CN104539551A - 路由交换平台虚拟服务迁移方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种路由交换平台虚拟服务迁移方法，包括以下步骤：获取路由交换平台中的m个虚拟节点N_1,N_2…N_m，其中，m为正整数；计算任意两个虚拟节点N_i,N_j之间具有的服务迁移代价C_ij并保存至调度器；调度器轮询各个虚拟服务节点以确定失效的虚拟服务节点；计算各个虚拟服务节点的剩余服务能力，并根据剩余服务能力获取失去服务能力的虚拟服务节点；以及调度器将失效的虚拟服务节点和失去服务能力的虚拟服务节点的任务迁移至其他虚拟服务节点。本发明的方法能够有效降低迁移时间，提高资源利用率。

Description

路由交换平台虚拟服务迁移方法

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，特别涉及一种路由交换平台虚拟服务迁移方法。

背景技术

互联网的迅猛发展以及协议、架构的开放性，要求路由交换***支持功能的实时更新和结构的灵活扩展。然而，与互联网开放性相反的是现有路由交换体系相对封闭。网络设备厂商出于商业目的不对外公开其***设计，阻碍了第三方研发机构的发展。同时，不同网络设备厂商在设备功能、接口实现等方面的差异很大，互不兼容，不利于路由交换设备创新研制以及相关软件行业的健康发展。因此，互联网亟需新一代路由交换软件平台，以适应下一代网络体系结构的演进需求，改善现有的网络设备开发模式，促进互联网设备制造行业的发展。基于此，目前开发了一种开放式可扩展、可重构的路由交换软件平台，可以解决上述矛盾，但是却没有相应的虚拟服务迁移策略，致使迁移时间过长，资源利用率低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种路由交换平台虚拟服务迁移方法，该方法能够有效降低迁移时间，提高资源利用率。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种路由交换平台虚拟服务迁移方法，包括以下步骤：获取路由交换平台中的m个虚拟节点N_1,N_2…N_m，其中，m为正整数；计算任意两个虚拟节点N_i,N_j之间具有的服务迁移代价C_ij并保存至调度器；所述调度器轮询各个所述虚拟服务节点以确定失效的虚拟服务节点；计算各个所述虚拟服务节点的剩余服务能力，并根据剩余服务能力获取失去服务能力的虚拟服务节点；以及所述调度器将失效的虚拟服务节点和所述失去服务能力的虚拟服务节点的任务迁移至其他虚拟服务节点。

根据本发明实施例的路由交换平台虚拟服务迁移方法，针对动态非常规情况，例如***遭受网络攻击或者部分构件失效等情况，通过合适的迁移策略，有效降低了迁移时间，提高了资源利用率。

另外，根据本发明上述实施例的路由交换平台虚拟服务迁移方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，其中，所述服务迁移代价C_ij为四元组并满足C_ij＝(αL_ij，βB_ij，γT_ij，δD_ij)，其中，L_ij表示虚拟节点N_i和N_j之间的物理距离，B_ij表示两个节点之间的带宽，T_ij表示两个节点之间的网络拥塞程度，D_ij表示任务重建的开销，α,β,γ,δ为权重。

在一些示例中，通过以下公式计算各个所述虚拟服务节点的剩余服务能力：节点N_j的剩余服务能力R_j＝P–Sum_length_j，其中Sum_length_j表示节点N_j的服务队列中所有任务的总长度，P为节点的额定服务能力。

在一些示例中，其中，节点N_i的每个任务都有一张属性表，所述调度器根据各个任务的属性表，计算出它们的相似度，以得到每个任务的相似任务集，所述调度器将相似的任务迁移到同一个虚拟节点。

在一些示例中，其中，节点N_j(j≠i)从节点N_i得到一个任务的权重为W_ij，它通过下式计算，W_ij＝R_j/C_ij。

在一些示例中，所述调度器首先计算出所有正常服务节点的分配权重，然后选择权重最大的节点并从节点N_i那里迁移若干任务分配给它，其中，调度器采取“带权最短任务优先”的调度规则选择任务：选择紧急程度高的任务，若两个任务的紧急程度相同，则选择长度较短的任务。

在一些示例中，当节点N_j从N_i获得相似或关联任务时，所述调度器调整N_j的剩余服务能力，R_j＝R_j–l_ij，其中l_ij为节点N_j从N_i那里得到的任务的总长度。

在一些示例中，其中，当一个任务完成时，所述节点N_j从服务队列中选择下一个任务继续执行，同一个节点中的任务使用先到先服务(FCFS)的调度方式。

在一些示例中，其中，所述调度器周期性地更新任意两个节点之间的迁移代价C_ij。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的开放式可扩展可重构路由交换平台架构图；

图2是根据本发明一个实施例的路由交换平台虚拟服务迁移方法的流程图；

图3是根据本发明另一个实施例的路由交换平台虚拟服务迁移方法的流程图；

图4是根据本发明一个实施例的虚拟服务迁移平台模型图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例的路由交换平台虚拟服务迁移方法。

