一种多路径跨域架构的动态流量调度系统的制作方法

本发明涉及计算机网络调度，特别涉及一种多路径跨域架构的动态流量调度系统。

背景技术：

1、互联网的发展使得用户对于网络的依赖和需求越来越高。通信大数据及流量信息的处理直接关系了网络的质量和效率。随着网络规模不断扩大，网络流量的分配调度问题日益突出，且受到越来越多的关注。网络数据流量的爆炸式增长对流量调度提出了新的挑战。在网络数据流量分配调度中，较高的吞吐量可以提高带宽利用率，减小传输时间，有效减少网络拥塞，保证网络的可靠性。

2、在现实生活的应用中，网络结构是复杂多变的，网络流量传输要求也是千变万化，这都使得网络流量调度变得十分困难。而且，单一控制域的架构以及扁平集中式的架构很难满足对频繁转发请求消息和网络统计信息处理的要求，严重影响了流量的均衡分配和动态优化调度。另一方面，现有的流量调度策略无法根据多个域的链路状态和流量的变化实现动态调整，当控制域增多时，域间的管理规模和请求延时也限制了网络的性能。

3、如果网络中多条流量的传输都集中到同一域间路径或者都经过同一个域，那么就会增加域内路由的负担以及造成域间路径的拥塞，影响整个网络的性能。因此，根据域间链路高带宽，低时延的特性，设计一种跨域的动态流量调整策略是十分必要的。根据提取的流量的信息参数和调度策略，使得全局流量能够最大化地合理均匀分配。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对背景技术中提出的问题，提供一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，通过自调整多路径流量控制方法、网络跨域拥塞控制机制、动态流量调度模块，提升网络服务质量，提高网络的稳定性和灵活性。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，其特征在于，包括自调整多路径流量控制系统、网络跨域拥塞控制机制和动态流量调度模块；所述网络跨域拥塞控制机制从宏观上解决大规模网络负载均衡问题；所述自调整多路径流量控制系统和动态流量调度模块实现了多路径下灵活地流量控制策略；

4、三大模块主要针对特定的网络架构的流量调度进行优化设计，并充分考虑到域间大规模多路径的网络场景部署要求；三个模块的协同避免了多个域的链路分配和流量分布无法进行动态调整的限制。本系统根据域间多个路径的状态及实时流量采用不同的策略实现协同调度，提高链路利用率和吞吐率；

5、所述自调整多路径流量控制系统利用openflow控制器，支持多路径根据网络的特点，找到最优空闲路径，提高网络吞吐量；

6、所述网络跨域拥塞控制机制采用了一种基于流量分配优化模型的链路利用率的样本方差；

7、所述动态流量调度模块设计了一种改进的协同进化算法动态调整流量实现最优分配方案。

8、优选地，在自调整多路径流量控制方法中，利用openflow控制器，支持多路径根据网络的特点，找到最优空闲路径；在数据流信息到达openflow之后，openflow首先开始查找流表项内是否匹配；如果有，则转发此数据流，如果没有，则转发到控制器。

9、优选地，在自调整多路径流量控制方法中，控制器采用自调整流量控制系统计算最优路由路径，根据优先级顺序将最优路径反馈给交换机评估链路状态，实时检测流量。

10、优选地，在自调整多路径流量控制方法中，根据网络监控，网络中80％的流量小于100kb，因此，将大于100kb的流量标记后，再转发，经过自调整多路径流量控制系统汇总进行路径计算，然后由流量表管理模块负责统一管理和流量转发。

11、优选地，在网络跨域拥塞控制机制中，一个集中的控制器执行计算流量的功能转发规则，其转发决策为从全局而不是局部网络条件，因其考虑了可选链路的利用率和流量大小。

12、优选地，在网络跨域拥塞控制机制中，采用了一种基于流量分配优化模型的链路利用率的样本方差，对流量的组合特点、网络状态及应用需求进行路由转发，并实现网络流量的有效平衡；每个链路的利用率越小，整体的流量控制环节越接近最佳平衡。

13、优选地，在网络跨域拥塞控制机制中，根据交换机的拥塞，各交换机的流量检测开关可实时调节；假设所有前提都是建立在k条方法路径的基础上进行最优选择，k条最优路径被定义为满足最大剩余带宽且小于带宽利用率的集合。

14、优选地，在动态流量调度模块中，算法应考虑到当前域内、域间整体的负载状况，增强网络流量分布，利用网络的灵活性，实现动态优化配置；该模块具有收集信息以及路径计算的功能，处理流量调度请求，并且将计算结果和流量调度策略发布给域内相应模块。

