本發(fā)明涉及一種云計(jì)算系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，更特別地說(shuō)，是指一種面向光矩陣網(wǎng)絡(luò)的資源任務(wù)調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

云計(jì)算(Clond Computing)是網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)、分布式計(jì)算(Distributed Computing)、并行計(jì)算(Parallel Computing)、效用計(jì)算(Utility Computing)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)(Network Storage Technologies)、虛擬化(Virtualization)、負(fù)載均衡(Load Balance)等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。它旨在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對(duì)較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的完美系統(tǒng)，并借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP等先進(jìn)的商業(yè)模式把這強(qiáng)大的計(jì)算能力分布到終端用戶手中。Clond Computing的一個(gè)核心理念就是通過(guò)不斷提高“云”的處理能力，進(jìn)而減少用戶終端的處理負(fù)擔(dān)，最終使用戶終端簡(jiǎn)化成一個(gè)單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”的強(qiáng)大計(jì)算處理能力。

云計(jì)算(Clond Computing)的體系結(jié)構(gòu)中，云計(jì)算分為四層：物理資源、資源池、管理中間件、SOA層。參考《云計(jì)算應(yīng)用技術(shù)》，萬(wàn)川梅，第10頁(yè)，2013年8月第1版。云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)圖下文為圖1所示，中間件管理層主要負(fù)責(zé)資源的管理、任務(wù)的調(diào)度、用戶管理和安全管理等。其中，資源的調(diào)度問(wèn)題是資源管理中的核心問(wèn)題。

當(dāng)前，隨著云計(jì)算的應(yīng)用和發(fā)展，作為云的支撐基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也在逐漸增大。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活組網(wǎng)，提高資源的利用率，數(shù)據(jù)中心往往采用光交換矩陣來(lái)連接設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的連通。而光矩陣的加入，使得物理網(wǎng)絡(luò)具有不確定性，不同設(shè)備的同種類型端口之間均可認(rèn)為能實(shí)現(xiàn)連通。當(dāng)設(shè)備的數(shù)量成千上萬(wàn)時(shí)，如何調(diào)度物理資源以快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)用戶需求，是最基礎(chǔ)也是最核心的問(wèn)題之一?，F(xiàn)有的方法主要為兩種：

1)通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)找到可滿足條件的設(shè)備及端口(一般為多個(gè))，人工對(duì)當(dāng)前物理網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)進(jìn)行判斷，以選擇合適的設(shè)備，再按照這種模式繼續(xù)匹配其他的設(shè)備，以滿足節(jié)點(diǎn)和邊的限制約束及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩?。這個(gè)過(guò)程需要人腦通過(guò)對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)的判斷加以選擇，這個(gè)選擇費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且不能保證正確性。

2)基于子圖同構(gòu)的思想，按照廣度優(yōu)先的方式來(lái)搜索物理網(wǎng)絡(luò)中可滿足條件的物理子網(wǎng)，會(huì)不斷地回溯以找到合適的節(jié)點(diǎn)及鏈路。同時(shí)，在搜索滿足條件的物理子網(wǎng)時(shí)，需要對(duì)不確定的物理網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涞亩鄻有赃M(jìn)行分析，這個(gè)過(guò)程使得問(wèn)題變得更加復(fù)雜。在這種情況下，需要研究人員來(lái)尋找改進(jìn)的突破點(diǎn)，以提高正確率和效率。

上述兩種方法均存在時(shí)間復(fù)雜度過(guò)高，不適合現(xiàn)有云計(jì)算中對(duì)資源的調(diào)度。

光傳輸交換平臺(tái)(又稱為光矩陣)是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的新型產(chǎn)品。光傳輸交換平臺(tái)不是模擬矩陣，而是包括了傳統(tǒng)(視頻、數(shù)據(jù))光端機(jī)+模擬矩陣+視頻編解碼器+視頻綜合管理軟件+光端機(jī)網(wǎng)管軟件等眾多功能的設(shè)備，其交換不是通過(guò)模擬電開關(guān)實(shí)現(xiàn)，而是采用全數(shù)字光纖傳輸與交換的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。光傳輸交換平臺(tái)與普通的一體化矩陣、模塊化矩陣在系統(tǒng)組網(wǎng)、設(shè)備配套，系統(tǒng)可擴(kuò)性、系統(tǒng)可靠性等方面均有不同。作為多輸入輸出端口的光矩陣設(shè)備，如何快捷地實(shí)現(xiàn)云計(jì)算系統(tǒng)中資源的自動(dòng)化調(diào)度，是亟待解決靈活組網(wǎng)的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種可應(yīng)用于通過(guò)光矩陣設(shè)備實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)的云數(shù)據(jù)中心的資源任務(wù)調(diào)度的方法，該方法基于虛擬網(wǎng)絡(luò)映射技術(shù)，運(yùn)用貪婪策略優(yōu)先映射非占用端口多的虛擬設(shè)備，以完成設(shè)備映射；然后再依賴于光矩陣設(shè)備的屬性優(yōu)勢(shì)，快速完成虛擬設(shè)備之間的鏈路映射，從而找到滿足用戶需求的物理子網(wǎng)絡(luò)。在云計(jì)算中，由于存在光矩陣設(shè)備，導(dǎo)致了云計(jì)算中共享的物理網(wǎng)絡(luò)具有多樣性，本發(fā)明方法能夠更快捷地實(shí)現(xiàn)資源的自動(dòng)化調(diào)度，且保證了正確率，使得云數(shù)據(jù)中心的工作人員的工作量得以降低。

