切片资源调度方法、装置、系统和计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种切片资源调度方法、装置、系统和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.网络切片是5g核心网的关键技术之一。通过网络切片技术，运营商可以为特定场景或特定需求的垂直行业客户提供按需定制、灵活部署、安全隔离的网络切片服务。客户的每个切片在网络侧和终端侧都有对应的切片标识，用于用户接入切片、以及在切片中建立会话等操作。在切片部署方面，由于网络切片的安全隔离特性要求，每个切片的底层物理和虚拟化资源一般也是与其他网络或切片资源相对隔离的，以保证客户的感知。
3.对于高话务量、高带宽的网络切片服务，例如相应应用是终端密集的，或者是基于增强现实(augmented reality，简称：ar)、虚拟现实(virtual reality，简称：vr)、高清视频技术的场景，网络侧需为客户的切片预留较多的资源。


技术实现要素：

4.发明人经过分析后发现，如果为客户的切片预留较多的资源，产生的能耗也比较大，导致运营商的运营成本压力大。虽然nfv(network function virtualization,网络功能虚拟化)有弹性伸缩技术，但是目前5g核心网产品在这方面实现不成熟。而网络自动缩容的风险也较大。因此，目前的网络切片服务中，资源的利用率较低。
5.本发明实施例所要解决的一个技术问题是：如何提高网络切片服务中的资源利用率。
6.根据本发明一些实施例的第一个方面，提供一种切片资源调度方法，包括：监控网络切片对应的多个网络切片实例的负荷，其中，每个网络切片实例具有预设的负荷权重；根据监控结果，调整每个网络切片实例的负荷权重。
7.在一些实施例中，根据监控结果，调整每个网络切片实例的负荷权重包括：在多个网络切片实例的总负荷低于第一阈值的情况下，将部分网络切片实例的负荷权重调低、部分网络切片实例的负荷权重调高。
8.在一些实施例中，将部分网络切片实例的负荷权重逐渐调低、直至为0。
9.在一些实施例中，根据监控结果，调整每个网络切片实例的负荷权重包括：对于监控到的负荷低于第二阈值的网络切片实例，控制网络切片实例进入节能模式。
10.在一些实施例中，根据监控结果，调整每个网络切片实例的负荷权重包括：对于监控到的在线用户数为0的网络切片实例，控制网络切片实例进入节能模式。
11.在一些实施例中，控制网络切片实例进入节能模式包括：向nfv资源管理模块发送节能通知，其中，节能通知中包括网络切片实例的标识，以便nfv资源管理模块对网络切片实例的标识对应的硬件资源启动节能模式。
12.在一些实施例中，根据监控结果，调整每个网络切片实例的负荷权重包括：在多个
网络切片实例的总负荷高于第三阈值的情况下，令处于节能模式的网络切片实例退出节能模式。
13.在一些实施例中，根据监控结果，调整每个网络切片实例的负荷权重包括：在多个网络切片实例的总负荷高于第三阈值的情况下，将每个网络切片实例的权重确定为预设的负荷权重。
14.在一些实施例中，根据监控结果、当前时间以及预设的时间策略，调整每个网络切片实例的负荷权重。
15.根据本发明一些实施例的第二个方面，提供一种切片资源调度装置，包括：监控模块，被配置为监控网络切片对应的多个网络切片实例的负荷，其中，每个网络切片实例具有预设的负荷权重；调整模块，被配置为根据监控结果，调整每个网络切片实例的负荷权重。
16.根据本发明一些实施例的第三个方面，提供一种切片资源调度装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令，执行前述任意一种切片资源调度方法。
17.根据本发明一些实施例的第四个方面，提供一种切片资源调度系统，包括：前述任意一种切片资源调度装置；以及nfv资源管理模块，被配置为根据切片资源调度装置的指示，对网络切片实例对应的硬件资源进行节能控制。
18.根据本发明一些实施例的第五个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现前述任意一种切片资源调度方法。
19.上述发明中的一些实施例具有如下优点或有益效果：本发明实施例的方法能够根据网络切片实例的负荷情况，动态地调整网络切片实例的分配策略，从而能够提高资源的利用率，降低了系统能耗和运营成本。
