核心路由交換系統運行態可重構編程方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種核心路由交換系統運行態可重構編程方法及系統，該方法包括以下步驟：獲取當前核心路由交換系統的路由節點的個數和每個路由節點上的資源種類數量；判斷當前核心路由交換系統對路由節點上的資源的需求量是否改變；如果改變，則判斷需求量所在的當前路由節點組合上的資源是否滿足新的需求量；如果不滿足，則在當前核心路由交換系統中查找可以滿足新的需求量的其他路由節點的可用組合；計算可用組合的遷移開銷；將遷移開銷最小的可用組合作為新的服務節點，以對新任務提供服務。本發明的方法能在核心路由交換平臺支撐系統實時運行時，支撐路由的可重構，并能縮短切換時間，保障用戶體驗。
【專利說明】核心路由交換系統運行態可重構編程方法及系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及互聯網【技術領域】，特別涉及一種核心路由交換系統運行態可重構編程 方法及系統。
【背景技術】
[0002] 路由交換系統是互聯網數據傳輸的樞紐。隨著互聯網規模的增長，其數據交換容 量和接口速率不斷提高。近十年來，互聯網呈現加速發展的態勢，研制可擴展開放式路由交 換系統迫在眉睫。為了支撐互聯網的快速發展，路由交換系統既要不斷提升性能，又要支撐 互聯網網絡服務的創新。因此，為了支撐新型服務，路由交換系統的功能需要頻繁更新和升 級。而國外廠商利用設備性能優勢主導市場，研發封閉，第三方機構無法參與，功能更新只 能依賴于廠商，周期長、開銷大、靈活性差，造成服務發展瓶頸。
[0003] 目前，運營商網絡設備功能更新升級成本與硬件購置成本相當，并有增長趨勢。采 用可重構功能模塊，可有效降低更新升級成本。然而現有設備中網絡協議、控制信息和數據 信息耦合緊密，為功能高效重構帶來了巨大挑戰。
【發明內容】
[0004] 本發明旨在至少在一定程度上解決上述相關技術中的技術問題之一。
[0005] 為此，本發明的一個目的在于提出一種核心路由交換系統運行態可重構編程方 法，該方法能在核心路由交換平臺支撐系統實時運行時，支撐路由的可重構，并能縮短切換 時間，保障用戶體驗。
[0006] 本發明的另一個目的在于提供一種核心路由交換系統運行態可重構編程系統。
[0007] 為達到上述目的，本發明第一方面的實施例提出了一種核心路由交換系統運行態 可重構編程方法，包括以下步驟：獲取當前核心路由交換系統的路由節點的個數和每個路 由節點上的資源種類數量；判斷所述當前核心路由交換系統對所述路由節點上的資源的需 求量是否改變；如果所述核心路由交換系統對每個路由節點上的資源的需求量改變，則判 斷所述需求量所在的當前路由節點組合上的資源是否滿足新的需求量；如果所述當前路由 節點組合上的資源不滿足新的需求量，則在所述當前核心路由交換系統中查找可以滿足所 述新的需求量的其他路由節點的可用組合；計算所述可用組合的遷移開銷；將遷移開銷最 小的可用組合作為新的服務節點，以對新任務提供服務。
[0008] 根據本發明實施例提出的核心路由交換系統運行態可重構編程方法，當核心路由 交換平臺中的用戶實例需求發生改變時，如果當前構件節點上的資源不足以支持新的需求 時，首先查找當前路由系統的其他節點是否有足夠的資源，如果可以滿足新的需求，則查找 可用組，即滿足各個資源需求的構件組合，再在其中查找中最小開銷的路徑，進而實現路由 遷移，改變路徑。本發明能在核心路由交換平臺支撐系統實時運行時，支撐路由的可重構， 并能縮短切換時間，保障用戶體驗。
[0009] 另外，根據本發明上述實施例的核心路由交換系統運行態可重構編程方法還可以 具有如下附加的技術特征：
[0010] 在本發明的一個實施例中，所述獲取當前核心路由交換系統的路由節點的個數和 每個路由節點上的資源種類及剩余量，進一步包括：所述核心路由交換系統對每個路由節 點維護一個表示每種資源剩余量的可用資源種類數量元組，具體為：
[0011] Tj GN - (Tu，1\,2，…，Ti,M)，
[0012] 其中，Ti為資源剩余量的可用資源種類數量元組，i表示路由節點，N表示路由節 點的數量，M表示路由節點上的資源種類數量。