首先结合图1描述根据本发明一个实施例的开放式可扩展可重构路由交换平台架构图。如图1所示，开放式可扩展可重构路由交换平台可以分为五个层次，具体包括：

最底层是路由交换设备层，主要指网络设备的物理硬件平台。路由交互设备层之上是虚拟操作***平台层，主要通过一体化***调用来屏蔽不同操作***之间的差异，使得软件平台的适应性更强。接下来是可重构平台层，它在屏蔽底层硬件平台差异的基础上，实现了面向多种路由器操作***的软件构件的动态加载、卸载，及内部模块连接关系的变更。可重构平台层之上是核心管控层，具有完备的集群管理策略，使整个可扩展路由交换设备集群的设备管理和拓扑维护的复杂度都与单个节点相同。通过使用内容与关系分离的新方法，该层能够提供任务实时迁移的数据完整性保护，实现高效的控制平面任务分派和节点间消息通信机制，使得整个集群具有负载均衡、附加开销小等特点，大幅提高了处理性能和转发效率。最上层为路由协议层，支持多种广泛使用的路由协议，比如OSPF、BGP等。

图2是根据本发明一个实施例的路由交换平台虚拟服务迁移方法的流程图。图3是根据本发明另一个实施例的路由交换平台虚拟服务迁移方法的流程图。结合图2和图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，获取路由交换平台中的m个虚拟节点N_1,N_2…N_m，其中，m为正整数。

步骤S102，计算任意两个虚拟节点N_i,N_j之间具有的服务迁移代价C_ij并保存至调度器。具体地，服务的迁移调度由虚拟***中的任务调度器完成。该步骤S102具体包括：

对于任意两个虚拟节点N_i和N_j，调度器中保存有它们之间的服务迁移代价C_ij，C_ij是一个四元组并满足C_ij＝(αL_ij，βB_ij，γT_ij，δD_ij)，其中，L_ij表示虚拟节点N_i和N_j之间的物理距离，B_ij表示两个节点之间的带宽，T_ij表示两个节点之间的网络拥塞程度，D_ij表示任务重建的开销，α,β,γ,δ为权重。显然，物理距离L_ij越小、带宽B_ij越大、网络拥塞程度T_ij越低、任务重建的开销D_ij越小，则服务迁移代价C_ij越小。

步骤S103，调度器轮询各个虚拟服务节点以确定失效的虚拟服务节点。具体地说，在动态非常规情况下，虚拟节点可能因为遭受网络攻击或者因为构件失效而失去服务能力。调度器通过周期性轮询各个虚拟服务节点的方式，来确定某个节点N_i是否失效。

步骤S104，计算各个虚拟服务节点的剩余服务能力，并根据剩余服务能力获取失去服务能力的虚拟服务节点。假设节点N_i失去服务能力，那么调度器需要将节点N_i中的任务调度分配到其他具有正常服务能力的节点。

其中，在本发明的一个实施例中，通过以下公式计算各个虚拟服务节点的剩余服务能力：节点N_j的剩余服务能力R_j＝P–Sum_length_j，其中Sum_length_j表示节点N_j的服务队列中所有任务的总长度，常量P为节点的额定服务能力。

步骤S105，调度器将失效的虚拟服务节点和失去服务能力的虚拟服务节点的任务迁移至其他虚拟服务节点。

具体地说，节点N_i的每个任务都有一张属性表，用于描述任务的属性，包括紧急程度、任务长度、任务类别等信息，调度器根据各个任务的属性表，计算出它们的相似度，从而得到每个任务的相似任务集，相似的任务更有可能被迁移到同一个虚拟节点。

定义节点N_j(j≠i)从节点N_i得到一个任务的权重为W_ij，它通过下式计算，W_ij＝R_j/C_ij，即节点N_j的剩余服务能力R_j越大，它与节点N_i之间的服务迁移代价C_ij越小，则节点N_j从节点N_i得到一个任务的权重越大。

调度器首先计算出所有正常服务节点的分配权重，然后选择权重最大的节点并从节点N_i那里迁移若干任务分配给它。其中，调度器采取“带权最短任务优先”的调度规则选择任务：选择紧急程度高的任务，若两个任务的紧急程度相同，则选择长度较短的任务。调度器根据上述规则选中某个任务Job_1后，查看它的相似任务集，与Job_1的相似度小于预设阈值Δ的任务将被一起选中并迁移。

当节点N_j从N_i获得若干相似或关联任务时，调度器需要调整N_j的剩余服务能力，R_j＝R_j–l_ij，其中l_ij为节点N_j从N_i那里得到的若干任务的总长度。

当节点的剩余服务能力低于一个阈值时，节点的服务能力将会大大降低，设该阈值为Φ。对于节点N_j，如果调整更新后R_j<Φ，那么调度器将忽略它，即该节点不再参与任务调度。