20.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1示出了根据本发明一些实施例的切片资源调度方法的流程示意图。
23.图2示出了根据本发明另一些实施例的切片资源调度方法的流程示意图。
24.图3示出了根据本发明一些实施例的切片资源调度装置的结构示意图。
25.图4示出了根据本发明一些实施例的切片资源调度系统的结构示意图。
26.图5示出了根据本发明另一些实施例的切片资源调度装置的结构示意图。
27.图6示出了根据本发明又一些实施例的切片资源调度装置的结构示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下
对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
30.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
31.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
32.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
34.本发明为特定场景或特定垂直行业客户的切片提供多个网络切片实例以进行负载分担。下面参考图1描述本发明切片资源调度方法的实施例。
35.图1示出了根据本发明一些实施例的切片资源调度方法的流程示意图。如图1所示，该实施例的切片资源调度方法包括步骤s102～s104。
36.在步骤s102中，监控网络切片对应的多个网络切片实例的负荷，其中，每个网络切片实例具有预设的负荷权重。
37.多个网络切片实例具有相同的切片能力，例如相同的服务质量(quality of service，简称：qos)，但这些切片中的部分或全部可以是部署在不同资源池上的。
38.在一些实施例中，由调度装置根据每个网络切片实例的符合权重进行调度。例如，将用户按照负荷权重分配给各个网络切片实例，以便各个网络切片实例承载被分配的用户的业务。
39.在步骤s104中，根据监控结果，调整每个网络切片实例的负荷权重。
40.上述实施例的方法能够根据网络切片实例的负荷情况，动态地调整网络切片实例的分配策略，从而能够提高资源的利用率，降低了系统能耗和运营成本。
41.下面示例性地描述负荷权重调整的实施例。
42.下面描述基于总负荷调整网络切片权重的实施例。
43.在一些实施例中，在多个网络切片实例的总负荷低于第一阈值的情况下，将部分网络切片实例的负荷权重调低、部分网络切片实例的负荷权重调高。
44.例如，可以将业务集中到一个或多个网络切片实例中，以降低另外的一个或多个网络切片实例的负荷。
45.在一些实施例中，将部分网络切片实例的负荷权重逐渐调低、直至为0。在被调低权重的网络切片实例尚有用户的情况下，需要保证该用户的业务。因此，当接收到降低某个网络切片实例的负荷权重的指示时，可以保持已接入用户的使用，但在获取新业务请求、或接入新用户时，不为该网络切片实例分配。从而可以使得该网络切片实例的负荷逐渐降低、直至0，在实现网络切片实例的动态调整过程中，提高了用户业务使用的稳定性。
46.从而，当整体负荷较少时，可以将业务负荷集中到部分网络切片实例，提高了资源
利用率。
47.下面描述基于个别网络切片的实例进行节能控制的实施例。
48.在一些实施例中，对于监控到的负荷低于第二阈值的网络切片实例，控制网络切片实例进入节能模式。例如，令负荷为0的网络切片实例进入节能模式。
49.在一些实施例中，也可以从在线用户数的角度获取负荷信息：对于监控到的在线用户数为0的网络切片实例，控制网络切片实例进入节能模式。
50.在一些实施例中，使用以下方法启动节能模式：向nfv资源管理模块发送节能通知，其中，节能通知中包括网络切片实例的标识；nfv资源管理模块对网络切片实例的标识对应的硬件资源启动节能模式。
51.从而，当某个网络切片实例负荷很少、甚至为0时，令该网络切片实例进入节能模式，从而节约了系统资源。
52.下面描述在总负荷升高时，对进入节能模式的网络切片实例进行控制的实施例。
