一種光網(wǎng)絡(luò)多用戶帶寬公平分配的方法
【專利摘要】本發(fā)明為了克服現(xiàn)有共享網(wǎng)絡(luò)帶寬資源無法公平共享的缺點(diǎn)，提出了一種實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)中多用戶帶寬公平分配的方法。包含以下步驟：在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)新的業(yè)務(wù)需求時，判斷是否業(yè)務(wù)阻塞，在發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)阻塞時，計(jì)算新業(yè)務(wù)所屬的用戶公平程度；判斷資源分配的公平性。判斷新業(yè)務(wù)所屬用戶是否為超公平用戶，如果是，則拒絕該業(yè)務(wù)，否則公平程度值最大的用戶為目標(biāo)用戶，對所述目標(biāo)用戶所占用的帶寬進(jìn)行調(diào)整，使所述目標(biāo)用戶的公平程度接近理想公平，產(chǎn)生空閑頻譜資源；判斷所述空閑頻譜資源是否滿足所述新增業(yè)務(wù)需求，如果滿足則結(jié)束。否則改變目標(biāo)用戶。本發(fā)明方法由于采取了網(wǎng)絡(luò)帶寬公平性計(jì)算的技術(shù)措施，達(dá)到了多用戶公平共享網(wǎng)絡(luò)資源的效果。
【專利說明】一種光網(wǎng)絡(luò)多用戶帶寬公平分配的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種光網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)中心多用戶公平性的方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著云計(jì)算和多種云服務(wù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心面臨著多個用戶共享計(jì)算資源（CPU 和RAM)、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源的情況。借助虛擬化產(chǎn)品，數(shù)據(jù)中心的多用戶環(huán)境提供CPU頻 率和內(nèi)存大小的選擇，但無法提供帶寬的保證和公平性的策略。在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，公平性可 以有很多種定義方式，比如交錢多的用戶應(yīng)該獲得比交錢少的用戶更大的帶寬，交錢一樣 的用戶應(yīng)該有一樣的業(yè)務(wù)阻塞率等等。在網(wǎng)絡(luò)中，用戶享受服務(wù)的資格用他們的"權(quán)重"來 衡量。
[0003] 在IP網(wǎng)絡(luò)中，有很多關(guān)于網(wǎng)絡(luò)帶寬公平共享的研究（例如，Guo C，Lu G，Wang H J, et al. Secondnet:a data center network virtualization architecture with bandwidth guarantees[C]. Proceedings of the 6th International Conference. ACM, 2010:15.)。由于這些研究都是針對包交換技術(shù)，大多運(yùn)用基于回退機(jī)制的源端速率 調(diào)整方案（例如，Rodrigues H, Santos J R, Turner Y，et al.Gatekeeper:Supporting bandwidth guarantees for multi-tenant datacenter networks[J] · USENIX WI0V，2011.)，這種方案針對不同的抽象流（例如把VM到VM的流量抽象成流），通過類似于 TCP窗口機(jī)制的方法，宿端周期性地把丟包統(tǒng)計(jì)值發(fā)給源端，由源端根據(jù)統(tǒng)計(jì)值和權(quán)重來決 定下一周期的發(fā)送速率。
[0004] 數(shù)據(jù)中心光聯(lián)網(wǎng)的需求越來越迫切，尤其在針對大顆粒度業(yè)務(wù)進(jìn)行交換和長距離 傳輸?shù)那闆r下，多用戶在光網(wǎng)絡(luò)中的公平問題應(yīng)得到重視。但是，由于光網(wǎng)絡(luò)中對光處理主 要以電路交換為主，基于包的交換并不適用。尤其在解決數(shù)據(jù)中心互聯(lián)時運(yùn)用基于0FDM技 術(shù)的靈活頻譜光網(wǎng)絡(luò)的情況下，傳統(tǒng)的基于IP的解決方案不能很好地實(shí)現(xiàn)用戶對光層帶 寬資源的公平共享。
[0005] 電路交換的前提下，首先，帶寬分配是固定的，【背景技術(shù)】中的回退機(jī)制不適用；其 次，要在帶寬利用率高的情況下保證公平性時，如果用戶的權(quán)重與需求帶寬成正比，那么權(quán) 重大的用戶應(yīng)該獲得更大的帶寬。
[0006] 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)資源公平的困難是：如果用戶的權(quán)重與需求帶寬成正比，那 么權(quán)重大的用戶應(yīng)該獲得更大的帶寬，這應(yīng)該與業(yè)務(wù)數(shù)量無關(guān)，與虛擬機(jī)的數(shù)量無關(guān)。而現(xiàn) 有方法中無法得到這種效果。而對于到來的業(yè)務(wù)請求，傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)提供連接通道，并 不關(guān)心業(yè)務(wù)的公平性問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有共享網(wǎng)絡(luò)帶寬資源無法公平共享的缺 點(diǎn)，提出了一種實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)中多用戶帶寬公平分配的方法。
