CN110365588B - 数据流调度方法、装置及sdn控制器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种数据流调度方法、装置及SDN控制器，通过优先级动态处理的路径计算方案，在组网中不存在可用于转发待转发数据流的转发路径时，通过对待转发数据流的优先级进行假定调整分析，在对高优先级的已有数据流进行路径调整的情况下计算是否存在待转发数据流的可用转发路径，若存在，则为该待转发数据流分配原本用于转发高优先级的待移除数据流的第一转发路径。然后，在进一步确定组网中存在可用于转发待移除数据流的第二转发路径时，即可通过第一转发路径转发待转发数据流，通过第二转发路径转发待移除数据流。如此，可以让更多的数据流能够合理分布到组网中进行转发，提高了组网的负载能力，减少了带宽资源的浪费。

Description

数据流调度方法、装置及SDN控制器

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种数据流调度方法、装置及SDN控制器。

背景技术

在SDN(Software Defined Network，软件定义网络)控制器控制的网络中，不同的数据流业务对用户而言其重要程度可能不同。例如，用户可能希望网络能优先保障某些数据流业务的质量，比如语音通话数据、视频会议数据等重要数据的传输。同时，也能容忍某些数据流业务的质量稍差，例如在线视频业务等。

基于此，SDN控制器可以通过对不同的业务数据流分别设置优先级，从而优先保障重要业务，将高优先级业务引导到质量更好、带宽更充足的转发路径上，并允许占用低优先级业务的带宽资源。

上述方案中，通过保障高优先级业务优先选择转发路径的权利会存在比较严重的带宽浪费问题。例如，后下发的新业务数据流可能会由于关键转发路径被高优先级的业务数据占用，导致只能绕行到较高路径代价值的路径进行转发，影响新业务数据流的传输。同时，还可能会造成带宽资源浪费。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种数据流调度方法、装置及SDN控制器，以让更多的数据流能够合理分布到组网中，提高了组网的负载能力，减少了带宽资源的浪费。

根据本申请的一个方面，提供一种SDN控制器，可以包括一个或多个存储介质和一个或多个与存储介质通信的处理器。一个或多个存储介质存储有处理器可执行的机器可执行指令。当SDN控制器运行时，处理器执行所述机器可执行指令，以执行下述的数据流调度方法。

根据本申请的另一方面，提供一种数据流调度方法，应用于SDN控制器，所述SDN控制器用于控制组网的数据流转发，所述方法包括：

获取待转发数据流的需求带宽和第一优先级；

根据所述需求带宽和所述第一优先级判断所述组网中是否存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径；

若所述组网中不存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径，则计算如果所述待转发数据流的第一优先级提高到第二优先级后可用于转发所述待转发数据流的第一转发路径；

获取所述第一转发路径用于转发所述待转发数据流时的待移除数据流，其中，所述待移除数据流的占用带宽与所述第一转发路径的剩余带宽之和不小于所述需求带宽；

计算所述组网中可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径；

在计算出可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径时，通过所述第一转发路径转发所述待转发数据流，并通过所述第二转发路径转发所述待移除数据流。

根据本申请的另一方面，提供一种数据流调度装置，应用于软件定义网络SDN控制器，所述SDN控制器用于控制多条组网的数据流转发，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取待转发数据流的需求带宽和第一优先级；

判断模块，用于根据所述需求带宽和所述第一优先级判断所述组网中存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径；

第一计算模块，用于若所述组网中不存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径，则计算如果所述待转发数据流的第一优先级提高到第二优先级后可用于转发所述待转发数据流的第一转发路径；

第二获取模块，用于获取所述第一转发路径用于转发所述待转发数据流时的待移除数据流，其中，所述待移除数据流的占用带宽与所述第一转发路径的剩余带宽之和不小于所述需求带宽；

第二计算模块，用于计算所述组网中可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径；

转发模块，用于在计算出可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径时，通过所述第一转发路径转发所述待转发数据流，并通过所述第二转发路径转发所述待移除数据流。

根据本申请的另一方面，提供一种可读存储介质，该可读存储介质上存储有机器可执行指令，该计算机程序被处理器运行时可以执行上述任意实施方式的数据流调度方法的步骤。

基于上述任一方面，本申请通过优先级动态处理的路径计算方案，在组网中不存在可用于转发待转发数据流的转发路径时，通过对待转发数据流的优先级进行假定调整分析，在对高优先级的已有数据流进行路径调整的情况下计算是否存在待转发数据流的可用转发路径，若存在，则为该待转发数据流分配原本用于转发高优先级的待移除数据流的第一转发路径。然后，在进一步确定组网中存在可用于转发待移除数据流的第二转发路径时，即可通过第一转发路径转发待转发数据流，通过第二转发路径转发待移除数据流。如此，可以让更多的数据流能够合理分布到组网中进行转发，提高了组网的负载能力，减少了带宽资源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了一种业务数据流的组网示意图；

图2示出了本申请实施例所提供的数据流调度方法的流程示意图；

图3示出了一种示例性组网的示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的SDN控制器的组件结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。

另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请实施例的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了一种业务数据流的组网示意图，该组网中可包括SDN控制器100以及与SDN控制器100通信连接的多个转发节点200。