本發(fā)明是一種面向光矩陣網(wǎng)絡(luò)的資源任務(wù)調(diào)度方法，所述資源任務(wù)調(diào)度方法包括有下列四個(gè)步驟：

步驟一：將云計(jì)算體系中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與光矩陣設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)；

所述云計(jì)算體系中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是光矩陣設(shè)備、路由器、服務(wù)器和/或交換機(jī)；

步驟二：依據(jù)用戶需求生成虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)；

步驟三：生成與虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)邏輯同構(gòu)的物理子網(wǎng)；

步驟四：將步驟三獲得的物理子網(wǎng)反饋給用戶；

所述生成的虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)包括有N^R、L^R和采用集合形式記為G^R表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)；N^R表示屬于虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中虛擬設(shè)備的集合；表示屬于N^R的虛擬設(shè)備屬性的集合；L^R表示屬于虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中虛擬鏈路的集合；表示屬于L^R的虛擬鏈路屬性的集合；

在步驟三中，是將虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)映射到光矩陣網(wǎng)絡(luò)中，以完成虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)所代表的資源任務(wù)調(diào)度，從而獲得與虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)邏輯同構(gòu)的物理子網(wǎng)；

資源任務(wù)調(diào)度是對(duì)由用戶需求生成的虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R通過(guò)調(diào)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)這個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)的設(shè)備及資源，生成同構(gòu)于反映用戶需求的虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)的子物理網(wǎng)絡(luò)以用于開展用戶所需的實(shí)驗(yàn)；用形式化語(yǔ)言可描述為G^R→G^S′,其中，有效的調(diào)度需滿足所選擇的子物理網(wǎng)絡(luò)G^S′和虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R的設(shè)備的屬性、鏈路的屬性及設(shè)備之間的連接關(guān)系保持一致性；

所述資源任務(wù)調(diào)度包括有設(shè)備映射步驟和鏈路映射步驟。

在本發(fā)明中的所述資源任務(wù)調(diào)度的設(shè)備映射步驟為；

步驟1-1，對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)G^S中屬于N^S的任意一物理設(shè)備s表示物理設(shè)備的標(biāo)志，計(jì)算所述物理設(shè)備的輸入端口數(shù)量M^k和輸出端口數(shù)量W^k，以及計(jì)算所述設(shè)備的非占用端口個(gè)數(shù)有

步驟1-2，對(duì)虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中屬于N^R的任意一虛擬設(shè)備r表示虛擬設(shè)備的標(biāo)志，計(jì)算所述虛擬設(shè)備的輸入端口數(shù)量M^k′和輸出端口數(shù)量W^k′，以及計(jì)算所述虛擬設(shè)備的非占用端口個(gè)數(shù)有

步驟1-3，按照步驟1-1對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)G^S中所有物理設(shè)備按照非占用端口個(gè)數(shù)進(jìn)行降序排序，得到排序后物理設(shè)備表示對(duì)N^S按照非占用端口個(gè)數(shù)降序排序的物理設(shè)備集；

步驟1-4，按照步驟1-2對(duì)虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中所有虛擬設(shè)備按照非占用端口個(gè)數(shù)進(jìn)行降序排序，得到排序后虛擬設(shè)備表示對(duì)N^R按照非占用端口個(gè)數(shù)降序排序的虛擬設(shè)備集；

步驟1-5，將經(jīng)步驟1-4處理后的按序依次映射到經(jīng)步驟1-3處理后的上，對(duì)屬于中的任意一個(gè)虛擬設(shè)備依據(jù)設(shè)備映射條件進(jìn)行與屬于中的物理設(shè)備進(jìn)行一一映射，獲得滿足設(shè)備映射條件的物理設(shè)備集

若屬于的有一個(gè)虛擬設(shè)備不能找到滿足設(shè)備映射條件的物理設(shè)備，則記為空；需等待物理網(wǎng)絡(luò)G^S釋放足夠的資源，才能進(jìn)入下一周期的設(shè)備映射；若不為空，則表明所有屬于N^R的虛擬設(shè)備均完成映射，記錄映射結(jié)果，并進(jìn)入鏈路映射階段。

所述設(shè)備映射條件為

采用步驟1-5的處理，是為了滿足待映射的物理設(shè)備與虛擬設(shè)備為同種類型的設(shè)備，且任意待映射的物理設(shè)備的非占用端口個(gè)數(shù)大于等于虛擬設(shè)備的非占用端口個(gè)數(shù)；且虛擬設(shè)備的非占用端口的屬性能夠被該物理設(shè)備滿足，即成立。

在本發(fā)明中的所述資源任務(wù)調(diào)度的鏈路映射步驟為；

步驟2-1，判斷和的所連接的光矩陣編號(hào)是否相同，若和的所連接的光矩陣編號(hào)相同，設(shè)為OME_x，則認(rèn)為虛擬鏈路為映射成功，鏈路映射的結(jié)果記為若和的所連接的光矩陣編號(hào)不同，則進(jìn)入步驟2-2；