[0008] 本發(fā)明所述基于光聯(lián)網(wǎng)的多用戶共享網(wǎng)絡(luò)資源的方法如下
[0009] 第1步、在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)新的業(yè)務(wù)需求時，判斷是否業(yè)務(wù)阻塞，在發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)阻塞時， 計(jì)算新業(yè)務(wù)所屬的用戶公平程度；
[0010] 第2步、判斷資源分配的公平性。判斷新業(yè)務(wù)所屬用戶是否為超公平用戶，如果 是，則拒絕該業(yè)務(wù)，否則轉(zhuǎn)到第3步；
[0011] 第3步、計(jì)算多個用戶的公平程度，得到一用戶集合；
[0012] 第4步、取所述用戶集合中公平程度值最高的用戶為目標(biāo)用戶，對所述目標(biāo)用戶 所占用的帶寬進(jìn)行調(diào)整，使所述目標(biāo)用戶的公平程度值接近理想公平，產(chǎn)生空閑頻譜資 源；
[0013] 第5步、判斷所述空閑頻譜資源是否滿足所述新增業(yè)務(wù)需求，如果滿足則結(jié)束。否 則將所述目標(biāo)用戶從所述用戶集合中除去，返回第4步。
[0014] 采用本發(fā)明所述方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采取了網(wǎng)絡(luò)帶寬公平性計(jì)算的技術(shù) 措施，取得了多用戶間公平程度的提高，達(dá)到了多用戶公平共享網(wǎng)絡(luò)資源的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是技術(shù)方案流程圖。
[0016] 圖2是多種調(diào)制光信號占用同一光纖鏈路時本方法的實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018] 光聯(lián)網(wǎng)多用戶共享網(wǎng)絡(luò)帶寬時首先定義在某段光纖鏈路發(fā)生擁塞（即沒有足夠 的資源提供給新到來的業(yè)務(wù)）的情況下各用戶所用帶寬資源的公平程度（Fi)。
[0019] 例如一種公平程度的定義為：
[0020] Fi =某用戶實(shí)際分得的帶寬減去總鏈路帶寬中按照該用戶權(quán)重所應(yīng)分得的帶寬 (定義1)
[0021] 其中，總鏈路帶寬中按照該用戶的權(quán)重所應(yīng)分得的帶寬=總鏈路帶寬X權(quán)重比 (權(quán)重比等于該用戶權(quán)重除以該鏈路上所有用戶權(quán)重之和）。所述用戶權(quán)重為一個正值，是 為用戶預(yù)配置的值。
[0022] 再例如，定義在某鏈路上，

【權(quán)利要求】
1. 一種光網(wǎng)絡(luò)多用戶帶寬公平分配的方法，其特征在于，包括以下步驟 第1步、在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)新的業(yè)務(wù)需求時，判斷是否業(yè)務(wù)阻塞，在發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)阻塞時，計(jì)算 新業(yè)務(wù)所屬的用戶公平程度； 第2步、判斷新業(yè)務(wù)所屬用戶是否為超公平用戶，如果是，則拒絕該業(yè)務(wù)，否則轉(zhuǎn)到第3 [K 少； 第3步、計(jì)算多個用戶的公平程度，得到一用戶集合； 第4步、取所述用戶集合中公平程度值最高的用戶為目標(biāo)用戶，對所述目標(biāo)用戶所占 用的帶寬進(jìn)行調(diào)整，使所述目標(biāo)用戶的公平程度接近理想公平，產(chǎn)生空閑頻譜資源； 第5步、判斷所述空閑頻譜資源是否滿足所述新增業(yè)務(wù)需求，如果滿足則結(jié)束；否則將 所述目標(biāo)用戶從所述用戶集合中除去，返回第3步。
2. 如權(quán)利要求1所述光網(wǎng)絡(luò)多用戶帶寬公平分配的方法，其特征在于，所述公平程度 為： Fi =某用戶實(shí)際分得的帶寬減去總鏈路帶寬中按照該用戶權(quán)重所應(yīng)分得的帶寬； 其中，總鏈路帶寬中按照該用戶的權(quán)重所應(yīng)分得的帶寬=總鏈路帶寬X權(quán)重比； 權(quán)重比等于該用戶權(quán)重除以該鏈路上所有用戶權(quán)重之和。
3. 如權(quán)利要求1所述光網(wǎng)絡(luò)多用戶帶寬公平分配的方法，其特征在于，所述公平程度 為：
其中，BW〗secl為某鏈路上用戶i占用的帶寬，Wi是業(yè)務(wù)i的權(quán)重。
4. 如權(quán)利要求1所述光網(wǎng)絡(luò)多用戶帶寬公平分配的方法，其特征在于，所述公平程度 為： Fi =某鏈路中特定業(yè)務(wù)阻塞率-該鏈路中用戶i的業(yè)務(wù)阻塞率 其中，業(yè)務(wù)阻塞率是：阻塞的業(yè)務(wù)數(shù)量除以總的業(yè)務(wù)數(shù)量目標(biāo)用戶。
5. 如權(quán)利要求1?4任一所述光網(wǎng)絡(luò)多用戶帶寬公平分配的方法，其特征在于， 所述對帶寬進(jìn)行調(diào)整的方法是：對所述目標(biāo)用戶進(jìn)行帶寬壓縮，使所述目標(biāo)用戶公平 程度接近理想公平。
6. 如權(quán)利要求5所述光網(wǎng)絡(luò)多用戶帶寬公平分配的方法，其特征在于，所述帶寬壓縮 是通過改變信號調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)。
7. 如權(quán)利要求1?4任一所述光網(wǎng)絡(luò)多用戶帶寬公平分配的方法，其特征在于， 所述對帶寬進(jìn)行調(diào)整的方法是：對所述目標(biāo)用戶減少預(yù)留帶寬，使所述目標(biāo)用戶公平 程度接近理想公平。
【文檔編號】H04L12/911GK104301255SQ201410538447
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】張 杰, 趙永利, 陳浩然, 楊輝 申請人:北京郵電大學(xué)