專利名稱：一種多層次網絡系統(tǒng)及基于該網絡系統(tǒng)的任務執(zhí)行方法
技術領域：
本發(fā)明涉及由眾多物理設備組成的基礎網絡架構，尤其涉及一種基于服務虛擬化、具有云服務特征、開放接口的網絡系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，即一種多層次網絡系統(tǒng)及基于該網絡系統(tǒng)的任務執(zhí)行方法。
背景技術：
根據中國互聯(lián)網絡信息中心(CNNIC) 2011年最新發(fā)布的《第27次中國互聯(lián)網絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》顯示，截止2010年12月，中國網民規(guī)模達到4. 57億，較2009年底增加 7330萬人，其中，國內網絡視頻用戶規(guī)模為2. 84億，在網民中的滲透率約為62.1%，年增長 4354萬人，年增長率達18.1 %。另一方面，Cisco公司2010年發(fā)布的互聯(lián)網流量統(tǒng)計，視頻流量大約占據了互聯(lián)網流量的90%。
在這樣的背景下，各種互聯(lián)網業(yè)務對硬件設備的需求也迅速增長。傳統(tǒng)的解決方法是通過大量的設備部署來滿足應用需求。然而，如果為每個應用都部署大量設備，一方面給服務提供商帶來了很大的成本壓力，另一方面，設備無法得到充分利用，帶來了資源的巨大浪費。如何將這些設備的資源充分利用起來部署不同的服務成為一個重要的問題。針對這個問題，虛擬化技術得到了越來越多的關注。
在計算機科學中，虛擬化(Virtualization)是一個表現(xiàn)邏輯群組或電腦資源的子集的進程，用戶可以用比原本的組態(tài)更好的方式來存取這些進程。這些資源的虛擬部份是不受現(xiàn)有資源的架設方式，地域或物理組態(tài)所限制的。IBM從模式的觀點定義虛擬化為 “是資源的邏輯表示，它不受物理限制的約束”?；谶@個觀點虛擬化可分為以下幾類，包括單一資源的多個邏輯表示、多個資源的單一邏輯表示、在多個資源之間提供單一邏輯表示、 單個資源的單一邏輯表示以及復合或分層虛擬化。
單機的虛擬化主要是為了屏蔽物理硬件的細節(jié)，在同一臺機器上安裝不同的操作系統(tǒng)而實現(xiàn)的。為了滿足彈性資源、穩(wěn)定可靠的資源共享等需求，基于網絡的資源虛擬化逐漸成為了虛擬化的主流。云計算正是以虛擬化技術為基礎，以互聯(lián)網為載體、以提供基礎架構、平臺、軟件等服務為形式，整合大規(guī)模可擴展的計算、存儲、數(shù)據、應用等分布式計算資源進行協(xié)同工作的超級計算模式。云計算通過將各種互聯(lián)的計算、存儲、數(shù)據、應用等資源進行有效整合并實現(xiàn)多層次的虛擬化與抽象，有效地將大規(guī)模的計算資源以可靠服務的形式提供給用戶，從而將用戶從復雜的底層硬件邏輯、網絡協(xié)議、軟件架構中解放出來。當云計算系統(tǒng)運算和處理的核心是大量數(shù)據的存儲和管理時，云計算系統(tǒng)中就需要配置大量的存儲設備，那么云計算系統(tǒng)就轉變成為一個云存儲系統(tǒng)，所以云存儲是一個以數(shù)據存儲和管理為核心的云計算系統(tǒng)。