53.在一些实施例中，在多个网络切片实例的总负荷高于第三阈值的情况下，令处于节能模式的网络切片实例退出节能模式。
54.在一些实施例中，在多个网络切片实例的总负荷高于第三阈值的情况下，将每个网络切片实例的权重确定为预设的负荷权重。
55.从而，当总负荷回升时，令网络切片实例恢复正常工作状态，以满足用户的使用需求。
56.下面结合上述各个具体的控制方法，描述本发明切片资源调度方法的实施例。
57.图2示出了根据本发明另一些实施例的切片资源调度方法的流程示意图。如图2所示，该实施例的切片资源调度方法包括步骤s202～s222。
58.在步骤s202中，监控网络切片对应的多个网络切片实例的负荷。
59.在步骤s204中，判断是否多个网络切片实例处于正常工作状态、并且总负荷低于第一门限。如果是，执行步骤s206；否则回到步骤s202继续监控。
60.在步骤s206中，切片管理系统生成切片实例分配策略、并将策略发送给调度模块，策略包括将话务集中到一个或多个切片实例。
61.在步骤s208中，调度模块通知切片选择功能模块，根据该策略分配网络切片实例的、调整后的权重。
62.然后，回到步骤s202继续监控。
63.在步骤s210中，判断是否某个网络切片实例的负荷为0。如果是，执行步骤s212；否则回到步骤s202继续监控。
64.在步骤s212中，切片管理系统生成节能策略，并发送给nfv编排及管理系统，该策略指示令负荷为0的网络切片实例进入节能模式。
65.在步骤s214中，nfv编排及管理系统通知资源能耗管理模块对该网络切片实例的资源启动节能模式。
66.然后，回到步骤s202继续监控。
67.在步骤s216中，判断是否有网络切片实例进入节能模式、并且总负荷高于第三门限。如果是，执行步骤s218；否则回到步骤s202继续监控。
68.在步骤s218中，切片管理系统向nfv编排及管理系统发送退出节能模式的通知。
69.在步骤s220中，nfv编排及管理系统通知资源能耗管理模块，将处于节能模式的资源恢复到正常工作状态。
70.在步骤s222中，切片管理系统响应于接收到资源均恢复到正常工作状态的通知，通知调度模块恢复各个网络切片实例的初始权重。
71.然后，回到步骤s202继续监控。
72.通过上述实施例，本发明能够根据各个网络切片实例的负荷情况和总负荷情况动态调整网络切片实例的负荷权重和工作状态，从而能够灵活地控制资源的使用，提高了系统的资源利用率、降低了系统能耗。
73.在一些实施例中，除了监控结果以外，在调整每个网络切片实例的负荷权重还参考当前时间以及预设的时间策略。时间策略包括时间条件和操作，操作例如为调节权重、进入节能模式、退出节能模式等等。
74.在一些实施例中，时间策略中还包括时间策略优先级，以便在监控的负荷信息对应的操作与根据当前时间确定的时间策略中的操作发生冲突时，选择哪种操作。
75.时间策略例如通过统计历史数据确定。例如，经统计，某切片的业务在夜间的业务量较少、在白天的业务量较大，则可以在夜间时段降低部分网络切片实例的权重，或结合实时的负荷监控结果，令部分网络切片实例进入节能模式。
76.下面结合一个具体的应用场景，示例性地描述切片资源调度方法。
77.网络切片管理系统为某公交系统客户部署了一个公交高清视频监控切片s-nssai1，并为该切片规划部署了3个功能特性相同的网络切片实例，分别为ns-1、ns-2和ns-3。3个网络切片实例在nfv数据中心部署的物理资源先对独立，并且以负荷分担的方式工作。3个网络切片实例的初始负荷权重为：33％，33％，34％。
78.在公交系统闲时(如白班公交停运时)，切片管理系统监控到切片负荷低于50％。切片管理系统通过网络智能调度模块，通知切片选择功能模块将三个切片实例的权重分别改为：50％，50％，0％。修改权重后，切片实例ns-3的话务将逐渐为0。
79.当切片管理系统与网络智能调度模块联合确认切片实例ns-3的话务为0后，网络智能调度模块通知nfv资源能耗管理模块，对ns-3的服务器资源启动节能模式。
80.当早上恢复白班公交运营，切片的负荷高于40％。切片管理系统通过网络智能调度模块，通知nfv资源能耗管理平台将ns-3的服务器资源恢复为工作状态。
81.网络智能调度模块通知切片选择功能模块将三个切片实例权重恢复为：33％，33％，34％。
82.从而，上述实施例能够灵活地控制资源的使用，提高了系统的资源利用率、降低了系统能耗。
