本發(fā)明涉及一種在服務(wù)鏈環(huán)境下保障數(shù)據(jù)流截止時(shí)間的調(diào)度方法，屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

數(shù)據(jù)中心做為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，其內(nèi)部除了部署有大量的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備之外，還部署了幾乎同等數(shù)量級(jí)的多功能中間盒設(shè)備。與路由器、交換機(jī)等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相比，這些設(shè)備可以執(zhí)行多種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)功能，例如防火墻、入侵檢測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換等。通常的中間盒設(shè)備需要專用的硬件支持以及維護(hù)，開(kāi)銷巨大。憑借網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以將各種網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)例部署在通用的物理設(shè)備上，因此也將網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化設(shè)備稱為以軟件形式實(shí)現(xiàn)的多功能中間盒設(shè)備。這些設(shè)備的廣泛使用可以有效優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡。伴隨著這些顯著的優(yōu)勢(shì)，此類設(shè)備的使用也引起更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)流量調(diào)度問(wèn)題。

與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相比，這些設(shè)備上通常配置了多種硬件資源，例如cpu、內(nèi)存以及網(wǎng)卡等。數(shù)據(jù)包進(jìn)入這些設(shè)備后通常需要依次通過(guò)這些硬件資源。另外，當(dāng)數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)功能處理時(shí)，它們對(duì)于不同硬件資源的消耗程度是不同的。有些功能需要更多的cpu處理時(shí)間，而有些功能需要更多的網(wǎng)卡傳輸時(shí)間。更加復(fù)雜的是，通常單獨(dú)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能不足以完成一個(gè)數(shù)據(jù)流所需要的所有處理。為了滿足用戶需求，數(shù)據(jù)流需要按照一定的順序在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上經(jīng)過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能的處理，即服務(wù)鏈處理。在如此復(fù)雜的環(huán)境下，如何為數(shù)據(jù)流提供可靠的服務(wù)質(zhì)量保障成為一個(gè)難點(diǎn)。

為了在這些網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上滿足數(shù)據(jù)流對(duì)于服務(wù)質(zhì)量的要求，很多多資源環(huán)境下的隊(duì)列調(diào)度方法被提出?；诙噘Y源環(huán)境下的公平性定義，這些調(diào)度方法試圖在多資源環(huán)境下為通過(guò)這些設(shè)備的數(shù)據(jù)流提供公平的服務(wù)。然而，這些調(diào)度方法無(wú)法在服務(wù)鏈環(huán)境下為數(shù)據(jù)流提供有效的服務(wù)質(zhì)量保障，原因如下：

一方面，作為隊(duì)列調(diào)度方法，它們只能在每個(gè)單獨(dú)的設(shè)備上為通過(guò)的數(shù)據(jù)流提供公平的服務(wù)。而在服務(wù)鏈環(huán)境下，一個(gè)數(shù)據(jù)流通常需要經(jīng)過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備，并在不同的設(shè)備上按照一定順序經(jīng)過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)功能處理?；诠叫缘年?duì)列調(diào)度方法雖然在不同設(shè)備上試圖為數(shù)據(jù)流提供公平的服務(wù)，但不同設(shè)備上的數(shù)據(jù)流量負(fù)載通常也是不同的，從而導(dǎo)致同一個(gè)數(shù)據(jù)流在不同設(shè)備上所得到的服務(wù)具有很大的差異。因此，基于公平性的隊(duì)列調(diào)度方法無(wú)法在數(shù)據(jù)流完整的傳輸路徑上為它提供穩(wěn)定的傳輸保障。

另一方面，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)，在數(shù)據(jù)流的源端和目的端之間通常保留多條等價(jià)傳輸路徑。如果數(shù)據(jù)流當(dāng)前的傳輸路徑變得不可用或者擁塞時(shí)，可以將該數(shù)據(jù)流重路由到另一條可用或者負(fù)載較低的路徑上，從而有效縮短數(shù)據(jù)流的傳輸時(shí)間。隊(duì)列調(diào)度方法只能確定單個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上的負(fù)載，而并不能確定整條傳輸路徑上其他設(shè)備上負(fù)載的輕重。因此，如果只依靠隊(duì)列調(diào)度方法，而不進(jìn)行有效的路由選擇，那么網(wǎng)絡(luò)極易出現(xiàn)數(shù)據(jù)流量負(fù)載的不均衡。伴隨著網(wǎng)絡(luò)擁塞的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)流的正常傳輸也會(huì)受到影響。因此，如果只依靠隊(duì)列調(diào)度方法而不考慮數(shù)據(jù)流的路徑選擇問(wèn)題，并不能有效利用各種網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)為數(shù)據(jù)流提供更好的服務(wù)。