目前,包括谷歌、IBM、微軟、亞馬遜、EMC、vMware、Salesforce、Alisoft等知名 IT 企業(yè)紛紛推出云計算解決方案，主要集中在以基礎設施或平臺形式為用戶提計算環(huán)境、廉價的海量數(shù)據存儲、以及在計算與存儲能力之上構建的各種服務，即當前云的三種主要服務模式-1aaS、PaaS、SaaS。IBM 的“藍云”(Blue Cloud)計算平臺采用了 Xen、PowerVM 虛擬技術和Hadoop技術,幫助客戶構建云計算環(huán)境。Google使用了可擴展的分布式文件系統(tǒng) Google File System(GFS)，實現(xiàn)對PB級海量數(shù)據進行高效的集群式存儲，以應用托管、企業(yè)搜索以及其他形式為企業(yè)提供云式服務。Amazon的Amazon Web Services (AWS)包括四種主要的服務Simple Storage Service (S3,簡單存儲服務)、Elastic Compute Cloud (EC2, 彈性可擴展云計算服務器)Simple Queuing Service (—種簡單的消息隊列)；以及仍處在測試階段的SimpleDB (簡單的數(shù)據庫管 理)。Sun提出的“云計算可描述在從硬件到應用程序的任何傳統(tǒng)層級提供的服務”的觀點。微軟的Azure云平臺以微軟全球基礎服務系統(tǒng)為基礎，向上搭建應用服務平臺、開發(fā)者接口及最終的在線服務。很多開源云計算平臺項目也都提出了較完整的體系結構設計，比較成熟的包括AbiCl0ud、EucalyptuS、M0ng0DB、ECP、 Nimbus等項目。同時，國內外學術界也紛紛就云計算進行深層次的研究?，F(xiàn)有研究大多集中于云體系結構、云存儲、云數(shù)據管理、虛擬化、云安全、編程模型等方面。
但是對需求變化快、服務質量要求高、網絡流量大的業(yè)務，特別是對于占當今互聯(lián)網流量絕大部分的流媒體業(yè)務，上述云計算解決方案仍然存在一些不足
I)現(xiàn)在的云計算解決方案的基礎設施都是在數(shù)據中心實現(xiàn)的，往往規(guī)模很大，需要的帶寬很高，導致投資成本很高，普通的中小企業(yè)無力負擔。而很多業(yè)務的特點是，初期用戶少，并不需要很強的處理能力，隨著業(yè)務的發(fā)展，所需要的處理能力爆炸式增長。對于這些業(yè)務，企業(yè)可以有兩種選擇，一種是將業(yè)務部署于已有的云計算平臺，按照實際處理能力向這些云計算平臺提供商付費，但是當業(yè)務越來越大的時候，企業(yè)所需付出的成本越來越高，如果此時企業(yè)想改變部署方式，向其他云計算平臺遷移或搭建自己的平臺，所需要的遷移成本更是無法估量；另外一種方式是一開始就搭建自己的業(yè)務平臺，此時初期的部署成本很高，并且設計之初就必須考慮到業(yè)務發(fā)展以后可能的處理能力需求。因此，一種能夠按需部署設備，且部署地點自由，部署方式靈活的網絡系統(tǒng)有很高的存在價值；
2)現(xiàn)有的云計算解決方案都是集中式的，離用戶的距離往往很遠，數(shù)據傳輸通常需要經過很復雜的鏈路環(huán)境，對于需要保證服務質量、網絡流量巨大的業(yè)務(流媒體業(yè)務就是一個典型代表)的支持能力并不是很好。因此，以在網絡邊緣部署設備的方式建設的分布式網絡更適合這些業(yè)務；
3)現(xiàn)有的云計算解決方案提供資源的方式主要有兩種，第一種提供一般形式的虛擬主機，跟普通的物理主機沒有任何差別，可以部署任何形式的業(yè)務；另外一種方式是提供有限的接口，只能用來執(zhí)行特定的任務。注意到，在實際的業(yè)務中，許多高于物理資源粒度， 又非常通用的基礎功能常常被使用到，例如在流媒體業(yè)務中，存儲、轉碼、流化功能是許多業(yè)務都使用到的。更復雜的功能往往是這些基礎的功能的邏輯組合，而這些基礎功能對物理資源的需求往往差別很大，例如存儲功能對CPU、內存等資源的需求很少，而轉碼功能就需要很多的CPU資源。因此，如果針對這些通用的基礎功能定制大粒度基礎服務，將極大地簡化大量業(yè)務的開發(fā)、部署。
