[发明专利]一种基于效用值的在线分组调度方法及系统及设备

说明书

一种基于效用值的在线分组调度方法及系统及设备，包括以下步骤：流过滤器在数据包到达交换机出端口时，通过获取数据包的五元组信息为数据包分配队列，执行入队操作，进入per‑flow队列；判断有序列表中是否存在当前数据包所属队列的数据包，如果不存在，将队列头部数据包出队，依据头部数据包的效用值将其插入有序列表；链路空闲触发出队机制，同时触发入表机制。根据流量特点定义了对应的时间效用函数，包括奖励效用函数和惩罚效用函数，以此考虑流的动态优先级进行排序，提升系统整体的性能；提出预计流到达目的地时间的方法，考虑多跳网络中剩余路径所用时间的因素，从而预计流到达目的地的获得的效用值。

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，特别涉及时间敏感网络中一种基于效用值的在线分组调度方法及系统及设备。

背景技术

时间敏感网络技术是旨在保证数据流实时性、确定性传输的一系列标准协议，在时间同步、流量管理、流量调度和流量整形以及流量完整性等方面增强了标准以太网技术。流量调度问题是时间敏感网络中的热门研究方向，高效的流量调度算法可以合理分配网络资源，提升满足延迟要求的流量比例，从而提供网络流量传输完成带来的高质量收益。

时间敏感网络中现有的流量调度算法可以分为时间触发调度算法和事件触发调度算法。其中时间触发调度算法的主要机制是在每个交换机的出端口处，以周期性的门控列表GCL的形式存储每一个队列允许传输的时间窗口。这种门控机制需要提前已知所有流的信息，并为流量离线计算GCL，目前的研究主要针对周期性的流量。这种离线的门控机制调度算法尽管可以有效保证流量确定的延迟和抖动，但是无法适应充满动态性和不确定性的驾驶环境和工业生产环境。一旦网络环境发生变化，网络中的流也会发生变化，从而需要为整个网络重新构建和配置GCL，代价相对比较大。事件调度算法是通过per-class队列或per-flow队列来限制队列的传输速率，可以比较好的适应多变的环境，因此事件调度算法通常是动态的在线调度算法。TSN中现有的事件触发调度算法是基于静态的优先级来调度的，但是在实际情况中，时间敏感网络中有大量不同延迟要求的流共存。当时间已经非常紧迫的低优先级的流与时间很富余的高优先级的流相遇时，TSN依旧优先调度高优先级的流，导致实时以太网中延迟保证效果并不理想。因此TSN中的静态优先级并不能时刻准确反映每条流的延迟要求，从而导致网络系统整体的延迟保证效果不是最优。

而现有的传统动态优先级调度算法主要针对具有明确截止时间的流量(比如EDF，LST)，而对于具有明确截止时间的流量和无明确截止时间共存的场景中，这些调度算法无法表征无明确截止时间的流的动态优先级。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于效用值的在线分组调度方法及系统及设备，以解决现有调度算法无法表征无明确截止时间的流的动态优先级的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于效用值的在线分组调度方法，包括以下步骤：

流过滤器在数据包到达交换机出端口时，通过获取数据包的五元组信息为数据包分配队列，执行入队操作，进入per-flow队列；

判断有序列表中是否存在当前数据包所属队列的数据包，如果不存在，将队列头部数据包出队，依据头部数据包的效用值将其插入有序列表；

链路空闲触发出队机制，从有序列表中获取头部数据包，进行出表操作，随后数据包开始传输，同时触发入表机制。

进一步的，入表操作包括以下步骤：

根据流量类型为数据包定义具体的时间效用函数TUF，然后将当前时间效用函数中惩罚效用函数斜率为0的数据包移至有序列表末尾；