CN103051550B - 基于业务合并的虚拟网络映射方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于业务合并的虚拟网络映射方法。它主要包括以下步骤：对于相邻到达的两个业务请求bm和bn，根据运行时间进行合并，根据业务bm构建逻辑网络VN1，根据业务bn构建逻辑网络VN2，然后将VN1和VN2通过一条带宽为0的虚拟链路进行合并即将业务bm和bn进行叠加；分配底层物理网络以构建逻辑网络来满足合并后的业务需求。若由于底层物理网络资源不足而无法成功，则为业务bm单独构建逻辑网络，并尝试业务bn与后面相邻业务b3进行合并。本发明将相邻到来的2个或多个业务进行合并，提高了业务请求接受率以及底部网络资源的均衡性，提高了虚拟网络的映射成功率。

Description

基于业务合并的虚拟网络映射方法

技术领域

  本发明涉及网络虚拟化领域，具体涉及一种基于业务合并的虚拟网络映射方法。

背景技术

  随着互联网新特性、新需求不断出现以及不断变化，就要求对现有网络架构进行改造以便具有足够的灵活性，能够快速地对新业务、新需求做出响应，但是改造只能仅仅依靠对现有的网络架构进行升级和扩展，而对互联网这庞大的网络体系进行这样的操作代价是很高的；另外我们的网络资源是共享的，此上部署的服务很可能会彼此干扰。为了打破互联网技术上这种僵局，网络虚拟化是有效的解决方法之一。网络虚拟化是基于软件的思想从物理网络元素中分离出所需求的网络流量的一种方式。对于网络虚拟化来说，抽象隔离了物理网络中的路由器交换机等元素的网络流量，每个元素都被虚拟元素的虚拟表示形式所代替，管理员能够对网络虚拟元素进行配置以满足其特殊的需求。

  目前对于网络虚拟化的研究主要在虚拟化的技术、虚拟化的层次、虚拟化的目标、虚拟化的粒度这四个方面，并且虚拟化技术在网络技术上、层次上以及粒度上呈现了三种趋势。

  1）粒度越来越细化：以前的项目只关注物理节点的虚拟化或者物理链路的虚拟化等，但是现在很多项目越来越多关注如何将由虚拟节点和虚拟链路构成的VN进行完全的隔离，这些VN可以进行单独的管理、维护等等。

  2）层次越来越低：从应用层到数据链路层到物理层，层次越来越低，虚拟网络对于高层的细节、协议不可知，这样虚拟网络的灵活性将会越来越高。

  3）异构网络技术的重视：随着网络设备的数量增多、新技术的出现，在一个集中的环境如果能够将不同架构的网络兼容，不同网络技术的差异减小，那么现在互联网技术所面临的僵局就会得到缓解。

  虚拟网络映射就是根据不同用户的需求，合理地在底部物理网络资源上为其构造对应的虚拟网络来来满足其要求。它是网络虚拟化技术面临的主要挑战之一，并且已经成为该领域的研究热点。虚拟网络就是指由虚拟节点和虚拟链路组成的虚拟逻辑拓扑的集合，本质上就是底部网络资源的一个子集。当前研究者从不同的角度出发提出了多种虚拟网络映射算法。可以按照以下几种方式进行分类。

   1）按照底层网络、虚拟网络的节点和链路资源约束是否被充分考虑进行了分类，可以将虚拟网络映射分为有资源约束的映射与无资源约束的映射。

   2）按照底层网络资源分配方式，可以将虚拟网络映射分为静态映射与动态映射。静态映射是指静态地为虚拟网络分配固定比例的底层网络资源，而动态映射算法又可以分为动态自适应和动态重配置的映射，其中，动态白适应的映射根据虚拟网络自身的资源需求动态为其分配底层网络资源；而动态重配置的映射是指在虚拟网络资源需求不改变的情况下，根据某种性能指标动态地调整映射方案。

  3）按照虚拟网络请求的处理方式，可以将虚拟网络映射分为离线映射与在线映射。所有虚拟网络请求信息在其被映射前均是已知的是离线映射；不对虚拟网络请求的到达时间，持续时间以及拓扑信息等作任何假设是在线映射。

  4）按照虚拟网络映射的计算方式，可以将虚拟网络映射算法分为集中式映射与分布式映射。集中式的虚拟网络映射为虚拟网络请求分配相应资源的时候，是由中心决策机构根据底层网络资源状况决定的；而分布式虚拟网络映射的完成一般是通过底层节点协助。

  5）按照虚拟节点与虚拟链路映射的关系，可以将虚拟网络映射算法分为二阶段映射和一阶段映射。二阶段映射的节点映射阶段与链路映射阶段是分离的，该类算法一般先映射所有虚拟节点，然后再进行虚拟链路映；一阶段映射的节点映射与链路映射是在同一阶段完成的，在映射虚拟节点的同时映射虚拟链路。