針對當前云計算解決方案部署這些業(yè)務時存在的不足，即現(xiàn)有的業(yè)務首先需求變化快，要求能夠方便的動態(tài)擴展服務能力；然后，業(yè)務服務質量要求高，要求能夠滿足苛刻的傳輸時延等服務質量要求；最后，為簡化業(yè)務流程，要求提供大粒度基礎服務。為此我們提出了一種基于服務虛擬化、具有云服務特征、開放接口的網絡系統(tǒng)。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有技術的網絡系統(tǒng)在部署業(yè)務過程中存在的上述問題，從而提供一種多層次網絡系統(tǒng)及基于該網絡系統(tǒng)的任務執(zhí)行方法。
本發(fā)明提供的一種多層次網絡系統(tǒng)為基于服務虛擬化、具有云服務特征、開放接口的網絡系統(tǒng)，將眾多的物理設備連接起來，以大粒度服務的形式對外提供資源，從而達到多種業(yè)務共享硬件資源，滿足用戶對業(yè)務苛刻的服務質量要求的目的。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種多層次網絡系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用開放接口接收第三方任務并將任務分配給底層的物理設備資源進行協(xié)作處理，所述網絡系統(tǒng)從下向上依次包含
虛擬連接層，將若干物理設備連接成一個資源網絡，用于為網絡系統(tǒng)提供物理設備資源；
虛擬獨立服務單元層，用于從虛擬連接層聚合物理資源，形成虛擬獨立服務單元， 為任務提供單一基礎服務的最小單位；
服務協(xié)作層，將多個類型的虛擬獨立服務單元按照需求連接成服務協(xié)作虛擬網絡，由服務協(xié)作虛擬網絡中的虛擬獨立服務單元共同協(xié)作完成指定的任務；和
服務控制層，用于開放給第三方開發(fā)者的若干接口，所述接口屏蔽網絡系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，以服務的方式提供網絡系統(tǒng)的資源；
其中，所述接口接收任務請求，并負責最終返回網絡系統(tǒng)的任務執(zhí)行結果；所述網絡系統(tǒng)的每個層次的功能通過硬件、軟件或軟件模塊的方式部署在所述物理設備上。
優(yōu)化的，所述系統(tǒng)還可以包含全局認知管理層，用于收集所述各個層次的運行信息，并結合所述網絡系統(tǒng)的歷史運行信息，預測網絡的運行狀況。其中，所述網絡運行狀況采用人工神經網絡或遺傳算法進行預測。
上述技術方案中，所述服務協(xié)作層分析要完成任務所需的虛擬獨立服務單元的種類和數(shù)量，由虛擬服務單元層提供所需的虛擬獨立服務單元，并將他們組織成一個服務協(xié)作虛擬網絡，由所述服務協(xié)作虛擬網絡中的虛擬獨立服務單元協(xié)作共同完成某一輸入任務。
所述虛擬連接層連接物理設備的方式包含集中式或P2P方式，且所述虛擬連接層采用集中式或者分布式算法管理物理設備資源，并負責物理設備資源的申請、回收或訪問。
所述虛擬獨立服務單元層對每種虛擬獨立服務單元所需要的每種物理資源的數(shù)量進行量化，然后在生成虛擬獨立服務單元的時候，根據量化的值聚合相應數(shù)量的物理設備資源。
本發(fā)明還提供一種基于多層次網絡系統(tǒng)的任務執(zhí)行方法，該方法采用上述技術方案所述的網絡系統(tǒng)處理第三方輸入的任務，所述方法為
步驟1，根據系統(tǒng)所提供的基礎服務，將任務拆分為若干具有某種邏輯關系的基礎任務。