步驟2-2，若所映射的物理設(shè)備和的所連接光矩陣編號(hào)不同，設(shè)為OME_x-1和OME_x+1，設(shè)光矩陣OME_x-1和OME_x+1之間所連接的鏈路個(gè)數(shù)記為q′；則需要判斷光矩陣OME_x-1和OME_x+1之間所連接的鏈路個(gè)數(shù)q′是否大于等于虛擬鏈路的個(gè)數(shù)q，即q′≥q；若q′≥q，則認(rèn)為虛擬鏈路為映射成功，鏈路映射的結(jié)果記為若q′＜q，則虛擬鏈路為映射失敗，返回映射失敗。

本發(fā)明一種面向光矩陣網(wǎng)絡(luò)的資源任務(wù)調(diào)度方法的優(yōu)點(diǎn)在于：

①通過(guò)光矩陣網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)來(lái)構(gòu)建物理網(wǎng)絡(luò)，并將光矩陣設(shè)備當(dāng)作一般網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理，從而將物理網(wǎng)絡(luò)確定化，減少了物理鏈路預(yù)處理的過(guò)程，提高了靈活組網(wǎng)的效率。

②利用虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的方法，并結(jié)合光矩陣的工作原理，以及運(yùn)用貪婪策略優(yōu)先映射非占用端口多的虛擬設(shè)備，協(xié)調(diào)了設(shè)備映射和鏈路映射過(guò)程，使得能夠迅速在云數(shù)據(jù)中心中完成設(shè)備映射過(guò)程和鏈路映射過(guò)程，達(dá)到資源的自動(dòng)化調(diào)度。

③在設(shè)備映射條件下進(jìn)行虛擬設(shè)備的映射，充分利用了設(shè)備的類型及端口屬性，在云計(jì)算體系下能夠快速找到滿足虛擬設(shè)備屬性約束的物理設(shè)備。

④在虛擬鏈路屬性約束條件下進(jìn)行虛擬鏈路的映射，充分利用了光矩陣和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互連的關(guān)系。將設(shè)備映射和鏈路映射有機(jī)結(jié)合，達(dá)到在滿足虛擬設(shè)備屬性約束的物理設(shè)備之間的物理鏈路的快速匹配。

附圖說(shuō)明

圖1是傳統(tǒng)云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明物理網(wǎng)絡(luò)的連接示意圖。

圖3是本發(fā)明虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)的連接示意圖。

圖4是本發(fā)明依據(jù)物理網(wǎng)絡(luò)與虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建物理子網(wǎng)的流程圖。

圖5是本發(fā)明設(shè)備映射與鏈路映射的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

光矩陣網(wǎng)絡(luò)：

參見圖2所示，在本發(fā)明中，多個(gè)光矩陣設(shè)備(Optical Matrix Equipment)構(gòu)成了光矩陣網(wǎng)絡(luò)(Optical Matrix Network)。光矩陣網(wǎng)絡(luò)記為OMN，光矩陣設(shè)備記為OME，X個(gè)光矩陣設(shè)備OME構(gòu)成一個(gè)光矩陣網(wǎng)絡(luò)OMN。任意一個(gè)光矩陣設(shè)備記為OME_x，x表示光矩陣設(shè)備的標(biāo)識(shí)號(hào)，x∈X。采用集合形式表示光矩陣網(wǎng)絡(luò)，即OMN＝{OME₁,OME₂,…,OME_x-1,OME_x,OME_x+1,…,OME_X}。

OME₁表示光矩陣網(wǎng)絡(luò)中的第一個(gè)光矩陣設(shè)備。

OME₂表示光矩陣網(wǎng)絡(luò)中的第二個(gè)光矩陣設(shè)備。

OME_x表示光矩陣網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)光矩陣設(shè)備。

OME_x-1表示光矩陣網(wǎng)絡(luò)中與OME_x相鄰的一個(gè)光矩陣設(shè)備，簡(jiǎn)稱為前一個(gè)光矩陣設(shè)備。

OME_x+1表示光矩陣網(wǎng)絡(luò)中與OME_x相鄰的另一個(gè)光矩陣設(shè)備，簡(jiǎn)稱為后一個(gè)光矩陣設(shè)備。

OME_X表示光矩陣網(wǎng)絡(luò)中的最后一個(gè)光矩陣設(shè)備。

任意一個(gè)光矩陣設(shè)備OME_x上設(shè)有相同個(gè)數(shù)的輸入端口和輸出端口，即輸入端口的總數(shù)記為Y，任意一個(gè)輸入端口記為y；輸出端口的總數(shù)記為Z，任意一個(gè)輸出端口記為z，且Y＝Z；

