[发明专利]一种在覆盖网络中实现负载均衡的QoS路由分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种在覆盖网络中实现负载均衡的QoS路由分配方法。

背景技术

覆盖网络技术是指通过在基础网络的关键位置上设立智能的节点，以单播路由方式连接起来构成的虚拟应用层网络，这种网络位于用户终端与物理网络之间，可以用于实现特定的应用。相对于底层基础网络而言，覆盖网络层能够监测底层网络上的路由走向、传输延时、流量分布、拥塞状况、异常故障以及病毒感染流行等状态信息。覆盖网络层一方面依靠覆盖节点(Overlay Node)相互交换这些信息，另一方面基于这些信息实施智能的控制和管理手段，如路由探测选择、消灭病毒、流量控制以及内容检索、分类和管理等等。

覆盖网络QoS(Quality of Service)路由是覆盖网络技术的一个重要研究分支，是在应用层实施QoS控制，提高网络服务质量的主要方法之一，它的优势是在不改变基础网络结构的情况下，通过选择合适的应用层服务路径对网络流数据的传输范围和分布式资源的调度模式进行自适应的管理，该技术在分布式系统、网络协作、流量管理等领域有着重要的应用。

然而随着人类社会网络信息化的逐步增强，分布式业务的数量、种类和规模都在不断增大，而现有网络环境的异构性，吞吐量的波动以及不合理的资源分配导致分布式系统产生负载不均衡现象，不能满足日益增长的分布式业务的服务质量需求。如何在网络资源受限、业务竞争激烈的情况下，通过覆盖网络路由实施公平的资源调度，保持网络系统的负载均衡是覆盖网络QoS的最主要的挑战之一。

目前经典的覆盖网络负载均衡QoS路由方法主要有QUEST[1]，PBSP[2]，RBLCP[3]等，这些方法的基本原理均是推导表征覆盖网络传输、计算资源的消耗代价和的启发式效用函数，基于最短路径算法搜索最优负载均衡服务路径，有利于选出整体资源消耗较低的路径。然而该类方法仍存在一定的非公平性，这主要是因为它们没有考虑局部负载较重链路和节点的资源瓶颈问题。覆盖网络服务路径是由多段覆盖链路和覆盖节点组成，然而这些链路和节点的能力也存在不均衡的情况，虽然叠加的总体消耗代价低，但是单端链路或节点的资源消耗率仍然可能较高，因此其出现拥塞的概率也会相对较高，一旦出现异常不但会影响到运行期内的服务会话，而且可能导致局部网络瘫痪，反而降低系统吞吐量。

[1]Xiaohui Gu，Nahrstedt K，Chang，R N，Ward C.QoS-assured service composition in managed service overlay networks.In：Proceedings of 23rdInternational Conference on Distributed Computing Systems.IEEE，May 2003.

[2]Li Z，Mohapatra P.QRON：QoS Aware Routing in Overlay Networks.IEEEJournal on SelectedAreas in Communications.IEEE，Feb 2004，22(1)：29--40

[3]Ying Bi-di，Chen Hui-fang，Zhu Sun-bin，Qiu Pei-liang.RBLCP：improved QoS-aware routing algorithm for overlay networks.Journal of Zhejiang University(Engineering Science)，April 2007，41(4)：29--40

发明内容

本发明的目的是提供一种覆盖网络中实现负载均衡的QoS路由分配方法，能够提高分布式网络系统吞吐量和负载均衡程度。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

设在已建立的某覆盖网络系统中，存在业务T请求接入，业务T的资源需求为(B_t，C_t)，其中B_t为传输资源的QoS需求，定义为所需要的传输带宽总量，C_t为计算资源的QoS需求，定义为所需要的计算能力总量；需要在现有的覆盖网络中建立一条端到端服务路径，使其能满足业务T的QoS需求，则具体路由分配步骤如下，