CN109302350B - 一种基于光电组播混合网络架结构的调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及组播通信领域，尤其涉及一种基于光电组播混合网络架结构，该结构包括：EPS、OCS、SDN控制器、TOR交换机、服务器，所述TOR交换机与所述EPS、OCS以及服务器连接,所述SDN控制器与所述交换机、所述EPS以及所述OCS连接。该架构通过在静态电网络和动态光网络之间无缝调度组播流，避免了光链路配置对组播流的影响，减少了光链路配置开销；该架构集成了光组播低功耗和TOR直连的特性，也具备电组播低切换延时的优势。

Description

一种基于光电组播混合网络架结构的调度方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于光电组播混合网络架结构及其调度方法。
背景技术
目前用于高性能数据中心应用的组播解决方案主要包括应用层覆盖网络和网络层组播。
应用层覆盖网络解决方案通过在覆盖网络上构建数据分发网络来加速大容量数据传输，在该网络中，接收节点也参与数据的发送，将新收到的数据沿着分发网络发送到下一个节点。该方法避免了单个发送节点高负载的问题，加速了组播数据的传输；但是该方法引入了冗余流量，而且节点间的不平衡到达也会影响数据分发的性能，不能够达到最优的组播优化效果。
网络层组播能够使源节点只发送一份数据，数据沿着组播树发送到所有的接收节点。报文在经过OCS或者EPS时被复制多份进行分发。传统的以太网组播协议通过分布式协商构建组播树，组播树的构建以及组播组成员的管理复杂。Avalanche通过SDN控制器管理多播组并在核心电分组交换机网络中构造多播树。EPS网络通常采用树型网络拓扑，在核心EPS 中，单播流和组播流共存，组播流会与经过核心EPS上的单播流竞争链路带宽，从而降低组播流和单播流的吞吐量，增加流的传输时间。为了消除核心EPS的竞争，有人分别利用OCS进行光链路复制，通过在源和目的柜顶交换机之间建立一到多的光链路，将组播流量迁移到光网络。然而，光链路需要提前分配给组播流，而且被组播流独占，没有分配到的组播流需要等待可用的光链路资源，从而会降低组播流的性能。OCS的配置需要一定的延时，通常在毫秒级，当前的解决方案没有考虑配置延时的影响，从而会影响组播流的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于光电组播混合网络架结构及其调度方法，解决了组播优化效果的问题。
本发明是这样实现的，一种基于光电组播混合网络架结构及其调度方法，该结构包括：EPS、OCS、SDN控制器、TOR交换机、服务器，所述TOR交换机与所述EPS、OCS以及服务器连接,所述SDN控制器与所述交换机、所述EPS 以及所述OCS连接。
本发明的进一步技术方案是：所述SDN控制器包括：应用层平面、控制平面以及数据平面。
本发明的进一步技术方案是：该方法包括：采用了混合调度策略，所述混合调度策略包括：贪心链路分配方法。
本发明的进一步技术方案是：所述混合调度策略为：当所述SDN控制器的应用层感知到新的组播流到达时，应用程序通过调用北向接口向该网络架构显式地发送请求；收到一组组播请求后，首先将服务器级别的流量聚合成TOR级别的需求，然后执行贪心光链路分配算法，计算出OCS配置情况，寻找可用的光交换机端口；由于配置OCS期间需占用一段时间，先根据EPS网络为所有的组播流构建组播树，然后通过南向接口下发给所述 TOR交换机的路由表，使组播流可以通过EPS网络进行传输，避免了流程暂停传输以等待可用的OCS资源或完成OCS配置；当OCS配置完成后，计算新的组播树和更新路由表，将已经分配了光链路的组播流迁移到OCS网络，完成光网络和电网络中无缝的切换组播流。
本发明的进一步技术方案是：所述贪心链路分配方法为：将组播流按照从消息量从大到小进行排序，优先满足大消息量组播流。对于每一条组播流，寻找能够连接的空闲的源TOR交换机和目的TOR交换机。如果空闲的交换机能够覆盖组播组所有的成员，则表明该组播流能够被分配；为降低功耗，该算法尽可能采用OCS组播，即选择更少的EPS端口数来覆盖组播组，该算法执行到所有组播流能够被分配。