采用集合形式表示任意一個(gè)光矩陣設(shè)備OME_x上的輸入端口記為

表示光矩陣設(shè)備OME_x上的第一個(gè)輸入端口；

表示光矩陣設(shè)備OME_x上的第二個(gè)輸入端口；

表示光矩陣設(shè)備OME_x上的任意一個(gè)輸入端口；

表示光矩陣設(shè)備OME_x上與相鄰的一個(gè)輸入端口，簡(jiǎn)稱為前一個(gè)輸入端口；

表示光矩陣設(shè)備OME_x上與相鄰的另一個(gè)輸入端口，簡(jiǎn)稱為后一個(gè)輸入端口；

表示光矩陣設(shè)備OME_x上的最后一個(gè)輸入端口；

采用集合形式表示任意一個(gè)光矩陣設(shè)備OME_x上的輸出端口記為

表示光矩陣設(shè)備OME_x上的第一個(gè)輸出端口；

表示光矩陣設(shè)備OME_x上的第二個(gè)輸出端口；

表示光矩陣設(shè)備OME_x上的任意一個(gè)輸出端口；

表示光矩陣設(shè)備OME_x上與相鄰的一個(gè)輸出端口，簡(jiǎn)稱為前一個(gè)輸出端口；

表示光矩陣設(shè)備OME_x上與相鄰的另一個(gè)輸出端口，簡(jiǎn)稱為后一個(gè)輸出端口；

表示光矩陣設(shè)備OME_x上的最后一個(gè)輸出端口。

物理網(wǎng)絡(luò)(substrate network):

在云計(jì)算系統(tǒng)中，構(gòu)建了如圖2所示的物理網(wǎng)絡(luò)，所述物理網(wǎng)絡(luò)采用有向帶權(quán)圖來(lái)表示。所述云計(jì)算體系中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以是光矩陣設(shè)備、路由器、服務(wù)器和交換機(jī)。物理網(wǎng)絡(luò)是由光矩陣設(shè)備、路由器、服務(wù)器和/或交換機(jī)組成。

在本發(fā)明中，物理網(wǎng)絡(luò)是由光矩陣網(wǎng)絡(luò)和其他非光矩陣設(shè)備連接所組成的網(wǎng)絡(luò)，采用集合形式表示物理網(wǎng)絡(luò)記為S表示物理網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)志，G^S表示物理網(wǎng)絡(luò)；N^S表示屬于物理網(wǎng)絡(luò)G^S中物理設(shè)備的集合；表示屬于N^S的物理設(shè)備屬性的集合；L^S表示屬于物理網(wǎng)絡(luò)G^S中物理鏈路的集合；表示屬于L^S的物理鏈路屬性的集合。下面依次介紹以上四個(gè)集合。

N^S表示屬于物理網(wǎng)絡(luò)G^S中物理設(shè)備的集合。假設(shè)物理網(wǎng)絡(luò)G^S共有K個(gè)設(shè)備，k表示任意一物理設(shè)備的標(biāo)識(shí)號(hào)，k∈K。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中的第一個(gè)物理設(shè)備。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中的第二個(gè)物理設(shè)備。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)物理設(shè)備。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中的與相鄰的一個(gè)物理設(shè)備，簡(jiǎn)稱為前一個(gè)物理設(shè)備。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中的與相鄰的另一個(gè)物理設(shè)備，簡(jiǎn)稱為后一個(gè)物理設(shè)備。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中的最后一個(gè)物理設(shè)備。

由于每個(gè)物理設(shè)備上的端口數(shù)量不一定相同，同一個(gè)物理設(shè)備的輸入端口和輸出端口不一定相同。在本發(fā)明中，假設(shè)屬于N^S中的所有物理設(shè)備的最大輸入端口數(shù)量記為M，m表示輸入端口的標(biāo)識(shí)號(hào)，任意一個(gè)物理設(shè)備的輸入端口數(shù)量記為M^k，對(duì)于k≤K，有M^k≤M恒成立。采用集合形式表示任意一個(gè)物理設(shè)備上的輸入端口，記為

表示物理設(shè)備上的第一個(gè)輸入端口；

表示物理設(shè)備上的第二個(gè)輸入端口；

表示物理設(shè)備上的任意一個(gè)輸入端口；

表示物理設(shè)備上與相鄰的一個(gè)輸入端口，記為前一個(gè)輸入端口；

表示物理設(shè)備上與相鄰的另一個(gè)輸入端口，記為后一個(gè)輸入端口；

表示物理設(shè)備上的最后一個(gè)輸入端口。

假設(shè)屬于N^S中的所有物理設(shè)備的最大輸出端口數(shù)量記為W，w表示輸出端口的標(biāo)識(shí)號(hào)，任意一個(gè)物理設(shè)備的輸出端口數(shù)量記為W^k，對(duì)于k≤K，有W^k≤W恒成立。采用集合形式表示任意一個(gè)物理設(shè)備上的輸出端口，記為

表示物理設(shè)備上的第一個(gè)輸出端口；

表示物理設(shè)備上的第二個(gè)輸出端口；

表示物理設(shè)備上的任意一個(gè)輸出端口；

表示物理設(shè)備上與相鄰的一個(gè)輸出端口，記為前一個(gè)輸出端口；

表示物理設(shè)備上與相鄰的另一個(gè)輸出端口，記為后一個(gè)輸出端口；

表示物理設(shè)備上的最后一個(gè)輸入端口。

表示屬于N^S的物理設(shè)備屬性的集合。在本發(fā)明中，Type表示所述物理網(wǎng)絡(luò)中的物理設(shè)備的類型、Num表示所述物理網(wǎng)絡(luò)中物理設(shè)備非占用端口的個(gè)數(shù)和Attribute表示所述物理網(wǎng)絡(luò)中物理設(shè)備的非占用端口的屬性。對(duì)于任意一個(gè)物理設(shè)備的非占用端口個(gè)數(shù)Num的最大值記為M^k+W^k。

