[发明专利]一种云计算网络中虚拟主机组播的分层复制传播方法

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1.一种云计算网络中虚拟主机组播的分层复制传播方法，其特征在于，包括以下步骤：

虚拟交换机中的组播报文转发模块将虚拟主机和其所在的虚拟交换机加入或离开组播组的报文转发给控制器中的组成员管理模块；

所述组成员管理模块根据所述虚拟主机和其所在的虚拟交换机加入或离开组播组的报文更新组播成员表，并将更新后的组播成员表转发给所述控制器中的组播路由计算模块；

所述组播路由计算模块根据所述更新后的组播成员表中的各个虚拟交换机的信息构建组播树，并根据所述更新后的组播成员表中的各个虚拟主机的信息，向所述虚拟主机所在的虚拟交换机发送流控制命令；其中，利用云计算网络的结构选择相应的虚拟交换机构成所述组播树的节点；

所述组播报文转发模块根据所述流控制命令将相应的组播报文复制并传播到所述组播树中当前节点的子节点和当前节点下的对应所述组播组的虚拟主机；

其中，所述组播树的源节点将组播报文扩散到所述源节点邻近的d个子节点，再由所述d个子节点将组播报文逐层向最后一层子节点扩散，所述d的值为所述组播树的扇出度数；

其中，通过以下步骤构建组播树：

将源节点初始化为深度为0的发送节点，将所述组播组中的各个目的节点初始化为等待节点；

对每个POD和每个交换机分别进行参数计算；其中，所述参数包括：该POD或交换机的发送节点数、该POD或交换机的等待节点数、该POD或交换机中的发送节点在选择组播树下一层时需要选择的本地节点数以及该POD或交换机的本地输出链接数，所述POD为数据中心的一个管理单元，该管理单元包括独立的交换机和物理服务器；

其中，发送节点是在组播树中并且正在寻找子节点的节点；等待节点是还没有加入到组播树中的节点；

为当前深度的每个发送节点选择下一层节点，并为当前深度下一层的每一发送节点继续选择下一层节点直至总等待节点数为0；

对每个POD和每个交换机通过表达式一计算该POD或交换机中的发送节点在选择组播树下一层时需要选择的本地节点数：

表达式一，

其中，表示POD r或交换机r中的发送节点在选择组播树下一层时需要选择的本地节点数，表示POD r或交换机r的等待节点数，l表示组播树的深度，N表示组播组中目的节点的数量，l_r表示当前的发送节点位于组播树的层数；

通过表达式二计算POD r或交换机r的本地输出链接数：

表达式二，

其中，表示POD r或交换机r的本地输出链接数，表示POD r或交换机r的发送节点数；

通过以下步骤为当前深度的发送节点m选择下一层节点：

根据当前深度的发送节点的IP地址计算其POD索引i和交换机索引j，节点m的剩余扇出度数d_e＝d；

计算当前深度的发送节点在交换机j下选择的下一层节点数d_l；

在交换机j下选择d_l个下一层节点；

若d_e大于0且POD i下有需要输入链接的交换机，则在POD i中的交换机下选择下一层节点；

若d_e大于0且POD i下不存在输出链接数小于0的交换机且有需要输入链接的除POD i以外的POD，则在有需要输入链接的除POD i以外的POD下选择下一层节点直到d_e等于0或者不存在输出链接数小于0的除POD i以外的POD；

若不存在输出链接数小于0的POD且交换机j下还有等待节点，则继续在交换机j下选择下一层节点；通过以下步骤计算当前深度的发送节点在交换机j下选择的下一层节点数d_l：

若交换机j的输出链接数小于0，则设置当前深度的发送节点在交换机j下选择的下一层节点数d_l为d；

若交换机j的输出链接数不小于0，则设置当前深度的发送节点在本地选择的下一层节点数d_l为n_j^l/n_j^s；其中，n_j^l表示组播树下一层需要选择的本地节点数，n_j^s表示本地发送节点数；

通过以下步骤在交换机j下选择d_l个下一层节点：

随机选择d_l个节点作为当前深度的发送节点的子节点加入组播树；

交换机j的等待节点数d_j减去d_l，POD i的等待节点数减去d_l，d_e减去d_l；

通过以下步骤在POD i中的交换机下选择下一层节点：

选择POD i下所有交换机中输出链接数小于0且最小的交换机的索引k；

在交换机k下随机选择一个节点作为下一层节点；

交换机k的等待节点数减去1，交换机k的输出链接数加1，交换机j的输出链接数减去1，d_e减去1；

通过以下步骤在有需要输入链接的除POD i以外的POD下选择下一层节点直到d_e等于0或者不存在输出链接数小于0的除POD i以外的POD：

选择输出链接数小于0且最小的POD的索引p；

选择POD p下所有交换机中输出链接数小于0且最小的交换机的索引q；

在交换机q下随机选择一个节点作为下一层节点；

交换机q的等待节点数减去1，交换机q的输出链接数加1，POD p的等待节点数减去1，POD p的输出链接数加1，POD i的输出链接数减去1，交换机j的输出链接数减去1，d_e减去1；

通过以下步骤继续在交换机j下选择下一层节点：

获取交换机j的等待节点数d_j；

若d_j大于0，随机选择min(d_e,d_j)个节点作为当前深度的发送节点的子节点加入组播树；

交换机j的等待节点数减去min(d_e,d_j)，POD i的等待节点数减去min(d_e,d_j)；

通过以下步骤确定d值：

根据d值的取值范围中的每一备选d值构建组播树；

确定所述组播树的网络负载；

根据所述组播树的网络负载和所述组播组中目的节点的总个数确定所述组播树中单个目的节点的平均负载；

选择组播树中单个目的节点的平均负载最小的情况下所对应的的备选d值作为d值。