其中，SDN控制器100可以收集该组网中的各类数据信息，这些数据信息可以包括转发节点200的设备信息、链路信息、隧道信息等，并通过拓扑图结构来存储这些数据信息。SDN控制器100中的北向接口可以允许对转发的业务数据流及其转发路径进行定义，因此可以配置需要转发的业务数据流的属性，例如需占用的带宽范围、路径约束条件、优先级等。SDN控制器100还可以为待转发的业务数据流在拓扑图结构上搜索适合的转发路径，该转发路径需要满足配置的相关策略。

其中，一种简要的示例性网络拓扑图结构如图1所示，多个转发节点200分别用A、B、C、D、E表示，这些转发节点200分别构成三条转发路径，例如，转发路径ABE、转发路径ACE以及转发路径ADE，SDN控制器100可以为组网中的数据流分配转发路径ABE、转发路径ACE以及转发路径ADE中的其中一条转发路径进行数据转发。

针对每个转发节点200而言，除位于转发路径首端的源节点以及位于末端的目的节点外，通常具有出度链路和入度链路。出度链路可以理解为以某节点为出发点的直连链路，以图1为例，节点A的出度链路为AB、AC、AD；同理，节点B的出度链路为BE。入度链路可以理解为以某节点为终点的直连链路，以图1为例，节点A为源节点，其入度链路为空，节点B的入度链路为AB。节点E为目的节点，其出度链路则为空。

通常组网中在转发每个数据流时都需要源转发节点和目的转发节点，以图1为例，若需要转发一个从节点A到节点E的数据流，那么该数据流的源转发节点为A，目的转发节点为E。

在对本申请实施例提供的详细技术方案进行阐述之前，下面首先结合图1对本申请中涉及的基本概念进行说明。

在图1中所示的示例性网络拓扑图结构中，SDN控制器100会统计网络拓扑图结构上所有数据流的占用带宽以及每个数据流的优先级。假设优先级数字越大，优先级越高，根据统计到的优先级，SDN控制器100可以得到一个以优先级划分的每条转发路径的带宽占用表。假设某条转发链路l1上的一些数据流占用了带宽资源，如表1所示：

表1转发链路l的数据流优先级和带宽对照表

假设转发链路l1的总带宽为1000M，则从表1可知，该转发链路l1的剩余带宽为100M，记为unreservedBandwidth。在计算转发路径时高优先级的数据流可以占用低优先级的数据流的带宽，则高优先级的数据流的可占用带宽可以通过如下公式表示：

其中，bandwidth(f，l)为数据流f在该转发链路l1上的可占用带宽，Pri为该数据流f的优先级。

例如，针对数据流f3，由于其优先级为2，大于数据流f1、f2的优先级1，因此可以占用数据流f1、f2的带宽，那么该数据流f3的可占用带宽则为200M，依次类推，整理可得下表2：

表2转发链路l的数据流优先级和带宽对照表

如此，可以以上述表2为数据流选择转发路径，即，优先级更高的数据流中可以占用优先级更低的数据流的带宽。以表2为例，当某条数据流的优先级为4时，那么该数据流还有600M的可占用带宽可以进行分配。

以表2为例，假设某个数据流f的优先级为4，需求带宽为200M，此时经过转发链路l1时，根据表2可知，由于数据流f的优先级大于f1、f2、f3的优先级，因此可以抢占f1、f2、f3的带宽资源。但是，由于转发链路l1的剩余带宽还有100M，因此只需要抢占f1、f2的带宽资源即可满足转发要求，因此得到转发链路l1的待移除数据流为f1、f2。

同理，当针对数据流f的路径计算结果为包括至少一条转发路径的路径集合R时，需要对路径集合R中的每条转发路径进行处理，获得所有被抢占的待移除数据流列表，汇总可以得表3所示的带宽抢占列表：

表3带宽抢占列表

进一步地，组网中的每条转发路径都可以进行优先级列表化，得到一张含有优先级带宽信息的拓扑结构图，后续在进行路径计算时可以通过拓扑结构图得到某个数据流的路径计算结果列表，如表4所示：

表4路径计算结果列表

其中，路径计算结果

表示在当前优先级P_n下获得的路径R^m，由于大部分情况下计算得到的转发路径不止一个，所以m可以为大于或等于1的整数，针对不同优先级的数据流而言，可以获得不同的待移除数据流列表。

图2示出了本申请实施例提供的数据流调度方法的流程示意图，该数据流调度方法可以由图1中所示的SDN控制器100执行。应当理解，在其它实施例中，本实施例的数据流调度方法其中部分步骤的顺序可以不以图2及以下具体实施例的顺序为限制，例如可以根据实际需要相互交换，或者其中的部分步骤也可以省略或删除。该数据流调度方法的详细步骤介绍如下。

步骤S110，获取待转发数据流的需求带宽和第一优先级。

本实施例中，当组网待转发数据流时，SDN控制器100获取该待转发数据流的需求带宽和第一优先级，作为后续进行路径计算以对待转发数据流进行转发的依据。该待转发数据流的需求带宽和第一优先级在该待转发数据流下发之前由用户通过该SDN控制器100预先配置得到，其中，第一优先级通常可以根据该待转发数据流对于用户需求的重要程度确定，使得该待转发数据流可以根据该第一优先级合理占用组网中的转发资源。

