策略。
4.然而现有技术中，由于数据中心内部设施众多，网络情况复杂，传统的网络仿真工具在有限的算力下难以穷举模拟网络中所有的流量路径组合，无法实现准确评价sdn的网络调度策略。


技术实现要素：

5.本技术提供一种网络调度策略的评估方法、框架、装置及电子设备，用以解决无法实现准确评价sdn的网络调度策略问题。
6.第一方面，本技术提供一种网络调度策略的评估方法，包括：
7.基于统计模型检验理论建立软件定义网络sdn的时间自动机网络模型，时间自动机网络模型的设计约束为验证属性；根据sdn的网络调度策略，对时间自动机网络模型进行模拟运行，生成模拟运行结果；根据验证属性对模拟运行结果进行处理，生成网络调度策略的统计数据；利用统计数据，对网络调度策略进行分析评估。
8.本技术实施例中，通过基于统计模型检验理论建立的sdn的时间自动机网络模型，不仅可以用于验证不同网络调度策略下sdn的传输性能，而且相比较于传统的网络仿真框架，本技术实施例提供的方法，能够对sdn的网络调度策略做出准确有效的定量分析评估。
9.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，sdn包括控制器、主机、交换机和监测器；基于统计模型检验理论建立软件定义网络sdn的时间自动机网络模型，包括：
10.基于统计模型检验理论，分别建立控制器的第一时间自动机模型、主机的第二时间自动机模型、交换机的第三时间自动机模型以及监测器的第四时间自动机模型，组成时间自动机网络模型；时间自动机网络模型中的各时间自动机模型之间通过广播信道通信，
同时共享全局时钟，并且各时间自动机模型可以读取共享变量。
11.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，第一时间自动机模型包括第一空闲状态和第一决策状态，第一时间自动机模型用于：
12.当控制器接收到主机或交换机的路由规则请求时，控制器根据网络调度策略，生成路由规则，并从第一空闲状态进入第一决策状态；在第一决策状态下，控制器将路由规则发送至请求路由规则的主机或交换机，并跳转到第一空闲状态。
13.本技术实施例中，通过控制器的时间自动机模型，实现了根据网络调度策略生成路由规则，并利用网络调度策略的路由规则模拟运行时间自动机网络模型，进而实现了对不同网络调度策略下sdn的传输性能的评估。
14.在一种可能的实施方式中，第二时间自动机模型包括第一起始状态、第二空闲状态和第二决策状态，第二时间自动机模型用于：
15.对主机进行参数初始化，生成第一时间，并将主机从第一起始状态跳转到第二空闲状态；在主机的时钟到达第一时间时，生成数据包并跳转到第二决策状态，在第二决策状态下，判断数据包的目的地址是否在主机的地址信息表中；若目的地址在主机的地址信息表中，则向目的地址发送数据包，并生成第二时间，进入第二空闲状态。
16.本技术实施例中，通过主机的第二时间自动机模型，实现了对数据包的生成以及发送。
17.在一种可能的实施方式中，第二时间自动机模型还包括第一等待状态，第二时间自动机模型还用于：
18.若数据包的目的地址不在主机的地址信息表中，则主机向控制器发送路由规则请求，并进入第一等待状态；主机在第一等待状态下，等待接收控制器发送的路由规则，路由规则中包括数据包的目的地址。
19.本技术实施例中，当更新网络调度策略时，数据包的目的地址不在主机的地址信息表中，通过设置主机的时间自动机模型的等待状态，保证了更新网络调度策略时，时间自动机网络模型的正常运行。
20.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，还包括：若主机接收到控制器发送的路由规则，则更新主机的地址信息表，并进入第二决策状态。
21.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，第二时间自动机模型还包括第三决策状态，第二时间自动机模型还用于：
22.在第二空闲状态下，主机接收数据包，并跳转到第三决策状态，主机在第三决策状态下处理数据包，并广播通知消息至监测器。
23.本技术实施例中，通过设置第三决策状态，实现了处于最终节点的主机对数据包的接收处理，并且通过广播通知消息至监测器，保证了模拟运行结果的可靠性。
24.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，第三时间自动机模型包括第二起始状态、第三空闲状态和第四决策状态；第三时间自动机模型用于：
25.在第二起始状态下初始化交换机参数，并使交换机跳转到第三空闲状态；交换机在第三空闲状态下接收数据包并进入第四决策状态；交换机在第四决策状态下判断数据包
的目的地址是否在交换机的地址信息表中；若目的地址在交换机的地址信息表中，交换机向目的地址转发数据包，并回到第三空闲状态，等待下一个数据包。
26.本技术实施例中，通过交换机的时间自动机模型，实现了数据包按照网络调度策略在交换机之间的传输。
27.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，第三时间自动机模型还包括第二等待状态，第三时间自动机模型还用于：
28.若数据包的目的地址不在交换机的地址信息表中，则交换机向控制器发送路由规则请求，并进入第二等待状态，交换机在第二等待状态下，等待接收控制器发送的路由规则，路由规则中包括数据包的目的地址。
29.本技术实施例中，当更新网络调度策略时，数据包的目的地址不在交换机的地址信息表中，通过设置交换机的时间自动机模型的等待状态，保证了更新网络调度策略时，时间自动机网络模型的正常运行。
30.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，若交换机接收到控制器发送的路由规则，则更新交换机的地址信息表，并进入第四决策状态。
31.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，第四时间自动机模型用于：