  为了提高虚拟网络映射效率，合理高效利用底部物理网络资源，以及提高底部网络负载的均衡性是我们要研究的重点。

发明内容

  本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于业务合并的虚拟网络映射方法。

  一种基于业务合并的虚拟网络映射方法，虚拟网络映射是基于底层物理网络资源构建逻辑网络以满足业务需求，它的步骤如下：

一种基于业务合并的虚拟网络映射方法，虚拟网络映射基于底层物理网络资源构建逻辑网络以满足若干个依次到达的业务需求：b1，b2，...， bn，...，n为自然数，它的步骤如下：

1）对于相邻到达的两个业务，按照业务的运行时间先后，分别称之为业务bm和业务bn，请求，假如bm的运行时间是从时刻t1到t2，bn的运行时间是从时刻t3到t4，如果满足t2<t3，这意味着bm和bn因为没有时间交叉而无法合并，转至步骤5）执行；

2）若t2<=t4，bm和bn进行合并后的业务b包含三个时间段：a1、a2、a3，a1段业务需求与bm相同且运行时间是从时刻t1到t3，a2段业务需求为bm和bn叠加且运行时间是从时刻t3到t2，a3段业务需求与bn相同且运行时间是从时刻t2到t4；

  若t4<t2，bm和bn进行合并后的业务b包含三个时间段c1、c2、c3，c1段业务需求与bm相同且运行时间是从时刻t1到t3，c2段业务需求为bm和bn叠加且运行时间是从时刻t3到t4，c3段业务需求与业务bm相同且运行时间是从时刻t4到t2；

3）将业务bm和bn对应的逻辑网络进行叠加：根据业务bm设计逻辑网络VN1，根据业务bn设计逻辑网络VN2，然后将VN1和VN2通过一条带宽为0的虚拟链路进行合并；

4）分配底层物理网络来构建逻辑网络来满足合并后的业务需求，如果构建逻辑网络能够成功，且后续还有相邻业务bl，则尝试合并b与bl，同理执行上述步骤1）- 4）；

5）对于由于时间没有交叉或者底层物理网络资源不足而导致合并不能成功的两个业务，为尝试过合并的前一个业务单独进行网络映射构建逻辑网络，同时，对于尝试过合并的后一个业务，如果后续还有相邻业务，那么尝试合并这两个业务，同理执行上述步骤1）- 4），否则为后一个业务单独进行网络映射构建逻辑网络。

本发明的有益效果：为虚拟网络映射的研究提出了业务合并预处理的方法，已经通过实验仿真证明是切实可行的。本发明的显著技术优点是将相邻到来的两个业务进行合并，提高了业务请求接受率以及底部网络资源的均衡性。比如，业务1可以用物理资源1或 物理资源2，而业务2只能用物理资源2才能执行，如果不合并，按照某种映射规则，业务1可能优先占用了物理资源2，这样的话，业务2就无法执行。如果合并的话，那么业务1和业务2就能分别利用资源1和资源2执行。

附图说明

图1是基于业务合并的虚拟网络映射方法所述的两个相邻业务t2<=t4时合并示意图；

图2是基于业务合并的虚拟网络映射方法所述的两个相邻业务所述的两个相邻业务t4<=t2时合并示意图；

图3两个相邻业务单独进行映射示意图；

图4 两个相邻业务合并后进行映射示意图。

具体实施方式

 以下通过附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。 一种基于业务合并的虚拟网络映射方法，虚拟网络映射是基于底层物理网络资源构建逻辑网络以满足业务需求，它的步骤如下：

一种基于业务合并的虚拟网络映射方法，虚拟网络映射基于底层物理网络资源构建逻辑网络以满足若干个依次到达的业务需求：b1，b2，...， bn，...，n为自然数，它的步骤如下：

1）对于相邻到达的两个业务，按照业务的运行时间先后，分别称之为业务bm和业务bn，请求，假如bm的运行时间是从时刻t1到t2，bn的运行时间是从时刻t3到t4，如果满足t2<t3，这意味着bm和bn因为没有时间交叉而无法合并，转至步骤5）执行；

2）若t2<=t4，bm和bn进行合并后的业务b包含三个时间段：a1、a2、a3，a1段业务需求与bm相同且运行时间是从时刻t1到t3，a2段业务需求为bm和bn叠加且运行时间是从时刻t3到t2，a3段业务需求与bn相同且运行时间是从时刻t2到t4；

  若t4<t2，bm和bn进行合并后的业务b包含三个时间段c1、c2、c3，c1段业务需求与bm相同且运行时间是从时刻t1到t3，c2段业务需求为bm和bn叠加且运行时间是从时刻t3到t4，c3段业务需求与业务bm相同且运行时间是从时刻t4到t2；

