[发明专利]基于收发包协同的集群计算流量仿真方法、系统与装置

权利要求书

1.一种基于收发包协同的集群计算流量仿真方法，其特征在于，具体为：

（1）基于有向无环图，通过自定义或约束条件构建仿真任务；

（2）发包器检测任务描述数据的完整性，从仿真任务库中选择仿真任务并启动，将预设的调度策略传输给软件定义网络组件，然后选择当前没有前置依赖的通信阶段任务进行流量的构建传输仿真；同时通过监听端口接收来自收包器组件的反馈信息，若接受到收包器的流量结束确认报文，则将该通信阶段代表的依赖关系删除以更新仿真任务的拓扑结构，直至仿真任务结束；

（3）软件定义网络接收调度策略，解析发包器组件发出的报文后，并进行报文重组转发，实现报文的网络传输；

所述步骤（3）具体为：软件定义网络中的控制面接收到调度策略后，根据严格优先级多队列机制，生成流表下发到数据面；数据面接收到发包器发出的报文后，进行报文解析获取报文的任务编号和流量编号从而匹配严格优先级模式下的转发策略，并在报文重组后转发到对应端口，实现报文的网络传输；

（4）收包器在接收到软件定义网络转发的报文，并进行报文解析；在收包器接收到发包器传输的流量传输结束报文后，向发包器的监听端口发送流量结束确认报文。

2.根据权利要求1所述的基于收发包协同的集群计算流量仿真方法，其特征在于，通过自定义构建仿真任务具体为：定义不同计算阶段和通信阶段之间的依赖关系及其数据特征，并对描述依赖关系的拓扑结构是否具备离群点和环路的非法结构进行检测，通信阶段关联一流量模板，输出仿真任务的拓扑结构，即得到自定义的仿真任务。

3.根据权利要求2所述的基于收发包协同的集群计算流量仿真方法，其特征在于，流量模板通过自定义或基于约束条件构建；通过约束条件构建流量模板的过程具体为：在包括流量大小、并行流量数量范围、并行流量方差以及单个报文大小的均值及其方差的约束条件下，输出符合约束条件的流量模板。

4.根据权利要求1所述的基于收发包协同的集群计算流量仿真方法，其特征在于，通过约束条件构建仿真任务具体为；在包括流量大小、并行流量数量范围、并行流量方差以及单个报文大小的均值及其方差、计算节点数量以及通信阶段数量的约束条件下，基于拓扑排序的逆过程生成不含离群点以及环路的任务拓扑结构，并根据通信阶段数量生成符合流量约束条件的流量模板，输出描述任务的拓扑结构，即得到基于约束条件构建的仿真任务。

5.根据权利要求1所述的基于收发包协同的集群计算流量仿真方法，其特征在于，所述步骤（2）具体为

（2.1）检查任务构建输出的包括拓扑结构数据、映射关系、相关联的流量模板数据在内的仿真任务描述数据是否完整；若流量模板数据是否完整，则将预设的调度策略传输给软件定义网络；

（2.2）处理描述仿真任务中拓扑结构的矩阵数据获取当前无前置依赖的通信阶段进行任务调度，并获取流量特征；根据流量特征中的流量大小、流量并行度及其方差、平均报文大小以及方差，启动该通信阶段的仿真任务；基于流量大小、发包线程数量、并行流量方差生成协同流量中子流流量大小，由高斯分布基于报文均值和方差数值，生成每一个报文的大小；开启对应发包线程数量的线程，进行报文封包；若所有发包线程结束，发送该通信阶段流量传输表示报文；

（2.3）实时监听状态反馈端口，若接受到收包器的流量结束确认报文，则将该通信阶段代表的依赖关系删除以更新仿真任务的拓扑结构，重复步骤（2.2），直至拓扑结构的矩阵数据中的元素全部为零，仿真任务结束。

6.根据权利要求1所述的基于收发包协同的集群计算流量仿真方法，其特征在于，所述步骤（4）包括以下子步骤：

（4.1）通过收包器中实时监听指定范围的端口，接收来自软件定义网络转发的报文，并利用对报文内容进行解析获取包括任务编号、流量编在内的信息；

（4.2）收包器按照任务编号-流量编号作为统计维度，对每条流量的传输完成时间以及总的任务完成时间进行统计；

（4.3）收包器接收到发包器传输的流量传输结束报文后，向发包器反馈端口发送包含任务编号、流量编号、流量结束标识以及任务结束标识在内的流量传输结束确认报文。