CN103856385B - 一种基于链路优先的虚拟网络映射方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于链路优先的虚拟网络映射方法，其步骤如下：当虚拟网络中还存在自由组件时，每次选择虚拟网络中带宽需求最大的虚拟链路及与其相连的两个虚拟节点构成的自由组件；映射该自由组件及与之相连的受限组件到物理网络上；当虚拟网络中不再存在自由组件时，映射剩下的受限组件和固定组件。通过本发明提供的方法，能够降低链路资源的消耗，高效利用物理网络资源从而提高虚拟网络的接受率。

Description

一种基于链路优先的虚拟网络映射方法

技术领域

本发明涉及网络技术领域，具体涉及一种基于链路优先的虚拟网络映射方法。

背景技术

网络虚拟化是用来解决现有网络僵化问题的新兴技术。它允许多个彼此隔离并具有不同拓扑的虚拟网络共存于物理网络设施上。虚拟网络映射是网络虚拟化中的重要问题，它需要按照某些约束条件将虚拟网络映射到底层物理设施上。在这个问题中，虚拟网络是由节点集和连接节点的链路集共同构成的网络拓扑，映射时各个虚拟节点要部署在满足需求的不同物理节点上，虚拟链路要映射到满足需求的物理路径上。

专利号为201110364076.9的专利(一种基于粒子群优化的虚拟网络映射方法及系统)，该发明提供了一种新的基于粒子群优化的虚拟网络映射方法。该方法以映射开销作为适应度函数，重新对粒子的参数和相关操作进行了定义。专利号为201210061735.6的专利(一种双向排序的虚拟网络映射方法)，该发明提供了一种双向排序的虚拟网络映射方法。该方法可以主动判断当前虚拟网络映射系统的状态，并调用相应的排序方法：若当前虚拟网络的收入规模小于底层物理网剩余资源的规模，则使用正向排序方法；若当前虚拟网络的收入规模等于或大于底层物理网剩余资源的规模，则使用反向排序方法。最后调应相应的映射方法进行映射。

上述第一个专利中需要建立一个粒子群系统，并为粒子分配速度，由于这每一轮迭代中都存在这一个步骤，最终会降低方法的性能。而上述第二个专利基于虚拟网络带来的收益和物理网络的可用资源进行排序操作，但是当物理网络中存在大量碎片资源时，会导致映射方法的失效。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种虚拟网络映射方法，能够降低链路资源的消耗，高效利用物理网络资源从而提高虚拟网络的接受率。

（二）技术方案

为了实现以上目的，本发明通过以下方式予以实现：

一种虚拟网络的映射方法，该方法用于将虚拟网络映射到物理网络上，包括：

当虚拟网络中还存在自由组件时，每次选择虚拟网络中带宽需求最大的虚拟链路及与其相连的两个虚拟节点构成的自由组件；

映射该自由组件及与之相连的受限组件到物理网络上；

当虚拟网络中不再存在自由组件时，映射剩下的受限组件和固定组件到物理网络上。

其中，所述映射自由组件，包括遍历物理网络中可用物理节点及其确定的最短路径，找到满足自由组件的节点计算能力和链路带宽的约束的一条最短路径及其两个物理节点进行映射。

其中，所述映射自由组件还包括，在满足自由组件的节点计算能力和链路带宽的约束的最短路径中，找到带宽资源消耗最小的最短路径及其两个物理节点进行映射。

其中，所述映射受限组件，包括选择满足该受限组件的节点计算能力和链路带宽的约束的一条最短路径及相应物理节点进行映射。

其中，所述映射受限组件还包括，在满足该受限组件的节点计算能力和链路带宽的约束的最短路径中，选择带宽资源消耗最小的最短路径及相应物理节点进行映射。

其中，所述映射固定组件，包括将其虚拟链路映射到满足其链路带宽约束的一条最短路径上。

其中，所述映射固定组件还包括，在满足该固定组件的链路带宽约束的最短路径中，选择带宽资源消耗最小的最短路径进行映射。

（三）有益效果

本发明至少具有如下有益效果：

本发明中，首先选择自由组件时，每次选择虚拟网络中带宽需求最大的虚拟链路及与其相连的两个虚拟节点构成的自由组件，随后映射与此链路关联的节点，从而以此控制带宽需求大的虚拟链路所映射的物理路径的跳数，进而降低链路资源的消耗。

