CN106681795A - 一种利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，该方法包括的步骤有：将共享的云计算体系或数据中心中的设备进行组网，构成共享的物理网络；依据用户需求生成虚拟请求网络；将虚拟网络请求映射到共享的物理网络中，以完成虚拟网络请求所代表的资源任务调度，从而获得与虚拟网络请求逻辑同构的物理子网，最后将物理子网反馈给用户；基于节点局部拓扑属性和可利用资源容量值来衡量设备的重要程度，运用贪婪策略优先将最重要的虚拟设备映射到资源容量最充足的物理设备上，协调了设备映射和链路映射的过程，提高了虚拟网络请求的接受率，以达到提高物理网络资源利用效率的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种云计算系统的任务调度，更特别地说，是指一种利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法。本发明将多个异构的虚拟网络映射到共享的物理网络中，以提高物理网络资源利用效率的技术。这是一种用于实现网络虚拟化的关键，被广泛用于云计算和数据中心中。
背景技术
云计算(Clond Computing)是网格计算(Grid Computing)、分布式计算(Distributed Computing)、并行计算(Parallel Computing)、效用计算(UtilityComputing)网络存储(Network Storage Technologies)、虚拟化(Virtualization)、负载均衡(Load Balance)等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。Clond Computing的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力，进而减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受“云”的强大计算处理能力。
云计算(Clond Computing)的体系结构中，云计算分为四层：物理资源、资源池、管理中间件、SOA层。参考《云计算应用技术》，万川梅，第10页，2013年8月第1版。云计算体系结构图下文为图1所示，中间件管理层主要负责资源的管理、任务的调度、用户管理和安全管理等。其中，资源的调度问题是资源管理中的核心问题。
网络虚拟化技术，作为可用于解决互联网络的僵化问题的关键技术，已在云计算中得到广泛应用。虚拟网络映射问题，是用于实现网络虚拟化的关键问题之一。为了解决虚拟网络映射问题，当前已有许多研究人员对虚拟网络映射技术进行研究。
根据虚拟网络映射过程中节点映射阶段和链路映射阶段是否分为独立的阶段，可将虚拟网络映射算法分为两类：包含两个阶段的虚拟网络映射算法和包含一个阶段的虚拟网络映射算法。
1)仅包含一个阶段的虚拟网络映射算法是指将节点映射和链路映射融合在同一个阶段实现的虚拟网络映射算法，利用子图同构的思想不断地回溯查找可匹配的节点和链路。其优点是若存在解，则一定为可行解，因为在考虑节点的同时就已经考虑了链路的限制；缺点是时间复杂度高。
2)包含两个阶段的虚拟网络映射算法是指虚拟节点映射阶段和虚拟链路映射阶段独立为两个阶段的虚拟网络映射算法。先利用贪婪策略将虚拟节点映射到可能满足条件的物理节点上；在节点匹配成功后，再在所映射的物理节点之间去寻找可用的满足虚拟链路需求的物理链路。这种将节点和链路映射分为两个独立阶段进行的算法容易导致在链路映射过程中的失败，而这些失败往往是由于在所选的节点之间不存在链路而导致的。
为了更好地将虚拟网络映射技术运用于高性能云计算系统，仅包含一个阶段的虚拟网络映射算法时间复杂度太高，包含两个节点的虚拟网络映射算法的准确率不够，若采用了全局的拓扑属性来协调节点映射和链路映射阶段，计算量较大。
发明内容
本发明的目的是为了解决重要虚拟设备容易映射失败的问题，以提高物理网络中资源的利用效率，接收更多的虚拟网络请求，而提出一种利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法。本发明方法是根据对设备重要程度的判定，将虚拟网络请求中的虚拟设备按照重要程度降序排列，运用贪婪策略优先将最重要的虚拟设备映射到资源容量最充足的物理设备上，协调了设备映射和链路映射的过程，提高了虚拟网络请求的接受率，以达到提高物理网络资源利用效率的技术效果。本发明方法能够应用于E级超级计算机新型体系结构中。