綜上所述，由于多資源環(huán)境下現(xiàn)有隊(duì)列調(diào)度方法只考慮在單個(gè)設(shè)備上為數(shù)據(jù)流提供公平服務(wù)，使得它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中具有一定的局限性，并且無(wú)法在服務(wù)鏈環(huán)境下為數(shù)據(jù)流提供有效的服務(wù)質(zhì)量保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種在服務(wù)鏈環(huán)境下保障數(shù)據(jù)流截止時(shí)間的調(diào)度方法。為了與之前多資源環(huán)境下的隊(duì)列調(diào)度方法兼容，該方法采用drfq作為網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上的默認(rèn)隊(duì)列調(diào)度方法。drfq隊(duì)列調(diào)度方法被設(shè)計(jì)在多資源環(huán)境下為數(shù)據(jù)流提供公平服務(wù)。由于其優(yōu)秀的性能，后續(xù)有很多調(diào)度方法對(duì)它進(jìn)行了改進(jìn)。本發(fā)明中所提出的方法基于drfq所實(shí)現(xiàn)的速率分配特性，根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上通信負(fù)載的分析，為數(shù)據(jù)流選擇適當(dāng)?shù)膫鬏斅窂?，從而獲得較高的數(shù)據(jù)流傳輸速率。在充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)更好的負(fù)載均衡。在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的前提下，使用截止時(shí)間保障機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)流可以在它們各自的截止時(shí)間到來(lái)之前完成數(shù)據(jù)傳輸。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種在服務(wù)鏈環(huán)境下保障數(shù)據(jù)流截止時(shí)間的調(diào)度方法，功能實(shí)現(xiàn)上由drfq速率分配，確定數(shù)據(jù)流調(diào)度順序以及傳輸路徑選擇三部分組成。

其中，drfq速率分配的特性源于它試圖為所有通過(guò)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備的數(shù)據(jù)流提供公平的服務(wù)。它并不會(huì)明確地為每條數(shù)據(jù)流分配確定的速率，只能根據(jù)當(dāng)前負(fù)載狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)的速率分配。為了與之前多源環(huán)境下的隊(duì)列調(diào)度方法兼容，本發(fā)明使用drfq作為設(shè)備上的隊(duì)列調(diào)度方法。它使用時(shí)間戳標(biāo)記技術(shù)記錄每個(gè)數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備中不同資源上的服務(wù)時(shí)間，進(jìn)而測(cè)得不同數(shù)據(jù)流在它們各自主要資源上的服務(wù)時(shí)長(zhǎng)，并最終為所有數(shù)據(jù)流提供相同的服務(wù)時(shí)長(zhǎng)。在這一背景下，不同數(shù)據(jù)流在該設(shè)備上得到不同但卻穩(wěn)定的傳輸速率。雖然drfq的設(shè)計(jì)初衷是為數(shù)據(jù)流提供公平服務(wù)，而不是速率分配，但它潛在地實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上數(shù)據(jù)流之間的速率分配。借助這一特性，路徑選擇算法可以為數(shù)據(jù)流選擇合適的傳輸路徑，從而提高數(shù)據(jù)流傳輸速率，降低完成時(shí)間。

確定數(shù)據(jù)流調(diào)度順序，目的是使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源支持更多的數(shù)據(jù)流有效傳輸。在網(wǎng)絡(luò)資源有限的情況下，如果想要保障所有數(shù)據(jù)流的有效傳輸，即在它們各自的截止時(shí)間之前完成傳輸，往往會(huì)使大部分?jǐn)?shù)據(jù)流錯(cuò)過(guò)它們各自的截止時(shí)間。使用有限的網(wǎng)絡(luò)資源，按照一定順序調(diào)度數(shù)據(jù)流才可以保障大部分?jǐn)?shù)據(jù)流的利益。數(shù)據(jù)流擁有不同的大小以及截止時(shí)間要求，因此我們可以計(jì)算得出不同數(shù)據(jù)流所需要的最低傳輸速率，以使它們?cè)诟髯缘慕刂箷r(shí)間之前完成傳輸。為了最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量，使網(wǎng)絡(luò)容納更多的數(shù)據(jù)流量，類似于裝箱算法，本發(fā)明中優(yōu)先調(diào)度速率要求最高的數(shù)據(jù)流，以此類推。