步骤S120，根据需求带宽和第一优先级判断组网中是否存在可用于转发待转发数据流的转发路径。若组网中不存在可用于转发待转发数据流的转发路径，进入步骤S130。

步骤S130，计算如果待转发数据流的第一优先级提高到第二优先级后，可用于转发待转发数据流的第一转发路径。

步骤S140，获取第一转发路径用于转发待转发数据流时的待移除数据流。

其中，待移除数据流是该第一转发路径被调整用于转发待转发数据流时，该第一转发路径上需移除的已占用该第一转发路径上的部分带宽资源的已有数据流。待移除数据流的占用带宽与第一转发路径的剩余带宽之和不小于待转发数据流的需求带宽。

步骤S150，计算组网中可用于转发待移除数据流的第二转发路径。

步骤S160，在计算出可用于转发待移除数据流的第二转发路径时，通过第一转发路径转发待转发数据流，并通过第二转发路径转发待移除数据流。

此外，针对步骤S120，若组网中存在可用于转发待转发数据流的至少一条转发路径，可直接通过组网中存在的可用转发路径对待转发数据流进行转发。在存在可用转发路径时，可根据已有的各种路径计算方式，根据待转发数据流的第一优先级以及需求带宽，计算一条较优的可用转发路径对待转发数据流进行转发。例如，可以通过该至少一条转发路径中第一可占用带宽最大的转发路径，或者剩余带宽最大的转发路径转发待转发数据流，以进一步地节省带宽资源，提高了组网的负载能力。

基于上述步骤，本实施例在组网中不存在可用于转发待转发数据流的转发路径时，通过对待转发数据流的优先级进行假定调整分析，在对高优先级的已有数据流进行路径调整的情况下计算是否存在待转发数据流的可用转发路径，若存在，则为该待转发数据流分配原本用于转发高优先级的待移除数据流的第一转发路径。然后，在进一步确定组网中存在可用于转发待移除数据流的第二转发路径时，即可通过第一转发路径转发待转发数据流，通过第二转发路径转发待移除数据流。如此，可以让更多的数据流能够合理分布到组网中进行转发，提高了组网的负载能力，减少了带宽资源的浪费。

此处值得说明的是，本实施例中，采取的路径计算方式是假定提升待转发数据流的第一优先级来寻找可用于转发待转发数据流的第一转发路径，然后通过调整第一转发路径上的待移除数据流至其他可用转发路径(第二转发路径)的方式，实现组网对待转发数据流的转发，从而合理提升组网的带宽资源利用率。特别说明的是，下述针对待转发数据流的优先级提升过程都是假定提升待转发数据流的第一优先级进行路径计算，但是实际在转发待转发数据流时，该待转发数据流携带的第一优先级的相关参数并没有改变。

通常组网包括较多数量的转发路径，针对步骤S120，在判断组网中是否存在可用于转发待转发数据流的转发路径时，如果针对每条转发路径都进行路径判断，可能会产生极大的计算量，增加SDN控制器100的计算压力。

为此，作为一种可能的实施方式，本实施例首先可以从组网中获取满足预设路径约束条件的目标转发路径。其中，该预设路径约束条件可以是包括对时延、抖动、丢包率等网络状态数据的约束条件，只有满足该预设路径约束条件的目标转发路径才会参与到后续的路径计算中。

在此基础上，可以判断每条目标转发路径中各转发链路针对待转发数据流的第一可占用带宽是否小于需求带宽。其中，由于更高优先级的数据流可以占用更低优先级的数据流的使用带宽，第一可占用带宽为该转发链路的剩余带宽与该转发链路中优先级低于第一优先级的数据流的占用带宽之和。

在判断过程中，若每条目标转发路径都包括至少一条第一可占用带宽小于需求带宽的转发链路，则判定根据当前待转数据流的第一优先级及需求带宽，组网中不存在可用于转发待转发数据流的转发路径。

此外，若至少一条目标转发路径上的所有转发链路的第一可占用带宽均不小于待转发数据流的需求带宽，则可判定组网中存在可用于转发待转发数据流的转发路径。

值得说明的是，在其它实施方式中，也可以针对该组网中的所有转发路径进行一一计算。例如，可以计算该组网中的所有转发路径中各转发链路针对待转发数据流的第一可占用带宽是否小于需求带宽。若所有转发路径中各转发链路针对待转发数据流的第一可占用带宽都小于需求带宽，则判定组网中不存在可用于转发待转发数据流的转发路径。

进一步地，作为一种可能的实施方式，为避免增加多余的计算量，本实施例可以预先确定如果待转发数据流的第一优先级提高至设定的最高优先级时，该组网中是否存在可占用带宽不小于待转发数据流的需求带宽的可用转发路径。

详细地，若待转发数据流的第一优先级提高至设定的最高优先级时组网中仍旧不存在可占用带宽不小于待转发数据流的需求带宽的可用转发路径，则表明无论该待转发数据流的第一优先级设置成多少，该组网都不可能存在可用转发路径转发该待转发数据流。在此情况下，可以无需对待转发数据流的第一优先级进行逐级假定提高后再逐步计算组网中可用于转发待转发数据流的第一转发路径，从而避免多余的计算量。

此外，如果判定待转发数据流的第一优先级提高至设定的最高优先级时，该组网中存在可占用带宽不小于待转发数据流的需求带宽的可用转发路径，则表示待转发数据流的第一优先级如果提高到某个优先级后该组网中必然存在可用转发路径转发该待转发数据流。基于此，本实施例可以根据组网的链路信息计算待转发数据流的优先级动态区间，以基于该优先级动态区间假定提升该待转发数据流的第一优先级来寻找待转发数据流的第一转发路径，从而减少后续计算第一转发路径的计算量。