參見圖2所示，舉例，Type包括有光矩陣設(shè)備、路由器、服務(wù)器和交換機(jī)，在編程語(yǔ)言中可記為Type∈{0,1,2,3}。將Type＝0記為光矩陣設(shè)備，將Type＝1記為路由器，將Type＝2記為服務(wù)器，將Type＝3記為交換機(jī)。舉例，端口的類別包括GE(Gigabit Ethernet)接口和GPOS(Gigabit Packet Over SONET/SDH)接口，GE接口傳輸?shù)氖且蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)包，GPOS接口傳輸?shù)氖荢DH數(shù)據(jù)包。Attribute包括有10GE,10GPOS,100GE,2.5GPOS?？捎洖锳ttribute∈{0,1,2,3}，Attribute＝0記為10GE端口，Attribute＝1記為10GPOS端口，Attribute＝2記為100GE端口，Attribute＝3記為2.5GPOS端口。

Gigabit Ethernet譯文為千兆以太網(wǎng)。

Gigabit Packet Over SONET(synchronous optical network)譯文為千兆同步光纖網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包。

Gigabit Packet Over SDH(synchronous digital hierarchy)譯文為千兆同步數(shù)字系列標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包。

用表示所述的物理設(shè)備類型，用表示所述的物理設(shè)備非占用端口的個(gè)數(shù)，表示所述的任意一個(gè)輸入端口的屬性，表示所述的任意一個(gè)輸出端口的屬性。舉例，若則表示第一個(gè)物理設(shè)備的類型為路由器，表示第一個(gè)物理設(shè)備的非占用端口的個(gè)數(shù)為2，表示第一個(gè)物理設(shè)備的第一個(gè)輸入端口為10GPOS端口，表示第一個(gè)物理設(shè)備的第一個(gè)輸出端口為10GE端口。

L^S表示屬于物理網(wǎng)絡(luò)G^S中物理鏈路的集合。在本發(fā)明中，采用集合形式來(lái)表示鏈路，假設(shè)共有T條鏈路，t表示物理鏈路的標(biāo)識(shí)號(hào)，則

表示物理網(wǎng)絡(luò)中的第一條物理鏈路。舉例，是指由物理設(shè)備與物理設(shè)備構(gòu)成的物理鏈路，其中，為輸出端，為輸入端。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中的第二條物理鏈路。舉例，是指由物理設(shè)備與物理設(shè)備構(gòu)成的物理鏈路，其中，為輸出端，為輸入端。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中的任意一條物理鏈路。舉例，是指由物理設(shè)備與物理設(shè)備構(gòu)成的物理鏈路，其中，為輸出端，為輸入端?；蛘呤侵赣晌锢碓O(shè)備與物理設(shè)備構(gòu)成的物理鏈路，其中，為輸出端，為輸入端。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中與相鄰的一條物理鏈路，簡(jiǎn)稱為前一條物理鏈路。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中與相鄰的另一條物理鏈路，簡(jiǎn)稱為后一條物理鏈路。

表示物理網(wǎng)絡(luò)中的最后一條物理鏈路。

其中，由于物理網(wǎng)絡(luò)G^S中的鏈路是有方向的，即：若則表示和所連的兩個(gè)端點(diǎn)相同，但不為同一條鏈路，且鏈路屬性之間也無(wú)限制關(guān)系。

表示屬于L^S的物理鏈路屬性的集合。在本發(fā)明中，包含的元素與所述中的Attribute集的元素相同，若選取有如上述舉例中，Attribute包括有10GE,10GPOS,100GE,2.5GPOS，可記為Attribute∈{0,1,2,3}，Attribute＝0記為10GE端口，Attribute＝1記為10GPOS端口，Attribute＝2記為100GE端口，Attribute＝3記為2.5GPOS端口。此時(shí)，若表示物理鏈路的屬性為10GE，組成物理鏈路的兩端和的所用端口的屬性也為10GE。

虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)：

在本發(fā)明中，虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)類似于物理網(wǎng)絡(luò)的描述，采用集合形式來(lái)描述虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)記為R表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)志，G^R表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)；N^R表示屬于虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中虛擬設(shè)備的集合；表示屬于N^R的虛擬設(shè)備屬性的集合；L^R表示屬于虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中虛擬鏈路的集合；表示屬于L^R的虛擬鏈路屬性的集合。下面依次介紹以上四個(gè)集合。

N^R表示屬于虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中虛擬設(shè)備的集合。假設(shè)虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R共有K′個(gè)設(shè)備，k′表示任意一虛擬設(shè)備的標(biāo)識(shí)號(hào)，k′∈K′。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的第一個(gè)虛擬設(shè)備。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的第二個(gè)虛擬設(shè)備。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)虛擬設(shè)備。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的與相鄰的一個(gè)虛擬設(shè)備，簡(jiǎn)稱為前一個(gè)虛擬設(shè)備。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的與相鄰的另一個(gè)虛擬設(shè)備，簡(jiǎn)稱為后一個(gè)虛擬設(shè)備。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的最后一個(gè)虛擬設(shè)備。