本发明是一种利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，所述虚拟网络映射方法包括有下列四个步骤：
步骤一：将云计算体系中的网络设备进行组网得到共享的物理网络；
所述云计算体系中的网络设备是路由器、服务器和/或交换机；
步骤二：依据用户需求生成虚拟网络请求；
步骤三：生成与虚拟请求网络逻辑同构的物理子网；
步骤四：将步骤三获得的物理子网反馈给用户；
所述生成的虚拟请求网络包括有NR、LR和采用集合形式记为GR表示虚拟请求网络；NR表示属于虚拟请求网络GR中虚拟设备的集合；表示属于NR的虚拟设备属性的集合；LR表示属于虚拟请求网络GR中虚拟链路的集合；表示属于LR的虚拟链路属性的集合；
在步骤三中，是将虚拟网络请求映射到共享的物理网络中，以完成虚拟网络请求所代表的资源任务调度，从而获得与虚拟网络请求逻辑同构的物理子网；
资源任务调度是对由用户需求生成的虚拟网络请求GR通过调用共享的物理网络中的相应的设备及资源，生成同构于反映用户需求的虚拟网络请求的物理子网络以用于开展用户所需的任务等。用形式化语言可描述为GR→GS′,其中，有效的调度需满足所选择的物理子网络GS′和虚拟网络请求GR的设备的属性、链路的属性及设备之间的连接关系保持一致性。
中,GS′表示物理子网络；NS′表示属于GS′中物理设备的集合；表示属于NS′的物理设备属性的集合；LS′表示属于GS′中物理链路的集合；表示属于LS′的物理链路属性的集合。
所述虚拟网络映射包括有设备映射步骤和链路映射步骤。
在本发明中，所述资源任务调度的设备映射步骤为；
步骤1-1，对物理网络GS中属于NS的任意一物理设备s表示物理设备的标志，计算所述物理设备的资源容量
步骤1-2，对虚拟网络请求GR中属于NR的任意一虚拟设备r表示虚拟设备的标志，计算所述虚拟设备的资源容量再计算所述虚拟设备的重要程度值
步骤1-3，按照步骤1-1对物理网络GS中所有物理设备 按照资源容量值进行降序排序，得到排序后物理设备 表示对NS按照资源容量值降序排序的物理设备集；
步骤1-4，按照步骤1-2对虚拟网络请求GR中所有虚拟设备 按照重要程度值进行降序排序，得到排序后虚拟设备 表示对NR按照重要程度值降序排序的虚拟设备集；
步骤1-5，将经步骤1-4处理后的按序依次映射到经步骤1-3处理后的上，对属于 中的任意一个虚拟设备依据设备映射条件进行与属于中的物理设备进行一一映射，获得满足设备映射条件的物理设备集
若属于的有一个虚拟设备不能找到满足设备映射条件的物理设备，则记为空；需等待物理网络GS释放足够的资源，才能进入下一周期的设备映射；若不为空，则表明所有属于NR的虚拟设备均完成映射，记录映射结果，并进入链路映射阶段；
所述设备映射条件为
在本发明中，所述资源任务调度的链路映射步骤为；
步骤2-1，判断和之间是否存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路；若和之间存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路，则认为虚拟链路所映射到物理网络GS所得的物理链路集则有若和之间不存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路，则进入步骤2-2；
步骤2-2，若和之间不存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路，依据在和之间的最短路径寻找满足条件的物理链路集若物理链路集LP_t′为空，则虚拟链路为映射失败，无解返回；若物理链路集LP_t′为非空，则认为虚拟链路为映射成功，链路映射的结果记为最后将虚拟网络映射结果返回给用户。
本发明利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法的优点在于：
①利用虚拟网络请求中虚拟设备的局部拓扑属性和资源容量，而不是全局的拓扑属性，降低了时间复杂度。
②在虚拟网络映射中将设备映射与链路映射分开，并将重要程度高的虚拟设备优先进行映射到物理设备，协调了设备映射和链路映射过程，使得能够迅速在云数据中心中完成设备映射过程和链路映射过程，达到资源的自动化调度。
③本发明方法中仅以设备的处理能力为属性约束条件来进行虚拟设备的映射,充分利用了虚拟设备的重要程度的衡量指标,协调了设备映射和链路映射。在设备映射过程中将重要的虚拟设备优先映射到资源容量充足的资源容量上，提高了设备映射的成功的可能性。