作为一种可替代的示例，组网的链路信息可包括每条转发路径中各链路的链路带宽以及各链路中已有数据流的已占带宽和优先级。在此基础上，可以根据上述链路信息计算待转发数据流所需的最低优先级，以使得如果待转发数据流的优先级为最低优先级时，组网中存在可用于转发待转发数据流的可用转发路径。

详细地，假设源转发节点的出度链路集合为fl_src(i)，目的转发节点的入度链路集合为fl_dst(j)，源转发节点的出度链路共有n条，目的转发节点的入度链路共有m条，待转发数据流所需的最低优先级为P_l。那么，该最低优先级P_l需满足如下关系：

在确定最低优先级为P_l后，则可以根据最低优先级P_l和待转发数据流的第一优先级Pri得到待转发数据流的优先级动态区间。

详细地，根据第一优先级Pri确定第三优先级Pri+1，该第三优先级比第一优先级高一级。在此基础上，根据第三优先级Pri+1、待该最低优先级P_l以及设定的最高优先级P_h确定优先级动态区间，该优先级动态区间的最小值为第三优先级和最低优先级二者中的较大值、最大值为设定的最高优先级。

例如，该优先级动态区间的最小值P_s＝max[Pri+1，P_l]，从而可以得到优先级动态区间为[P_s，P_h]。

在上述描述的基础上，针对步骤S130，若待转发数据流从第一优先级提高到的第二优先级后，则位于该优先级动态区间内。

在计算得到待转发数据流的第一转发路径后，可根据前述描述部分的路径计算结果列表(例如表4)，获取第一转发路径中用于转发待转发数据流时的待移除数据流，当移除该待移除数据流后，该第一转发路径的可占用带宽不小于待转发数据流的需求带宽，从而可以通过该第一转发路径转发待转发数据流。

然而，由于该待移除数据流的优先级原本高于该待转发数据流的第一优先级，为了保证对该待转发数据流的路径分配不影响更高优先级的数据流的正常转发，在确定第一转发路径后，还需要判断当前的组网中是否存在可用于转发待移除数据流的第二转发路径。如果当前的组网中存在可用于转发待移除数据流的第二转发路径，则可以通过第一转发路径转发待转发数据流，并通过第二转发路径转发待移除数据流。

如果组网中不存在可用于转发待移除数据流的第二转发路径，则需要重新计算如果待转发数据流的第二优先级提升到下一优先级后，组网中可用于转发待转发数据流的第一转发路径，然后获取重新计算后的第一转发路径用于转发该待转发数据流时的待移除数据流，并判断组网中是否存在可用于转发该待移除数据流的第二转发路径。

若组网中存在可用于转发该待移除数据流的第二转发路径，则通过第一转发路径转发待转发数据流，并通过第二转发路径转发该待移除数据流。

如此，可以在原本不存在待转发数据流的可用转发路径的情况下，通过假定对待转发数据流的优先级动态变更的方式，计算组网中可用于转发待转发数据流的第一转发路径，并对组网中其它高优先级的数据流进行路径的合理调整，让更多的数据流能够合理分布到组网中进行转发，待转发数据流无需通过绕行高路径代价值的路径转发。同时，该方式不影响更高优先级的数据流的正常转发，提高了组网的负载能力，减少了带宽资源的浪费。

值得说明的是，在其它可能的实施方式中，也可以选择不计算该待转发数据流的动态优先级。例如，还可以在该待转发数据流的第一优先级的基础上，对第一优先级进行逐级假定提升的方式，逐次计算组网中是否存在可用于转发待转发数据流的第一转发路径。若存在，则按照上述步骤S130继续执行；若不存在，则将待转发数据流的优先级再假定提升一级后重复上述步骤，直到找到可用于转发待转发数据流的第一转发路径为止。

可选地，为了进一步地降低计算量，在当前的组网中不存在可用于转发待移除数据流的第二转发路径时，可以保存计算得到的该待转发数据流路径计算结果，该路径计算结果可包括计算得到的第一转发路径和第一转发路径用于转发该待转发数据流时的待移除数据流，之后继续提升该待转发数据流的优先级后，再重新计算该待转发数据流在提升优先级后的路径计算结果。然后，比对重新计算后的路径计算结果与保存的路径计算结果是否一致：如果一致，则不再计算组网中可用于转发待移除数据流的第二转发路径，而是继续提升该待转发数据流的优先级；如果重新计算后的路径计算结果包括与保存的路径计算结果不同的其它第一转发路径，则获取该其它第一转发路径用于转发待转发数据流时的待移除数据流。

在一种可能的实施方式中，计算组网中可用于转发待移除数据流的第二转发路径的方式举例说明如下：

针对除第一转发路径之外的其它每条目标转发路径，计算每条目标转发路径中的各转发链路针对待移除数据流的第二可占用带宽是否小于待移除数据流的占用带宽。其中，第二可占用带宽为该转发链路的剩余带宽与该转发链路中优先级低于待移除数据流的优先级的数据流的占用带宽之和。