步驟2，所述若干基礎任務，由若干虛擬獨立服務單元協(xié)作完成。
可選的，所述步驟I進一步包含
步驟1-2，某一設備的上層程序調用服務控制層的接口，發(fā)起一個任務，服務控制層將任務翻譯成服務協(xié)作層的服務需求。
步驟1-3，服務控制層將服務需求傳遞給服務協(xié)作層，分析該服務包含的基礎服務的種類由此確定所需要的虛擬獨立服務單元數(shù)量和類型；服務協(xié)作層要求虛擬獨立服務單元層生成其所需數(shù)量和種類的虛擬獨立服務單元。
上述技術方案中，所述步驟2進一步包含如下步驟
步驟2-1，虛擬獨立服務單元層調用虛擬連接層接口聚合物理資源，生成虛擬獨立服務單元。
步驟2-2，服務協(xié)作層依據建立的虛擬獨立服務單元的邏輯關系組成服務協(xié)作虛擬網絡。
步驟2-3，輸入的基礎服務按照邏輯順序分配到不同的虛擬獨立服務單元執(zhí)行，執(zhí)行過程中，服務協(xié)作層負責協(xié)調各虛擬獨立服務單元實例的運行狀態(tài)。
優(yōu)化的，所述方法還包含如下步驟當所述任務執(zhí)行完畢，所述服務協(xié)作層匯總結果，并撤銷建立的服務協(xié)作虛擬網絡，占用的物理設備資源歸還給所述虛擬連接層。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術優(yōu)勢為
I)本發(fā)明的網絡系統(tǒng)的物理設備部署地點自由，部署方式靈活，不需要建設成本高昂的專用數(shù)據中心，投入成本小，能夠按需動態(tài)擴展部署規(guī)模。
2)在網絡的邊緣部署設備，能夠滿足用戶對傳輸延時、傳輸速度等服務質量的苛刻要求。
3)提供大粒度基礎服務，更復雜的業(yè)務可以由這些基礎服務邏輯組合而成，簡化了新業(yè)務的開發(fā)、部署過程。
本發(fā)明的應用場景特別適用于但不局限于流媒體業(yè)務，因為這些業(yè)務
I)初期無法估計部署規(guī)模，隨著用戶數(shù)量的發(fā)展，部署規(guī)模極易發(fā)生劇變。
2)對傳輸延時、傳輸速度等服務質量極為敏感。
3)需要的基礎功能粒度比較大且很通用。


圖1為本發(fā)明的虛擬連接層基于服務虛擬化、具有云服務特征、開放接口的網絡系統(tǒng)層次不意圖2為本發(fā)明提供實施例的一個典型任務執(zhí)行流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的基于服務虛擬化、具有云服務特征、開放接口的網絡系統(tǒng)進行詳細的說明。
本發(fā)明提出的一種基于服務虛擬化、具有云服務特征、開放接口的網絡系統(tǒng)，包括 4個層次虛擬連接層、虛擬獨立服務單元層、服務協(xié)作層、服務控制層，其特征在于
I)所述網絡系統(tǒng)每個層次的功能通過硬件、軟件或軟件模塊的方式部署在網絡中的物理設備上，部署的方式可能有以下幾種
a)物理設備實現(xiàn)全部層次的全部功能；
b)物理設備實現(xiàn)部分層次的全部功能，例如有些物理設備不準備用來響應第三方應用程序接口調用，就可以不部署實現(xiàn)服務控制層所需要的硬件、軟件或軟件模塊；
c)物理設備實現(xiàn)部分層次的部分功能，例如，如果一臺設備只用來存儲數(shù)據，那么它可以只實現(xiàn)虛擬連接層的存儲部分的功能；
d)方式b)和c)的組合，即部署的有些層次實現(xiàn)完整的功能，有些層次只實現(xiàn)部分功能。