④在本发明中,仅以链路的带宽为属性约束进行虚拟链路的映射,基于设备映射过程的结果，利用最短路径的方法快速匹配满足条件的物理链路,从而将设备映射和链路映射有机结合，减少了链路映射失败的可能性，达到在满足虚拟设备属性约束的物理设备之间的物理链路的快速匹配。
附图说明
图1是传统云计算体系结构图。
图2是虚拟网络的映射示意图。
图3是本发明依据物理网络与虚拟请求网络构建物理子网的流程图。
图4是本发明设备映射与链路映射的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
物理网络(substrate network)：
在本发明中，物理网络(如图2)采用无向带权图来表示，物理网络为由具有处理能力的云计算体系中的网络设备(如路由器、服务器和/或交换机)组成，采用集合形式表示物理网络记为S表示物理网络的标志，GS表示物理网络；NS表示属于物理网络GS中物理设备的集合；表示属于NS的物理设备属性的集合，本发明仅考虑节点的处理能力；LS表示属于物理网络GS中物理链路的集合；表示属于LS的物理链路属性的集合，本发明仅考虑链路的带宽。下面依次介绍以上四个集合。
NS表示属于物理网络GS中物理设备的集合。假设物理网络GS共有K个设备，k表示任意一物理设备的标识号，k∈K。s表示物理设备的标志。
表示物理网络中的第一个物理设备。
表示物理网络中的第二个物理设备。
表示物理网络中的任意一个物理设备。
表示物理网络中的与相邻的一个物理设备，简称为前一个物理设备。
表示物理网络中的与相邻的另一个物理设备，简称为后一个物理设备。
表示物理网络中的最后一个物理设备。
由于每个物理设备上的端口数量不一定相同，同一个物理设备的输入端口和输出端口不一定相同。在本发明中，假设利用虚拟化技术等手段可以将物理设备的端口抽象为无穷多个，因此在本发明中不考虑物理设备的端口是否够用，也不强调可用的端口标识号等。
表示属于NS的物理设备属性的集合，Type表示所述物理网络中的物理设备的类型、Num表示所述物理网络中物理设备非占用端口的个数，Attribute表示所述物理网络中物理设备的非占用端口的属性，AvailNum表示所述物理网络中物理设备的处理能力。在本发明中由于针对的是同一种物理设备(一般考虑的是路由器)，因此不考虑物理设备的类型、端口个数和端口属性，则仅考虑物理设备的处理能力AvailNum，AvailNum的数值单位记为1。用表示所述物理设备的处理能力。举例，若则表示第一个物理设备的处理能力为10个单位。
LS表示属于物理网络GS中物理链路的集合。在本发明中，采用集合形式来表示链路，假设共有T条链路，t表示物理链路的标识号，则
表示物理网络中的第一条物理链路。举例，是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。
表示物理网络中的第二条物理链路。举例，是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。
表示物理网络中的任意一条物理链路。举例，是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。或者是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。
表示物理网络中与相邻的一条物理链路，简称为前一条物理链路。
表示物理网络中与相邻的另一条物理链路，简称为后一条物理链路。
表示物理网络中的最后一条物理链路。
其中，由于物理网络GS中的链路是无方向的，即：若则表示若和所连的两个端点相同，为同一条链路，链路的属性应相同。任意两个物理设备，设为与它们之间的链路个数最多为1。
表示属于LS的物理链路属性，表示所述物理网络GS中的链路的属性仅考虑物理链路的带宽Width，Width的数值单位记为1。用表示所述物理链路的带宽。举例，若则表示第一条物理链路的带宽为100个单位。
虚拟网络请求(virtual network request)：
在本发明中，虚拟网络请求类似于物理网络的描述，采用集合形式来描述虚拟网络请求记为R表示虚拟网络的标志，GR表示虚拟网络请求；NR表示属于虚拟网络请求GR中虚拟设备的集合；表示属于NR的虚拟设备属性的集合；LR表示属于虚拟网络请求GR中虚拟链路的集合；表示属于LR的虚拟链路属性的集合。下面依次介绍以上四个集合。
