中間處理約束下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)資源管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種中間處理約束下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資 源配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)應(yīng)用通?；诖罅扛兄獢?shù)據(jù)的分析和處理，根據(jù)系統(tǒng)反 饋?zhàn)龀鱿鄳?yīng)決策。傳統(tǒng)的不加選擇地將初始感知數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器的方式，不僅導(dǎo)致低效， 而且極大地浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，甚至造成網(wǎng)絡(luò)擁塞和業(yè)務(wù)失效等后果。因此，一種可行的方式， 則是充分利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的處理能力，將初始數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行處理后，再將結(jié)果傳送到服 務(wù)器。然而，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間的能力差異、分級(jí)處理模式、以及負(fù)載均衡等因素，催生 出一種新的需求，即越來越多的特殊工作流要求在其源到目的之間的路徑上的某個(gè)中間節(jié) 點(diǎn)上進(jìn)行處理（例如尺寸裁剪、格式轉(zhuǎn)換、去噪處理等），即中間處理約束。中間處理節(jié)點(diǎn) (簡(jiǎn)稱中間節(jié)點(diǎn)）通常是專用的、高性能的、具有充足資源（例如CPU、GPU、內(nèi)存等）的機(jī) 器。
[0003] 另一方面，一個(gè)軟實(shí)時(shí)的應(yīng)用包括多個(gè)數(shù)據(jù)流。由于流之間具有相互依賴性一一 某些流必須在其它流完成之后才能進(jìn)行處理，因此，流期望的完成時(shí)間也各有差異，即每個(gè) 流的截止時(shí)間不同。同時(shí)，對(duì)于軟實(shí)時(shí)應(yīng)用，其包含的流即使在截止時(shí)間之后才完成，這個(gè) 流依然是有效的。在這個(gè)背景下，優(yōu)化軟實(shí)時(shí)應(yīng)用的延遲則意味著最小化所有流的總延遲。
[0004] 而傳統(tǒng)的解決方案要么只關(guān)注路由優(yōu)化，尋找最短的傳輸路徑，以減少數(shù)據(jù)的傳 輸延遲；要么只關(guān)注流的調(diào)度次序，以減少流在處理節(jié)點(diǎn)上的排隊(duì)時(shí)間。由于流的完成時(shí)間 由路由延遲、排隊(duì)時(shí)間和處理時(shí)間三部分組成，任何單一角度的優(yōu)化，都無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源 的全局最優(yōu)配置。因此，全局優(yōu)化要求同時(shí)考慮路由與調(diào)度兩個(gè)角度。路由角度的問題是 如何將中間節(jié)點(diǎn)分配給流，而調(diào)度角度的問題則是哪些流應(yīng)該被優(yōu)先地處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0006] 為此，本發(fā)明的目的在于提出一種中間處理約束下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源配置方法，該 方法從調(diào)度和路由兩個(gè)角度進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，以最小化數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的延遲，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù) 密集型應(yīng)用在中間處理約束下的低延遲及高性能，達(dá)到資源最優(yōu)配置和最佳網(wǎng)絡(luò)性能。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種中間處理約束下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源 配置方法，包括以下步驟：S1 :分別獲取每個(gè)數(shù)據(jù)流的截止時(shí)間和資源需求量，并分別根據(jù) 每個(gè)數(shù)據(jù)流的截止時(shí)間和資源需求量為每個(gè)數(shù)據(jù)流設(shè)置對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，并根據(jù)所述評(píng)價(jià) 分?jǐn)?shù)對(duì)所述數(shù)據(jù)流進(jìn)行排序，以為每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)生成對(duì)應(yīng)的偏好列表；S2 :獲取所述異構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，并根?jù)所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒂?jì)算所述數(shù)據(jù)流經(jīng)過所述中間節(jié)點(diǎn)的傳輸 路徑長(zhǎng)度；S3 :將每個(gè)所述中間節(jié)點(diǎn)的服務(wù)名額初始化為1，并在所述數(shù)據(jù)流與中間節(jié)點(diǎn)之 間進(jìn)行雙向匹配，以得到每個(gè)所述中間節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)服務(wù)名單；S4 :根據(jù)每個(gè)所述中間節(jié)點(diǎn)的 準(zhǔn)服務(wù)名單得到所述中間節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)流的映射關(guān)系，根據(jù)所述映射關(guān)系和所述中間節(jié)點(diǎn)對(duì) 應(yīng)的偏好列表對(duì)所述數(shù)據(jù)流進(jìn)行順序調(diào)度。
[0008] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的中間處理約束下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源配置方法還可以 具有如下附加的技術(shù)特征：
[0009] 在一些示例中，所述S2進(jìn)一步包括：根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒂?jì)算所有數(shù)據(jù)流的源 節(jié)點(diǎn)到中間節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑長(zhǎng)度，以及所述中間節(jié)點(diǎn)到所有流的目的節(jié)點(diǎn)之間的最短 路徑長(zhǎng)度；根據(jù)所述所有數(shù)據(jù)流的源節(jié)點(diǎn)到中間節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑長(zhǎng)度和所述中間節(jié)點(diǎn) 到所有流的目的節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑長(zhǎng)度得到所述數(shù)據(jù)流經(jīng)過所述中間節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑 長(zhǎng)度。