本发明的有益效果是：在光链路配置的过程中，多个光/电组播混合网络架构将所有的组播流在EPS网络上传输，当光链路配置完成，将组播流切换到OCS网络上传输；该架构通过在静态电网络和动态光网络之间无缝调度组播流，避免了光链路配置对组播流的影响，减少了光链路配置开销；该架构集成了光组播低功耗和TOR直连的特性，也具备电组播低切换延时的优势。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于光电组播混合网络架结构示意图；
图2是本发明提供的一种基于光电组播混合网络架结构的调度方法的混合调度策略的流程示意图；
图3是本发明提供的一种基于光电组播混合网络架结构的调度方法的贪心链路分配方法的流程示意图。
附图标记：1、SDN控制器 2、EPS 3、OCS 4、连接线 5、TOR交换机 6、服务器。
具体实施方式
实施例一：图1示出了一种基于光电组播混合网络架结构，该架构由EPS2、OCS3、SDN控制器1、TOR交换机5和服务器6组成；TOR交换机5与EPS2、OCS3通过连接线4连接，同时连接多个服务器6；其中 OCS2配备无源光分路器，SDN控制器1管理EPS2和OCS3。EPS2和OCS3同时支持单播和组播通信，EPS2通过对报文进行复制实现点到多点通信， OCS3利用无源光分路器在物理层上分割光信号以建立一对多连接来支持光层组播，所述SDN控制器1包含应用层平面、控制平面和数据平面，控制平面维护了全网的试图，包括电交换机和光交换机的状态。控制器通过北向接口从应用平面接收组播需求矩阵，然后计算光交换机的配置以及路由策略，计算完成后通过南向接口配置光交换机和电交换机。为了消除光链路切换延时带来的影响，控制平面采用混合调度策略在光网络和电网络中无缝的切换组播流。同时，控制平面采用高效的集成光组播和电组播的贪心链路分配算法用于分配组播资源，构建组播树，从而有效的优化组播流。
图2示出了一种基于光电组播混合网络架结构的调度方法的混合调度策略，1、组播流需求矩阵到达；2、组播需求矩阵发生改变；3、执行贪心链路分配算法，为组播流分配OCS链路；4、计算出新的链路分配后，开始配置OCS,在配置OCS过程中，通过配置TOR交换机的路由使得组播流在EPS 网络上传输；5、当OCS配置完成以后，通过配置TOR交换机的路由，使得已经分配光链路的组播流从EPS网络迁移到OCS网络上传输；6、有经过 OCS传输的组播流传输完成。
图3示出了一种基于光电组播混合网络架结构的调度方法的贪心链路分配方法的流程示意图，该贪心链路分配方法为：1、对给定的组播流需求矩阵和当前OCS配置情况；2、按照组播流发送数据量大小，从大到小遍历所有的组播流；3、对于每一条组播流i，查找对应的源TOP交换机上空闲的端口集合以及所有目的TOR交换机上空闲端的集合；4、所有目的TOR 交换机空闲端口集合的交集是否属于源TOR交换机空闲端口的集合，如果是，进入步骤5，如果否，返回步骤3；5、选择能够覆盖到组播流i中所有目的TOR交换机的端口的最小集合进行分配。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于光电组播混合网络架结构的调度方法，其特征在于，该方法包括：采用了混合调度策略，所述混合调度策略包括：贪心链路分配方法；所述混合调度策略为：当软件定义网格SDN控制器的应用层感知到新的组播流到达时，应用程序通过调用北向接口向该网络架构显式地发送请求；收到一组组播请求后，首先将服务器级别的流量聚合成架顶TOR级别的需求，然后执行贪心链路分配方法，计算出光电路交换机OCS配置情况，寻找可用的光交换机端口；由于配置光电路交换机OCS期间需占用一段时间，先根据电分组交换机EPS网络为所有的组播流构建组播树，然后通过南向接口下发给所述架顶TOR交换机的路由表，使组播流可以通过电分组交换机EPS网络进行传输，避免了流程暂停传输以等待可用的光电路交换机OCS资源或完成光电路交换机OCS配置；当光电路交换机OCS配置完成后，计算新的组播树和更新路由表，将已经分配了光链路的组播流迁移到光电路交换机OCS网络，完成光网络和电网络中无缝的切换组播流；所述贪心链路分配方法为：将组播流按照从消息量从大到小进行排序，优先满足大消息量组播流；对于每一条组播流，寻找能够连接的空闲的源架顶TOR交换机和目的架顶TOR交换机；如果空闲的交换机能够覆盖组播组所有的成员，则表明该组播流能够被分配；为降低功耗，该贪心链路分配方法采用光电路交换机OCS组播，即选择更少的电分组交换机EPS端口数来覆盖组播组，该贪心链路分配方法执行到所有组播流能够被分配。
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