NR表示属于虚拟网络请求GR中虚拟设备的集合。假设虚拟网络请求GR共有K′个设备，k′表示任意一虚拟设备的标识号，k′∈K′。r表示虚拟设备的标志。
表示虚拟网络请求中的第一个虚拟设备。
表示虚拟网络请求中的第二个虚拟设备。
表示虚拟网络请求中的任意一个虚拟设备。
表示虚拟网络请求中的与相邻的一个虚拟设备，简称为前一个虚拟设备。
表示虚拟网络请求中的与相邻的另一个虚拟设备，简称为后一个虚拟设备。
表示虚拟网络请求中的最后一个虚拟设备。
表示属于NR的虚拟设备属性的集合，Type′表示所述虚拟请求网络中的虚拟设备的类型，Num表示所述虚拟请求网络中虚拟设备非占用端口的个数，Attribute所述虚拟请求网络中虚拟设备的非占用端口的属性，AvailNum表示所述虚拟网络请求中虚拟设备的处理能力。在本发明中由于针对的是同一种虚拟设备，因此不考虑虚拟设备的类型、端口个数和端口属性，则仅考虑虚拟设备的处理能力大小AvailNum，AvailNum的数值单位记为1。用表示所述物理设备的处理能力。举例，若则表示第一个虚拟设备的处理能力为10个单位。
LR表示属于虚拟网络请求GR中虚拟链路的集合。在本发明中，采用集合形式来表示链路，假设共有T′条链路，t′表示虚拟链路的标识号,则
表示虚拟网络请求中的第一条虚拟链路。举例，是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。
表示虚拟网络请求中的第二条虚拟链路。举例，是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。
表示虚拟网络请求中的任意一条虚拟链路。举例，是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。或者是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。
表示虚拟网络请求中与相邻的一条虚拟链路，简称为前一条虚拟链路。
表示虚拟网络请求中与相邻的另一条虚拟链路，简称为后一条虚拟链路。
表示虚拟网络请求中的最后一条虚拟链路。
其中，由于虚拟网络请求GR中的链路是无方向的，即：若 则表示和所连的两个端点相同，为同一条链路，链路属性应相同。任意两个虚拟设备，设为与它们之间的链路个数最多为1。
表示属于LR的虚拟链路属性，表示所述虚拟网络请求GR中的链路的属性仅考虑虚拟链路的带宽Width，Width的数值单位记为1。用表示所述虚拟链路的带宽。举例，若则表示第一条虚拟链路的带宽为100个单位。
参见图3所示，本发明提出了一种利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，其包括有下列步骤：
步骤一：将共享的云计算体系中的设备进行组网得到共享的物理网络；
所述云计算体系中的网络设备可以是路由器、服务器和/或交换机。
步骤二：依据用户需求生成虚拟网络请求；
虚拟网络请求记为GR表示虚拟网络请求；NR表示属于虚拟网络请求GR中虚拟设备的集合；表示属于NR的虚拟设备属性的集合；LR表示属于虚拟网络请求GR中虚拟链路的集合；表示属于LR的虚拟链路属性的集合。
步骤三：将虚拟网络请求映射到共享的物理网络中，以完成虚拟网络请求所代表的资源任务调度，从而获得与虚拟网络请求逻辑同构的物理子网；
在本发明中，资源任务调度是对由用户需求生成的虚拟网络请求通过调用共享的物理网络中的相应的设备及资源，生成同构于反映用户需求的虚拟网络请求的物理子网络以用于开展用户所需的任务等。用形式化语言可描述为：GR→GS′,其中，有效的调度需满足所选择的物理子网络GS′和虚拟网络请求GR的设备的属性、链路的属性及设备之间的连接关系保持一致性。
中,GS′表示物理子网络；NS′表示属于GS′中物理设备的集合；表示属于NS′的物理设备属性的集合；LS′表示属于GS′中物理链路的集合；表示属于LS′的物理链路属性的集合。
所述虚拟网络映射包括有设备映射步骤和链路映射步骤。
步骤四：将步骤三获得的物理子网反馈给用户。
在本发明的步骤三的处理过程中，将虚拟网络请求映射到共享的物理网络过程中，对于属于同一个虚拟网络请求GR的设备集NR中的两个不同的虚拟设备，记为和r表示虚拟设备的标志，则和所映射的物理设备应不相同。举例，将映射的物理设备记为将所映射的物理设备记为s表示物理设备的标志。
对于任意一虚拟设备设其所映射的物理设备记为则的属性约束与的属性约束需满足