傳輸路徑選擇，負(fù)責(zé)為數(shù)據(jù)流挑選合適的傳輸路徑。在數(shù)據(jù)流的源端和目的端之間通常存在多條傳輸路徑。不同的路徑上往往部署著不同的網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備，包括網(wǎng)絡(luò)功能以及流量負(fù)載情況?；趯?duì)不同設(shè)備上負(fù)載情況以及相應(yīng)數(shù)據(jù)流量信息的分析，使用drfq的速率分配特性可以得到任意數(shù)據(jù)流在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上所能獲得的傳輸速率，進(jìn)而推測(cè)出該數(shù)據(jù)流在所有可能路徑上可以得到的傳輸速率。在為數(shù)據(jù)流選擇最終的傳輸路徑時(shí)，需要考慮到截止時(shí)間保證以及網(wǎng)絡(luò)吞吐量?jī)蓚€(gè)因素。新數(shù)據(jù)流的調(diào)度不應(yīng)該影響之前數(shù)據(jù)流的順利傳輸。因此，新數(shù)據(jù)流的加入而不會(huì)影響之前數(shù)據(jù)流完成的路徑被選擇為它的可行路徑。而在多條可行路徑當(dāng)中，能夠最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量的路徑被選擇為該數(shù)據(jù)流的最終傳輸路徑。

本發(fā)明的有益效果：

1.兼容之前網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上的隊(duì)列調(diào)度方法。無(wú)需設(shè)計(jì)新的隊(duì)列調(diào)度方法，使用現(xiàn)有的調(diào)度方法，配合適當(dāng)?shù)膫鬏斂刂埔约皞鬏斅窂竭x擇，可在服務(wù)鏈環(huán)境下有效保障數(shù)據(jù)流對(duì)于截止時(shí)間的要求。

2.可獲得較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。本發(fā)明優(yōu)先調(diào)度速率要求最高的數(shù)據(jù)流，以此類推，以此使網(wǎng)絡(luò)容納盡可能多的數(shù)據(jù)流量?；趯?duì)網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上流量負(fù)載的分析，通過(guò)適當(dāng)?shù)穆窂竭x擇，新數(shù)據(jù)流在被調(diào)度之后總會(huì)使網(wǎng)絡(luò)吞吐量達(dá)到最大化。

3.可有效保障數(shù)據(jù)流對(duì)于截止時(shí)間的要求。新數(shù)據(jù)流在被調(diào)度時(shí)，總會(huì)判斷它的加入是否會(huì)影響之前數(shù)據(jù)流的順利完成。如果是，那么新數(shù)據(jù)流并不會(huì)立刻得到調(diào)度，對(duì)它的調(diào)度會(huì)延遲到下一個(gè)調(diào)度周期。即已經(jīng)得到調(diào)度的數(shù)據(jù)流都可以在它們的截止時(shí)間到達(dá)之前順利地完成數(shù)據(jù)傳輸。如果新數(shù)據(jù)流的加入不會(huì)影響先前數(shù)據(jù)流的順利完成，該數(shù)據(jù)流才會(huì)被調(diào)度，并被指定傳輸路徑。

附圖說(shuō)明

圖1是多資源環(huán)境下數(shù)據(jù)包處理過(guò)程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

一種在服務(wù)鏈環(huán)境下保障數(shù)據(jù)流截止時(shí)間的調(diào)度方法，目的是在最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量的同時(shí)，有效保障數(shù)據(jù)流對(duì)于截止時(shí)間的要求，邏輯上分為drfq速率分配，確定數(shù)據(jù)流調(diào)度順序以及路徑選擇算法三部分。

drfq速率分配，源于它被設(shè)計(jì)用于在多資源環(huán)境下為數(shù)據(jù)流提供公平的服務(wù)。drfq并不會(huì)為所有數(shù)據(jù)流明確地指定傳輸速率，而只能根據(jù)當(dāng)前的流量負(fù)載以及所執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)功能動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)速率分配。

