CN107094099A - 一种高可靠性业务功能链及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高可靠性业务功能链，在原业务功能链中加入n个保护节点，根据所定义的业务功能链可靠度和业务功能链保护代价，以及用户对业务功能链的可靠度要求，确定所增加保护节点的个数n，以及这n个保护节点与原业务功能链中各节点之间的连接关系，得到满足业务可靠度需求的新业务功能链，完成具有可靠性保障的业务功能链设计。当原业务功能链中的节点发生故障时，将该节点上承载的虚拟网络功能迁移到保护节点上，保证业务功能链能够持续为用户提供服务，提高业务功能链的可靠度，以及应对故障的能力。

Description

一种高可靠性业务功能链及其构建方法

技术领域

本发明属于网络功能虚拟化的业务功能链技术领域，特别地涉及一种高可靠性业务功能链及其构建方法。

背景技术

网络功能虚拟化能够实现网络硬件与软件的分离，降低网络成本并提高网络收益，是目前网络技术领域研究的热点。业务功能链是一种网络功能虚拟化的实例化方法，具体的，针对业务需求将虚拟网络功能连接起来组成业务功能链，根据业务功能链，将虚拟网络功能映射在物理节点中建立的虚拟机上，再由底层传输网络为连接虚拟网络功能的链路提供可靠的数据传输，完成网络控制平面的构建，为实现网络控制与管理提供基础。

业务功能链能够使网络功能虚拟化技术针对用户对网络控制平面的需求，将虚拟网络功能互联，动态构建网络控制平面。因此，设计业务功能链是实现网络功能虚拟化的基础。

业务功能链能够为用户提供定制化的控制平面，但是当网络中出现故障时，业务功能链中的节点会受到影响，造成业务功能链上的节点中部署的虚拟网络功能失效，不能继续为用户提供网络控制功能。

目前的业务功能链的可靠性较差，一旦网络中出现故障时，业务功能链中的节点会受到影响。本发明因此而来。

发明内容

针对上述技术问题，本发明目的是：提供一种高可靠性业务功能链，在原业务功能链中加入保护节点，并将保护节点连接到原业务功能链中的节点上，形成新业务功能链，当网络中出现的故障对新业务功能链中的节点造成影响时，将受故障影响节点上的虚拟网络功能倒换到保护节点上，保证新业务功能链仍然能够为用户提供网络控制功能，提升了业务功能链应对网络故障的能力。

本发明的技术方案是：

一种高可靠性业务功能链，包括第一端点S、第二端点D，设置在第一端点S和第二端点D间的多个功能节点，所述功能节点部署虚拟网络功能，所述功能节点间通过链路顺序连接，所述链路由底层传输网络提供数据传输，至少一个功能节点上连接保护节点，正常运行时，所述保护节点不部署虚拟网络功能，当功能节点发送故障时，将故障节点的虚拟网络功能迁移到保护节点上。

优选的，所述保护节点能够与连接的功能节点的邻近功能节点连接。

优选的，所述保护节点的个数与连接关系由可靠度阈值和代价决定。

优选的，可靠度的公式为：

其中，{n_k}为没有与保护节点连接的功能节点集合，n_k为没有与保护节点连接的功能节点；为与保护节点连接的功能节点集合，为与保护节点连接的功能节点；为保护节点集合，为保护节点；r(·)为节点发生故障的概率，表示一个节点发生故障的概率时可将其记为r·。

优选的，代价定义为新增加的保护节点个数和链路条数的加权和，公式为

其中，{l_m}为保护节点与原业务功能链中节点连接的链路集合，l_m为保护节点与原业务功能链中节点连接的链路；α为所增加保护节点的权值，β为连接保护节点与原业务功能链中节点的链路的权值，x_j＝y_m＝1。

本发明还公开了一种高可靠性业务功能链的构建方法，包括以下步骤：

S01：在至少一个功能节点上连接保护节点，正常运行时，保护节点不部署虚拟网络功能；

S02：根据保护节点个数和连接关系，计算新业务功能链的可靠度和代价，可靠度的公式为：

其中，{n_k}为没有与保护节点连接的功能节点集合，n_k为没有与保护节点连接的功能节点；为与保护节点连接的功能节点集合，为与保护节点连接的功能节点；为保护节点集合，为保护节点；r(·)为节点发生故障的概率，表示一个节点发生故障的概率时可将其记为r·；

代价定义为新增加的保护节点个数和链路条数的加权和，公式为

其中，{l_m}为保护节点与原业务功能链中节点连接的链路集合，l_m为保护节点与原业务功能链中节点连接的链路；α为所增加保护节点的权值，β为连接保护节点与原业务功能链中节点的链路的权值，x_j＝y_m＝1；

S03：判断可靠度是否大于可靠度阈值r_req，若小于r_req，增加1个保护节点，并将新加入的保护也连接到原业务功能链的功能节点上，计算对应不同连接方案的可靠度和代价；