3）将业务bm和bn对应的逻辑网络进行叠加：根据业务bm设计逻辑网络VN1，根据业务bn设计逻辑网络VN2，然后将VN1和VN2通过一条带宽为0的虚拟链路进行合并；

4）分配底层物理网络来构建逻辑网络来满足合并后的业务需求，如果构建逻辑网络能够成功，且后续还有相邻业务bl，则尝试合并b与bl，同理执行上述步骤1）- 4）；

5）对于由于时间没有交叉或者底层物理网络资源不足而导致合并不能成功的两个业务，为尝试过合并的前一个业务单独进行网络映射构建逻辑网络，同时，对于尝试过合并的后一个业务，如果后续还有相邻业务，那么尝试合并这两个业务，同理执行上述步骤1）- 4），否则为后一个业务单独进行网络映射构建逻辑网络。

实施例

有相邻两个业务相继到来，其中前一个业务b1的运行时间是从时刻t1到t2，后一个业务b2的运行时间是从时刻t3到t4，t1<=t3且t3<=t2。如果t2<=t4，我们将这两个业务进行有交集合并，如图1所示，合成的业务包含三个时间段：a1、a2、a3，a1段业务需求与b1相同且运行时间是从时刻t2到t4，a2段业务需求为b1和b2叠加且运行时间是从时刻t3到t2，a3段业务需求与b2相同且运行时间是从时刻t2到t4；如果t4<=t2，我们将这两个业务进行包含合并，如图2所示，合成的业务包含三个时间段：c1、c2、c3，c1段业务需求与b1相同且运行时间是从时刻t1到t3，c2段业务需求为b1和b2叠加且运行时间是从时刻t3到t4，a3段业务需求与b1相同且运行时间是从时刻t4到t2。

  业务b1到来，为其设计逻辑网络VN1，相继业务b2到来，为其设计逻辑网络VN2，如图3和图4所示，图中链路上的数字表示带宽，然后在底部网络中寻求满足其要求的资源。我们将VN1中（a,b)映射到（D,C）上，（a,c）映射到物理路径（D,E）上，VN1占用了能满足逻辑网络VN2需求的资源（D,E），导致业务b2被拒绝，如图3所示；我们将两个业务进行合并即将其对应的逻辑网络VN1和VN2通过一条带宽为0的虚拟链路进行合并，在映射的时候将（a,b）映射到（A,C）上，（a,b）映射到物理路径（A,C）上，这样VN2就可以映射到（D,E）上，业务b2被接受，如图4所示。

Claims (1)

1.一种基于业务合并的虚拟网络映射方法，其特征在于，虚拟网络映射基于底层物理网络资源构建逻辑网络以满足若干个依次到达的业务需求：b1，b2，...， bn，...，n为自然数，它的步骤如下：

1）对于相邻到达的两个业务需求，按照业务需求的运行时间先后，分别称之为业务需求bm和业务需求bn请求，m为自然数，假如bm的运行时间是从时刻t1到t2，bn的运行时间是从时刻t3到t4，如果满足t2<t3，这意味着bm和bn因为没有时间交叉而无法合并，转至步骤5）执行；

2）若t2<=t4，bm和bn进行合并后的业务需求b包含三个时间段：a1、a2、a3，a1段业务需求与bm相同且运行时间是从时刻t1到t3，a2段业务需求为bm和bn叠加且运行时间是从时刻t3到t2，a3段业务需求与bn相同且运行时间是从时刻t2到t4；

  若t4<t2，bm和bn进行合并后的业务需求b包含三个时间段c1、c2、c3，c1段业务需求与bm相同且运行时间是从时刻t1到t3，c2段业务需求为bm和bn叠加且运行时间是从时刻t3到t4，c3段业务需求与业务需求bm相同且运行时间是从时刻t4到t2；

3）将业务需求bm和bn对应的逻辑网络进行叠加：根据业务需求bm设计逻辑网络VN1，根据业务需求bn设计逻辑网络VN2，然后将VN1和VN2通过一条带宽为0的虚拟链路进行合并；

4）分配底层物理网络来构建逻辑网络来满足合并后的业务需求，如果构建逻辑网络能够成功，且后续还有相邻业务需求bl，l为自然数，则尝试合并b与bl，同理执行上述步骤1）- 4）；

5）对于由于时间没有交叉或者底层物理网络资源不足而导致合并不能成功的两个业务需求，为尝试过合并的前一个业务需求单独进行网络映射构建逻辑网络，同时，对于尝试过合并的后一个业务需求，如果后续还有相邻业务需求，那么尝试合并这两个业务需求，同理执行上述步骤1）- 4），否则为后一个业务需求单独进行网络映射构建逻辑网络。