32.通过监测器接收主机广播的通知消息，并在接收到通知消息后，统计sdn的模拟运行结果。
33.本技术实施例中，通过监测器实时监测并统计主机广播的通知消息，生成了对sdn模拟运行结果。
34.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，验证属性为：
35.在时间t1内，吞吐量达到t1个单位的概率p1；或者，在吞吐量达到t2个单位时，时间不大于t2的概率p2。
36.本技术实施例中，通过设置验证属性为在时间t1内，吞吐量达到t1个单位的概率p1，实现了对网络调度策略下sdn的吞吐量分析，通过设置验证属性为在吞吐量达到t2个单位时，时间不大于t2的概率p2，实现了对网络调度策略下sdn的时延分析。
37.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，模拟运行结果包括sdn在时间t1内的吞吐量，或者，sdn在吞吐量为t2个单位时的时间。
38.下面介绍本技术实施例提供的网络调度策略的评估框架、网络调度策略的评估装置、电子设备、计算机可读存储介质以及计算机程序产品，其内容和效果可参考本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，不再赘述。
39.第二方面，本技术提供一种网络调度策略的评估框架，包括：sdn的时间自动机网络模型、uppaal-smc和数据处理模块，时间自动机网络模型的设计约束为验证属性，时间自动机模型用于根据sdn的网络调度策略模拟运行，生成模拟运行结果；uppaal-smc用于根据验证属性对模拟运行结果进行处理，生成网络调度策略的统计数据；数据处理模块用于利用统计数据，对网络调度策略进行分析评估。
40.第三方面，本技术实施例提供一种网络调度策略的评估装置，包括：
41.建立模块，用于基于统计模型检验理论建立软件定义网络sdn的时间自动机网络
模型，时间自动机网络模型的设计约束为验证属性。
42.运行模块，用于根据sdn的网络调度策略，对时间自动机网络模型进行模拟运行，生成模拟运行结果。
43.生成模块，用于根据验证属性对模拟运行结果进行处理，生成网络调度策略的统计数据。
44.评估模块，用于利用统计数据，对网络调度策略进行分析评估。
45.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，sdn包括控制器、主机、交换机和监测器；建立模块具体用于：
46.基于统计模型检验理论，分别建立控制器的第一时间自动机模型、主机的第二时间自动机模型、交换机的第三时间自动机模型以及监测器的第四时间自动机模型，组成时间自动机网络模型；时间自动机网络模型中的各时间自动机模型之间通过广播信道通信，同时共享全局时钟，并且各时间自动机模型可以读取共享变量。
47.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第一时间自动机模型包括第一空闲状态和第一决策状态，第一时间自动机模型用于：
48.当控制器接收到主机或交换机的路由规则请求时，控制器根据网络调度策略，生成路由规则，并从第一空闲状态进入第一决策状态；在第一决策状态下，控制器将路由规则发送至请求路由规则的主机或交换机，并跳转到第一空闲状态。
49.在一种可能的实施方式中，第二时间自动机模型包括第一起始状态、第二空闲状态和第二决策状态，第二时间自动机模型用于：
50.对主机进行参数初始化，生成第一时间，并将主机从第一起始状态跳转到第二空闲状态；在主机的时钟到达第一时间时，生成数据包并跳转到第二决策状态，在第二决策状态下，判断数据包的目的地址是否在主机的地址信息表中；若目的地址在主机的地址信息表中，则向目的地址发送数据包，并生成第二时间，进入第二空闲状态。
51.在一种可能的实施方式中，第二时间自动机模型还包括第一等待状态，第二时间自动机模型还用于：
52.若数据包的目的地址不在主机的地址信息表中，则主机向控制器发送路由规则请求，并进入第一等待状态；主机在第一等待状态下，等待接收控制器发送的路由规则，路由规则中包括数据包的目的地址。
53.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第二时间自动机模型，还用于：若主机接收到控制器发送的路由规则，则更新主机的地址信息表，并进入第二决策状态。
54.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第二时间自动机模型还包括第三决策状态，第二时间自动机模型还用于：
55.在第二空闲状态下，主机接收数据包，并跳转到第三决策状态，主机在第三决策状态下处理数据包，并广播通知消息至监测器。
56.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第三时间自动机模型包括第二起始状态、第三空闲状态和第四决策状态；第三时间自动机模型用于：
57.在第二起始状态下初始化交换机参数，并使交换机跳转到第三空闲状态；交换机
在第三空闲状态下接收数据包并进入第四决策状态；交换机在第四决策状态下判断数据包的目的地址是否在交换机的地址信息表中；若目的地址在交换机的地址信息表中，交换机向目的地址转发数据包，并回到第三空闲状态，等待下一个数据包。
58.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第三时间自动机模型还包括第二等待状态，第三时间自动机模型还用于：
59.若数据包的目的地址不在交换机的地址信息表中，则交换机向控制器发送路由规则请求，并进入第二等待状态，交换机在第二等待状态下，等待接收控制器发送的路由规则，路由规则中包括数据包的目的地址。
