(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111194198.8 (22)申请日 2021.10.13 (71)申请人 临沂大学 地址 276000 山东省临沂市兰山区双岭路 中段 (72)发明人 李晓乐　张问银　武传坤　翟临博　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 代理人 张勇 (51)Int.Cl. G06F 9/48(2006.01) G06F 9/50(2006.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 一种跨数据中心数据传输节能优化方法及 系统 (57)摘要 本发明提供了一种跨数据中心数据传输节 能优化方法， 包括： 获取数据传输任务和可用网 络资源， 将跨数据中心数据传输的节能优化归约 为多目标优化问题； 根据每个目标的奖励向量， 在双层强化学习中分别进行路径搜索和路径集 选择， 形成新的可行解； 根据得到的新的可行解， 通过Pareto近似集多个状态步更新以逼近最优 解， 得到跨数据中心数据传输节能优化解。 Chebyshev标量化函数和伪随机比例规则简化了 不同目标的权重选择过程， 确保了能够稳定地得 到较大超体积值的标量化权重元 组； 经过多个状 态步不断地更新Pareto近似集， 能够逐渐地逼近 最优解， 最终 获得更优的节能方案 。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 113986485 A 2022.01.28 CN 113986485 A 1.一种跨数据中心数据传输节能优化方法， 其特 征在于， 包括： 获取数据传输任务和可用网络资源， 将跨数据中心数据传输的节能优化归约 为多目标 优化问题； 根据每个目标的奖励 向量， 在双层强化学习中分别进行路径搜索和路径集选择， 形成 新的可行解； 根据得到的新的可行解， 通过Pareto近似集多个状态步更新以逼近最优解， 得到跨数 据中心数据传输节能优化 解。 2.如权利要求1所述的一种跨数据中心数据传输节能优化方法， 其特征在于， 所述多目 标优化问题， 将网络转发节点总 数量的最小化归约为第一个优化 目标， 将传输完成时间的 最小化归约为第二个优化目标。 3.如权利要求1所述的一种跨数据中心数据传输节能优化方法， 其特征在于， 所述双层 强化学习包括内层强化学习， 在路径搜索中提高节点共享度， 并优先考虑剩余容量较大 的 链路。 4.如权利要求1所述的一种跨数据中心数据传输节能优化方法， 其特征在于， 所述双层 强化学习还包括外层强化学习， 在路径集选择中减少占用网络转发节点的总 数， 并增加总 传输流量。 5.如权利要求3所述的一种跨数据中心数据传输节能优化方法， 其特征在于， 内层强化 学习的路径搜索， 包括， 基于Chebyshev标量化函数进行节点选择并更新路径集， 为外层强 化学习的路径集选择提供候选路径集。 6.如权利要求5所述的一种跨数据中心数据传输节能优化方法， 其特征在于， 所述基于 Chebyshev 标量化函数进行节 点选择， 包括使用Chebyshev 标量化函数标量化每一个候选下 一跳节点的Q值向量， 根据每个状态 ‑动作对的标量化Q值计算每个动作的选择概率， 采用伪 随机比例规则选择动作以避免陷入局部最优。 7.如权利要求4所述的一种跨数据中心数据传输节能优化方法， 其特征在于， 所述外层 强化学习的路径集选择， 包括， 基于Chebyshev标量化函数进行路径集选择， 为Pareto近似 集多个状态步更新 提供新的可 行解。 8.一种跨数据中心数据传输节能优化系统， 其特 征在于， 包括： 数据获取模块， 被配置为， 获取数据传输任务和可用网络资源， 将跨数据中心数据传输 的节能优化归约为多目标优化问题； 双层强化学习求解模块， 被配置为， 根据每个目标的奖励向量， 在双层强化学习中分别 进行路径搜索和路径集选择， 形成新的可 行解； 多目标优化模块， 被配置为， 根据得到的新的可行解， 通过Pareto近似集多个状态步更 新以逼近最优解， 得到跨数据中心数据传输节能优化 解。 9.一种计算机可读存储介质， 其特征是： 其中存储有多条指令， 所述指令适于由终端设 备的处理器加载并执行权利要求1 ‑7中任一项 所述的一种跨数据中心数据传输节能优化方 法。 10.一种终端设备， 其特征是： 包括处理器和计算机可读存储介质， 处理器用于实现各 指令； 计算机可读存储介质用于存储多条指令， 所述指令适于由处理器加载并执行权利要 求1‑7中任一项所述的一种跨数据中心数据传输节能优化方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 113986485 A 2一种跨数据 中心数据传输节能优化方 法及系统 技术领域 [0001]本发明涉及数据传输技术领域， 尤其涉及 一种跨数据中心数据传输节能优化方法 及系统。 背景技术 [0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息， 不必然构成在先技 术。 [0003]地理分布的云数据中心承载着海量的数据和多样化的应用。 为了向全球用户提供 丰富优质的云服务， 诸多国际大型 企业机构， 如 Amazon、 Google以及Microsoft等， 越来越多 地建设多个全球化数据中心， 同时也带来跨数据中心的大量数据传输需求。 例如网络搜索 引擎、 在线视频播放、 容灾备份传输等服务， 往往需要多个地理位置分散的数据中心参与。 这种跨越多个数据中心的长距离、 大 数量的传输会产生巨大的能耗。 [0004]如果能有效 降低云数据中心的能耗， 就可以大大降低云数据中心运营成本， 带来 巨大的社会经济 收益。 当冷却设备节 能问题通过自然冷却 等技术解决之后， 学术界和工业 界将节能优化研究的方向指向了以网络转发节点为代表的网络单元。 据 统计， 数据传输产 生的交换和通信服务能耗约占云数据中心 运行能耗的30％左右。 如何减少传输过程中减少 对网络转发节点的占用已经成为节能优化的一个重要研究方向。 [0005]发明人在研究中发现， 跨数据中心大量数据传输的节能策略的高效性取决于对网 络单元占用情况的优化， 从空间维度(如， 占用的网络转发节点数量)和时间维度(如， 传输 完成的时间)开展联合优化能够达 到更好的节能效果。 [0006]已有的研究能够单方面地减少网络转发节点数量或缩短传输完成时间， 但是不能 确保对这两个指标的同时优化， 节能效果尚存在改进的空间。 发明内容 [0007]本发明为了解决上述问题， 提出了一种跨数据中心数据传输节能优化方法及系 统， 本发明能够同时考虑最小化网络转发节点数量和 最小化传输完成时间， 能够进一步提 高节能优化的效果。 [0008]根据一些实施例， 本发明采用如下技 术方案： [0009]一种跨数据中心数据传输节能优化方法， 包括： [0010]获取数据传输任务和可用网络资源， 将跨数据中心数据传输的节能优化归约为多 目标优化问题； [0011]根据每个目标的奖励向量， 在双层强化学习中分别进行路径搜索和路径集选择， 形成新的可 行解； [0012]根据得到的新的可行解， 通过Pareto近似集多个状态步更新以逼近最优解， 得到 跨数据中心数据传输节能优化 解。 [0013]进一步地， 所述多 目标优化问题， 将网络转发节点总数量的最小化归约为第一个说　明　书 1/6 页 3 CN 113986485 A 3