附图说明

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的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的一种基于链路优先的虚拟网络映射方法的流程图；

图2是本发明一个较佳实施例提供的一种基于链路有限的虚拟网络映射方法的流程图；

图3是本发明实施例中组件的示意图；

图4是本发明实施例中一个具体虚拟网络的示意图。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明所有实施例中，将一条链路和链路两端的两个节点定义为 一个组件。如图3所示，根据节点映射状态，本发明进一步将组件分为三类：(a)自由组件：两个虚拟节点均未被映射；(b)受限组件：两个虚拟节点仅有一个被映射；(c)固定组件：两个虚拟节点均被映射。与自由组件、受限组件和固定组件相对应的分别是自由链路、受限链路和固定链路。

参见图1，本发明实施例提供了一种基于链路优先的快速协同网络映射方法，包括如下步骤。

步骤101：当虚拟网络中还存在自由组件时，每次选择虚拟网络中带宽需求最大的虚拟链路及与其相连的两个虚拟节点构成的自由组件。

步骤102：映射该自由组件及与之相连的受限组件到物理网络上。

步骤103：当虚拟网络中不再存在自由组件时，映射剩下的受限组件和固定组件。

本发明的实施例中，选择自由组件时，优先选择虚拟网络中带宽需求最大的虚拟链路及与其相连的两个虚拟节点构成的自由组件，随后映射与此链路关联的节点，从而以此控制带宽需求大的虚拟链路所映射的物理路径的跳数，进而降低链路资源的消耗。

下面通过一个具体的例子，来更为详细的说明本发明一个较佳实施例的实现过程。参见图2，该过程包括如下步骤：

步骤201：当接收到虚拟网络请求时，设置迭代次数region=0。

步骤202：初始化。

在本步骤中，初始化是指初始化未映射的虚拟节点集合、未映射的虚拟链路集合、已映射的虚拟节点集合和已映射的虚拟链路集合。

步骤203：选择虚拟网络中的自由组件。

本步骤中，选择虚拟网络中的自由组件，优先选择宽带需求大的虚拟链路及其相连的两个虚拟节点。如图4所示，优先选择虚拟节点e，f构成的组件，因为连接e，f的虚拟链路宽度需求最大，为55。

步骤204：映射自由组件和所有与之相连的受限组件。

如图4所示，上述步骤中已选择自由组件{e,f}，则此步骤中映射自由组件{e,f}，及其与之相连的受限组件{d,e}。映射自由组件的方法是按顺序遍历所有可用的物理节点对确定的最短路径，直到找到满足自由组件的节点和链路约束的路径为止。其中需要满足的三个约束为：(1)物理路径的跳数限制hfree；(2)两个物理节点的计算能力约束；(3)物理路径的带宽约束。

步骤205：所述映射自由组件和所有与之相连的受限组件，若映射成功，则转至步骤206，若映射失败，则转至步骤209。

步骤206：检查虚拟网络中是否还有自由组件，若还有自由组件，则转至步骤203，若没有自由组件，则转至步骤207。

以图4所示的虚拟网络为例，除去上述步骤中映射的自由组件，

还有自由组件{a,b}，则转至步骤203，继续映射自由组件{a,b}及其相连的受限组件{b,c}。

步骤207：映射剩下的受限组件和固定组件。

如图4所示，此时虚拟网络中还剩下受限组件{c,g}和{d,g}，以及固定组件{c,d}，其中，映射固定组件时，由于固定组件{c,d}中的两端的虚拟节点c和d在上述步骤中已经映射道相应的物理节点上，则只需映射剩下的虚拟链路，因此只需将固定链路映射到由相应物理节点所确定的符合约束的最短路径上即可。