由于每個(gè)虛擬設(shè)備上的端口數(shù)量不一定相同，同一個(gè)設(shè)備的輸入端口和輸出端口不一定相同。在本發(fā)明中，假設(shè)屬于N^R中的所有虛擬設(shè)備的最大輸入端口數(shù)量記為M′，m′表示輸入端口的標(biāo)識(shí)號(hào)，任意一個(gè)虛擬設(shè)備的輸入端口數(shù)量記為M^k′，對(duì)于k′≤K′，有M^k′≤M′恒成立。采用集合形式表示任意一個(gè)虛擬設(shè)備上的輸入端口，記為

表示虛擬設(shè)備上的第一個(gè)輸入端口；

表示虛擬設(shè)備上的第二個(gè)輸入端口；

表示虛擬設(shè)備上的任意一個(gè)輸入端口；

表示虛擬設(shè)備上與相鄰的一個(gè)輸入端口，記為前一個(gè)輸入端口；

表示虛擬設(shè)備上與相鄰的另一個(gè)輸入端口，記為后一個(gè)輸入端口；

表示虛擬設(shè)備上的最后一個(gè)輸入端口。

假設(shè)屬于N^R中的所有虛擬設(shè)備的最大輸出端口數(shù)量為W′，任意一個(gè)虛擬設(shè)備的輸出端口數(shù)量為W^k′，對(duì)于k′≤K′，有W^k′≤W′恒成立。采用集合形式表示任意一個(gè)虛擬設(shè)備上的輸出端口，記為

表示虛擬設(shè)備上的第一個(gè)輸出端口；

表示虛擬設(shè)備上的第二個(gè)輸出端口；

表示虛擬設(shè)備上的任意一個(gè)輸出端口；

表示虛擬設(shè)備上與相鄰的一個(gè)輸出端口，記為前一個(gè)輸出端口；

表示虛擬設(shè)備上與相鄰的另一個(gè)輸出端口，記為后一個(gè)輸出端口；

表示虛擬設(shè)備上的最后一個(gè)輸入端口。

表示屬于N^R的虛擬設(shè)備屬性的集合。在本發(fā)明中，Type′表示所述虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的虛擬設(shè)備的類型、Num表示所述虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中虛擬設(shè)備非占用端口的個(gè)數(shù)和Attribute所述虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中虛擬設(shè)備的非占用端口的屬性。對(duì)于任意一個(gè)虛擬設(shè)備N^R的非占用端口個(gè)數(shù)Num的最大值為M^k′+W^k′。

參見圖3所示，舉例，Type′包括有路由器、服務(wù)器和交換機(jī)，編程語(yǔ)言可記為Type′∈{1,2,3}。將Type′＝1記為路由器，將Type′＝2記為服務(wù)器，將Type′＝3記為交換機(jī)。舉例，端口的類別包括GE(Gigabit Ethernet)接口和GPOS(Gigabit Packet Over SONET/SDH)接口，GE接口傳輸?shù)氖且蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)包，GPOS接口傳輸?shù)氖荢DH數(shù)據(jù)包。Attribute包括有10GE,10GPOS,100GE,2.5GPOS，可記為Attribute∈{0,1,2,3}，Attribute＝0記為10GE端口，Attribute＝1記為10GPOS端口，Attribute＝2記為100GE端口，Attribute＝3記為2.5GPOS端口。

用表示所述的虛擬設(shè)備類型，用表示所述虛擬設(shè)備的非占用端口的個(gè)數(shù)，表示所述的任意一個(gè)輸入端口的屬性，表示所述的任意一個(gè)輸出端口的屬性。舉例，若則表示第一個(gè)虛擬設(shè)備的類型為路由器，表示第一個(gè)虛擬設(shè)備的非占用端口的個(gè)數(shù)為2，表示第一個(gè)虛擬設(shè)備的第一個(gè)輸出端口為10GE端口。

L^R表示屬于虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中虛擬鏈路的集合。在本發(fā)明中，采用集合形式來(lái)表示鏈路，假設(shè)共有T′條鏈路，t′表示虛擬鏈路的標(biāo)識(shí)號(hào),則

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的第一條虛擬鏈路。舉例，是指由物理設(shè)備與物理設(shè)備構(gòu)成的物理鏈路，其中，為輸出端，為輸入端。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的第二條虛擬鏈路。舉例，是指由物理設(shè)備與物理設(shè)備構(gòu)成的物理鏈路，其中，為輸出端，為輸入端。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的任意一條虛擬鏈路。舉例，是指由物理設(shè)備與物理設(shè)備構(gòu)成的物理鏈路，其中，為輸出端，為輸入端。或者是指由物理設(shè)備與物理設(shè)備構(gòu)成的物理鏈路，其中，為輸出端，為輸入端。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中與相鄰的一條虛擬鏈路，簡(jiǎn)稱為前一條虛擬鏈路。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中與相鄰的另一條虛擬鏈路，簡(jiǎn)稱為后一條虛擬鏈路。

表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的最好一條虛擬鏈路。

其中，由于虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中的鏈路是有方向的，即：若則表示和所連的兩個(gè)端點(diǎn)相同，但不為同一條鏈路，且鏈路屬性之間也無(wú)限制關(guān)系。

