一种可重构网络中基于敏感度的高效资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种可重构网络中基于敏感度的高效资源分配方法，计算敏感度Sen(i)的最大值与次大值之间的差值，将该差值与阈值α进行比较，根据比较结果确定需要额外分配资源的候选瓶颈节点；计算节点CPU资源平均利用率和链路带宽资源平均利用率之间的差值，并将该差值与阈值β进行比较，根据比较结果确定需要为候选瓶颈节点额外分配资源的类型；根据确定的候选瓶颈节点和需要额外分配的资源类型，利用迭代的方法，逐渐增加该候选瓶颈节点的相应资源，直到网络平均请求接受率收敛或相应资源增量超出上限；通过有效地给候选瓶颈节点分配额外的资源，从而解决layered graph+capacity tracking算法中由于资源瓶颈引起的请求接受率降低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络通信
，具体涉及一种在具有重构功能的网络中，基于敏 感度的高效资源分配方法。
技术介绍
未来互联网体系结构的一个研究方向是将网络协议栈分解为细粒度的网络服务， 解除协议栈不同层之间的约束，然后通过服务组合的方式为位于网络边缘的端系统提供可 定制的端到端服务。这一研究思路在美国的SIL0、NSA、欧洲的ANA和我国的可重构网络及 SOFIA中均有体现。 可重构网络的每个节点为具有重构功能的可重构路由器。在可重构网络中，可重 构路由器的数据传输和处理功能被分解为细粒度的功能单元：元能力。通过对元能力的组 合可以满足来自端系统的复杂业务需求。 在资源有限的可重构网络中，为了满足端系统的功能需求和性能需求，不仅要求 可重构路由器能够运行相应的元能力，具备足够的CPU资源，而且链路也需要有足够的带 宽资源。在实际网络环境中，每个可重构路由器所实现的元能力，拥有的CPU资源以及相关 联的链路的数量都是不同的。当不同的可重构路由器负载过高或者发生故障时，对系统整 体性能的负面影响差别很大。因此，正确的识别可重构网络中的瓶颈节点，对于规避风险、 均衡负载、提升系统性能均有很大的帮助。可重构网络中的瓶颈节点是指，当该节点发生故 障时，对可重构网络性能影响最严重的节点。因此正确的识别瓶颈节点有利于规避风险、均 衡负载、提升系统性能。 在可重构网络中，对端到端连接请求的处理，不仅要计算端到端的最短路径，而且 要保证在最短路径上，代表功能需求的服务序列中所包含的服务被依次处理，同时性能需 求被满足。 端到端连接请求中的性能需求主要包括对节点的CPU资源的需求和对链路的带 宽资源的需求。而在资源有限的可重构网络中，节点CPU资源和链路带宽资源的有效分配 对网络的整体性能，如请求接受率，有很大的影响。 在不考虑资源限制的网络中，layeredgraph算法可以有效地解决服务组合问题， 且时间复杂度低；而在资源受限的网络中，虽然在layeredgraph算法中引入的capacity tracking算法可以有效避免资源的超量使用，但是由于网络中资源瓶颈的存在，使得在 有效服务路径存在的情况下，端到端请求依然有可能被拒绝，从而导致网络请求接受率的 降低(I.Huang,Xin,SivakumarGanapathy,andTilmanWolf.^Evaluatingalgorithms forcomposableserviceplacementincomputernetworks.^InCommunications, 2009. ICC' 09.IEEEInternationalConferenceon,pp. 1-6.IEEE, 2009. 2.S.Choi,J.Turner,and T.Wolf,"Configuringsessionsinprogrammablenetworks，"ComputerNetworks，vol .41，no. 2,pp. 269 - 284, 2003.)。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于敏感度的高效资源分配方法，在资源有 限的可重构网络中，通过节点敏感度的计算，选出可重构网络中的候选瓶颈节点；通过有效 地给候选瓶颈节点分配额外的资源，从而解决layeredgraph+capacitytracking算法中 由于资源瓶颈引起的请求接受率降低的问题。 