60.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第三时间自动机模型，还用于：若交换机接收到控制器发送的路由规则，则更新交换机的地址信息表，并进入第四决策状态。
61.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第四时间自动机模型用于：
62.通过监测器接收主机广播的通知消息，并在接收到通知消息后，统计sdn的模拟运行结果。
63.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，验证属性为：
64.在时间t1内，吞吐量达到t1个单位的概率p1；或者，在吞吐量达到t2个单位时，时间不大于t2的概率p2。
65.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，模拟运行结果包括sdn在时间t1内的吞吐量，或者，sdn在吞吐量为t2个单位时的时间。
66.第四方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括：
67.处理器，以及与处理器通信连接的存储器；
68.存储器存储计算机执行指令；
69.处理器执行存储器存储的计算机执行指令，以实现第一方面或第一方面可实现方式提供网络调度策略的评估方法。
70.第五方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面或第一方面可实现方式提供的网络调度策略的评估方法。
71.第六方面，本技术实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机执行指令，该计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面或第一方面可实现方式提供的网络调度策略的评估方法。
72.本技术提供的网络调度策略的评估方法、框架、装置及电子设备，通过基于统计模型检验理论建立软件定义网络sdn的时间自动机网络模型，时间自动机网络模型的设计约束为验证属性，然后根据sdn的网络调度策略，对时间自动机网络模型进行模拟运行，生成模拟运行结果，进而根据验证属性对模拟运行结果进行处理，生成网络调度策略的统计数据，最后利用统计数据，对网络调度策略进行分析评估。由于通过基于统计模型检验理论建立的sdn的时间自动机网络模型，不仅可以用于验证不同网络调度策略下sdn的传输性能，而且相比较于传统的网络仿真框架，本技术实施例提供的方法，能够对sdn的网络调度策略
做出准确有效的定量分析评估。
附图说明
73.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
74.图1是本技术实施例提供的sdn的架构示意图；
75.图2是本技术实施例提供的网络调度策略的评估框架的结构示意图；
76.图3是本技术一实施例提供的网络调度策略的评估方法的流程示意图；
77.图4是本技术实施例提供的第一时间自动机模型的示意图；
78.图5是本技术实施例提供的第二时间自动机模型的示意图；
79.图6是本技术实施例提供的第三时间自动机模型的示意图；
80.图7是本技术实施例提供的第四时间自动机模型的示意图；
81.图8是本技术实施例提供的网络调度策略的示例性分析图；
82.图9是本技术一实施例提供的网络调度策略的评估装置的结构示意图；
83.图10是本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
84.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
85.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
86.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
87.首先对本技术所涉及的名词进行解释：
88.模型检验(model checking)：是一种通过显式状态搜索或隐式不动点计算来验证有穷状态并发系统性质的自动化验证技术。当给定一个系统的模型时，模型检验能详尽并且自动地检查该模型是否达到了给定的规约。
89.统计模型检验(statistical model checking，smc)：相比传统的模型检验，smc在求解问题时对系统进行有限次数的仿真运行，使用假设检验来推断运行样本的统计论据是否满足规约，因此在验证较复杂的大型系统时，使用统计模型检验能够有效避免状态空间爆炸等问题。
90.时间自动机(timed automata)：是带有时钟集的有限自动机。时钟集是有限个时钟的集合，每个时钟都是一个取值范围为0或正数的变量。时间自动机状态之间的转换要满足时钟约束才可能发生。
91.uppaal：是一个使用时间自动机模型对实时系统进行建模、仿真和验证的工具。待验证的系统被建模为许多时间自动机，带有有限的控制结构和真值时钟变量，通过信道或共享变量进行通信。uppaal使用简化的时间计算树逻辑(timed computation tree logic,tctl)作为查询语言验证模型是否满足规约，包括状态表达式(state formulae)和路径表达式(path formulae)。其中状态表达式描述独立的状态，路径表达式用于验证模型的安全性(safety)、状态的可达性(reachability)以及事件的存在性(liveness)。
92.uppaal-smc：是对uppaal在随机性和统计模型检验方面进行了扩展，能够对系统属性进行定量分析。uppaal-smc使用加权度量时序逻辑(weighted metric temporal logic,wmtl)作为属性查询语言描述和验证系统规约。
93.软件定义网络(software defined network，sdn)：是一种将网络控制功能与转发功能分离、实现控制可编程的新兴网络架构，是网络虚拟化的一种实现方式。