[0013] 在本發明的一個實施例中，所述判斷所述需求量所在的當前路由節點組合上的資 源是否滿足新的需求量，進一步包括：查看所述需求量所在的當前路由節點組合，設用戶j 的原有需求量為h = (dM，<2,…，訂")，運行在所述當前路由節點組合r上，設用戶j 的新的需求量為D'」=(d' j^cT」,2,…，以j,M);對每一個(1^所在的路由節點i,檢 測其剩余資源余量IV t是否能滿足新的需求d' p，若滿足則所述當前路由節點組合不發 生變化；若不滿足，則查找具有剩余可用資源的數組T，其中，中Ti,k表示路由節點i在第k 種資源上的可用數量；如果對于任一資源需求d' p，均滿足p，則表明所述需 求量所在的當前路由節點組合上的資源滿足新的需求量。
[0014] 在本發明的一個實施例中，其中，設滿足新的需求量的路由節點有nt個，則能滿足 所述新的需求量的可用組合n t表示為：[1^,1^nM],v nt矣，其中，可用組合的數量 為 h Xn2X …XnM。。
[0015] 在本發明的一個實施例中，所述計算所述可用組合的遷移開銷，進一步包括：假設 一組可用組合表示為Pi，P i+1，…，Pi+M，其中，1彡i，i+M彡N，則該可用組合的遷移開銷為：
[0016] S - Sin+Sout+Sch,
[0017] 其中，sin表示路由節點內部通信需要的開銷，表示路由節點之間通信需要的開 銷，表示由所述當前路由節點組合改變到可用組合的遷移開銷。
[0018] 本發明第二方面的實施例還提供了一種核心路由交換系統運行態可重構編程系 統，包括：獲取模塊，所述獲取模塊用于獲取當前核心路由交換系統的路由節點的個數和每 個路由節點上的資源種類數量；判斷模塊，所述判斷模塊用于判斷所述當前核心路由交換 系統對所述路由節點上的資源的需求量是否改變，并在所述核心路由交換系統對每個路由 節點上的資源的需求量改變時，進一步判斷所述需求量所在的當前路由節點組合上的資源 是否滿足所述新的需求量；查找模塊，所述查找模塊用于在當前路由節點組合上的資源不 滿足新的需求量，在所述當前核心路由交換系統中查找可以滿足所述新的需求量的其他路 由節點的可用組合；計算模塊，所述計算模塊用于計算所述可用組合的遷移開銷；重構模 塊，所述重構模塊用于將遷移開銷最小的可用組合作為新的服務節點，以對新任務提供服 務。
[0019] 根據本發明實施例的核心路由交換系統運行態可重構編程系統，當核心路由交換 平臺中的用戶實例需求發生改變時，如果當前構件節點上的資源不足以支持新的需求時， 首先查找當前路由系統的其他節點是否有足夠的資源，如果可以滿足新的需求，則查找可 用組，即滿足各個資源需求的構件組合，再在其中查找中最小開銷的路徑，進而實現路由遷 移，改變路徑。本發明能在核心路由交換平臺支撐系統實時運行時，支撐路由的可重構，并 能縮短切換時間，保障用戶體驗。
[0020] 另外，根據本發明上述實施例的核心路由交換系統運行態可重構編程系統還可以 具有如下附加的技術特征：
[0021] 在本發明的一個實施例中，所述獲取模塊獲取當前核心路由交換系統的路由節點 的個數和每個路由節點上的資源種類及剩余量，進一步包括：所述核心路由交換系統對每 個路由節點維護一個表示每種資源剩余量的可用資源種類數量元組，具體為：
[0022] Tj G N - (Tu，1\,2，…，Ti,M)，
[0023] 其中，為資源剩余量的可用資源種類數量元組，i表示路由節點，N表示路由節 點的數量，M表示路由節點上的資源種類數量。
[0024] 在本發明的一個實施例中，所述判斷模塊判斷所述需求量所在的當前路由節點組 合上的資源是否滿足新的需求量，進一步包括：查看所述需求量所在的當前路由節點組合， 設用戶j的原有需求量為h = (dM，七,2,…，訂M)，運行在所述當前路由節點組合r上， 設用戶j的新的需求量為D' j=((T j^cT」,2,…，以j,M);對每一個(T」^所在的路 由節點i，檢測其剩余資源余量Ti, t是否能滿足新的需求d' p，若滿足則所述當前路由節 點組合不發生變化；查找具有剩余可用資源的數組T，其中，中Ti,k表示路由節點i在第k種 資源上的可用數量；如果對于任一資源需求d' j,t，均滿足j,t，則表明所述需求 量所在的當前路由節點組合上的資源滿足新的需求量。