步骤208：若映射剩下的受限组件和固定组件不成功，则转至步骤209，若映射成功，则转至步骤212。

步骤209：修改迭代次数region。

本步骤中，有一个重要的参数region，它表示迭代次数，同时也决定了虚拟网络将要被映射到的物理网络区域。由于方法是从映射虚拟网络的自由组件开始，然后延伸映射与自由组件相连的受限组件而逐步完成的，在方法中物理网络中的所有物理节点按顺序编号为： 当迭代次数为region时，令集合与物理节点一一对应。映射自由组件时的可用物理节点集合为S，由 于映射自由组件时采用的方式是按顺序遍历所有由S中的节点对确定的可用最短路径，直到找到满足自由组件的节点和链路约束的路径为止，所以编号为region的物理节点附近的节点和链路会被优先映射到。因此，region决定了虚拟网络将要映射到的区域。

当映射失败时，用迭代继续映射虚拟网络。失败是由于节点region附近的资源不足，所以将region更新为region+1继续映射虚拟网络。这样做的优点在于：(1)迭代映射时，直接避开了编号为0,...,region的节点决定的区域，而是从编号为region+1的节点所决定的区域开始的；(2)迭代是整体迭代，而不是部分迭代。当映射失败时，方法会推翻之前已经映射的所有组件，而不是采取回溯部分已经映射组件的方式。由于在region附近的物理资源有限，如果采取回溯部分组件的方法，仍然会由于资源不足而导致失败，如此只会增加回溯的次数，降低方法的效率。当迭代次数达到上限时，如果虚拟网络仍然没有成功映射，那么这个虚拟网络就会被物理网络拒绝。

步骤210：将迭代次数region更新为region+1后，检查是否达到迭代上限，若达到上限值，则转至步骤211；若没有达到上限值，则转至步骤202。

此步骤中，所述达到迭代上限是指已经映射过物理网络中所有可以提供的资源，仍然没有映射成功。

步骤211：判定映射失败。

步骤212：结束虚拟网络的映射。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种虚拟网络的映射方法，其特征在于，该方法用于将虚拟网络映射到物理网络上，包括：

当虚拟网络中还存在自由组件时，每次选择虚拟网络中带宽需求最大的虚拟链路及与其相连的两个虚拟节点构成的自由组件；

映射该自由组件及与之相连的受限组件到物理网络上；

当虚拟网络中不再存在自由组件时，映射剩下的受限组件和固定组件到物理网络上；

其中，将一条链路和链路两端的两个节点定义为一个组件，根据节点映射状态，将组件分为三类：自由组件指两个虚拟节点均未被映射；受限组件指两个虚拟节点仅有一个被映射；固定组件指两个虚拟节点均被映射。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述映射自由组件，包括遍历物理网络中可用物理节点及其确定的最短路径，找到满足自由组件的节点计算能力和链路带宽的约束的一条最短路径及其两个物理节点进行映射。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述映射自由组件还包括，在满足自由组件的节点计算能力和链路带宽的约束的最短路径中，找到带宽资源消耗最小的最短路径及其两个物理节点进行映射。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述映射受限组件，包括选择满足该受限组件的节点计算能力和链路带宽的约束的一条最短路径及相应物理节点进行映射。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述映射受限组件还包括，在满足该受限组件的节点计算能力和链路带宽的约束的最短路径中，选择带宽资源消耗最小的最短路径及相应物理节点进行映射。

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，

所述映射固定组件，包括将其虚拟链路映射到满足其链路带宽约 束的一条最短路径上。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述映射固定组件还包括，在满足该固定组件的链路带宽约束的最短路径中，选择带宽资源消耗最小的最短路径进行映射。