进一步地，如果节点N_i还有剩余任务没有迁移，那么重复执行步骤S105直到N_i中的任务全部迁移到其它节点。如果失去服务能力的节点不止一个，那么重复执行步骤S103和步骤S105。

在一些示例中，对于节点N_j，当一个任务完成时，它会从服务队列中选择下一个任务继续执行，同一个节点中的任务使用先到先服务(FCFS)的调度方式。当节点N_j完成一个任务时，同样需要调整它的剩余服务能力R_j，若调整后R_j>Φ，则该节点重新参与任务调度。

由于网络拥塞程度是动态变化的，由C_ij＝(αL_ij，βB_ij，γT_ij，δD_ij)可知，调度器会周期性地更新任意两个节点之间的迁移代价C_ij，设调整的周期为T，那么每过T时间，任意两个节点之间发送探测分组，确定它们之间的服务迁移代价C_ij并上报给任务调度器。

作为具体地示例，图4是根据本发明一个实施例的虚拟服务迁移平台模型图。如图4所示，在路由交换平台中有m个虚拟节点，记为N_1,N_2…N_m，服务的调度由虚拟操作***中的任务调度器完成，调度器和任意一个虚拟节点之间具有通信链路。对于任意两个虚拟节点N_i,N_j，调度器中保存有它们之间的服务迁移代价C_ij。每个虚拟节点都有自己的任务队列，任务采用先到先服务的方式(FCFS)被虚拟节点调度运行。任务队列中的任务长度可能是不一样的，用Sum_length_j表示节点N_j的服务队列中所有任务的总长度。

综上，根据本发明实施例的路由交换平台虚拟服务迁移方法，针对动态非常规情况，例如***遭受网络攻击或者部分构件失效等情况，通过合适的迁移策略，有效降低了迁移时间，提高了资源利用率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种路由交换平台虚拟服务迁移方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取路由交换平台中的m个虚拟节点N_1,N_2…N_m，其中，m为正整数；

计算任意两个虚拟节点N_i,N_j之间具有的服务迁移代价C_ij并保存至调度器；

所述调度器轮询各个所述虚拟服务节点以确定失效的虚拟服务节点；

计算各个所述虚拟服务节点的剩余服务能力，并根据剩余服务能力获取失去服务能力的虚拟服务节点；以及

所述调度器将失效的虚拟服务节点和所述失去服务能力的虚拟服务节点的任务迁移至其他虚拟服务节点。

2.如权利要求1所述的路由交换平台虚拟服务迁移方法，其特征在于，其中，所述服务迁移代价C_ij为四元组并满足C_ij＝(αL_ij，βB_ij，γT_ij，δD_ij)，其中，L_ij表示虚拟节点N_i和N_j之间的物理距离，B_ij表示两个节点之间的带宽，T_ij表示两个节点之间的网络拥塞程度，D_ij表示任务重建的开销，α,β,γ,δ为权重。

3.如权利要求1所述的路由交换平台虚拟服务迁移方法，其特征在于，通过以下公式计算各个所述虚拟服务节点的剩余服务能力：

节点N_j的剩余服务能力R_j＝P–Sum_length_j，其中Sum_length_j表示节点N_j的服务队列中所有任务的总长度，P为节点的额定服务能力。

4.如权利要求1所述的路由交换平台虚拟服务迁移方法，其特征在于，其中，节点N_i的每个任务都有一张属性表，所述调度器根据各个任务的属性表，计算出它们的相似度，以得到每个任务的相似任务集，所述调度器将相似的任务迁移到同一个虚拟节点。

5.如权利要求4所述的路由交换平台虚拟服务迁移方法，其特征在于，其中，节点N_j(j≠i)从节点N_i得到一个任务的权重为W_ij，它通过下式计算，W_ij＝R_j/C_ij。

6.如权利要求5所述的路由交换平台虚拟服务迁移方法，其特征在于，所述调度器首先计算出所有正常服务节点的分配权重，然后选择权重最大的节点并从节点N_i那里迁移若干任务分配给它，其中，调度器采取“带权最短任务优先”的调度规则选择任务：选择紧急程度高的任务，若两个任务的紧急程度相同，则选择长度较短的任务。

7.如权利要求6所述的路由交换平台虚拟服务迁移方法，其特征在于，当节点N_j从N_i获得相似或关联任务时，所述调度器调整N_j的剩余服务能力，R_j＝R_j–l_ij，其中l_ij为节点N_j从N_i那里得到的任务的总长度。

8.如权利要求6所述的路由交换平台虚拟服务迁移方法，其特征在于，其中，当一个任务完成时，所述节点N_j从服务队列中选择下一个任务继续执行，同一个节点中的任务使用先到先服务(FCFS)的调度方式。

9.如权利要求6所述的路由交换平台虚拟服务迁移方法，其特征在于，其中，所述调度器周期性地更新任意两个节点之间的迁移代价C_ij。