[0025] 在本發明的一個實施例中，其中，設滿足新的需求量的路由節點有nt個，則能滿足 所述新的需求量的可用組合IT t表示為：爪,％nMLV R共0，其中，可用組合的數量 為 h Xn2X …XnM。
[0026] 在本發明的一個實施例中，所述計算模塊計算所述可用組合的遷移開銷，進一步 包括：假設一組可用組合表示為Pi，P i+1，…，Pi+M，其中，1彡i，i+M彡N，則該可用組合的遷 移開銷為：
[0027] S = Sin+Sout+Sch,
[0028] 其中，Sin表示路由節點內部通信需要的開銷，表示路由節點之間通信需要的開 銷，表示由所述當前路由節點組合改變到可用組合的遷移開銷。
[0029] 本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030] 本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中 ：
[0031] 圖1為根據本發明一個實施例的核心路由交換系統運行態可重構編程方法的流 程圖；
[0032] 圖2為根據本發明另一個實施例的核心路由交換系統運行態可重構編程方法的 流程圖；
[0033] 圖3為根據本發明一個實施例的核心路由交換系統運行態可重構編程方法的模 型工作環境示意圖；
[0034] 圖4為根據本發明一個實施例的核心路由交換系統運行態可重構編程方法的路 由節點間的通信開銷示意圖；以及
[0035] 圖5為根據本發明一個實施例的核心路由交換系統運行態可重構編程系統的結 構框圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0037] 此外，術語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，"多個"的含義是兩個或兩個以 上，除非另有明確具體的限定。
[0038] 在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機 械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元 件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發 明中的具體含義。
[0039] 在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下" 可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它 們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一 特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征 在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表 示第一特征水平高度小于第二特征。
[0040] 下面參照附圖描述根據本發明實施例提出的核心路由交換系統運行態可重構編 程方法。圖1為根據本發明一個實施例的核心路由交換系統運行態可重構編程方法的流程 圖。圖2為根據本發明另一個實施例的核心路由交換系統運行態可重構編程方法的流程 圖。參照圖1和圖2所示，該方法包括以下步驟：
[0041] 步驟S101，獲取當前核心路由交換系統的路由節點的個數和每個路由節點上的資 源種類數量。
[0042] 結合圖2所示，即該步驟要確定系統參數、維護列表。具體包括：首先確認當前核 心路由交換系統上的路由節點的數量，例如記作N，以及每個路由節點上的資源種類數量， 例如記作M，則核心路由交換系統對每個路由節點i維護一個表示每種資源剩余量的可用 資源種類數量元組表示為：
[0043] TjGN - (Tia，1\,2，…，Ti,M)，
