[发明专利]面向数据中心的在线场景低带宽开销流量调度方案

权利要求书

1.一种面向数据中心的在线场景低带宽开销流量调度方案，其特征在于，在数据中心间广域网络下按照以下步骤实现：

步骤(1)，将一个租用周期分为若干个传输时隙，即1，...，T，用一个有向图G＝(V，E)来表示数据中心和数据中心之间的链路，其中V是有向图的节点集合，表示所有的数据中心的集合，E是有向图的边集，表示所有的链路的集合，用五元组r_i＝(s_i，t_i，d_i，a_i，τ_i)来代表一个大块传输流，其中s_i，t_i，d_i，a_i，τ_i分别代表第i个大块传输流的源节点、目的节点、数据量、到达时间以及截止时间；运行集中控制器，动态地获得每个大块传输流的源节点、目的节点、数据量、到达时间和截止时间；

步骤(2)，运行在线租用方案生成算法，在每条大块传输流到达时计算它的调度方案，算法初始化时，令所有带宽值c_e＝0；

步骤(3)，每个大块传输流到达时，通过在线租用方案生成算法计算最小的额外带宽开销，具体步骤如下：

步骤(3a)，通过深度优先搜索算法遍历该流的全部可行路径，找出在该流的持续时间[a_i，t_i]内带宽值c_e未被完全利用的路径，使用这些有剩余带宽的路径传输该流的数据；

用P₀表示在流量约束、容量约束和整数约束共三个约束下，使目标函数：

最小化的最优化问题；

其中，流量约束有两个，第一个流量约束为：

且v≠s_i，v≠t_i，

且t∈N⁺

δ⁺(v)表示以节点v为起点的所有有向边的集合，δ^-(v)表示以节点v为终点的所有有向边的集合，x_i，e(t)表示第i个请求在连接e上的第t个时刻的传输数据量，N⁺表示正整数集合；

另一个流量约束为：

其中，δ⁺(s_i)表示以节点s_i为起点的所有有向边的集合，δ^-(s_i)表示以节点s_i为终点的所有有向边的集合；

所述容量约束为：

其中，c_e为边e上租用的带宽值，表示数据中心拥有者在链路e上租用的带宽的单位数，δ_c表示单位带宽的大小，δ_t表示每个时间片的大小；

所述整数约束为：

其中N表示自然数集合；

如果r_i传输完成，则算法终止，转到步骤(3e)，否则，转到步骤(3b)；

步骤(3b)，先令所有V_e＝0，V_e为边e的租用价值；

步骤(3c)，通过深度优先搜索算法遍历该流的全部可行路径，因为步骤2中已经利用了所有剩余带宽，所以所有可行路径在任意时刻必有一个拥塞边，即该时刻在拥塞边上使用的带宽值为c_e；在遍历过程中，找出所有路径上所有时刻的拥塞边，对于某时刻某条路径上的一个拥塞边e，计算该边的带宽值c_e增大一个单位后，该时刻该路径上能额外传输的数据量d，令

其中，u_e表示链路e的单位带宽价格；

步骤(3d)，之后，选择V_e最大的边e，令c_e←c_e+1，以此引入新的剩余带宽，再跳转到步骤(3a)，利用剩余带宽传输剩余的流量；

步骤(3e)，算法终止，得到该流的调度方案；

步骤(4)，根据算法结果生成流量调度方案，进行流量调度。