2)所述虛擬連接層將地理位置分散的眾多物理設備連接成一個網絡，對這些物理設備的資源進行管理，并自動處理物理設備的加入、退出等動作。虛擬連接層的設備對于上層來說是透明的，上層看到的是一個可以自我維護和管理的物理資源組成的“云”，整個 “云”的資源都可以為上層所用，上層根據需要向“云”獲取資源，而無需關注資源的具體實現(xiàn)形式。
虛擬連接層連接設備的方式可以是常見的集中式、P2P方式。根據連接設備方式的不同，虛擬連接層可以采用集中式或者分布式算法來管理物理資源，并負責物理資源的申請、回收、訪問控制等操作。具體的實現(xiàn)細節(jié)，本專業(yè)領域內的普通技術人員均能完成，這里不再贅述。
3)所述虛擬獨立服務單元層在必要的時候，從虛擬連接層聚合物理資源，采用虛擬化技術生成虛擬節(jié)點，這些虛擬節(jié)點稱之為虛擬獨立服務單元，是提供單一基礎服務的最小粒度單元。
不同的任務有不同的完成方式，所需要的資源的類型和數(shù)量也是不同的，但是注意到，絕大多數(shù)任務都可以拆分一些基礎的任務(存儲、計算、流化、轉碼等)，由這些基礎的任務以某種邏輯方式完成。在所述網絡系統(tǒng)中，這些基本的任務被當作基礎的服務，由虛擬獨立服務單元完成。因此，不同的任務執(zhí)行問題，就轉化為不同虛擬獨立服務單元間協(xié)作的問題。
為了生成不同類型的虛擬獨立服務單元，需要對每種虛擬獨立服務單元所需要的每種物理資源的數(shù)量進行量化，然后在生成虛擬獨立服務單元的時候，根據量化的值聚合相應數(shù)量的物理資源。虛擬獨立服務單元的種類可以預先定義好，也可以在系統(tǒng)運行時動態(tài)添加、調整，或者兩者兼而有之。
虛擬獨立服務單元的具體實現(xiàn)形式可能是虛擬機或虛擬機集合，也可能是其他能夠隔離物理資源的技術，不 再贅述。
4)所述服務協(xié)作層在執(zhí)行任務的時候，負責將多個相同或不同類型的虛擬獨立服務單元按照需求連接成一個虛擬網絡，將任務按照邏輯、粒度、功能等因素進行拆解，分配給虛擬網絡中的虛擬獨立服務單元完成。這個虛擬網絡在所述系統(tǒng)中，稱之為服務協(xié)作虛擬網絡。在執(zhí)行完任務后，服務協(xié)作虛擬網絡撤銷。
服務協(xié)作虛擬網絡中的虛擬獨立服務單元可能是動態(tài)建立的，也可能是已經存在的。不管是哪種方式，每一個虛擬獨立服務單元在一個時刻只能屬于一個服務協(xié)作虛擬網絡，但是在它的生命周期里可以作為不同服務協(xié)作虛擬網絡的成員。
服務協(xié)作虛擬網絡的具體實現(xiàn)，與普通的虛擬網絡并沒有本質區(qū)別，本專業(yè)領域內的普通技術人員均能完成，這里不再贅述。
5)所述服務控制層定義了開放給第三方開發(fā)者的一些接口，這些接口屏蔽了所屬網絡的具體實現(xiàn)，以服務的方式提供系統(tǒng)的資源。本層次的具體實現(xiàn)，本專業(yè)領域內的普通技術人員均能完成，這里不再贅述。
優(yōu)化的，所述網絡系統(tǒng)，為了優(yōu)化網絡系統(tǒng)的性能，引入一個額外的獨立層次，全局認知管理層，其特征在于
所述全局認知管理層承擔網絡服務管理器的功能，收集當前網絡系統(tǒng)各個層次的運行信息，并結合網絡系統(tǒng)的歷史運行信息，采用人工神經網絡、遺傳算法等算法對網絡的未來運行狀況進行預測，為網絡系統(tǒng)各個層次的決策提供一些指導，從而達到優(yōu)化網絡系統(tǒng)性能的目的。
所述全局認知管理層收集的運行信息，可能包括物理設備的資源使用情況、網絡鏈路狀態(tài)、每個物理設備上宿主的虛擬獨立服務單元數(shù)量、每個區(qū)域中服務協(xié)作虛擬網絡的數(shù)量、每個物理設備接收請求的數(shù)量等信息。
