【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及算力網絡，尤其涉及一種算力網絡服務任播方法及系統。
技術介紹
1、信息化時代全球互聯互通的移動計算已經深入浸透到人類生活的方方面面。同時，計算的模式也在發生著變化，從以互聯網為中心的云計算，到業務可就近閉環、實現敏捷智能的邊緣計算，再到未來云-邊計算能力與端側的聯動，計算模式正在向著云-邊-端多級部署的泛在架構發展。這要求擴展端到端通信，以增強高性能計算應用(例如，緊急智能應用程序)，機器和移動對象(例如自動駕駛汽車和無人機)，內容分發與流媒體服務，并著重增加虛擬化和復制任何服務的能力，以提高效率和冗余。
2、當前為internet設計的網絡路由轉發體制主要為單目的節點之間的端到端通信設計，網絡設備根據承載應用層請求的數據包目的地址將其路由到唯一的對端網絡節點，雖然可以通過在例如公有云入口位置放置的負載均衡器以平衡承載同質化服務實例之間的均衡情況，但這種體制限制了云邊、邊邊以及多云之間的統籌協同服務潛力的釋放。服務anycast(任播或選播)允許不同位置的應用服務副本設置一個共享的服務標識，并根據某些策略將服務請求轉發到多個副本中的一個，這為用戶提供了增強的體驗質量，同時還為服務提供商提供了多項優勢(例如，副本之間的負載平衡，對ddos攻擊具有穩健性)等，然而如何統籌服務多副本實例的差異性并在實現服務和地址位置全面解耦的基礎上設計服務轉發機制與轉發決策計算方法以提升整體服務性能成為了一個關鍵挑戰。
技術實現思路
1、鑒于此，本專利技術實施例提供了一種算力網
2、本專利技術的一個方面提供了一種算力網絡服務任播方法，本方法基于預構建的算力網路，所述算力網路包括網關、控制器、多個云端節點和多個邊緣節點，該方法的步驟包括：
3、基于網關接收服務請求，所述網關將服務請求向控制器轉發；
4、所述控制器實時獲取各個云端節點和邊緣節點的工作狀態，將云端節點和邊緣節點構建為節點集合；
5、基于所述網關與云端節點和邊緣節點的傳輸距離和帶寬，計算該網關到各個云端節點和邊緣節點的傳輸成本和傳播成本，基于所述傳輸成本和傳播成本計算網絡傳輸代價矩陣；
6、基于所述網關與云端節點和邊緣節點的轉發概率權重計算到達率矩陣；
7、基于所述到達率矩陣和網絡傳輸代價矩陣采用sinkhorn算法計算目標任播轉發權重策略矩陣，所述目標任播轉發權重策略矩陣中包括每個云端節點和邊緣節點的權重值；
8、基于云端節點和邊緣節點的權重值確定云端節點和邊緣節點在排隊隊列中的位置數量，并構建排隊隊列，基于所述排隊隊列將服務請求對應的處理任務下發到對應的云端節點或邊緣節點。
9、采用上述方案，本方案通過軟件定義網絡(sdn)控制平面和數據平面的分離，實現了集中控制與分布式操作的有機結合；在跨層節點的復雜環境中，算力網絡服務任播轉發架構充分利用了集中控制的全局優化能力以及分布式數據平面中基于加權策略的隊列轉發機制的靈活性，使系統能夠從全局最優出發對突發流量和流量波動進行細粒度均衡調度，同時在高負載情況下確保穩定的服務質量，提升了資源利用率。
10、在本專利技術的一些實施方式中，該方法的步驟包括：當控制器初次接收到服務請求時，所述控制器解析所述服務請求對應的服務類型，并計算對應該服務類型的網絡傳輸代價矩陣和到達率矩陣，并計算得到對應該服務類型的排隊隊列；
11、當控制器再次接收到服務請求時，解析服務請求對應的服務類型，判定當前是否存在該服務類型的排隊隊列；
12、若存在，直接基于已有的排隊隊列將服務請求對應的處理任務下發到對應的云端節點或邊緣節點；
13、若不存在，則構建對應該服務類型的排隊隊列。
14、在本專利技術的一些實施方式中，在基于所述排隊隊列將服務請求對應的處理任務下發到對應的云端節點或邊緣節點的步驟中，將所述排隊隊列隊首的位置的云端節點或邊緣節點作為下發的云端節點或邊緣節點，并將該云端節點或邊緣節點移動到隊尾的位置，更新所述排隊隊列。
15、在本專利技術的一些實施方式中，在基于所述網關與云端節點和邊緣節點的傳輸距離和帶寬，計算該網關到各個云端節點和邊緣節點的傳輸成本和傳播成本，基于所述傳輸成本和傳播成本計算網絡傳輸代價矩陣的步驟中：