若每条目标转发路径中各转发链路的第二可占用带宽均不小于待移除数据流的占用带宽，则将该目标转发路径确定为第二转发路径。

此外，在其它可能的实施方式中，若某条目标转发路径的各转发链路的第二可占用带宽均不小于待移除数据流的占用带宽，需要进一步判断该目标转发路径的路径代价值是否不大于第一转发路径的路径代价值，若不大于，则将该目标转发路径确定为第二转发路径。如此设计，可以保证在改变待移除数据流的转发路径时，不会影响更高优先级的转发路径的路径代价值。

值得说明的是，当上述判断结果为存在两条以上第二转发路径时，可以选择第二可占用带宽最大的其中一条第二转发路径转发该待移除数据流，或者也可以从中随机选择一条第二转发路径转发该待移除数据流，本实施例对此不作任何限制。

为了便于本领域普通技术人员能够充分理解上述实施例，下面结合图3对本申请实施例提供的数据流调度方法进行示例性说明。请参阅图3所示的组网，包括A、B、C、D、E等转发节点分别构成转发路径ABE、ACE、ADE。其中，转发路径ABE、ACE、ADE的路径代价值均相等。

如图3所示，该示例性组网中已经存在的从源节点A到目的节点E的数据流分别包括F1、F2、F3以及F4。其中，F1的占用带宽BW＝50M，优先级Pri＝2；F2的占用带宽BW＝280M，优先级Pri＝3；F3的占用带宽BW＝120M，优先级Pri＝5；F4的占用带宽BW＝150M，优先级Pri＝5。源节点A的出度链路AB、AC、AD的总带宽分别为200M、300M、500M。目的节点E的入度链路BE、CE以及DE的总带宽均为1000M。

假设该示组网中数据流的最高优先级为6，现下发一个从源节点A到目的节点E的待转发数据流F，该待转发数据流F的需求带宽BW＝280M，第一优先级Pri＝1，那么该待转发数据流F的数据流调度过程示例如下：

本示例中，假设转发路径ABE、ACE、ADE为满足预设路径约束条件的目标转发路径。

一、判断该示例性组网中是否存在可用于转发所述待转发数据流F的转发路径。

根据图3所示的示例中可以得到数据流F1、F2、F3以及F4的优先级都比该待转发数据流F的第一优先级高，因此待转发数据流F不能占用数据流F1、F2、F3以及F4的带宽资源，由此可以计算得到转发链路AB的第一可占用带宽为150M，转发链路AC的第一可占用带宽为20M，转发链路AC的第一可占用带宽为260M，均小于待转发数据流F的需求带宽280M。于是，需要对待转发数据流F的第一优先级进行优先级动态调整才有可能通过图3所示的组网转发该待转发数据流。

二、由于组网中的最高优先级为6，因此判断如果待转发数据流F的优先级提高到6时，该组网中是否存在可占用带宽不小于待转发数据流F的需求带宽(280M)的可用转发路径。根据图3可知，如果待转发数据流F的优先级提高到6时，转发链路AB的第一可占用带宽为200M，转发链路AC的第一可占用带宽为300M，转发链路AD的第一可占用带宽为500M，转发链路BE、CE以及DE的剩余带宽均足够，因此转发路径ACE和转发路径ADE均可用于转发该待转发数据流F。

三、计算待转发数据流F的优先级动态区间。根据图3可知，针对源节点A的出度链路，当该待转发数据流F的优先级提高到4时，转发链路AC的带宽足够，当该待转发数据流F的优先级提高到6时，转发链路AC、AD的带宽足够；针对目的节点E的入度链路，当该待转发数据流F的优先级为1时，转发链路AB、AC、AD的带宽均足够，因此可以得到当该待转发数据流F的优先级提高到4时，源节点A的出度链路和目的节点E的入度链路均存在满足带宽要求的链路，也即该待转发数据流F所需的最低优先级P_l＝4。

接下来可以计算优先级动态区间的最低优先级Ps，根据P_s＝max[Pri+1，P_l]计算，可得P_s＝max[2，4]＝4，那么该待转发数据流F的优先级动态区间则为[4，6]。

四、将待转发数据流F的第一优先级提高到4，计算得到可用于转发待转发数据流F的第一转发路径为转发路径ACE，并且得到转发路径ACE中的待移除数据流为F2。

由于待移除数据流F2的优先级比待转发数据流F的第一优先级高，因此需要判断组网中是否存在可用于转发该待移除数据流F2的第二转发路径。但是根据图3可知，转发链路AB的第二可占用带宽为200M，转发链路AD的第二可占用带宽为230M，均低于待移除数据流F2的占用带宽280M，因此此时组网中并不存在可用于转发该待移除数据流F2的第二转发路径。

五、由于待转发数据流的第一优先级提高到4无法找到用于转发待移除数据流F2的第二转发路径，因此将该待转发数据流F的当前优先级在所述优先级动态区间[4，6]内再提升一级，也即提升到5。然后，计算得到可用于转发待转发数据流F的第一转发路径仍旧为转发路径ACE，该转发路径ACE中的待移除数据流仍旧为F2，与上述路径计算结果相同，因此当该待转发数据流F的优先级提升到5时，组网中仍旧不存在可用于转发该待移除数据流F2的第二转发路径。

六、接着，由于待转发数据流的优先级再提升一级到5之后，也无法找到用于转发待移除数据流F2的第二转发路径，因此将该待转发数据流F的当前优先级在优先级动态区间[4，6]内继续提升一级，也即提升到6，可以计算得到可用于转发待转发数据流F的第一转发路径为转发路径ACE和转发路径ADE。该转发路径ACE中的待移除数据流为F2，该转发路径ADE中的待移除数据流为F3和F4，由于转发路径ACE与上述路径计算结果相同，因此丢弃。

