[發(fā)明專利]一種啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710097167.8
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106789712B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐小龍;諶運(yùn)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04L12/803
• 分類號: H04L12/803
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發(fā)明涉及一種啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡方法，其中，將源交換機(jī)節(jié)點(diǎn)作為粒子當(dāng)前已探索網(wǎng)絡(luò)路徑中的第一個交換機(jī)節(jié)點(diǎn)，分別針對各個粒子，執(zhí)行迭代操作，并不根據(jù)各次迭代中，各個粒子分別所對應(yīng)局部路徑舒適度，選擇最大舒適度所對應(yīng)的局部路徑作為各次迭代的全局路徑；并基于各次迭代操作，依次更新獲得全局最優(yōu)路徑，如此，通過預(yù)設(shè)迭代設(shè)計，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的均衡控制；解決了現(xiàn)有技術(shù)不足，能夠有效地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)各鏈路的使用情況，合理利用冗余、空閑鏈路，為源目主機(jī)選擇最恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)傳輸路徑，確保了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載盡可能均衡，一定程度上降低了網(wǎng)絡(luò)擁塞的可能性和提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡方法，屬于計算機(jī)類網(wǎng)絡(luò)資源管理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)處理、智慧城市日益普及，對大規(guī)模計算、存儲能力的需求日益提升，云計算得到了快速的發(fā)展。由于云計算系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)計算、存儲、信息資源的匯聚，形成資源池對外提供服務(wù)，這就使得云系統(tǒng)作為互聯(lián)網(wǎng)的核心稱為數(shù)據(jù)通信最集中的地方。大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)被傳輸?shù)皆葡到y(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部各個服務(wù)器之間也在頻繁通信，路由交換機(jī)需要轉(zhuǎn)發(fā)大量的數(shù)據(jù)。這就是使得云系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力成為決定服務(wù)質(zhì)量的重要因素，而云平臺承載的業(yè)務(wù)的規(guī)模龐大和復(fù)雜多樣性，對云數(shù)據(jù)中心的服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求。

為了更好地提供云服務(wù)，保證服務(wù)的質(zhì)量，必須對云系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的管理，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率和網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力。在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況，一部分鏈路需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流非常大，極易發(fā)生鏈路擁塞，而同時一些鏈路上卻很空閑，這就造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)載極度不平衡，資源利用率低下，無法高效地利用整個網(wǎng)絡(luò)資源，使得難以保證較高的傳輸能力。因而如何保證網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡成為關(guān)注的重點(diǎn)。

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)越來越不能滿足自動網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡的需求，服務(wù)質(zhì)量的提升受目前網(wǎng)絡(luò)的局限性所制約。經(jīng)過過去幾十年的發(fā)展，各式各樣的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不斷被提出和發(fā)展，但是協(xié)議之間相對獨(dú)立的，每種協(xié)議往往只是為了解決某種問題，眾多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議加重了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模迅速擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量隨之增長，配置和管理成百上千的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也使得網(wǎng)絡(luò)變得復(fù)雜，增加運(yùn)營成本。另外，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中許多情況下一些算法僅根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地址來確定路徑，具有相同目的地址的數(shù)據(jù)包沿著單一路徑傳輸，或者如傳統(tǒng)OSPF算法選擇單條最短路徑作為傳輸路徑，這樣都存在大量的冗余鏈路始終空閑，并沒有被充分利用，極大地浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源。另外也確實(shí)存在一些支持多路徑的協(xié)議，如被廣泛運(yùn)用的等價多路徑(Equal-Cost Multi Path，ECMP)協(xié)議。但它的局限性在于沒有考慮實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)流量狀態(tài)，將多條路徑放在同等的地位。因此如何有效管理云系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，保證網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，從而提高云服務(wù)質(zhì)量，成為亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)不足，能夠有效地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)各鏈路的使用情況，合理利用冗余、空閑鏈路，為源目主機(jī)選擇最恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)傳輸路徑，確保了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載盡可能均衡，一定程度上降低了網(wǎng)絡(luò)擁塞的可能性和提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計了一種啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡方法，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中源交換機(jī)節(jié)點(diǎn)至目的交換機(jī)節(jié)點(diǎn)之間最優(yōu)路徑的獲得，包括如下步驟：

步驟A.初始化N個粒子，以及初始化計數(shù)參數(shù)i＝0，然后進(jìn)入步驟B；

步驟B.分別針對各個粒子，將源交換機(jī)節(jié)點(diǎn)作為粒子當(dāng)前已探索網(wǎng)絡(luò)路徑中的第一個交換機(jī)節(jié)點(diǎn)，并按如下步驟B01至步驟B07，執(zhí)行第i次迭代，然后進(jìn)入步驟C；

步驟B01.判斷i是否等于0，是則針對粒子當(dāng)前已探索網(wǎng)絡(luò)路徑中末交換機(jī)節(jié)點(diǎn)的各個相鄰交換機(jī)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中各鏈路的可用帶寬，分別計算該各個相鄰交換機(jī)節(jié)點(diǎn)分別作為末交換機(jī)節(jié)點(diǎn)的下一交換機(jī)節(jié)點(diǎn)的概率，然后進(jìn)入步驟B02；否則分別針對粒子當(dāng)前已探索網(wǎng)絡(luò)路徑中末交換機(jī)節(jié)點(diǎn)的各個相鄰交換機(jī)節(jié)點(diǎn)，按如下公式(1)：