94.作为大型商业公司和社会组织运行应用和处理海量数据的专用服务器集群，数据中心已成为现代社会的重要基础设施之一。剧增的流量给数据中心内部带来了数据处理资源分配不合理、数据丢包率增加、数据延时变大等问题和压力。传统的流量控制方法在数据中心复杂的网络拓扑环境中实现复杂度过高，效果不佳。为了提升数据中心内部的网络流量控制水平，sdn被引入数据中心，提升了网络的自动化管理和控制能力，能有效优化网络性能，提升网络服务质量。与此同时，如何有效配置部署sdn以最大幅度减少资源使用、提升网络服务水平，成为了数据中心网络运维的新难题。现有技术中，通常采用传统的网络仿真工具，以模拟sdn中的流量路径组合的方式，判断sdn的网络调度策略，但由于数据中心内部设施众多，网络情况复杂，传统的网络仿真工具在有限的算力下难以穷举模拟网络中所有的流量路径组合，无法实现准确评价sdn的网络调度策略。
95.基于此，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法、框架、装置及电子设备的发明构思在于，通过基于统计模型检验理论建立的sdn的时间自动机网络模型，验证不同网络调度策略下sdn的传输性能，相比较于传统的网络仿真框架，能够对sdn的网络调度策略做出准确有效的定量分析评估。
96.以下，对本技术实施例的示例性应用场景进行介绍。
97.本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法可以通过本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置或网络调度策略的评估框架执行，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置或网络调度策略的评估框架可以集成在服务器上，或者该网络调度策略的评估装置或网络调度策略的评估框架也可以为服务器本身。本技术实施例对服务器的具体类型不做限制。
98.本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，可以对sdn的网络调度策略进行评估，图1是本技术实施例提供的sdn的架构示意图，如图1所示，sdn的整体架构由下到上一般分为数据平面、控制平面和应用平面三层。其中数据平面由主机、交换机等网络通用硬件组成，负责数据的传输；控制平面掌握全局网络信息，负责各种转发规则的控制；应用平面包含各种基于sdn的网络应用。以控制器(controller)为逻辑中心，南向接口负责与数据平
面的交换机(switch)进行通信，北向接口负责与应用平面的调度器(scheduler)进行通信。图2是本技术实施例提供的网络调度策略的评估框架的结构示意图，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法可以通过网络调度策略的评估框架执行，如图2所示，本技术实施例提供的网络调度策略的评估框架可以包括sdn的时间自动机网络模型，uppaal-smc和数据处理模块，时间自动机网络模型的设计约束为验证属性，其中，设计约束为规约，时间自动机网络模型包括分别对控制器、主机、交换机和监测器建立的多个时间自动机模型，时间自动机模型用于根据sdn的网络调度策略模拟运行，生成模拟运行结果；uppaal-smc用于根据验证属性对模拟运行结果进行处理，生成网络调度策略的统计数据；数据处理模块用于利用统计数据，对网络调度策略进行分析评估。
99.下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本技术的实施例进行描述。
100.图3是本技术一实施例提供的网络调度策略的评估方法的流程示意图，该方法可以由网络调度策略的评估装置执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，下面以服务器为执行主体对网络调度策略的评估方法进行说明。如图3所示，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法可以包括：
101.步骤s101：基于统计模型检验理论建立sdn的时间自动机网络模型，时间自动机网络模型的设计约束为验证属性。
102.如图1所示，sdn在工作过程中，通过sdn的应用平面的调度器编制不同的网络调度策略，并在sdn的控制平面将网络调度策略写入控制器，最终作用于数据平面，决策数据包的传输路径，进而影响整个sdn的传输性能。
103.在一种可能的实施方式中，时间自动机网络模型可以包括控制器的时间自动机模型、主机的时间自动机模型、交换机的时间自动机模型以及监测器的时间自动机模型。则基于统计模型检验理论建立sdn的时间自动机网络模型，包括：基于统计模型检验理论，分别建立控制器的第一时间自动机模型、主机的第二时间自动机模型、交换机的第三时间自动机模型以及监测器的第四时间自动机模型，组成时间自动机网络模型。时间自动机网络模型中的各时间自动机模型之间通过广播信道通信，同时共享全局时钟，并且各时间自动机模型可以读取共享变量。广播信道包括收发数据包的信道、请求/下发路由规则，以及监测器的通知信道。
104.时间自动机网络模型的设计约束为验证属性，针对sdn的不同评估指标，可以设置不同的验证属性。在一种可能的实施方式中，sdn的评估指标为吞吐量，则本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，验证属性可以为：在时间t1内，吞吐量达到t1个单位的概率p1。本技术实施例对验证属性的实现方式不做限制，例如，验证属性可以通过查询语句实现，查询语句可以为pr[《＝t1](《》throughput》＝t1)，表示在时间t1内，吞吐量达到t1个单位的概率。
[0105]