[0010] 在一些示例中，其中，所述中間節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑長(zhǎng)度為所述所有數(shù)據(jù)流的源節(jié)點(diǎn) 到中間節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑長(zhǎng)度和所述中間節(jié)點(diǎn)到所有流的目的節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑長(zhǎng) 度之和。
[0011] 在一些示例中，所述步驟S3進(jìn)一步包括：S31 :對(duì)所述中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序，以為每 個(gè)數(shù)據(jù)流生成對(duì)應(yīng)的偏好列表；S32 :每個(gè)數(shù)據(jù)流向其對(duì)應(yīng)的偏好列表上的第一個(gè)中間節(jié) 點(diǎn)提出申請(qǐng)；S33 :每個(gè)所述中間節(jié)點(diǎn)判斷向其提出申請(qǐng)的數(shù)據(jù)流的數(shù)量是否超過該中間 節(jié)點(diǎn)的可服務(wù)名額，如果是，則根據(jù)該中間節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的偏好列表剔除可服務(wù)名額之外的數(shù) 據(jù)流，并將可服務(wù)名額之內(nèi)的數(shù)據(jù)流加入其準(zhǔn)服務(wù)名單中，并將所述中間節(jié)點(diǎn)的可服務(wù)名 額加1。
[0012] 在一些示例中，在所述步驟S33之后，還包括：S34 :如果所有數(shù)據(jù)流均集中在一個(gè) 中間節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)服務(wù)名單內(nèi)，則執(zhí)行所述步驟S4,否則，執(zhí)行所述步驟S31。
[0013] 在一些示例中，在所述步驟S33中，還包括：如果每個(gè)所述中間節(jié)點(diǎn)判斷向其提出 申請(qǐng)的數(shù)據(jù)流的數(shù)量未超過該中間節(jié)點(diǎn)的可服務(wù)名額，則直接將所述數(shù)據(jù)流加入所述中間 節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)服務(wù)名單。
[0014] 在一些示例中，所述步驟S31，進(jìn)一步包括：S311 :根據(jù)每個(gè)所述中間節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 偏好列表和每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的準(zhǔn)處理名單計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)流在每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)上期望的完 工時(shí)間；S312 :根據(jù)所述期望的完工時(shí)間和所述數(shù)據(jù)流經(jīng)過所述中間節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑長(zhǎng)度 為每個(gè)所述中間節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，并根據(jù)所述評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)對(duì)所述中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序， 以為每個(gè)所述數(shù)據(jù)流生成對(duì)應(yīng)的偏好列表。
[0015] 在一些示例中，所述步驟S311進(jìn)一步包括：S3111 :判斷所述中間節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)處理名 單上是否存在數(shù)據(jù)流；S3112 :如果所述中間節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)處理名單上不存在所述數(shù)據(jù)流，則將 所述數(shù)據(jù)流添加至所述中間節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)處理名單；S3113 :根據(jù)所述中間節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的偏好列 表得到所述數(shù)據(jù)流在所述中間節(jié)點(diǎn)上的調(diào)度次序，并計(jì)算所述數(shù)據(jù)流的處理時(shí)間和期望的 排隊(duì)時(shí)間，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)流的處理時(shí)間和期望的排隊(duì)時(shí)間得到所述數(shù)據(jù)流期望的完工時(shí) 間。
[0016] 在一些示例中，其中，所述數(shù)據(jù)流期望的完工時(shí)間為所述數(shù)據(jù)流的處理時(shí)間和期 望的排隊(duì)時(shí)間之和。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的中間處理約束下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源配置方法，基于經(jīng)典的匹配 理論，采用逐步提升名額的循環(huán)迭代機(jī)制，根據(jù)流和中間節(jié)點(diǎn)之間的相互偏好性，提出了流 和中間節(jié)點(diǎn)之間的雙向匹配框架，以達(dá)到路由與調(diào)度的融合，即從調(diào)度和路由兩個(gè)角度進(jìn) 行聯(lián)合優(yōu)化，以最小化數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的延遲，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用在中間處理約束下 的低延遲及高性能，從而達(dá)到資源最優(yōu)配置和最佳網(wǎng)絡(luò)性能。另外，本發(fā)明可以適用于比較 廣泛的場(chǎng)景，如智慧城市、智能工廠和云數(shù)據(jù)中心等，因此適用范圍廣。
[0018] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0019] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0020] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的中間處理約束下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源配置方法的流程圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)流完成時(shí)間組成部