基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于互联网技术领域，特别涉及一种基于混合传输模式的数据中也的动态 数据流调度方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，互联网技术发展迅速，云计算技术得到了极大的推进和提高。作为云计算 的基础设施，数据中也的发展对云计算的推进和普及带来了前所未有的好处。目前，基于云 计算的应用服务呈现高速增长状态，运用于生活中的各个领域，给人们的工作、学习、娱乐 带来了极大的便利。然而，随着数据中也的发展，W及基于云计算技术的大规模服务的增 长，该些服务所产生的数据流呈现出两极化特征，既有对延时敏感的小数据流，又有对输出 敏感的大数据流，对该些数据流的路由和调度给数据中也网络带来了巨大的挑战。如何高 效处理混合数据流成为限制数据中也网络发展的一个瓶颈。
[0003] 对延迟敏感的小数据流和对输出敏感的大数据流结合在一起，在数据中也网络中 动态产生热口连接，导致网络拥塞，数据中也性能受到严重影响。近期，有科研工作者提出， 将热口连接的数据流通过合理的调度，将其分配到其它利用率较低的连接上，可W有效缓 解网络拥塞问题。
[0004]目前，针对网络拥塞问题的解决方案主要分为两种类型，第一，重新设计实现数据 中也网络拓扑结构，利用新的拓扑特性解决网络拥塞和热点问题。第二，在传统的数据中也 当中加入无线部分，利用无线传输高速率、低延迟的特点，解决网络拥塞问题。
[0005] 60GHz无线通讯技术作为一种新兴技术，具有传输速率高、抗干扰性强、安全性高、 方向性强、允许的发射功率高等特点，将其运用于传统的有线数据中也，构成混合传输模式 的数据中也。通过合理的部署和调度，利用60GHz技术对大数据流进行传输，可W为解决网 络拥塞问题提供一个新的思路。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于混合传输模式的 数据中也的动态数据流调度方法，在保证应用程序正常工作的情况下，在混合传输模式的 数据中也采用混合路由的方式，对大数据流进行调度，通过利用有线连接和无线连接，解决 数据中也网络拥塞问题，提升数据中也整体性能。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0008] -种基于混合传输模式的数据中也的动态数据流调度方法，在混合传输模式的数 据中也网络下按照W下步骤实现：
[0009] 步骤（1)，将数据流fk的大小d\交换器通过有线连接构成的网络拓扑图 6，(￥，6，)、交换器通过无线连接形成的干扰图而(￥1，&)^及可用无线连接氏作为输入，其 中，V表示交换器集合，E，表示有线连接集合，VI表示存在相互干扰的交换器节点构成的集 合，El表示相互干扰的无线连接构成的集合，干扰图GI(Vi，El)表示中的干扰关系；
[0010] 步骤似，利用线性规划获得最优链路分配问题的最优分解集合护fj-y;
[0011] 步骤（3)，对于任意的干扰节点Vi，ViGVi，根巧
【主权项】
1. 一种基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法，其特征在于，在混合传 输模式的数据中心网络下按照以下步骤实现： 步骤（1)，将数据流fk的大小dk、交换器通过有线连接构成的网络拓扑图GW(V，Ew)、交 换器通过无线连接形成的干扰图GJVdEJ以及可用无线连接作为输入，其中，V表示 交换器集合，Ew表示有线连接集合，Vz表示存在相互干扰的交换器节点构成的集合，Ez表示 相互干扰的无线连接构成的集合，干扰表示中的干扰关系； 步骤（2)，利用线性规划获得最优链路分配问题的最优分解集〃
步骤（3)，对于任意的干扰节点VpvpVz，根据
和步 骤⑵获得的最优分解集合{xfy}'，获得其对应的权重《 (vj，其中表示连接i和j的 边，如果存在连接，则\为1，如果不存在，则eu为0,F表示处理对象，为若干个数据流fk 构成的集合，入表示链路利用率，(^表示链路容量，《(vJ表示干扰节点的权重； 步骤（4a)，获得分解之后的多个独立集合IS以及其对应的分数集合{ydi)}; 步骤（4b)，根据（4a)获得的分数集合选择一个独立集合IS，称之为 步骤（5)，对于任意&
u赋值，如果eI*，Yu为1，表示e。被 加入解集合，否则Yij= 〇,表示e^未被加入解集合； 步骤（6)，结合上一步得到的Yi」，更新{Yd集合，获取新的{Yd，即最终的{Y』， 对于{Yd中为1的元素，其表示的连接属于最终的解集；结合最终的{Yd和步骤（2) 中获得的最优分解集合