对于任意一虚拟链路设设两端的虚拟设备和所映射的物理设备为和 所映射的物理链路所述中省略号表明在和之间可能经过其他中间物理设备，以构成满足的虚拟链路属性约束条件的物理链路。
假设允许经过的中间物理设备的最大个数为Q个设备，q表示任意一中间物理设备的标识号，q∈Q，Q≥0，Q＜K。用集合形式描述中间经过的物理设备，记为NP为经过的中间物理设备集，
表示经过的第一个中间物理设备；
表示经过的第二个中间物理设备；
表示经过的任意一个中间物理设备；
表示与相邻的一个中间物理设备；简称为前一个中间物理设备；
表示与相邻的另一个中间物理设备，简称为后一个中间物理设备
表示经过的最后一个中间物理设备。
在本发明中，对于任意一属于NP中的中间物理设备有 即所映射的物理链路经过的中间物理设备的处理能力均小于虚拟设备和的处理能力。
在本发明中，对于虚拟网络请求GR中属于LR的任一虚拟链路用集合的形式来描述所述虚拟链路映射的物理链路假设允许经过的物理链路最多为M，m表示任意一映射的物理链路的标识号，m∈M。根据链路由两个设备相连构成，可知M＝Q+1。用集合形式描述映射到物理网络GS中的物理链路集，记为 其中LP_t′为所映射的物理链路集。
表示映射到物理网络GS中所得的物理链路集LP_t′中的第一条物理链路。举例，是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。
表示映射到物理网络GS中所得的物理链路集LP_t′中的第二条物理链路。举例，是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。
表示映射到物理网络GS所得的物理链路集LP_t′中的任意一条物理链路。举例，是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。
表示映射到物理网络GS所得的物理链路集LP_t′中与相邻的一条物理链路，简称为前一条映射的物理链路。
表示映射到物理网络GS所得的物理链路集LP_t′中与相邻的另一条物理链路，简称为后一条映射的物理链路。
表示映射到物理网络GS所得的物理链路集LP_t′中的最后一条物理链路。举例，是指由物理设备与物理设备构成的物理链路。
当中间经过的物理设备最大个数Q＝0时，映射到物理网络GS中的物理链路集此时其中两端的虚拟设备和所映射的物理设备为和此时，中间不经过任何其他物理设备。
在本发明中，对于任意一虚拟链路所述虚拟链路映射到物理网络GS所得的物理链路集LP_t′中的任意一条物理链路有即虚拟链路映射所映射的物理链路集LP_t′中的任意一条物理链路的带宽均大于等于虚拟链路的带宽。
在本发明中，若所述虚拟链路映射到物理网络GS所得的物理链路集LP_t′中的某一条物理链路的带宽此时认为无法找到其他合适的物理链路以满足条件，此时将LP_t′记为空集。
在本发明中，利用了节点的资源容量值和最近的邻居节点的资源容量值之和作为该节点的重要程度的指标，利用该指标计算虚拟网络中虚拟设备的重要程度，并将最重要的虚拟设备优先映射到资源容量最充足的物理设备上。用n(n∈NS或n∈NR)表示一个设备(无论是物理设备或是虚拟设备)，可用该设备的处理能力与以该设备为一端的所有链路的带宽的乘积的值来表示设备的资源容量；任意设备的资源容量记为H(n)，则AvailNum(n)表示设备n的处理能力，L表示由设备n构成的链路集，l表示属于L的任意一条链路，l∈L，Width(l)表示链路l的带宽。所述由设备n构成的链路是指设备n为链路的一端。
在本发明中，利用设备n本身的资源容量及其最近的邻居设备的资源容量值之和来作为衡量所述设备n的重要程度，用节点重要值SumH(n)表示，则Neigh(n)表示设备n的最近的邻居设备集，u表示属于Neigh(n)内的任意一个最近的邻居设备，表示设备n的最近的邻居设备的资源容量值之和。
在本发明中，利用设备的局部拓扑属性和资源容量值作为设备的重要程度，优先将最重要的虚拟设备映射到资源容量最充足的物理设备上，以提高映射的成功率，从而提高物理资源的利用效率。
参见图4所示，在本发明中，虚拟网络映射包括设备映射步骤和链路映射步骤。
所述设备映射步骤为：
步骤1-1，对物理网络GS中属于NS的任意一物理设备计算所述物理设备的资源容量
步骤1-2，对虚拟网络请求GR中属于NR的任意一虚拟设备计算所述虚拟设备的资源容量再计算该虚拟设备的重要程度值
步骤1-3，按照步骤1-1对物理网络GS中所有物理设备 按照资源容量值进行降序排序，得到排序后物理设备 表示对NS按照资源容量值降序排序的物理设备集；