[0044]其中，為資源剩余量的可用資源種類數量元組，i表示路由節點，N表示路由節 點的數量，M表示路由節點上的資源種類數量。
[0045]此外，路由節點i和路由節點j之間的通信開銷Pi,』等于這兩個路由節點之間的 路由跳數，路由節點內部的通信開銷忽略不計，任務由任一路由節點遷移到其他路由節點 所需要的開銷為Sw
[0046] 步驟S102,判斷當前核心路由交換系統對路由節點上的資源的需求量是否改變。 具體地說，當需求量改變時，表示每種資源的需求量發生變化。該步驟即判斷當前路由交換 系統是否可以滿足新的需求，如果不能滿足，則直接進行丟包，并通知用戶，如果可以滿足， 則執行步驟S103。
[0047] 步驟S103,如果核心路由交換系統對每個路由節點上的資源的需求量改變，則判 斷需求量所在的當前路由節點組合上的資源是否滿足新的需求量。
[0048] 該步驟具體包括：查找具有剩余可用資源的數組T，其中，Ti,k表示路由節點i在第 k種資源上的可用數量，如果對于任一資源需求d' W，均滿足P，則表明需求量 所在的當前路由節點組合上的資源滿足新的需求量。
[0049] 步驟S104,如果當前路由節點組合上的資源不滿足新的需求量，則在當前核心路 由交換系統中查找可以滿足新的需求量的其他路由節點的可用組合。
[0050] 具體地，首先查看當前用戶需求量所在的路由節點。設用戶j的原有需求量為Dj = ((1^,(1^,運行在路由節點組合r上，當用戶j的需求量變更為d' j=(cT』， yd'」,2，…，d' j,M)時，對每一個d' j,t所在路由節點i，檢測剩余資源余量Ti,t是否能 滿足新的需求量d' j, t,若滿足，即Vi(E「, lgtSM，則表示原有需求量所在的 當前路由節點組合上的資源滿足新的需求量，則保持當前路由節點組合不發生變化。若不 滿足，則轉至步驟S105。
[0051] 步驟S105,計算可用組合的遷移開銷。
[0052] 具體地說，首先查找代表剩余可用資源的數組T，對新任務的每一個資源請求 d' w，設能夠滿足此需求的路由節點有nt個，構成組路由節點組合TIt，則能滿足任務D' ^ 的路由節點組合表示為：
【權利要求】
1. 一種核心路由交換系統運行態可重構編程方法，其特征在于，包括以下步驟： 獲取當前核心路由交換系統的路由節點的個數和每個路由節點上的資源種類數量； 判斷所述當前核心路由交換系統對所述路由節點上的資源的需求量是否改變； 如果所述核心路由交換系統對每個路由節點上的資源的需求量改變，則判斷所述需求 量所在的當前路由節點組合上的資源是否滿足新的需求量； 如果所述當前路由節點組合上的資源不滿足新的需求量，則在所述當前核心路由交換 系統中查找可以滿足所述新的需求量的其他路由節點的可用組合； 計算所述可用組合的遷移開銷； 將遷移開銷最小的可用組合作為新的服務節點，以對新任務提供服務。
2. 根據權利要求1所述的核心路由交換系統運行態可重構編程方法，其特征在于，所 述獲取當前核心路由交換系統的路由節點的個數和每個路由節點上的資源種類及剩余量， 進一步包括： 所述核心路由交換系統對每個路由節點維護一個表示每種資源剩余量的可用資源種 類數量元組，具體為： TieN- (Tia,Tij2, . . . ,TijM), 其中，Ti為資源剩余量的可用資源種類數量元組，i表示路由節點，N表示路由節點的 數量，M表示路由節點上的資源種類數量。
3. 根據權利要求1所述的核心路由交換系統運行態可重構編程方法，其特征在于，所 述判斷所述需求量所在的當前路由節點組合上的資源是否滿足新的需求量，進一步包括： 查看所述需求量所在的當前路由節點組合，設用戶j的原有需求量為= (dM，Clj, 2, . . .，U，運行在所述當前路由節點組合Γ上，設用戶j的新的需求量為Dj = (d' Μ， r]Ir]I\ Uj，2' · ··，Uj,M/ 5 對每一個所在的路由節點i，判斷其剩余資源余量Ti,t是否能滿足新的需求d't，若滿足則所述當前路由節點組合不發生變化； 若不滿足，則查找具有剩余可用資源的數組T，其中，Ti,k表示路由節點i在第k種資源 上的可用數量； 如果對于任一資源需求cTp，均滿足IVt>(Tp，則表明所述需求量所在的當前路 由節點組合上的資源滿足新的需求量。