在另一种可能的实施方式中，sdn的评估指标为时延，则本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，验证属性可以为：在吞吐量达到t2个单位时，时间不大于t2的概率p2。验证属性可以通过查询语句实现，查询语句可以为pr[《＝t2](《》clock》＝t2)，表示吞吐量达到t2个单位时，时间不大于t2的概率。
[0106]
sdn的评估指标可以为一个指标或多个指标，则验证属性可以包括一个条件或多个条件，例如可以通过一个或多个条件语句实现。本技术实施例对验证属性的设置仅以上述为例，并不限于此。通过灵活设置验证属性，可以满足用户对网络调度策略多种指标的评估需求。
[0107]
步骤s102：根据sdn的网络调度策略，对时间自动机网络模型进行模拟运行，生成模拟运行结果。
[0108]
在建立时间自动机网络模型之后，对时间自动机网络模型进行模拟运行，时间自动机网络模型的网络调度策略为待评估的网络调度策略，数据包按照网络调度策略的传输路径，在sdn中进行传输。在模拟运行之后，生成模拟运行结果，其中，模拟运行结果可以包括sdn的吞吐量、时延、丢包率等等，本技术实施例对此不做限制。
[0109]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，模拟运行结果包括sdn在时间t1内的吞吐量，或者，sdn在吞吐量为t2个单位时的时间。
[0110]
步骤s103：根据验证属性对模拟运行结果进行处理，生成网络调度策略的统计数据。
[0111]
在根据sdn的网络调度策略，对时间自动机网络模型进行模拟运行，生成模拟运行结果之后，根据验证属性对模拟运行结果进行处理，生成网络调度策略的统计数据。其中，根据验证属性对模拟运行结果进行处理，生成网络调度策略的统计数据，可以通过uppaal-smc实现。
[0112]
为了便于理解，本技术实施例以验证属性为：在时间t1内，吞吐量达到t1个单位的概率p1，模拟运行结果为sdn在时间t1内的吞吐量为例进行说明，本技术实施例并不限于此。
[0113]
在对时间自动机网络模型进行大量的模拟运行之后，可以生成多个模拟运行结果，即sdn在时间t1内的多个吞吐量，通过uppaal-smc统计到多个模拟运行结果，以计算在时间t1内，吞吐量达到t1个单位的概率p1，生成sdn在网络调度策略下的统计数据。
[0114]
步骤s104：利用统计数据，对网络调度策略进行分析评估。
[0115]
在生成sdn在网络调度策略下的统计数据之后，利用统计数据，对网络调度策略进行分析评估，生成分析评估结果。本技术实施例对利用统计数据对网络调度策略进行分析评估的具体实施方式不做限制。
[0116]
在一种可能的实施方式中，利用统计数据对网络调度策略进行分析评估，可以通过设置网络调度策略的评估标准，与统计数据进行对比的方式实现。例如，网络调度策略的评估标准可以为在时间t1内吞吐量达到t1个单位的概率为p3，当p1大于p3时表示网络调度策略的吞吐量指标为优秀。再例如，网络调度策略的评估标准可以为丢包率为p4，则当丢包率小于p4时表示网络调度策略的丢包率指标为优秀。本技术实施例仅以此为例，并不限于此。
[0117]
本技术实施例中，通过基于统计模型检验理论建立的sdn的时间自动机网络模型，不仅可以用于验证不同网络调度策略下sdn的传输性能，而且相比较于传统的网络仿真框架，本技术实施例提供的方法，能够对sdn的网络调度策略做出准确有效的定量分析评估。
[0118]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的时间自动机网络模型包括控制器的第一时间自动机模型、主机的第二时间自动机模型、交换机的第三时间自动机模型以及
监测器的第四时间自动机模型，下面分别对时间自动机网络模型的各时间自动机模型进行介绍。
[0119]
在一种可能的实施方式中，图4是本技术实施例提供的第一时间自动机模型的示意图，如图4所示，第一时间自动机模型包括第一空闲状态和第一决策状态，第一时间自动机模型用于：
[0120]
当控制器接收到主机或交换机的路由规则请求时，控制器根据网络调度策略，生成路由规则，并从第一空闲状态进入第一决策状态；在第一决策状态下，控制器将路由规则发送至请求路由规则的主机或交换机，并跳转到第一空闲状态。
[0121]
数据包按照一定的路由规则在主机或者交换机之间进行传输，若主机或交换机中不存在数据包的路由规则，则主机或交换机会向控制器发送路由规则请求。控制器默认处于第一空闲状态，当接收到主机或交换机的路由规则请求时，控制器根据网络调度策略，生成路由规则，并从第一空闲状态进入第一决策状态。本技术实施例对控制器根据网络调度策略生成路由规则的具体实现方式不做限制。在第一决策状态下，控制器下发路由规则至请求路由规则的主机或交换机，消息发送完毕后，控制器跳回第一空闲状态，等待新的请求。
[0122]
本技术实施例中，通过控制器的时间自动机模型，实现了根据网络调度策略生成路由规则，并利用网络调度策略的路由规则模拟运行时间自动机网络模型，进而实现了对不同网络调度策略下sdn的传输性能的评估。
[0123]
在上述实施例的基础上，下面介绍主机的时间自动机模型，在一种可能的实施方式中，图5是本技术实施例提供的第二时间自动机模型的示意图，如图5所示，第二时间自动机模型包括第一起始状态、第二空闲状态和第二决策状态，第二时间自动机模型用于：
[0124]
对主机进行参数初始化，生成第一时间，并将主机从第一起始状态跳转到第二空闲状态；在主机的时钟到达第一时间时，生成数据包并跳转到第二决策状态，在第二决策状态下，判断数据包的目的地址是否在主机的地址信息表中；若目的地址在主机的地址信息表中，则向目的地址发送数据包，并生成第二时间，进入第二空闲状态。
[0125]
主机可以向其他主机发送数据包，或者从其他主机及交换机接收数据包，其中，以图1所示sdn为例，主机1(host1)为初始节点，用于生成和发送数据包，主机2(host2)为最终节点，用于接收交换机发送的数据包。
[0126]