在多資源環(huán)境下，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備的數(shù)據(jù)包需要依次在多種硬件資源上被處理，例如cpu，內(nèi)存以及網(wǎng)卡等。

如圖1所示，數(shù)據(jù)流1的數(shù)據(jù)包p1，p2，…首先需要在cpu上被處理，然后才會(huì)被推送到網(wǎng)卡。并且，經(jīng)過(guò)不同網(wǎng)絡(luò)功能處理時(shí)，數(shù)據(jù)包在不同硬件資源上所需要的處理時(shí)長(zhǎng)并不相同。例如，數(shù)據(jù)流1的一個(gè)數(shù)據(jù)包在cpu上需要一個(gè)1個(gè)時(shí)間單位的處理時(shí)長(zhǎng)，在網(wǎng)卡上需要2個(gè)時(shí)間單位的處理時(shí)長(zhǎng)。而經(jīng)過(guò)其他網(wǎng)絡(luò)功能處理的數(shù)據(jù)流2的每個(gè)數(shù)據(jù)包q1，q2，…則需要在cpu上消耗2個(gè)時(shí)間單位，在網(wǎng)卡上需要1個(gè)時(shí)間單位。

在多資源環(huán)境下，不同數(shù)據(jù)流通常會(huì)經(jīng)過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)功能處理。drfq隊(duì)列調(diào)度算法被設(shè)計(jì)用于在這樣的環(huán)境下為經(jīng)過(guò)相同網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備的數(shù)據(jù)流提供公平的服務(wù)。

drfq使用時(shí)間戳來(lái)標(biāo)記每個(gè)數(shù)據(jù)包在不同資源上的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間。以數(shù)據(jù)流fi為例。drfq在進(jìn)行時(shí)間戳標(biāo)記時(shí)，假設(shè)該設(shè)備上只有一個(gè)數(shù)據(jù)流fi。即drfq對(duì)于不同數(shù)據(jù)流進(jìn)行彼此獨(dú)立的時(shí)間戳標(biāo)記，以此來(lái)測(cè)量每個(gè)數(shù)據(jù)流單獨(dú)通過(guò)該設(shè)備時(shí)理應(yīng)得到的服務(wù)時(shí)長(zhǎng)。因此，數(shù)據(jù)包所得到的時(shí)間戳都是虛擬的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，因?yàn)閷?shí)際上通過(guò)該設(shè)備的數(shù)據(jù)流并非只有fi。假設(shè)該設(shè)備中共有n種硬件資源。fi的第k個(gè)數(shù)據(jù)包在第個(gè)資源上的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間分別被標(biāo)記為：

這里，表示數(shù)據(jù)包在該資源上的處理時(shí)長(zhǎng)，而表示為：

表示的實(shí)際到達(dá)時(shí)刻。表示數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)第個(gè)資源上正在被處理的數(shù)據(jù)包的集合。如果該集合不為空，則將當(dāng)前正在被處理的數(shù)據(jù)包中具有最大開(kāi)始時(shí)間戳的數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳賦給如果在該資源上的結(jié)束時(shí)間大于那么否則

因?yàn)樵诙噘Y源環(huán)境下每個(gè)數(shù)據(jù)包在多個(gè)資源上有著多個(gè)開(kāi)始時(shí)間，因此drfq使用一個(gè)數(shù)據(jù)包最大的開(kāi)始時(shí)間戳做為該數(shù)據(jù)包用于調(diào)度時(shí)的時(shí)間戳，以測(cè)量該數(shù)據(jù)流所得到的服務(wù)時(shí)長(zhǎng)。在多個(gè)數(shù)據(jù)流當(dāng)中，drfq挑選具有最小時(shí)間戳的數(shù)據(jù)包執(zhí)行調(diào)度，通過(guò)這種方式來(lái)平衡不同數(shù)據(jù)流所得到的服務(wù)時(shí)長(zhǎng)。因此得到調(diào)度的數(shù)據(jù)包都具有較小的時(shí)間戳標(biāo)記。當(dāng)fi以較高速率到達(dá)網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備時(shí)，該設(shè)備的處理能力不足以快速完成對(duì)該數(shù)據(jù)流的處理，那么fi的數(shù)據(jù)包就會(huì)積壓在隊(duì)列中。對(duì)于一個(gè)積壓的數(shù)據(jù)流fi，通常到達(dá)時(shí)還沒(méi)有開(kāi)始它在硬件資源上的處理，即擁有較大的時(shí)間戳標(biāo)記。假設(shè)在所有資源上而數(shù)據(jù)包在各個(gè)資源上的開(kāi)始時(shí)間可以簡(jiǎn)化為：