然后，针对转发路径ADE，由于转发链路AD的剩余带宽为230M，因此只需要移除F3和F4中的其中一个数据流即可满足转发待转发数据流F的要求。由此，可以选择占用带宽更小的F3作为待移除数据流。由于F3的优先级比待转发数据流F的第一优先级高，因此需要判断组网中是否存在可用于转发该待移除数据流F3的第二转发路径。

根据图3可知，转发链路AB的剩余带宽为150M，第二可占用带宽为200M，转发链路AC的剩余带宽为20M，第二可占用带宽为200M，均满足转发该待移除数据流F3的要求，并且转发路径ABE和转发路径ACE的路径代价值与该待移除数据流F3所在的转发路径ADE相同。因此，可以选择剩余带宽更大的转发路径ABE作为转发该待移除数据流F3的第二转发路径，且不影响该待移除数据流F3所在转发路径的路径代价值。或者，也可以选择ACE作为用于转发待移除数据流F3的第二转发路径。

如此，经过上述过程，可以通过转发路径ADE转发该待转发数据流F(第一转发路径)，将转发路径ADE中的数据流F3移除后，通过转发路径ABE或者转发路径ACE(第二转发路径)转发数据流F3。

通过上述优先级动态处理的路径计算方案可以得出，在起初转发路径ABE、ACE、ADE的转发链路的第一可占用带宽均小于待转发数据流F的需求带宽时，通过将待转发数据流F的第一优先级从1开始在所述优先级动态区间内进行动态变更，在原本不存在可转发待转发数据流F的路径的情况下，通过将待转发数据流F的优先级提高到6后，重新为该待转发数据流F分配原本用于转发高优先级的待移除数据流的第一转发路径ADE。然后，在进一步确定组网中存在可用于转发待移除数据流F3的第二转发路径ABE或者ACE，即可通过第一转发路径ADE转发待转发数据流F，通过第二转发路径ABE或者ACE转发待移除数据流F3，从而让更多的数据流能够合理分布到组网中进行转发，提高了组网的负载能力，减少了带宽资源的浪费。

图4示出了本申请实施例提供的上述的SDN控制器100的结构示意图，本实施例中，该SDN控制器100可以包括存储介质110、处理器120以及数据流调度装置130。

其中，处理器120可以是一个通用的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，微处理器，特定应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制上述方法实施例提供的数据流调度方法的程序执行的集成电路。

存储介质110可以是ROM或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmabler-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(Compactdisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储介质110可以是独立存在，通过通信总线与处理器120相连接。存储介质110也可以和处理器集成在一起。其中，存储介质110用于存储执行本申请方案的应用程序代码，例如图4中所示的数据流调度装置130，并由处理器120来控制执行。处理器120用于执行存储介质110中存储的应用程序代码，例如数据流调度装置130，以执行上述方法实施例的数据流调度方法。

本申请可以根据上述方法实施例对数据流调度装置130进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。比如，在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图4示出的数据流调度装置130只是一种装置示意图。其中，数据流调度装置130可以包括第一获取模块131、判断模块132、第一计算模块133、第二获取模块134、第二计算模块135以及转发模块136，下面分别对该数据流调度装置130的各个功能模块的功能进行详细阐述。

第一获取模块131，用于获取待转发数据流的需求带宽和第一优先级。可以理解，该获取模块131可以用于执行上述步骤S110，关于该获取模块131的详细实现方式可以参照上述对步骤S110有关的内容。

判断模块132，用于根据需求带宽和第一优先级判断组网中存在可用于转发待转发数据流的转发路径。可以理解，该第一判断模块132可以用于执行上述步骤S120，关于该第一判断模块132的详细实现方式可以参照上述对步骤S120有关的内容。

第一计算模块133，用于在组网中不存在可用于转发待转发数据流的转发路径时，则计算如果待转发数据流的第一优先级提高到第二优先级后可用于转发待转发数据流的第一转发路径。可以理解，该第一计算模块133可以用于执行上述步骤S130，关于该第一计算模块133的详细实现方式可以参照上述对步骤S130有关的内容。

第二获取模块134，用于获取第一转发路径用于转发待转发数据流时的待移除数据流，其中，待移除数据流的占用带宽与第一转发路径的剩余带宽之和不小于需求带宽。可以理解，该第二获取模块134可以用于执行上述步骤S140，关于该第二获取模块1343的详细实现方式可以参照上述对步骤S140有关的内容。

第二计算模块135，用于计算组网中可用于转发待移除数据流的第二转发路径。可以理解，该第二计算模块135可以用于执行上述步骤S150，关于该第二计算模块135的详细实现方式可以参照上述对步骤S150有关的内容。

转发模块136，用于在计算出可用于转发待移除数据流的第二转发路径时，通过第一转发路径转发待转发数据流，并通过第二转发路径转发待移除数据流。可以理解，该转发模块136可以用于执行上述步骤S160，关于该转发模块136的详细实现方式可以参照上述对步骤S160有关的内容。