83.下面参考图3描述本发明切片资源调度装置的实施例。
84.图3示出了根据本发明一些实施例的切片资源调度装置的结构示意图。如图3所示，该实施例的切片资源调度装置300包括：监控模块3100，被配置为监控网络切片对应的多个网络切片实例的负荷，其中，每个网络切片实例具有预设的负荷权重；调整模块3200，被配置为根据监控结果，调整每个网络切片实例的负荷权重。
85.在一些实施例中，调整模块3200进一步被配置为在多个网络切片实例的总负荷低于第一阈值的情况下，将部分网络切片实例的负荷权重调低、部分网络切片实例的负荷权
重调高。
86.在一些实施例中，调整模块3200进一步被配置为将部分网络切片实例的负荷权重逐渐调低、直至为0。
87.在一些实施例中，调整模块3200进一步被配置为对于监控到的负荷低于第二阈值的网络切片实例，控制网络切片实例进入节能模式。
88.在一些实施例中，调整模块3200进一步被配置为对于监控到的在线用户数为0的网络切片实例，控制网络切片实例进入节能模式。
89.在一些实施例中，调整模块3200进一步被配置为向nfv资源管理模块发送节能通知，其中，节能通知中包括网络切片实例的标识，以便nfv资源管理模块对网络切片实例的标识对应的硬件资源启动节能模式。
90.在一些实施例中，调整模块3200进一步被配置为在多个网络切片实例的总负荷高于第三阈值的情况下，令处于节能模式的网络切片实例退出节能模式。
91.在一些实施例中，调整模块3200进一步被配置为在多个网络切片实例的总负荷高于第三阈值的情况下，将每个网络切片实例的权重确定为预设的负荷权重。
92.在一些实施例中，调整模块3200进一步被配置为根据监控结果、当前时间以及预设的时间策略，调整每个网络切片实例的负荷权重。
93.下面参考图4描述本发明切片资源调度系统的实施例。
94.图4示出了根据本发明一些实施例的切片资源调度系统的结构示意图。如图4所示，该实施例的切片资源调度系统40包括：切片资源调度装置410，其具体实施方式可以参考前述任意一种切片资源调度装置300；以及nfv资源管理模块420，被配置为根据切片资源调度装置410的指示，对网络切片实例对应的硬件资源进行节能控制。
95.图5示出了根据本发明另一些实施例的切片资源调度装置的结构示意图。如图5所示，该实施例的切片资源调度装置50包括：存储器510以及耦接至该存储器510的处理器520，处理器520被配置为基于存储在存储器510中的指令，执行前述任意一个实施例中的切片资源调度方法。
96.其中，存储器510例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(boot loader)以及其他程序等。
97.图6示出了根据本发明又一些实施例的切片资源调度装置的结构示意图。如图6所示，该实施例的切片资源调度装置60包括：存储器610以及处理器620，还可以包括输入输出接口630、网络接口640、存储接口650等。这些接口630，640，650以及存储器610和处理器620之间例如可以通过总线660连接。其中，输入输出接口630为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口640为各种联网设备提供连接接口。存储接口650为sd卡、u盘等外置存储设备提供连接接口。
98.本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述任意一种切片资源调度方法。
99.本领域内的技术人员应当明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计
算机程序产品的形式。
100.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
101.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
102.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
103.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。