表示屬于L^R的虛擬鏈路屬性的集合。在本發(fā)明中，包含的元素與所述中的Attribute集的元素相同，若選取有如上述舉例中，Attribute包括有10GE,10GPOS,100GE,2.5GPOS，可記為Attribute∈{0,1,2,3}，Attribute＝0記為10GE端口，Attribute＝1記為10GPOS端口，Attribute＝2記為100GE端口，Attribute＝3記為2.5GPOS端口。此時(shí)，若表示虛擬鏈路的屬性為10GE，組成虛擬鏈路的兩端和的所用端口的屬性也為10GE。

參見圖4所示，本發(fā)明提出了一種面向光矩陣網(wǎng)絡(luò)的資源任務(wù)調(diào)度方法，其包括有下列步驟：

步驟一：將云計(jì)算體系中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與光矩陣設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)；

所述云計(jì)算體系中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是光矩陣設(shè)備、路由器、服務(wù)器和/或交換機(jī)。

步驟二：依據(jù)用戶需求生成虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)；

虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)記為G^R表示虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)；N^R表示屬于虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中虛擬設(shè)備的集合；表示屬于N^R的虛擬設(shè)備屬性的集合；L^R表示屬于虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中虛擬鏈路的集合；表示屬于L^R的虛擬鏈路屬性的集合。

步驟三：將虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)映射到光矩陣網(wǎng)絡(luò)中，以完成虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)所代表的資源任務(wù)調(diào)度，從而獲得與虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)邏輯同構(gòu)的物理子網(wǎng)；

在本發(fā)明中，資源任務(wù)調(diào)度問(wèn)題是指針對(duì)由用戶需求生成的虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)通過(guò)調(diào)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)這個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)的設(shè)備及資源，生成同構(gòu)于反映用戶需求的虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)的物理子網(wǎng)絡(luò)以用于開展用戶所需的實(shí)驗(yàn)。用形式化語(yǔ)言可描述為G^R→G^S′,其中，有效的調(diào)度需滿足所選擇的物理子網(wǎng)絡(luò)G^S′和虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R的設(shè)備的屬性、鏈路的屬性及設(shè)備之間的連接關(guān)系保持一致性。

中,G^S′表示物理子網(wǎng)絡(luò)；N^S′表示屬于G^S′中物理設(shè)備的集合；表示屬于N^S′的物理設(shè)備屬性的集合；L^S′表示屬于G^S′中物理鏈路的集合；表示屬于L^S′的物理鏈路屬性的集合。

所述資源任務(wù)調(diào)度包括有設(shè)備映射步驟和鏈路映射步驟。

步驟四：將步驟三獲得的物理子網(wǎng)反饋給用戶。

在本發(fā)明的步驟三的處理過(guò)程中，將虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)映射到光矩陣網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中，是對(duì)于屬于同一個(gè)虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R的設(shè)備集N^R中的兩個(gè)不同的虛擬設(shè)備，記為和r表示虛擬設(shè)備的標(biāo)志，則和所映射的物理設(shè)備應(yīng)不相同。舉例，將映射的物理設(shè)備記為s表示物理設(shè)備的標(biāo)志，將所映射的物理設(shè)備記為

對(duì)于任意一虛擬設(shè)備設(shè)其所映射的物理設(shè)備則的屬性約束與的屬性約束需滿足

對(duì)于任意一虛擬鏈路設(shè)設(shè)其所映射的物理鏈路則的虛擬鏈路屬性約束與的物理鏈路屬性約束需滿足

該式也可以等價(jià)于：

在本發(fā)明中，將虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的有關(guān)研究和光矩陣的工作原理相結(jié)合，提出了一種將設(shè)備映射和鏈路映射分開進(jìn)行的資源調(diào)度方法。參見圖5所示，為了最大限度地利用云計(jì)算體系的物理資源，提高映射請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)的接受率，本資源調(diào)度方法以節(jié)省光矩陣的端口的利用率為出發(fā)點(diǎn)，優(yōu)先選擇在同一個(gè)光矩陣內(nèi)部可匹配的物理設(shè)備。由于光矩陣的布線是按照端口類別來(lái)分類的，則可根據(jù)類別來(lái)搜索可滿足條件的物理設(shè)備。

在本發(fā)明中，資源任務(wù)調(diào)度包括有設(shè)備映射步驟和鏈路映射步驟。

所述設(shè)備映射步驟為：

步驟1-1，對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)G^S中屬于N^S的任意一物理設(shè)備計(jì)算所述物理設(shè)備的輸入端口數(shù)量M^k和輸出端口數(shù)量W^k，以及計(jì)算所述設(shè)備的非占用端口個(gè)數(shù)有

步驟1-2，對(duì)虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中屬于N^R的任意一虛擬設(shè)備計(jì)算所述虛擬設(shè)備的輸入端口數(shù)量M^k′和輸出端口數(shù)量W^k′，以及計(jì)算所述虛擬設(shè)備的非占用端口個(gè)數(shù)有