在一种可能的实施方式中，判断模块132具体可以用于从组网中获取满足预设路径约束条件的目标转发路径，然后判断每条目标转发路径中各转发链路针对待转发数据流的第一可占用带宽是否小于需求带宽，其中，第一可占用带宽为该转发链路的剩余带宽与该转发链路中优先级低于第一优先级的数据流的占用带宽之和。若每条目标转发路径都包括至少一条第一可占用带宽小于需求带宽的转发链路，则判定组网中不存在可用于转发待转发数据流的转发路径。若至少一条目标转发路径上的所有转发链路的第一可占用带宽均不小于需求带宽，则判定组网中存在可用于转发待转发数据流的转发路径。

在一种可能的实施方式中，如果待转发数据流的第一优先级提高至设定的最高优先级，判断模块132具体还可以用于判断组网中是否存在可用转发路径，其中，可用转发路径上的每条转发链路针对待转发数据流的第一可占用带宽不小于待转发数据流的需求带宽，第一可占用带宽为该转发链路的剩余带宽与该转发链路中优先级低于第一优先级的数据流的占用带宽。若存在可用转发路径，则第一计算模块133进一步根据组网的链路信息计算待转发数据流的优先级动态区间，其中，第二优先级位于该优先级动态区间内。

在一种可能的实施方式中，第一计算模块133具体可以通过以下方式计算待转发数据流的优先级动态区间：

首先，根据组网中每条目标转发路径上各链路的链路带宽以及每条链路中已有数据流的已占带宽和优先级，计算待转发数据流所需的最低优先级，以使得如果待转发数据流的优先级为最低优先级时，组网中存在可用于转发待转发数据流的可用转发路径。

接着，根据第一优先级确定第三优先级，该第三优先级比第一优先级高一级。

最后，根据第三优先级、最低优先级、以及设定的最高优先级确定优先级动态区间，该优先级动态区间的最小值为第三优先级和最低优先级二者中的较大值、最大值为设定的最高优先级。

在一种可能的实施方式中，若判定组网中不存在可用于转发待移除数据流的第二转发路径，则第一计算模块133进一步重新计算如果待转发数据流的第二优先级提升到下一优先级后，组网中可用于转发待转发数据流的第一转发路径。第二获取模块134还可以获取重新计算后的第一转发路径用于转发该待转发数据流时的待移除数据流。第二计算模块135还可以计算组网中可用于转发该待移除数据流的第二转发路径。

在一种可能的实施方式中，若组网中存在可用于转发待转发数据流的至少一条转发路径，转发模块136还可以通过该至少一条转发路径中的任意一条转发路径转发待转发数据流。

在一种可能的实施方式中，第二计算模块135具体可以用于针对除第一转发路径之外的其它每条目标转发路径，计算每条目标转发路径中的各转发链路针对待移除数据流的第二可占用带宽是否小于待移除数据流的占用带宽。其中，第二可占用带宽为该转发链路的剩余带宽与该转发链路中优先级低于待移除数据流的优先级的数据流的占用带宽之和。若每条目标转发路径中各转发链路的第二可占用带宽均不小于待移除数据流的占用带宽，则将该目标转发路径确定为第二转发路径。

在另一种可能的实施方式中，第二计算模块135具体还可以针对除第一转发路径之外的其它每条目标转发路径，计算每条目标转发路径中的各转发链路针对待移除数据流的第二可占用带宽是否小于待移除数据流的占用带宽。其中，第二可占用带宽为该转发链路的剩余带宽与该转发链路中优先级低于待移除数据流的优先级的数据流的占用带宽之和。若每条目标转发路径的各转发链路的第二可占用带宽均不小于待移除数据流的占用带宽，则判断该目标转发路径的路径代价值是否不大于第一转发路径的路径代价值，若不大于，则将该目标转发路径确定为第二转发路径。

由于本申请实施例提供的数据流调度装置130是前述的数据流调度方法的另一种实现形式，且数据流调度装置130可用于执行前述的实施例所提供的方法，因此其所能获得的技术效果可参考前述方法实施例，在此不再赘述。

进一步地，基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例提供的数据流调度方法的步骤。

具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述数据流调度方法。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、设备(如图4的SDN控制器100)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种数据流调度方法，其特征在于，应用于SDN控制器，所述SDN控制器用于控制组网的数据流转发，所述方法包括：

获取待转发数据流的需求带宽和第一优先级；

根据所述需求带宽和所述第一优先级判断所述组网中是否存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径；

若所述组网中不存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径，则计算如果所述待转发数据流的第一优先级提高到第二优先级后可用于转发所述待转发数据流的第一转发路径；

获取所述第一转发路径用于转发所述待转发数据流时的待移除数据流，其中，所述待移除数据流的占用带宽与所述第一转发路径的剩余带宽之和不小于所述需求带宽，所述待移除数据流为第一转发路径被调整用于转发待转发数据流时，第一转发路径上需移除的已占用第一转发路径上的部分带宽资源的已有数据流；

计算所述组网中可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径；

在计算出可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径时，通过所述第一转发路径转发所述待转发数据流，并通过所述第二转发路径转发所述待移除数据流。

2.根据权利要求1所述的数据流调度方法，其特征在于，所述根据所述需求带宽和所述第一优先级判断所述组网中是否存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径，包括：

从所述组网中获取满足预设路径约束条件的目标转发路径；

判断每条所述目标转发路径中各转发链路针对所述待转发数据流的第一可占用带宽是否小于所述需求带宽，其中，所述第一可占用带宽为该转发链路的剩余带宽与该转发链路中优先级低于所述第一优先级的数据流的占用带宽之和；