16、基于預設置的數據包由網關向每個云端節點和邊緣節點傳輸的輸入數據量和輸出數據量，基于輸入數據量和輸出數據量與帶寬計算傳輸成本；將預設置的數據包由網關向每個云端節點和邊緣節點所消耗的時間作為傳播成本；
17、基于所述傳輸成本和傳播成本計算網關向每個云端節點和邊緣節點傳輸代價值，并構建為網絡傳輸代價矩陣。
18、在本專利技術的一些實施方式中，在基于預設置的數據包由網關向每個云端節點和邊緣節點傳輸的輸入數據量和輸出數據量，基于輸入數據量和輸出數據量與帶寬計算傳輸成本的步驟中，基于如下公式計算傳輸成本：
19、
20、其中，表示由網關的路由器i傳輸到云端節點和邊緣節點j的傳輸成本值；表示預設置的對于服務k的數據包由網關的路由器i傳輸到云端節點和邊緣節點j的輸入數據量；表示預設置的對于服務k的數據包由網關的路由器i傳輸到云端節點或邊緣節點j的輸出數據量；表示預設置的數據包由網關的路由器i傳輸到云端節點或邊緣節點j傳輸的帶寬。
21、在本專利技術的一些實施方式中，在基于所述到達率矩陣和網絡傳輸代價矩陣采用sinkhorn算法計算目標任播轉發權重策略矩陣的步驟中，將所述到達率矩陣和網絡傳輸代價矩陣作為sinkhorn算法的兩個對角矩陣，并基于所述到達率矩陣和網絡傳輸代價矩陣構建目標函數，基于sinkhorn算法進行迭代確定最終的目標函數值，得到所述目標任播轉發權重策略矩陣。
22、在本專利技術的一些實施方式中，在基于所述到達率矩陣和網絡傳輸代價矩陣構建目標函數的步驟中，所述目標函數構建為：
23、l＝min<pk，ck>；
24、其中，l表示目標函數值，pk表示對于服務k的到達率矩陣，ck表示對于服務k的網絡傳輸代價矩陣，<pk，ck>表示計算矩陣的內積，min表示最小化。
25、在本專利技術的一些實施方式中，在基于所述網關與云端節點和邊緣節點的轉發概率權重計算到達率矩陣的步驟中，基于如下公式計算到達率矩陣：
26、pk＝αk·xk；
27、其中，pk表示到達率矩陣，αk表示達到率向量，xk表示轉發策略矩陣。
28、在本專利技術的一些實施方式中，在基于所述傳輸成本和傳播成本計算網絡傳輸代價矩陣的步驟中，計算由網關的路由器傳輸到每個云端節點和邊緣節點的傳輸成本值，并通過預設置的對于服務k的數據包測得由網關的路由器傳輸到每個云端節點和邊緣節點的傳播成本值，對于每個云端節點或邊緣節點，計算傳輸成本值和傳播成本值的和作為網絡傳輸代價矩陣中各個位置的值，構建所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種算力網絡服務任播方法，其特征在于，本方法基于預構建的算力網路，所述算力網路包括網關、控制器、多個云端節點和多個邊緣節點，該方法的步驟包括：
2.根據權利要求1所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，該方法的步驟包括：當控制器初次接收到服務請求時，所述控制器解析所述服務請求對應的服務類型，并計算對應該服務類型的網絡傳輸代價矩陣和到達率矩陣，并計算得到對應該服務類型的排隊隊列；
3.根據權利要求1或2所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，在基于所述排隊隊列將服務請求對應的處理任務下發到對應的云端節點或邊緣節點的步驟中，將所述排隊隊列隊首的位置的云端節點或邊緣節點作為下發的云端節點或邊緣節點，并將該云端節點或邊緣節點移動到隊尾的位置，更新所述排隊隊列。
4.根據權利要求1所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，在基于所述網關與云端節點和邊緣節點的傳輸距離和帶寬，計算該網關到各個云端節點和邊緣節點的傳輸成本和傳播成本，基于所述傳輸成本和傳播成本計算網絡傳輸代價矩陣的步驟中：
5.根據權利要求4所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于