步骤1-4，按照步骤1-2对虚拟网络请求GR中所有虚拟设备 按照重要程度值进行降序排序，得到排序后虚拟设备 表示对NR按照重要程度值降序排序的虚拟设备集；
步骤1-5，将经步骤1-4处理后的按序依次映射到经步骤1-3处理后的上，对属于 中的任意一个虚拟设备依据设备映射条件进行与属于中的物理设备进行一一映射，获得满足设备映射条件的物理设备集
表示依据设备映射条件匹配映射的物理设备集；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
若属于的有一个虚拟设备不能找到满足设备映射条件的物理设备，则记为空；需等待物理网络GS释放足够的资源，才能进入下一周期的设备映射；若不为空，则表明所有属于NR的虚拟设备均完成映射，记录映射结果，并进入链路映射阶段。
在本发明中，所述设备映射条件为
在本发明中，采用步骤1-5的处理，是为了满足待映射的物理设备与虚拟设备中任意待映射的物理设备的处理能力大于等于虚拟设备的处理能力。同时，按照步骤1-5的处理，会优先将重要程度高的虚拟设备映射到资源容量值大的物理设备上，以使得重要的虚拟设备优先被映射，从而解决了重要的虚拟设备可能带来的设备映射失败的可能性大的问题。
所述链路映射步骤为：
在本发明中，在链路映射过程是对虚拟设备中每一条虚拟链路进行一一匹配，需判断所述在设备映射中所得的对应的物理链路是否能满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件。
在本发明中，虚拟链路属性约束条件是指任意一条虚拟链路两端的虚拟设备所映射的物理设备之间、用于构成满足所述虚拟链路的属性约束的所映射的物理链路集中的任意一条物理链路的带宽均应大于等于所述虚拟设备的带宽，即
为了方便说明每一条虚拟链路的一一匹配过程，以虚拟请求网络GR中属于LR的任一虚拟链路(按虚拟链路的编号顺序)，查找可以满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路集LP_t′：若在本发明中，仅考虑与之间的链路个数为1的情况，根据设备映射处理所返回的结果，假设和
步骤2-1，判断和之间是否存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路；若和之间存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路，则认为虚拟链路所映射到物理网络GS所得的物理链路集则有若和之间不存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路，则进入步骤2-2；
步骤2-2，若和之间不存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路，运用最短路径算法在和之间寻找可以满足条件的物理链路集若物理链路集LP_t′为空，则虚拟链路为映射失败，无解返回；若物理链路集LP_t′为非空，则认为虚拟链路为映射成功，链路映射的结果记为最后将虚拟网络映射结果返回给用户。
本发明是一种利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，所要解决的是虚拟网络请求中的重要程度高的虚拟设备容易映射失败的技术问题，该方法通过利用设备的局部拓扑属性和资源容量来衡量设备的重要程度，并将重要的虚拟设备优先映射到资源容量充足的物理设备上，协调了设备映射和链路映射的过程，提高了虚拟网络请求的接受率，以达到提高物理网络资源利用效率的技术效果。
Claims (7)
1.一种利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，所述虚拟网络映射方法包括有下列四个步骤：
步骤一：将云计算体系中的网络设备进行组网得到共享的物理网络；
所述云计算体系中的网络设备是路由器、服务器和/或交换机；
步骤二：依据用户需求生成虚拟网络请求；
步骤三：生成与虚拟请求网络逻辑同构的物理子网；
步骤四：将步骤三获得的物理子网反馈给用户；
其特征在于：
所述生成的虚拟请求网络包括有NR、LR和采用集合形式记为GR表示虚拟请求网络；NR表示属于虚拟请求网络GR中虚拟设备的集合；表示属于NR的虚拟设备属性的集合；LR表示属于虚拟请求网络GR中虚拟链路的集合；表示属于LR的虚拟链路属性的集合；
在步骤三中，是将虚拟网络请求映射到共享的物理网络中，以完成虚拟网络请求所代表的资源任务调度，从而获得与虚拟网络请求逻辑同构的物理子网；