所述全局認知管理層的預測算法可以是集中式的也可以是分布式的。集中式的算法需要部署專門的服務器，匯總所有的信息，進行計算，并將計算結果分發(fā)到網絡中；分布式的算法由網絡中的已有的物理設備即可完成，但是得到的信息可能只是局部的，得到的計算結果也是局部的。
所述全局認知管理層的優(yōu)化結果根據優(yōu)化的目標，可能有所不同如果以網絡系統(tǒng)的負載均衡為目標，則需要平衡各個物理設備的負載；如果以節(jié)省成本為優(yōu)化目標，則可以根據網絡系統(tǒng)的資源利用情況，有選擇地讓一部分比較空閑的物理設備進入省電狀態(tài)。 總之，優(yōu)化目標決定了優(yōu)化算法的選擇。
全局認知管理層的具體實現(xiàn)，本專業(yè)領域內的普通技術人員均能完成，這里不再贅述。
所述的網絡系統(tǒng)的一種任務執(zhí)行方 法，其特征在于
I)服務控制層通過開放的接口接收任務請求，并負責最終返回任務執(zhí)行結果；
2)服務控制層分析完成特征I所述的任務所需要的虛擬獨立服務單元種類和數(shù)量，要求虛擬服務服務單元層提供這些虛擬獨立服務單元，并將他們組織成一個服務協(xié)作虛擬網絡，由這個服務協(xié)作虛擬網絡中的虛擬獨立服務單元協(xié)作共同完成任務；
3)虛擬獨立服務單元層按照服務控制層的要求提供虛擬獨立服務單元，虛擬獨立服務單元是具體執(zhí)行步驟I所述任務的實體；
4)虛擬連接層提供網絡中物理資源，這些物理資源按照需要分配給虛擬服務服務單元。
圖1為本發(fā)明的虛擬連接層基于服務虛擬化、具有云服務特征、開放接口的網絡系統(tǒng)層次示意。如圖1所示，該網絡系統(tǒng)按照功能劃分，包括4個層次虛擬連接層、虛擬獨立服務單元層、服務協(xié)作層、服務控制層，另外為了對整個網絡系統(tǒng)進行優(yōu)化，引入了額外的全局認知管理層。虛擬連接層的功能是，將眾多的物理設備連接成一個資源網絡；虛擬獨立服務單元層的功能是，在必要的時候，從虛擬連接層的物理設備上聚合物理資源，形成虛擬節(jié)點，這些虛擬節(jié)點在本系統(tǒng)中被稱為虛擬獨立服務單元，是提供單一基礎服務能力的最小粒度單元；服務協(xié)作層的功能是，將多個不同或相同類型的虛擬獨立服務單元按照需求連接成虛擬網絡，由虛擬網絡中的虛擬獨立服務單元協(xié)作完成指定的任務；服務控制層的功能是，開放一些接口給第三方開發(fā)者，這些接口屏蔽了本網絡的具體實現(xiàn)，以服務的方式提供網絡系統(tǒng)的資源；額外引入的全局認知管理層的功能是，對當前網絡系統(tǒng)的狀態(tài)進行監(jiān)測，并指導整個網絡運行狀態(tài)的優(yōu)化。
J Li ο

圖2為本發(fā)明的一個典型任務執(zhí)行流程圖，包括如下步驟1)某一設備的上層程序調用服務控制層的接口，發(fā)起一個任務。2)服務控制層將任務翻譯成服務協(xié)作層可以理解的服務需求。3)服務控制層將服務需求傳遞給服務協(xié)作層。4)服務協(xié)作層分析完成該服務需求所需要的虛擬獨立服務單元數(shù)量和類型。5)服務協(xié)作層要求虛擬獨立服務單元層生成相應的虛擬獨立服務單元。6)虛擬獨立服務單元層調用虛擬連接層接口聚合物理資源，生成虛擬獨立服務單7)服務協(xié)作層建立步驟6建立的虛擬獨立服務單元組成服務協(xié)作虛擬網絡。8)任務按照邏輯順序分配到不同的虛擬獨立服務單元執(zhí)行，執(zhí)行過程中，服務協(xié)作層負責協(xié)調各虛擬獨立服務單元實例的運行狀態(tài)。
9)任務執(zhí)行完畢，服務協(xié)作層匯總結果，步驟7生成的服務協(xié)作虛擬網絡撤銷，占用的資源歸還給虛擬連接層。