15、优选地，域间模块接收域内的拓扑同步消息和跨域的链路信息，完成全局拓扑的构建，生成全局视图。根据全局视图，为跨域通信做出路由决策，统筹各个域之间的跨域通信。跨域流量调度模块检测到链路发生拥塞，链路负载率过大时，提取当前流量信息，包括流量所占带宽和起止域，计算多路径路由，针对负载较大的流量的可选路径调用域内调度模块，提取路径中下一跳跨域的流量信息，根据跨域和域内的链路参数计算链路权重。

16、一种计算机可读存储介质，其中包含计算机程序，该程序被cpu处理时可实现上述所提供的方法步骤。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、(1)本发明有利于网络利用率高，实现动态优化配置，提高网络整体性能，为云计算和物联网提供更好的服务。

19、(2)本发明设计的系统能够从全局网络条件考虑，结合流量组合特点、当前状态条件及应用需求，降低网络运行成本，实现更好更快流量分配，提升网络灵活性，满足用户对网络的需求。

20、(3)本发明逻辑简单、易于实现和扩展，本优化系统可以求解其他领域中的调度问题。

技术特征：

1.一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，其特征在于，包括自调整多路径流量控制系统、网络跨域拥塞控制机制和动态流量调度模块，所述网络跨域拥塞控制机制从宏观上解决大规模网络负载均衡问题；所述自调整多路径流量控制系统和动态流量调度模块实现了多路径下灵活地流量控制策略；

2.根据权利要求1所述的一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，其特征在于：在自调整多路径流量控制系统中，利用openflow控制器，支持多路径根据网络的特点，找到最优空闲路径；在数据流信息到达openflow之后，openflow首先开始查找流表项内是否匹配；如果有，则转发此数据流；如果没有，则转发到控制器。

3.根据权利要求1所述的一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，其特征在于：在自调整多路径流量控制系统中，openflow控制器采用自调整多路径流量控制系统计算最优路径，根据优先级顺序将最优路径反馈给交换机评估链路状态，实时检测流量。

4.根据权利要求1所述的一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，其特征在于：在自调整多路径流量控制系统中，根据网络监控，网络中80％的流量小于100kb；因此，将大于100kb的流量标记后，再转发，经过自调整多路径流量控制系统，汇合进行路径计算，然后由流量表管理模块负责统一管理和流量转发。

5.根据权利要求1所述的一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，其特征在于：在网络跨域拥塞控制机制中，一个集中的控制器执行计算流量的功能转发规则，其转发决策为从全局而不是局部网络条件，因其考虑了可选链路的利用率和流量大小。

6.根据权利要求1所述的一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，其特征在于：在网络跨域拥塞控制机制中，采用了一种基于流量分配优化模型的链路利用率的样本方差，对流量的组合特点、网络状态及应用需求进行路由转发，并实现网络流量的有效平衡；每个链路的利用率越小，整体的流量控制环节越接近最佳平衡。

7.根据权利要求1所述的一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，其特征在于：在网络跨域拥塞控制机制中，根据交换机的拥塞，各交换机的流量检测开关可实时调节；假设所有前提都是建立在k条方法路径的基础上进行最优选择，k条最优路径被定义为满足最大剩余带宽且小于带宽利用率的集合。

8.根据权利要求1所述的一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，其特征在于：在动态流量调度模块中，设计了一种改进的协同进化算法动态调整流量实现最优分配方案，算法应考虑到当前域内、域间整体的负载状况，增强网络流量分布，利用网络的灵活性，实现动态优化配置；该模块具有收集信息以及路径计算的功能，处理流量调度请求，并且将计算结果和流量调度策略发布给域间、域内相应模块。

9.一种计算机可读存储介质，其中包含计算机程序，该程序被cpu处理时可实现权利要求1-8所提供的方法步骤。

技术总结
本发明涉及计算机网络调度技术领域，特别涉及一种多路径跨域架构的动态流量调度系统，包括自调整多路径流量控制系统、网络跨域拥塞控制机制和动态流量调度模块；所述自调整多路径流量控制系统利用OpenFlow控制器，支持多路径根据网络的特点，找到最优空闲路径，提高网络吞吐量；所述网络跨域拥塞控制机制采用了一种基于流量分配优化模型的链路利用率的样本方差；所述动态流量调度模块设计了一种改进的协同进化算法动态调整流量实现最优分配方案。本发明的有益效果是：本发明有利于网络利用率高，实现动态优化配置，提高网络整体性能，为云计算和物联网提供更好的服务。

技术研发人员：曹少荣,李明洋,毛媛媛,谢伟栋,高超超,张明栋,何奕洁,王蔚,胡岩,王建伟
受保护的技术使用者：国网甘肃省电力公司庆阳供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13