若每条所述目标转发路径都包括至少一条第一可占用带宽小于所述需求带宽的转发链路，则判定所述组网中不存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径；

若至少一条目标转发路径上的所有转发链路的第一可占用带宽均不小于所述需求带宽，则判定所述组网中存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径。

3.根据权利要求2所述的数据流调度方法，其特征在于，所述计算所述组网中可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径，包括：

针对除所述第一转发路径之外的其它每条目标转发路径，计算每条目标转发路径中的各转发链路针对所述待移除数据流的第二可占用带宽是否小于所述待移除数据流的占用带宽；其中，所述第二可占用带宽为该转发链路的剩余带宽与该转发链路中优先级低于所述待移除数据流的优先级的数据流的占用带宽之和；

若每条目标转发路径中各转发链路的第二可占用带宽均不小于所述待移除数据流的占用带宽，则将该目标转发路径确定为所述第二转发路径。

4.根据权利要求2所述的数据流调度方法，其特征在于，所述计算所述组网中可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径，包括：

针对除所述第一转发路径之外的其它每条目标转发路径，计算每条目标转发路径中的各转发链路针对所述待移除数据流的第二可占用带宽是否小于所述待移除数据流的占用带宽；其中，所述第二可占用带宽为该转发链路的剩余带宽与该转发链路中优先级低于所述待移除数据流的优先级的数据流的占用带宽之和；

若每条目标转发路径的各转发链路的第二可占用带宽均不小于所述待移除数据流的占用带宽，则判断该目标转发路径的路径代价值是否不大于所述第一转发路径的路径代价值，若不大于，则将该目标转发路径确定为所述第二转发路径。

5.根据权利要求1所述的数据流调度方法，其特征在于，所述根据所述需求带宽和所述第一优先级判断所述组网中是否存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径之前，所述方法还包括：

如果所述待转发数据流的第一优先级提高至设定的最高优先级，判断所述组网中是否存在可用转发路径，其中，所述可用转发路径上的每条转发链路针对所述待转发数据流的第一可占用带宽不小于所述待转发数据流的需求带宽，所述第一可占用带宽为该转发链路的剩余带宽与该转发链路中优先级低于所述第一优先级的数据流的占用带宽；

若存在可用转发路径，则根据所述组网的链路信息计算所述待转发数据流的优先级动态区间，其中，所述第二优先级位于该优先级动态区间内。

6.根据权利要求5所述的数据流调度方法，其特征在于，所述根据所述组网的链路信息计算所述待转发数据流的优先级动态区间，包括：

根据所述组网中每条目标转发路径上各链路的链路带宽以及每条链路中已有数据流的已占带宽和优先级，计算所述待转发数据流所需的最低优先级，以使如果所述待转发数据流的优先级为所述最低优先级，所述组网中存在可用于转发所述待转发数据流的可用转发路径；

根据所述第一优先级确定第三优先级，该第三优先级比第一优先级高一级；

根据所述第三优先级、所述最低优先级、以及所述设定的最高优先级确定所述优先级动态区间，该优先级动态区间的最小值为所述第三优先级和所述最低优先级二者中的较大值、最大值为所述设定的最高优先级。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的数据流调度方法，其特征在于，所述方法还包括：

若判定所述组网中不存在可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径，则重新计算如果所述待转发数据流的第二优先级提升到下一优先级后，所述组网中可用于转发所述待转发数据流的第一转发路径；

获取重新计算后的第一转发路径用于转发该待转发数据流时的待移除数据流；

计算所述组网中可用于转发该待移除数据流的第二转发路径；

若所述组网中存在可用于转发该待移除数据流的第二转发路径，则通过所述第一转发路径转发所述待转发数据流，并通过所述第二转发路径转发该待移除数据流。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的数据流调度方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述组网中存在可用于转发所述待转发数据流的至少一条转发路径，则通过该至少一条转发路径中的任意一条转发路径转发所述待转发数据流。

9.一种数据流调度装置，其特征在于，应用于软件定义网络SDN控制器，所述SDN控制器用于控制多条组网的数据流转发，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取待转发数据流的需求带宽和第一优先级；

判断模块，用于根据所述需求带宽和所述第一优先级判断所述组网中存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径；

第一计算模块，用于在所述组网中不存在可用于转发所述待转发数据流的转发路径时，计算如果所述待转发数据流的第一优先级提高到第二优先级后可用于转发所述待转发数据流的第一转发路径；

第二获取模块，用于获取所述第一转发路径用于转发所述待转发数据流时的待移除数据流，其中，所述待移除数据流的占用带宽与所述第一转发路径的剩余带宽之和不小于所述需求带宽，所述待移除数据流为第一转发路径被调整用于转发待转发数据流时，第一转发路径上需移除的已占用第一转发路径上的部分带宽资源的已有数据流；

第二计算模块，用于计算所述组网中可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径；

转发模块，用于在计算出可用于转发所述待移除数据流的第二转发路径时，通过所述第一转发路径转发所述待转发数据流，并通过所述第二转发路径转发所述待移除数据流。

10.一种SDN控制器，其特征在于，所述SDN控制器包括机器可读存储介质及处理器，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述处理器在执行所述机器可执行指令时使所述SDN控制器实现权利要求1-8中任意一项所述的数据流调度方法。

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