這里將在各個(gè)資源上的開(kāi)始時(shí)間都設(shè)為0。數(shù)據(jù)包最終用于調(diào)度的時(shí)間戳可以表示為：

這里，表示在各個(gè)資源上消耗最多的處理時(shí)長(zhǎng)。

現(xiàn)假設(shè)有兩條積壓的數(shù)據(jù)流fi和fj。它們各自數(shù)據(jù)包所得到的時(shí)間戳之間的間隔分別是和假設(shè)在時(shí)刻t兩個(gè)來(lái)自它們的數(shù)據(jù)包擁有相同的時(shí)間戳標(biāo)記s。一段時(shí)間后，又有兩個(gè)數(shù)據(jù)包得到相同的時(shí)間戳標(biāo)記s'。s'可表示為：

在之后的調(diào)度周期中，fi共有個(gè)數(shù)據(jù)包被處理。因?yàn)樗袛?shù)據(jù)包在到達(dá)隊(duì)列時(shí)就確定了其時(shí)間戳，而數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間戳間隔又是固定的，故數(shù)據(jù)流fi和fj的數(shù)據(jù)包將按照固定次序依次調(diào)度，并且該調(diào)度周期將循環(huán)，直至某個(gè)數(shù)據(jù)流完成它的傳輸。如果fi的每個(gè)數(shù)據(jù)包大小為s(pi)，那么在每個(gè)調(diào)度周期中，它所得到的傳輸速率為：

相似地，數(shù)據(jù)流fj的傳輸速率也可以被確定。由此可見(jiàn)，雖然drfq是被設(shè)計(jì)用于在多資源環(huán)境下為數(shù)據(jù)流提供公平服務(wù)的隊(duì)列調(diào)度方法，但實(shí)際上它也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)流之間的速率分配。同理，該特性也適用于多條數(shù)據(jù)流積壓的情況。drfq的這一特性將在路徑選擇算法中被使用，以保障數(shù)據(jù)流對(duì)于截至?xí)r間的要求，并提高網(wǎng)絡(luò)整體的吞吐量。

確定數(shù)據(jù)流調(diào)度順序，是為了使用有限的網(wǎng)絡(luò)資源支持最多的有效數(shù)據(jù)流量。在網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)流對(duì)于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量有著不同的要求，例如截止時(shí)間。因此數(shù)據(jù)流應(yīng)該被區(qū)別對(duì)待，以達(dá)到利益最大化。

數(shù)據(jù)流通常擁有不同的數(shù)據(jù)量、生成時(shí)間以及截止時(shí)間，分別表示為s(fi)，ai和di。如果一個(gè)數(shù)據(jù)流剛好在它的截止時(shí)間完成傳輸，那它所需要的最小傳輸速率為：

以更低的速率傳輸fi將會(huì)使它錯(cuò)過(guò)截止時(shí)間。明顯的，擁有較高傳輸速率需求的數(shù)據(jù)流，往往也擁有較大的數(shù)據(jù)量以及較緊急的截止時(shí)間。為了提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，使網(wǎng)絡(luò)可以容納更多的數(shù)據(jù)流量，本發(fā)明中優(yōu)先調(diào)度速率需求最高的數(shù)據(jù)流，以此類推。這是因?yàn)槿绻麅?yōu)先調(diào)度速率需求較低的數(shù)據(jù)流，剩余的網(wǎng)絡(luò)資源可能無(wú)法容納任意一個(gè)速率需求較高的數(shù)據(jù)流，從而導(dǎo)致大量網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。而優(yōu)先得到調(diào)度的數(shù)據(jù)流的傳輸會(huì)在路徑選擇算法當(dāng)中被妥善保障。