10)服務控制層匯總結果。
11)服務控制層將任務執(zhí)行結果返回給上層應用。
上述的典型的任務執(zhí)行過程還可以做一些優(yōu)化，包括
I)接收上層應用調用的設備不一定是響應任務的設備，當設備繁忙或者不適合用來處理該任務的時候，可以將任務請求轉交到其他設備的服務控制層。
2)虛擬獨立服務單元可以不等到有任務執(zhí)行時才生成，可以預先生成一些備用的虛擬獨立服務單元，加快服務協(xié)作虛擬網絡的創(chuàng)建速度。
3)類似的任務可以由同一個服務協(xié)作虛擬網絡完成，而不是執(zhí)行完一個任務就立刻撤銷服務協(xié)作虛擬網絡。
4) 一個虛擬獨立服務單元在退出一個服務協(xié)作虛擬網絡后，可以加入其他的服務協(xié)作虛擬網絡，減少撤銷和創(chuàng)建虛擬獨立服務單元的開銷。
5)任務執(zhí)行的不同階段，所需要的虛擬獨立服務單元的種類和數(shù)量可能是不同的，為了減少資源浪費，服務協(xié)作虛擬網絡執(zhí)行任務的過程中，可以動態(tài)地調整虛擬獨立服務單元的數(shù)量和種類。
贅述。
6)其他可能的優(yōu)化。具體的實施過程，本專業(yè)領域內的普通技術人員按照上述的步驟即可完成，不再·實施例下面結合具體實施例來說明基于服務虛擬化、具有云服務特征、開放接口的網絡系統(tǒng)和功能。以全國為例，假設設備的分布情況如下述表I所示
表1:全國設備分布情況示意
權利要求
1.一種多層次網絡系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用開放接口接收第三方任務并將任務分配給底層的物理設備資源進行協(xié)作處理，所述網絡系統(tǒng)從下向上依次包含 虛擬連接層，將若干物理設備連接成一個資源網絡，用于為網絡系統(tǒng)提供物理設備資源； 虛擬獨立服務單元層，用于從虛擬連接層聚合物理資源，形成虛擬獨立服務單元，為任務提供單一基礎服務的最小單位； 服務協(xié)作層，將多個類型的虛擬獨立服務單元按照需求連接成服務協(xié)作虛擬網絡，由服務協(xié)作虛擬網絡中的虛擬獨立服務單元共同協(xié)作完成指定的任務；和 服務控制層，實現(xiàn)開放給第三方開發(fā)者的若干接口，屏蔽網絡系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，以服務的方式提供網絡系統(tǒng)的資源； 其中，所述接口接收任務請求，并負責最終返回網絡系統(tǒng)的任務執(zhí)行結果；所述網絡系統(tǒng)的每個層次的功能通過硬件、軟件或軟件模塊的方式部署在所述物理設備上。
2.根據權利要求1所述的多層次網絡系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還可以包含 全局認知管理層，用于收集所述各個層次的運行信息，并結合所述網絡系統(tǒng)的歷史運行信息，預測網絡的運行狀況。
3.根據權利要求2所述的多層次網絡系統(tǒng)，其特征在于，所述網絡運行狀況采用人工神經網絡或遺傳算法進行預測。
4.根據權利要求1或2所述的多層次網絡系統(tǒng)，其特征在于，所述服務協(xié)作層分析要完成任務所需的虛擬獨立服務單元的種類和數(shù)量，由虛擬服務單元層提供所需的虛擬獨立服務單元，并將他們組織成一個服務協(xié)作虛擬網絡，由所述服務協(xié)作虛擬網絡中的虛擬獨立服務單兀協(xié)作共同完成某一輸入任務。