4. 根據權利要求1所述的核心路由交換系統運行態可重構編程方法，其特征在于，其 中， 設滿足新的需求量的路由節點有nt個，則能滿足所述新的需求量的可用組合nt表示 為： [Π^,Π2,,Π^],V 其中，可用組合的數量為Ii1Xn2X. . ·XnM。
5. 根據權利要求1所述的核心路由交換系統運行態可重構編程方法，其特征在于，所 述計算所述可用組合的遷移開銷，進一步包括： 假設一組可用組合表示為Pi,Pi+1，...，Pi+M，其中，1彡i，i+M彡N，則該可用組合的遷 移開銷為： s = sin+sout+sch, 其中，Sin表示路由節點內部通信需要的開銷，Swt表示路由節點之間通信需要的開銷，Sdl表示由所述當前路由節點組合改變到可用組合的遷移開銷。
6. -種核心路由交換系統運行態可重構編程系統，其特征在于，包括： 獲取模塊，所述獲取模塊用于獲取當前核心路由交換系統的路由節點的個數和每個路 由節點上的資源種類數量； 判斷模塊，所述判斷模塊用于判斷所述當前核心路由交換系統對所述路由節點上的資 源的需求量是否改變，并在所述核心路由交換系統對每個路由節點上的資源的需求量改變 時，進一步判斷所述需求量所在的當前路由節點組合上的資源是否滿足所述新的需求量； 查找模塊，所述查找模塊用于在當前路由節點組合上的資源不滿足新的需求量，在所 述當前核心路由交換系統中查找可以滿足所述新的需求量的其他路由節點的可用組合； 計算模塊，所述計算模塊用于計算所述可用組合的遷移開銷； 重構模塊，所述重構模塊用于將遷移開銷最小的可用組合作為新的服務節點，以對新 任務提供服務。
7. 根據權利要求6所述的核心路由交換系統運行態可重構編程方法，其特征在于，所 述獲取模塊獲取當前核心路由交換系統的路由節點的個數和每個路由節點上的資源種類 及剩余量，進一步包括： 所述核心路由交換系統對每個路由節點維護一個表示每種資源剩余量的可用資源種 類數量元組，具體為： TieN- (Tia,Tij2, . . . ,TijM), 其中，Ti為資源剩余量的可用資源種類數量元組，i表示路由節點，N表示路由節點的 數量，M表示路由節點上的資源種類數量。
8. 根據權利要求6所述的核心路由交換系統運行態可重構編程系統，其特征在于，所 述判斷模塊判斷所述需求量所在的當前路由節點組合上的資源是否滿足新的需求量，進一 步包括： 查看所述需求量所在的當前路由節點組合，設用戶j的原有需求量為I= (dM，Clj, 2，...，4,Μ)，運行在所述當前路由節點組合Γ上，設用戶j的新的需求量為D'」=(d'」， r]Ir]I \ 1，u j，2，· · ·，u j,M/ 5 對每一個dp所在的路由節點i，檢測其剩余資源余量Ti,t是否能滿足新的需求d't，若滿足則所述當前路由節點組合不發生變化； 若不滿足，則查找具有剩余可用資源的數組T，其中，中Ti,k表示路由節點i在第k種資 源上的可用數量； 如果對于任一資源需求cTp，均滿足IVt>(Tp，則表明所述需求量所在的當前路 由節點組合上的資源滿足新的需求量。
9. 根據權利要求6所述的核心路由交換系統運行態可重構編程系統，其特征在于，其 中， 設滿足新的需求量的路由節點有nt個，則能滿足所述新的需求量的可用組合nt表示 為： [Π丄,Π], ...,ΠΜ]，ν1~^矣0， 其中，可用組合的數量為Ii1Xn2X. . ·XnM。
10.根據權利要求6所述的核心路由交換系統運行態可重構編程系統，其特征在于，所 述計算模塊計算所述可用組合的遷移開銷，進一步包括： 假設一組可用組合表示為Pi,Pi+1，...，Pi+M，其中，1彡i，i+M彡N，則該可用組合的遷 移開銷為： s = sin+sout+sch, 其中，Sin表示路由節點內部通信需要的開銷，Swt表示路由節點之間通信需要的開銷，Sdl表示由所述當前路由節點組合改變到可用組合的遷移開銷。
【文檔編號】H04L12/823GK104320338SQ201410564651
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】徐恪, 張宇超, 沈蒙, 趙有健, 陳文龍 申請人:清華大學