资源任务调度是对由用户需求生成的虚拟网络请求GR通过调用共享的物理网络中的相应的设备及资源，生成同构于反映用户需求的虚拟网络请求的物理子网络 以用于开展用户所需的任务；用形式化语言可描述为GR→GS′,其中，有效的调度需满足所选择的物理子网络GS′和虚拟网络请求GR的设备的属性、链路的属性及设备之间的连接关系保持一致性；
中,GS′表示物理子网络；NS′表示属于GS′中物理设备的集合；表示属于NS′的物理设备属性的集合；LS′表示属于GS′中物理链路的集合；表示属于LS′的物理链路属性的集合；
所述虚拟网络映射包括有设备映射步骤和链路映射步骤。
2.根据权利要求1所述的利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，其特征在于：所述资源任务调度的设备映射步骤为；
步骤1-1，对物理网络GS中属于NS的任意一物理设备s表示物理设备的标志，计算所述物理设备的资源容量
步骤1-2，对虚拟网络请求GR中属于NR的任意一虚拟设备r表示虚拟设备的标志，计算所述虚拟设备的资源容量再计算所述虚拟设备的重要程度值
步骤1-3，按照步骤1-1对物理网络GS中所有物理设备按照资源容量值进行降序排序，得到排序后物理设备 表示对NS按照资源容量值降序排序的物理设备集；
步骤1-4，按照步骤1-2对虚拟网络请求GR中所有虚拟设备按照重要程度值进行降序排序，得到排序后虚拟设备 表示对NR按照重要程度值降序排序的虚拟设备集；
步骤1-5，将经步骤1-4处理后的按序依次映射到经步骤1-3处理后的上，对属于中的任意一个虚拟设备依据设备映射条件进行与属于中的物理设备进行一一映射，获得满足设备映射条件的物理设备集
表示依据设备映射条件匹配映射的物理设备集；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
表示属于的依据设备映射条件匹配映射的物理设备；
若属于的有一个虚拟设备不能找到满足设备映射条件的物理设备，则记为空；需等待物理网络GS释放足够的资源，才能进入下一周期的设备映射；若不为空，则表明所有属于NR的虚拟设备均完成映射，记录映射结果，并进入链路映射阶段；
所述设备映射条件为
3.根据权利要求1所述的利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，其特征在于：所述资源任务调度的链路映射步骤为；
步骤2-1，判断和之间是否存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路；若和之间存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路，则认为虚拟链路所映射到物理网络GS所得的物理链路集则有若和之间不存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路，则进入步骤2-2；
步骤2-2，若和之间不存在直连的可满足虚拟链路的虚拟链路属性约束条件的物理链路，依据在和之间的最短路径寻找满足条件的物理链路集若物理链路集LP_t′为空，则虚拟链路 ′为映射失败，无解返回；若物理链路集LP_t′为非空，则认为虚拟链路为映射成功，链路映射的结果记为最后将虚拟网络映射结果返回给用户。
4.根据权利要求1所述的利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，其特征在于：将虚拟网络请求映射到共享的物理网络中，是对属于同一个虚拟网络请求GR的设备集NR中的两个不同的虚拟设备。
5.根据权利要求1所述的利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，其特征在于：虚拟网络请求的资源调度是将设备映射和链路映射分开进行的，但是优先将重要程度高的虚拟设备映射到物理设备上。
6.根据权利要求1所述的利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，其特征在于：物理网络仅考虑物理设备自身的处理能力和物理链路的带宽。
7.根据权利要求1所述的利用节点局部拓扑属性和可利用资源容量值的虚拟网络映射方法，其特征在于：虚拟网络仅考虑虚拟设备自身的处理能力和虚拟链路的带宽。
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