主机在第一起始状态进行参数初始化，将主机时钟设置为0，并生成第一时间，主机在参数初始化之后，跳转到第二空闲状态。若主机为初始节点，则在主机时钟达到第一时间时，生成数据包，并跳转到第二决策状态。主机在第二决策状态下，判断数据包的目的地址是否在主机的地址信息表中，若目的地址在主机的地址信息表中，则向目的地址发送数据包，并生成第二时间，进入第二空闲状态，等待主机时钟达到第二时间时，生成数据包，以此循环，不断的生成数据包并将数据包发送至数据包的目的地址。
[0127]
在一种可能的实施方式中，如图5所示，第二时间自动机模型还包括第一等待状态，第二时间自动机模型还用于：
[0128]
若数据包的目的地址不在主机的地址信息表中，则主机向控制器发送路由规则请求，并进入第一等待状态；主机在第一等待状态下，等待接收控制器发送的路由规则，路由规则中包括数据包的目的地址。
[0129]
主机在接收到控制器发送的路由规则之后，获取到路由规则中数据包的目的地址，在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，还包括：若主机接收到控制器发送的路由规则，则更新主机的地址信息表，并进入第二决策状态。
[0130]
此时，主机的地址信息表中存在数据包的目的地址。主机在更新地址信息表之后进入第二决策状态，并重新执行判断数据包的目的地址是否在主机的地址信息表中。
[0131]
本技术实施例中，当更新网络调度策略时，数据包的目的地址不在主机的地址信息表中，通过设置主机的时间自动机模型的等待状态，保证了更新网络调度策略时，时间自动机网络模型的正常运行。通过主机的第二时间自动机模型，实现了对数据包的生成以及发送。
[0132]
在一种可能的实施方式中，主机为最终节点，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，第二时间自动机模型还包括第三决策状态，第二时间自动机模型还用于：
[0133]
在第二空闲状态下，主机接收数据包，并跳转到第三决策状态，主机在第三决策状态下处理数据包，并广播通知消息至监测器。
[0134]
主机在第二空闲状态下，接收其他设备广播出的数据包，并将数据包进行入队处理，跳转到第三决策状态。主机在第三决策状态广播通知消息至监测器，同时处理该数据包，数据包处理完成后从队列中移除。其中，本技术实施例对主机向监测器广播的通知消息不做限制。
[0135]
本技术实施例中，通过设置第三决策状态，实现了处于最终节点的主机对数据包的接收处理，并且通过广播通知消息至监测器，保证了模拟运行结果的可靠性。
[0136]
在上述实施例的基础上，下面介绍交换机的时间自动机模型，即第三时间自动机模型。在一种可能的实施方式中，图6是本技术实施例提供的第三时间自动机模型的示意图，如图6所示，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，第三时间自动机模型包括第二起始状态、第三空闲状态和第四决策状态。第三时间自动机模型用于：
[0137]
在第二起始状态下初始化交换机参数，并使交换机跳转到第三空闲状态；交换机在第三空闲状态下接收数据包并进入第四决策状态；交换机在第四决策状态下判断数据包的目的地址是否在交换机的地址信息表中；若目的地址在交换机的地址信息表中，交换机向目的地址转发数据包，并回到第三空闲状态，等待下一个数据包。
[0138]
交换机在第二起始状态下初始化交换机参数，之后跳转到第三空闲状态，等待接收其他设备发送的数据包，在接收到数据包时，第三时间自动机模型将数据包括入队，若队列不为空，交换机将队首数据包移出并开始处理，跳转到第四决策状态，交换机在第三决策状态下判断数据包的目的地址是否在交换机的地址信息表中，若存在，则交换机向目的地址转发数据包，然后回到第三空闲状态，等待接收下一个数据包。
[0139]
本技术实施例中，通过交换机的时间自动机模型，实现了数据包按照网络调度策略在交换机之间的传输。
[0140]
在一种可能的实施方式中，数据包的目的地址可能不在交换机的地址信息表中，如图6所示，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，第三时间自动机模型还包括第二等待状态，第三时间自动机模型还用于：
[0141]
若数据包的目的地址不在交换机的地址信息表中，则交换机向控制器发送路由规则请求，并进入第二等待状态，交换机在第二等待状态下，等待接收控制器发送的路由规
则，路由规则中包括数据包的目的地址。
[0142]
在交换机接收到控制器发送的路由规则之后，在一种可能的实施方式中，第三时间自动机模型更新交换机的地址信息表，并进入第四决策状态。在第四决策状态执行数据包的转发。
[0143]
本技术实施例中，当更新网络调度策略时，数据包的目的地址不在交换机的地址信息表中，通过设置交换机的时间自动机模型的等待状态，保证了更新网络调度策略时，时间自动机网络模型的正常运行。
[0144]
第四时间自动机模型为监测器的时间自动机模型，在一种可能的实施方式中，图7是本技术实施例提供的第四时间自动机模型的示意图，如图7所示，本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法，第四时间自动机模型用于：
[0145]
通过监测器接收主机广播的通知消息，并在接收到通知消息后，统计sdn的模拟运行结果。
[0146]
监测器处于第四空闲状态，始终处于检测中的状态，等待接收主机广播的通知消息，并在接收到通知消息后，统计sdn的模拟运行结果。
[0147]
本技术实施例中，通过监测器实时监测并统计主机广播的通知消息，生成了对sdn模拟运行结果。
[0148]
为了便于理解，下面实施例结合图1所示的sdn架构实例，以验证属性为pr[《＝3](《》throughput》＝100)，即验证某一调度策略下，在3秒内达到吞吐量为100gb的概率为例，对本技术实施例提供的网络调度策略的评估方法进行示例性的介绍。