步驟1-3，按照步驟1-1對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)G^S中所有物理設(shè)備按照非占用端口個(gè)數(shù)進(jìn)行降序排序，得到排序后物理設(shè)備表示對(duì)N^S按照非占用端口個(gè)數(shù)降序排序的物理設(shè)備集；

步驟1-4，按照步驟1-2對(duì)虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中所有虛擬設(shè)備按照非占用端口個(gè)數(shù)進(jìn)行降序排序，得到排序后虛擬設(shè)備表示對(duì)N^R按照非占用端口個(gè)數(shù)降序排序的虛擬設(shè)備集；

步驟1-5，將經(jīng)步驟1-4處理后的按序依次映射到經(jīng)步驟1-3處理后的上，對(duì)屬于中的任意一個(gè)虛擬設(shè)備依據(jù)設(shè)備映射條件進(jìn)行與屬于中的物理設(shè)備進(jìn)行一一映射，獲得滿足設(shè)備映射條件的物理設(shè)備集

表示依據(jù)設(shè)備映射條件匹配映射的物理設(shè)備集；

表示屬于的依據(jù)設(shè)備映射條件匹配映射的物理設(shè)備；

表示屬于的依據(jù)設(shè)備映射條件匹配映射的物理設(shè)備；

表示屬于的依據(jù)設(shè)備映射條件匹配映射的物理設(shè)備；

表示屬于的依據(jù)設(shè)備映射條件匹配映射的物理設(shè)備；

表示屬于的依據(jù)設(shè)備映射條件匹配映射的物理設(shè)備；

表示屬于的依據(jù)設(shè)備映射條件匹配映射的物理設(shè)備；

若屬于的有一個(gè)虛擬設(shè)備不能找到滿足設(shè)備映射條件的物理設(shè)備，則記為空；需等待物理網(wǎng)絡(luò)G^S釋放足夠的資源，才能進(jìn)入下一周期的設(shè)備映射；若不為空，則表明所有屬于N^R的虛擬設(shè)備均完成映射，記錄映射結(jié)果，并進(jìn)入鏈路映射階段。

在本發(fā)明中，所述設(shè)備映射條件為

在本發(fā)明中，采用步驟1-5的處理，是為了滿足待映射的物理設(shè)備與虛擬設(shè)備為同種類型的設(shè)備，且任意待映射的物理設(shè)備的非占用端口個(gè)數(shù)大于等于虛擬設(shè)備的非占用端口個(gè)數(shù)；且虛擬設(shè)備的非占用端口的屬性能夠被該物理設(shè)備滿足，即成立。

所述鏈路映射步驟為：

在本發(fā)明中，在鏈路映射過(guò)程是對(duì)虛擬設(shè)備中每一條虛擬鏈路進(jìn)行一一匹配，需判斷所述在設(shè)備映射中所得的對(duì)應(yīng)的物理鏈路是否能滿足虛擬鏈路的虛擬鏈路屬性約束條件。

在本發(fā)明中，虛擬鏈路屬性約束條件是指任意一條虛擬鏈路兩端的虛擬設(shè)備的對(duì)應(yīng)端口、與所述虛擬設(shè)備所映射的物理設(shè)備的用于構(gòu)成物理鏈路的端口屬性應(yīng)保持一致，即

為了方便說(shuō)明每一條虛擬鏈路的一一匹配過(guò)程，以虛擬請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)G^R中屬于L^R的任一虛擬鏈路(按虛擬鏈路的編號(hào)順序)，查找可以滿足的虛擬鏈路屬性約束條件的物理鏈路若設(shè)與之間的鏈路個(gè)數(shù)為q，根據(jù)設(shè)備映射處理所返回的結(jié)果，假設(shè)和

步驟2-1，判斷和的所連接的光矩陣編號(hào)是否相同，若和的所連接的光矩陣編號(hào)相同，設(shè)為OME_x，則認(rèn)為虛擬鏈路為映射成功，鏈路映射的結(jié)果記為若和的所連接的光矩陣編號(hào)不同，則進(jìn)入步驟2-2；

步驟2-2，若所映射的物理設(shè)備和的所連接光矩陣編號(hào)不同，設(shè)為OME_x-1和OME_x+1，設(shè)光矩陣OME_x-1和OME_x+1之間所連接的鏈路個(gè)數(shù)記為q′；則需要判斷光矩陣OME_x-1和OME_x+1之間所連接的鏈路個(gè)數(shù)q′是否大于等于虛擬鏈路的個(gè)數(shù)q，即q′≥q；若q′≥q，則認(rèn)為虛擬鏈路為映射成功，鏈路映射的結(jié)果記為若q′＜q，則虛擬鏈路為映射失敗，返回映射失敗。

本發(fā)明是一種面向光矩陣網(wǎng)絡(luò)的資源任務(wù)調(diào)度方法，所要解決的是如何利用光矩陣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)云計(jì)算體系中靈活組網(wǎng)的技術(shù)問(wèn)題，該方法通過(guò)資源任務(wù)調(diào)度中的設(shè)備映射和鏈路映射來(lái)快速匹配滿足用戶需求的物理子網(wǎng)的技術(shù)手段，從而提高映射請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)的接受率，實(shí)現(xiàn)對(duì)光矩陣網(wǎng)絡(luò)的資源自動(dòng)化調(diào)度的技術(shù)效果。