6.根據權利要求1所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，在基于所述到達率矩陣和網絡傳輸代價矩陣采用Sinkhorn算法計算目標任播轉發權重策略矩陣的步驟中，將所述到達率矩陣和網絡傳輸代價矩陣作為Sinkhorn算法的兩個對角矩陣，并基于所述到達率矩陣和網絡傳輸代價矩陣構建目標函數，基于Sinkhorn算法進行迭代確定最終的目標函數值，得到所述目標任播轉發權重策略矩陣。
7.根據權利要求6所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，在基于所述到達率矩陣和網絡傳輸代價矩陣構建目標函數的步驟中，所述目標函數構建為：
8.根據權利要求7所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，在基于所述網關與云端節點和邊緣節點的轉發概率權重計算到達率矩陣的步驟中，基于如下公式計算到達率矩陣：
9.根據權利要求4～8任一項所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，在基于所述傳輸成本和傳播成本計算網絡傳輸代價矩陣的步驟中，計算由網關的路由器傳輸到每個云端節點和邊緣節點的傳輸成本值，并通過預設置的對于服務k的數據包測得由網關的路由器傳輸到每個云端節點和邊緣節點的傳播成本值，對于每個云端節點或邊緣節點，計算傳輸成本值和傳播成本值的和作為網絡傳輸代價矩陣中各個位置的值，構建所述網絡傳輸代價矩陣。
10.一種算力網絡服務任播系統，其特征在于，該系統包括計算機設備，所述計算機設備包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有計算機指令，所述處理器用于執行所述存儲器中存儲的計算機指令，當所述計算機指令被處理器執行時該系統實現如權利要求1～9任一項所述方法所實現的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種算力網絡服務任播方法，其特征在于，本方法基于預構建的算力網路，所述算力網路包括網關、控制器、多個云端節點和多個邊緣節點，該方法的步驟包括：
2.根據權利要求1所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，該方法的步驟包括：當控制器初次接收到服務請求時，所述控制器解析所述服務請求對應的服務類型，并計算對應該服務類型的網絡傳輸代價矩陣和到達率矩陣，并計算得到對應該服務類型的排隊隊列；
3.根據權利要求1或2所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，在基于所述排隊隊列將服務請求對應的處理任務下發到對應的云端節點或邊緣節點的步驟中，將所述排隊隊列隊首的位置的云端節點或邊緣節點作為下發的云端節點或邊緣節點，并將該云端節點或邊緣節點移動到隊尾的位置，更新所述排隊隊列。
4.根據權利要求1所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，在基于所述網關與云端節點和邊緣節點的傳輸距離和帶寬，計算該網關到各個云端節點和邊緣節點的傳輸成本和傳播成本，基于所述傳輸成本和傳播成本計算網絡傳輸代價矩陣的步驟中：
5.根據權利要求4所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，在基于預設置的數據包由網關向每個云端節點和邊緣節點傳輸的輸入數據量和輸出數據量，基于輸入數據量和輸出數據量與帶寬計算傳輸成本的步驟中，基于如下公式計算傳輸成本：
6.根據權利要求1所述的算力網絡服務任播方法，其特征在于，在基于所述到達率矩陣和網絡傳輸代價矩陣采用sink...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝人超，王文正，萬卓然，唐琴琴，黃韜，陳天驕，
申請(專利權)人：北京郵電大學，
類型：發明
國別省市：
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