路徑選擇算法，為每個(gè)新到達(dá)的數(shù)據(jù)流選擇適當(dāng)?shù)膫鬏斅窂?。在此過(guò)程中有兩個(gè)因素需要被考慮：保障數(shù)據(jù)流的截止時(shí)間要求以及提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。新數(shù)據(jù)流的加入會(huì)占用一部分網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備內(nèi)的資源，這必然會(huì)影響先前數(shù)據(jù)流的傳輸。因此需要一個(gè)截止時(shí)間保障機(jī)制來(lái)保護(hù)先前數(shù)據(jù)流的順利傳輸。另外，本發(fā)明中也設(shè)計(jì)了提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的機(jī)制以使網(wǎng)絡(luò)可以容納更多的數(shù)據(jù)流量。

截止時(shí)間保障機(jī)制，用于保障先前數(shù)據(jù)流不會(huì)因?yàn)樾聰?shù)據(jù)流得到調(diào)度而錯(cuò)過(guò)它們的截止時(shí)間。假設(shè)fi是下一個(gè)應(yīng)該被調(diào)度的數(shù)據(jù)流，并且在它的源端和目的端之間共有x條路徑，而每條路徑上部署了m個(gè)多功能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備?；趯?duì)網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上數(shù)據(jù)流信息的分析，包括數(shù)據(jù)包的大小以及所執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)功能類型，依據(jù)drfq所實(shí)現(xiàn)的速率分配特性，可以得到fi在第個(gè)設(shè)備上所能得到的速率為進(jìn)而可以得到fi在第條路徑上所能得到的最大速率為：

同樣地，fi在所有路徑上所能得到的最大傳輸速率都可以得到。為了最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量，通常應(yīng)該選擇fi可以獲得最大傳輸速率的路徑作為它的傳輸路徑。但是根據(jù)drfq速率分配的特性，fi的調(diào)度會(huì)影響與它經(jīng)過(guò)相同網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備的先前數(shù)據(jù)流的傳輸速率。因此，并非所有路徑都可以成為fi的可行傳輸路徑。fi的可行傳輸路徑指的是，當(dāng)fi在這條路徑上進(jìn)行傳輸時(shí)，經(jīng)過(guò)相同網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備的先前得到調(diào)度的數(shù)據(jù)流并不會(huì)錯(cuò)過(guò)它們的截止時(shí)間。

當(dāng)嘗試把fi傳輸?shù)侥硞€(gè)網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備上時(shí)，可以根據(jù)設(shè)備上當(dāng)前的負(fù)載，依據(jù)drfq的速率分配特性計(jì)算調(diào)度f(wàn)i之后所有數(shù)據(jù)流可得的傳輸速率。如果有任意一個(gè)數(shù)據(jù)流fj的速率降低到低于它所需的最低速率rj，那么該設(shè)備所在的這條路徑不能成為fi的可行傳輸路徑。該機(jī)制適用于這條路徑上的所有網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備。只有當(dāng)fi在一條路徑中所有的設(shè)備上都不會(huì)使先前數(shù)據(jù)流錯(cuò)過(guò)它們的截止時(shí)間時(shí)，這條路徑才會(huì)被標(biāo)識(shí)為它的可行傳輸路徑。通過(guò)這一機(jī)制，先前得到調(diào)度的數(shù)據(jù)流可以安全地在它們的截止時(shí)間之前完成數(shù)據(jù)傳輸。而在fi的多條可行傳輸路徑中，需要選擇一條路徑作為它最終的傳輸路徑。為此，需要用到另一個(gè)機(jī)制來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量機(jī)制，用于在數(shù)據(jù)流fi的多條可行傳輸路徑當(dāng)中選擇一條作為它最終的傳輸路徑，同時(shí)最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量。本發(fā)明中使用如下公式計(jì)量網(wǎng)絡(luò)吞吐量：

這里，表示網(wǎng)絡(luò)中所有數(shù)據(jù)流的集合，包括剛得到調(diào)度的數(shù)據(jù)流fi。rj表示假設(shè)調(diào)度數(shù)據(jù)流fi后數(shù)據(jù)流fj的速率更新后的值。對(duì)應(yīng)fi不同的可行傳輸路徑，會(huì)有不同的取值。取值越大，表示fi加入后網(wǎng)絡(luò)的吞吐量越高。為了使網(wǎng)絡(luò)容納更多的數(shù)據(jù)流量，本發(fā)明中選擇可以獲得最大值的可行傳輸路徑作為新數(shù)據(jù)流fi最終的傳輸路徑。