为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下： -种可重构网络中基于敏感度的高效资源分配方法，该方法包括下述步骤： S1、在资源有限的可重构网络中，计算每个节点i的敏感度Sen⑴，同时计算节点 CPU资源平均利用率和链路带宽资源平均利用率； S2、计算敏感度Sen(i)的最大值与次大值之间的差值ASen，并将该差值ASen与 阈值a进行比较，根据比较结果确定需要额外分配资源的候选瓶颈节点； S3、计算节点CPU资源平均利用率和链路带宽资源平均利用率之间的差值A疗， 并将该差值Ap与阈值P进行比较，根据比较结果确定需要为步骤S2中确定的候选瓶颈 节点额外分配资源的类型； S4、根据步骤S2中确定的候选瓶颈节点和步骤S3中确定的需要额外分配的资源 类型，利用迭代的方法，逐渐增加该候选瓶颈节点的相应资源，直到网络平均请求接受率收 敛或相应资源增量超出上限，迭代停止； S5、更新网络资源数据。 进一步的，所述步骤Sl中，首先使用layeredgraph和capacitytracking算法 处理端到端的连接请求，在所有有效的服务路径中，选出时延最低的服务路径；然后计算该 时延最低服务路径中每个节点i的敏感度Sen(i)，同时计算节点CPU资源平均利用率和链 路带宽资源平均利用率。 进一步的，所述步骤Sl中，节点i的敏感度Sen(i)为可重构网络的平均请求接受 率与缺少该节点i及其关联链路时的平均请求接受率的差值。进一步的，所述步骤S2中，如果ASen多a，则敏感度值最大的节点为候选瓶颈节 点；如果ASen〈a，则敏感度值最大的节点和敏感度值次大的节点均为候选瓶颈节点。 进一步的，所述步骤S2中，阈值a为介于〇和〇. 1之间的浮点数。 进一步的，所述步骤S3中，如果彡/i,需要额外分配的资源类型为CPU资源； 如果矣-#，:需要额外分配的资源类型为带宽资源；如果-/KaG</丨，需要额外分配的 资源类型为CPU资源和带宽资源。 进一步的，所述步骤S3中，阈值为介于0和0. 3之间的浮点数。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 本专利技术为资源有限的可重构网络提供了一种简单、高效的资源分配方法，通过给 候选瓶颈节点分配适当的额外资源，从而显著提升了网络的平均请求接受率，降低了端到 端的时延。 在保证可重构网络正常运行的情况下，通过系统平均请求接受率的变化，可以简 单、高效的识别网络中的瓶颈节点，可重构网络的InP可以通过对瓶颈节点的深入分析和 合理使用，进而提升系统的整体性能。【附图说明】 图1为本专利技术的总体过程流程图； 图2为现有技术中可重构核心网络和端到端连接请求的结构示意图； 图3为可重构网络中对瓶颈节点的识别流程图； 图4为现有技术中可重构网络自治域1的拓扑结构示意图； 图5为现有技术中可重构网络自治域2的拓扑结构示意图； 图6为分配瓶颈节点的CPU资源的过程流程图； 图7为分配瓶颈节点的带宽资源的过程流程图。【具体实施方式】 实施例一： 如图1所示，，该方法包括下 述步骤： A1、在资源有限的可重构网络中，首先使用layeredgraph和capacitytracking 算法处理端到端的连接请求，在所有有效的服务路径中，选出时延最低的服务路径；然后计 算可重构网络中每个节点i的敏感度Sen(i)，同时计算节点CPU资源平均利用率[7#和链 路带宽资源平均利用率Z7/_ ;节点i的敏感度Sen(i)为可重构网络的平均请求接受率与缺 少该节点i及其关联链路时的平均请求接受率的差值。 A2、计算敏感度Sen(i)的最大值与次大值之间的差值ASen，计算节点CPU资源平 均利用率吞#和链路带宽资源平均利用率之间的差值為疗。 A3、将差值ASen与阈值a进行比较，根据比较结果确定需要额外分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重构网络中基于敏感度的高效资源分配方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：S1、在资源有限的可重构网络中，计算每个节点i的敏感度Sen(i)，同时计算节点CPU资源平均利用率和链路带宽资源平均利用率；S2、计算敏感度Sen(i)的最大值与次大值之间的差值ΔSen，并将该差值ΔSen与阈值α进行比较，根据比较结果确定需要额外分配资源的候选瓶颈节点；S3、计算节点CPU资源平均利用率和链路带宽资源平均利用率之间的差值并将该差值与阈值β进行比较，根据比较结果确定需要为步骤S2中确定的候选瓶颈节点及其关联链路额外分配资源的类型；S4、根据步骤S2中确定的候选瓶颈节点和步骤S3中确定的需要额外分配的资源类型，利用迭代的方法，逐渐增加该候选瓶颈节点的相应资源，直到网络平均请求接受率收敛或相应资源增量超出规定的上限，迭代停止；S5、更新网络资源数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄雷，马丁，宋涛，陈鸿昶，胡颖，宋玉，王瑞民，张坤丽，王国卿，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41