\得到{xfj，表示第k个数据流是否经过i节点和j节 占. 步骤（7a)，根据[X&丨?，将数据流fk分配到不同的路径，获得一个路径集合，每一条路 径都需要满足数据流的要求； 步骤（7b)，对于任意的数据流fk，根据概率选择一条路径，加入到路径集合； 步骤（8)，返回路径集合{Pk}和结束运算。
2. 根据权利要求1所述基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法，其特 征在于，对于可用无线连接^中的任意一条边，将其放入干扰图& (VD 4)作为一个节 点，如果任意两个节点存在干扰，则在这两个节点之间加入一条边（ei，e2);对于干扰图h(VDEJ中的节点，如果两个节点之间不存在边，则表明这两个节点相互独立，独立集合IS 为干扰的一个子集，IS中任意两个节点均独立，为了建立无线连接，从干扰图 h(VDEJ中选择一个独立集合IS，假定
其中，对于euGEw，表示eu是否被选中，若选中，则为1，否则为0,如果两条被选 中的连接存在干扰，则无法满足式（2)，即，所有被选中的连接来自同一个独立集合IS。
3. 根据权利要求1所述基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法，其特征 在于，所述步骤（2)中最优分解集合的求解方法为： 对于h求解 min入 属于NP-hard问题，运用松弛算法通过分解步骤，最终利用线性规划获得最优链路分 配问题的最优分解集名
X&为二进制数，表示数据流fk是否经过连接e"，
其中，62表示路由路径中的有线和无线连接的数量。
4. 根据权利要求3所述基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法，其特征 在于，运用松弛算法通过分解步骤后，利用线性规划思想获得一个分数集合，对应凸组合当 中的若干点，即集咍
5. 根据权利要求3所述基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法，其特征 在于，结合每一条数据流的大小和每条边的占用情况，以及链路容量和链路利用率，计算出 e。的权重w(eu)。
6. 根据权利要求3所述基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法，其特征 在于，所述步骤（4a)中，利用图着色算法，将干扰图&和权重集合《 (Vi)作为算法输入获 得干扰图&的分解结果{y(I^ :I,e1}，得到分解之后的独立集合IS以及其对应的分数集 合。
7. 根据权利要求3所述基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法，其特征 在于，所述步骤（4b)中，根据分数集合y(r)对应的分数性质，选择一个最优的独立集合 IS〇
8. 根据权利要求1所述基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法，其特征 在于，所述步骤（6)中，结合最终的{Yij}和步骤（2)中获得的最优分解集合
, 得到{xfy丨，如果{xfy}:为1，表示第k个数据流经过i节点和j节点，否则，不经过i节点和j节点。
9.根据权利要求1所述基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法，其特征 在于，所述步骤（7a)中，对3
如果Xg为1，fk经过％_，否则，不经过它，最终 fk获得多条路径，随机选择一条进行传输。
【专利摘要】一种基于混合传输模式的数据中心的动态数据流调度方法，在混合传输模式的数据中心网络下，将数据流的大小、交换器通过有线连接构成的网络拓扑图、交换器通过无线连接形成的干扰图以及可用无线连接作为输入，结合松弛算法、线性规划等方法对数据流调度问题进行求解，最终获取数据流传输路径以及链路使用状况，作为算法输出，本发明通过对数据中心中的大数据流进行合理调度，消除数据中心的热点问题，解决拥塞，提升数据中心的整体性能，同时，方案本身的消耗控制在一定范围之内，不会给数据中心引入新的负担，本发明可以在保证数据中心消耗的前提下，对网路中的大数据流进行合理调度，消除数据中心网络的热点和拥塞，提升数据中心性能。
【IPC分类】H04L29-08
【公开号】CN104702694
【申请号】CN201510122705
【发明人】崔勇, 肖诗汉, 朱超, 杨振杰
【申请人】清华大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月19日