[0149]
通过图1所示的sdn实例，模拟了主机1生成数据包，经过一系列交换机的转发到达主机2的数据中心网络传输场景。场景中包含7台交换机，控制器中写入了两个网络调度策略，其中网络调度策略1采用深度优先搜索方式，生成路径结果为：主机1-》交换机1-》交换机2-》交换机3-》交换机4-》交换机5-》主机2，网络调度策略2采用广度优先搜索方式，生成路径结果为：主机1-》交换机1-》交换机6-》交换机7-》交换机5-》主机2。在将sdn生成时间自动机网络模型后，将时间自动机网络模型的设计规约转化为系统的验证属性。时间自动机网络模型将进行大量随机模拟运行，这里详细介绍一次运行流程：
[0150]
主机1生成一个数据包p0，从第一起始状态跳转到第二空闲状态，将主机时钟初始化为0并生成一个随机时间即第一时间tr。由于主机1为初始节点，当主机时钟消耗达到tr时，判断p0的目的地址是否在主机1的地址信息表中。假设此时目的地址能匹配到，则主机1向目的地址交换机1发出该数据包，同时生成一个新的随机时间即第二时间t
r’和新数据包p2并将主机1时钟置为0，主机1重新进入第二空闲状态，等待发出新的数据包。
[0151]
交换机1在第二起始状态初始化后进入第三空闲状态，在收到主机1发送的数据包p0后，交换机1将p0加入待处理队列中，此时队列不为空，交换机将队首数据包移出队列处理。假设目的地址在交换机的地址信息表中匹配不到，交换机1向控制器发送消息请求路由规则，跳转到第二等待状态。此时主机1向交换机1发送了数据包p1，交换机1收到后将p1入队等待后续处理。
[0152]
假设控制器当前写入的是网络调度策略1，处于第一空闲状态下的控制器收到交换机1发来的路由规则请求后，根据网络调度策略1生成路由规则，即交换机1应将数据包转发给交换机2。生成的路由规则将被立刻下发通知给交换机1。
[0153]
处于第二等待状态的交换机1收到下发的路由规则后，将该路由规则写入交换机1的地址信息表，此时数据包p0的目的地址在交换机1的地址信息表中能匹配到，交换机1将p0发送给交换机2，重新进入第三空闲状态。由于交换机1的队列不为空，队首的数据包p1将继续被取出转发。
[0154]
交换机2收到交换机1发送的数据包p0后，将继续根据图6所示方式处理，因此数据包p0将沿着主机1-》交换机1-》交换机2-》交换机3-》交换机4-》交换机5-》主机2的路径，最终到达主机2。
[0155]
主机2完成初始化后在第一空闲状态等待。由于其为最终节点，在收到交换机5转发来的数据包p0后，主机2先将p0加入待处理队列，在向监测器发送完通知消息后，从队列中取出队首数据包p0处理。完成处理后主机2重新回到第一空闲状态等待接受下一个数据包。
[0156]
监测器一直处于监测中的状态，在收到主机2发送的通知消息后，监测器内部计数器加1，完成一个数据包的监测统计。
[0157]
至此，一个数据包p0完成了从主机1生成并经过一系列交换机的转发到达主机2被接收处理的过程。而整个系统会模拟大量数据包由主机1生成后被转发到主机2，并通过监测器监测系统吞吐量。经过大量的随机模拟运行，结合验证属性，生成网络调度策略的统计数据，然后利用统计数据，对网络调度策略进行分析评估。
[0158]
在一种可能的实施方式中，图8是本技术实施例提供的网络调度策略的示例性分析图。如图8所示，网络调度策略1比网络调度策略2需要消耗更多时间才能拥有一定的概率达到目标吞吐量，而在消耗最大时间3秒的情况下，网络调度策略2比网络调度策略1用用更大的概率达成吞吐量为100gb的设计规约，因此，可以判断网络调度策略2比网络调度策略1更好。
[0159]
下述为本技术装置实施例，可以用于执行本技术方法实施例。对于本技术装置实施例中未披露的细节，请参照本技术方法实施例。
[0160]
图9是本技术一实施例提供的网络调度策略的评估装置的结构示意图，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，如图9所示，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置可以包括：建立模块31、运行模块32、生成模块33和评估模块34。
[0161]
建立模块31，用于基于统计模型检验理论建立软件定义网络sdn的时间自动机网络模型，时间自动机网络模型的设计约束为验证属性。
[0162]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，验证属性为：在时间t1内，吞吐量达到t1个单位的概率p1；或者，在吞吐量达到t2个单位时，时间不大于t2的概率p2。
[0163]
运行模块32，用于根据sdn的网络调度策略，对时间自动机网络模型进行模拟运行，生成模拟运行结果。
[0164]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，模拟运行结果包括sdn在时间t1内的吞吐量，或者，sdn在吞吐量为t2个单位时的时间。
[0165]
生成模块33，用于根据验证属性对模拟运行结果进行处理，生成网络调度策略的统计数据。
[0166]
评估模块34，用于利用统计数据，对网络调度策略进行分析评估。
[0167]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，sdn包括控制器、主机、交换机和监测器；建立模块31具体用于：
[0168]
基于统计模型检验理论，分别建立控制器的第一时间自动机模型、主机的第二时间自动机模型、交换机的第三时间自动机模型以及监测器的第四时间自动机模型，组成时间自动机网络模型；时间自动机网络模型中的各时间自动机模型之间通过广播信道通信，同时共享全局时钟，并且各时间自动机模型可以读取共享变量。
[0169]
本实施例的装置可以执行上述图3所示的方法实施例，其技术原理和技术效果与上述实施例相似，此处不再赘述。
