[發明專利]基于信息中心網絡的分布式任務計算方法

有效

• 申請號: 201710366310.9
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107135268B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 王帥龍;李文中;陸桑璐
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 許丹丹

本發明公開了一種基于信息中心網絡的分布式任務計算方法，包括以下步驟：用戶將計算任務分解為子任務，并向網絡發送特定格式的請求包來請求計算子任務；網絡中間節點根據任務需求和自身負載情況判斷是否執行計算任務；對網絡中間節點未予處理的請求任務，最終由服務器來完成。本發明的方法以信息中心網絡中間節點可以緩存數據為基礎，修改包的格式和網絡節點對包的處理流程，由路由協議協助管理計算任務的分配，充分利用中間節點的計算和存儲資源，減少分布式任務計算中網絡傳輸所需的時間和節點之間的交互，克服現有方法中對路由器負載影響過大的缺點，提供了一種更加高效的分布式任務計算服務，適用于大型分布式任務計算場景。

技術領域

本發明涉及分布式任務計算，具體涉及一種基于信息中心網絡的分布式任務計算方法。

背景技術

隨著網絡的迅速發展，互聯網上的資源和信息量劇增，特別是移動互聯網的興起，網絡的大部分流量都源自內容獲取類應用。互聯網用戶的需求從主機之間的通信演進為主機到網絡的海量信息訪問。為了適應這一轉變，研究界提出了多種以信息/內容為中心的新型網絡架構，期望能夠設計和實現一種更能滿足社會與人類需求的新型網絡。為方便起見，以下將這類網絡架構統稱為信息中心網絡(Information Centric Networking)。

信息中心網絡的設計思想深深地影響了應用程序和網絡設備的設計與實現，同時也賦予了網絡更加豐富的功能。在傳統的網絡中，我們獲取數據時需要指定目的主機的地址和具體的數據。其實，我們關心的并不是從哪里獲得數據，而是數據本身，因此，在信息中心網絡中，內容都有一個名字，當我們需要從網絡中獲得數據時，只需要向網絡中發送一個請求包即可，請求包中有所需內容的名字。由于網絡中間節點均具備數據緩存的能力，我們所請求數據的存儲位置不再局限在網絡的邊緣節點，此時的網絡成為囊括所有內容的云。

傳統的分布式任務計算主要是由網絡邊緣的主機完成，這是因為最初的網絡被設計為信息的載體，只負責數據的轉發。如果用戶的終端設備有一個復雜的超過其計算能力的任務，用戶終端可以通過網絡將任務交給遠程的大型計算機或者云計算平臺完成。在這個過程中，任務數據會經過很多網絡設備，因此傳輸過程將消耗很多時間。而隨著硬件技術的飛速發展，我們相信在未來的網絡中，網絡的中間節點(即路由器)不僅具備大容量的快速存儲設備，還具備高性能的計算能力。如果在完成數據轉發任務的同時，例如讓路由器緩存途經該節點的數據并且完成額外的計算任務，則可以充分的利用這些資源。并且由于這些網絡中間節點距離用戶更近，傳輸過程的時間消耗會大大較少，用戶可以更快的獲取到計算結果。

有學者借鑒信息中心網絡提出了命名函數網絡(Named Function Networking)，即將計算任務命名，然后由路由器完成這些計算任務。但是NFN僅用來完成λ演算，同時需要路由器對復雜的任務名字進行解析，并且未考慮路由器自身的負載情況，這不僅限制了計算任務，也可能會影響到節點對網絡數據的正常轉發。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于信息中心網絡的分布式任務計算方法，不僅考慮計算任務的命名，還考慮了網絡中間節點的負載，通過計算任務的分割，以及將存儲空間和CPU等作為中間節點的負載度量標準，網絡中間節點可以動態地判斷是否執行計算任務，使得計算任務可以由多個網絡節點分布式地完成，同時保證了網絡正常的數據轉發。

技術方案：一種基于信息中心網絡的分布式任務計算方法，包括以下步驟：

1)用戶將計算任務分解為可獨立執行的子任務，并建立子任務之間的依賴關系，其中，每個子任務都用五元組表示，保存依賴關系的數據結構為有向無環圖；

2)用戶按照子任務依賴關系向信息中心網絡發送特定格式的請求包，請求執行子任務；

3)網絡中間節點接收到計算任務請求包之后，根據自身當前負載判斷是否可以執行該任務，如果可以執行，則創建新的進程來處理該計算任務，并將計算結果返回給用戶；否則根據轉發策略將請求包轉發給下一跳；