5.根據權利要求1或2所述的多層次網絡系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬連接層連接物理設備的方式包含集中式或P2P方式，且所述虛擬連接層采用集中式或者分布式算法管理物理設備資源，并負責物理設備資源的申請、回收或訪問。
6.根據權利要求1或2所述的多層次網絡系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬獨立服務單元層對每種虛擬獨立服務單元所需要的每種物理資源的數(shù)量進行量化，然后在生成虛擬獨立服務單元的時候，根據量化的值聚合相應數(shù)量的物理設備資源。
7.一種基于多層次網絡系統(tǒng)的任務執(zhí)行方法，該方法采用權利要求1所述的網絡系統(tǒng)處理第三方輸入的任務，所述方法為 步驟1，根據系統(tǒng)所提供的基礎服務，將任務拆分為若干具有某種邏輯關系的基礎任務; 步驟2，所述若干基礎任務，由若干虛擬獨立服務單元協(xié)作完成。
8.根據權利要求7所述的任務執(zhí)行方法，其特征在于，所述步驟I進一步包含 步驟1-2，某一設備的上層程序調用服務控制層的接口，發(fā)起一個任務，服務控制層將任務翻譯成服務協(xié)作層的服務需求； 步驟1-3，服務控制層將服務需求傳遞給服務協(xié)作層，分析該服務需求包含的基礎服務的種類由此確定所需要的虛擬獨立服務單元數(shù)量和類型；服務協(xié)作層要求虛擬獨立服務單元層生成其所需數(shù)量和種類的虛擬獨立服務單元。
9.根據權利要求7所述的任務執(zhí)行方法，其特征在于，所述步驟2進一步包含如下步驟 步驟2-1，虛擬獨立服務單元層調用虛擬連接層接口聚合物理資源，生成虛擬獨立服務單元； 步驟2-2，服務協(xié)作層依據建立的虛擬獨立服務單元的邏輯關系組成服務協(xié)作虛擬網絡； 步驟2-3，輸入的基礎任務按照邏輯順序分配到不同的虛擬獨立服務單元執(zhí)行，執(zhí)行過程中，服務協(xié)作層負責協(xié)調各虛擬獨立服務單元實例的運行狀態(tài)。
10.根據權利要求7、8或9所述的基于多層次網絡系統(tǒng)的任務執(zhí)行方法，其特征在于，所述方法還包含如下步驟當所述任務執(zhí)行完畢，所述服務協(xié)作層匯總結果，并撤銷建立的服務協(xié)作虛擬網絡，占用的物理設備資源歸還給所述虛擬連接層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多層次網絡系統(tǒng)及基于該網絡系統(tǒng)的任務執(zhí)行方法，該系統(tǒng)用于管理、調度底層的物理設備，從下向上依次包含虛擬連接層，將若干物理設備連接成一個資源網絡；虛擬獨立服務單元層，用于從虛擬連接層聚合物理資源，形成虛擬獨立服務單元，為任務提供單一基礎服務的最小單位；服務協(xié)作層，將多個類型的虛擬獨立服務單元按照需求連接成服務協(xié)作虛擬網絡，由服務協(xié)作虛擬網絡中的虛擬獨立服務單元共同協(xié)作完成指定的任務；和服務控制層，用于開放給第三方開發(fā)者的若干接口，所述接口屏蔽網絡系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，以服務的方式提供網絡系統(tǒng)的資源；其中，所述網絡系統(tǒng)的每個層次的功能通過硬件、軟件或軟件模塊的方式部署在所述物理設備上。
文檔編號H04L29/08GK103023936SQ20111028719
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權日2011年9月23日
發(fā)明者王勁林, 鄭鵬飛, 尤佳莉, 蘇杭, 李曉林, 宋軍 申請人:中國科學院聲學研究所