[0170]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第一时间自动机模型包括第一空闲状态和第一决策状态，第一时间自动机模型用于：
[0171]
当控制器接收到主机或交换机的路由规则请求时，控制器根据网络调度策略，生成路由规则，并从第一空闲状态进入第一决策状态；在第一决策状态下，控制器将路由规则发送至请求路由规则的主机或交换机，并跳转到第一空闲状态。
[0172]
在一种可能的实施方式中，第二时间自动机模型包括第一起始状态、第二空闲状态和第二决策状态，第二时间自动机模型用于：
[0173]
对主机进行参数初始化，生成第一时间，并将主机从第一起始状态跳转到第二空闲状态；在主机的时钟到达第一时间时，生成数据包并跳转到第二决策状态，在第二决策状态下，判断数据包的目的地址是否在主机的地址信息表中；若目的地址在主机的地址信息表中，则向目的地址发送数据包，并生成第二时间，进入第二空闲状态。
[0174]
在一种可能的实施方式中，第二时间自动机模型还包括第一等待状态，第二时间自动机模型还用于：
[0175]
若数据包的目的地址不在主机的地址信息表中，则主机向控制器发送路由规则请求，并进入第一等待状态；主机在第一等待状态下，等待接收控制器发送的路由规则，路由规则中包括数据包的目的地址。
[0176]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第二时间自动机模型，还用于：若主机接收到控制器发送的路由规则，则更新主机的地址信息表，并进入第二决策状态。
[0177]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第二时间自动机模型还包括第三决策状态，第二时间自动机模型还用于：
[0178]
在第二空闲状态下，主机接收数据包，并跳转到第三决策状态，主机在第三决策状态下处理数据包，并广播通知消息至监测器。
[0179]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第三时间自动机模型包括第二起始状态、第三空闲状态和第四决策状态；第三时间自动机模型用于：
[0180]
在第二起始状态下初始化交换机参数，并使交换机跳转到第三空闲状态；交换机在第三空闲状态下接收数据包并进入第四决策状态；交换机在第四决策状态下判断数据包的目的地址是否在交换机的地址信息表中；若目的地址在交换机的地址信息表中，交换机向目的地址转发数据包，并回到第三空闲状态，等待下一个数据包。
[0181]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第三
时间自动机模型还包括第二等待状态，第三时间自动机模型还用于：
[0182]
若数据包的目的地址不在交换机的地址信息表中，则交换机向控制器发送路由规则请求，并进入第二等待状态，交换机在第二等待状态下，等待接收控制器发送的路由规则，路由规则中包括数据包的目的地址。
[0183]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第三时间自动机模型，还用于：若交换机接收到控制器发送的路由规则，则更新交换机的地址信息表，并进入第四决策状态。
[0184]
在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的网络调度策略的评估装置，第四时间自动机模型用于：
[0185]
通过监测器接收主机广播的通知消息，并在接收到通知消息后，统计sdn的模拟运行结果。
[0186]
本技术所提供的装置实施例仅仅是示意性的，图9中的模块划分仅仅是一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统。各个模块相互之间的耦合可以是通过一些接口实现，这些接口通常是电性通信接口，但是也不排除可能是机械接口或其它的形式接口。因此，作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，也可以分布到同一个或不同设备的不同位置上。
[0187]
图10是本技术实施例提供的电子设备的结构示意图，电子设备可以为服务器，如图10所示，该电子设备包括：
[0188]
接收器40、发送器41、处理器42和存储器43以及计算机程序；其中，接收器40和发送器41，实现与其他设备之间的数据传输，计算机程序被存储在存储43中，并且被配置为由处理器42执行，计算机程序包括用于执行上述网络调度策略的评估方法的指令，其内容及效果请参考方法实施例。
[0189]
此外，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当用户设备的至少一个处理器执行该计算机执行指令时，用户设备执行上述各种可能的方法。
[0190]
其中，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。另外，该asic可以位于用户设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。
[0191]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0192]
本技术实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现上述实施例中网络调度策略的评估方法中的各个步骤。
[0193]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其
它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
[0194]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求书来限制。