S04：当存在多条业务功能链的可靠度大于r_req时，选择代价最小的业务功能链。

优选的，当功能节点发送故障时，将故障节点的虚拟网络功能迁移到保护节点上。

与现有技术相比，本发明的优点是：

在原业务功能链中加入保护节点，并将保护节点连接到原业务功能链中的节点上，形成新业务功能链，当网络中出现的故障对业务功能链中的节点造成影响时，将故障节点上的虚拟网络功能迁移到保护节点上，保证新业务功能链仍然能够为用户提供网络控制功能，提升了业务功能链应对网络故障的能力。

附图说明

图1为现有业务功能链连接示意图；

图2为本发明一高可靠性业务功能链连接示意图；

图3为本发明又一高可靠性业务功能链连接示意图；

图4为本发明再一高可靠性业务功能链连接示意图；

图5为本发明另一高可靠性业务功能链连接示意图；

图6为本发明高可靠性业务功能链构建流程图；

图7为网络故障条件下业务功能链中节点上的虚拟网络功能迁移示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

如图1所示，业务功能链包括端点S、端点D、部署虚拟网络功能的节点1、节点2、节点3，端点S、端点D、节点之间通过链路按照一定的顺序连接，链路由底层传输网络提供可靠的数据传输。

如图2所示，在节点2上连接保护节点1，正常运行时，保护节点不部署虚拟网络功能，当功能节点发送故障时，将故障节点的虚拟网络功能迁移到保护节点上。

如图3所示，保护节点1还连接节点2上的邻近节点(节点1、节点3)，这样链路数增加了。

如图4所示，还可以在增加一个保护节点2，保护节点2可以连接节点3。

如图5所示，保护节点1还可以连接节点2上的邻近节点(节点1)，保护节点2连接节点3上的邻近节点(节点2)，构成不同的链路。

高可靠性业务功能链构建流程图如图6所示，具体步骤如下：

按照图1，输入原业务功能链，包括端节点S和端节点D，节点1、节点2和节点3，各节点对应的故障概率为r_S、r₁、r₂、r₃和r_D，同时输入用户对业务共功能链的可靠度要求r_req，201；

根据图2所示，在原业务功能链中添加一个保护节点202；

根据图2所示，将保护节点连接到原业务功能链中的节点2上，构建新业务功能链，并计算该业务功能链对应的可靠度为代价为c(2)＝α+β,203。

如果图2所示具有可靠性保障的业务功能链的可靠度小于用户对业务功能链的可靠度要求，即r(3)＜_req；

按照图3、图4、图5所示分别计算其对应业务功能链的可靠度和代价204，具体为：

根据所有新业务功能链计算所得的可靠度和代价，选择可靠度大于或等于用户对业务功能链的可靠度要求，且代价最小的新业务功能链作为所设计的具有可靠性保障的业务功能链205。即r(4)≥r_req，r(5)≥r_req，且c(4)<c(5)，则按照图4所示，在图1所示原业务功能链的基础上，增加保护节点1和保护节点2，保护节点1与节点2相连接，保护节点2与节点3相连接，完成具有可靠性保障的业务功能链的设计。

如图7所示，当网络中发生故障并影响到新业务功能链中的节点2时，将节点2上的虚拟网络功能迁移到保护节点1上，使得业务功能链的功能完整，能够为用户提供持续的服务。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种高可靠性业务功能链，包括第一端点S、第二端点D，设置在第一端点S和第二端点D间的多个功能节点，所述功能节点部署虚拟网络功能，所述功能节点间通过链路顺序连接，所述链路由底层传输网络提供数据传输，其特征在于，至少一个功能节点上连接保护节点，正常运行时，所述保护节点不部署虚拟网络功能，当功能节点发送故障时，将故障节点的虚拟网络功能迁移到保护节点上。

2.根据权利要求1所述的高可靠性业务功能链，其特征在于，所述保护节点能够与连接的功能节点的邻近功能节点连接。

3.根据权利要求1或2所述的高可靠性业务功能链，其特征在于，所述保护节点的个数与连接关系由可靠度阈值和代价决定。

4.根据权利要求3所述的高可靠性业务功能链，其特征在于，可靠度的公式为：

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其中，{n_k}为没有与保护节点连接的功能节点集合，n_k为没有与保护节点连接的功能节点；为与保护节点连接的功能节点集合，为与保护节点连接的功能节点；为保护节点集合，为保护节点；r(·)为节点发生故障的概率，表示一个节点发生故障的概率时可将其记为r_·。

5.根据权利要求3所述的高可靠性业务功能链，其特征在于，代价定义为新增加的保护节点个数和链路条数的加权和，公式为

其中，{l_m}为保护节点与原业务功能链中节点连接的链路集合，l_m为保护节点与原业务功能链中节点连接的链路；α为所增加保护节点的权值，β为连接保护节点与原业务功能链中节点的链路的权值，x_j＝y_m＝1。

6.一种高可靠性业务功能链的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：在至少一个功能节点上连接保护节点，正常运行时，保护节点不部署虚拟网络功能；

S02：根据保护节点个数和连接关系，计算新业务功能链的可靠度和代价，可靠度的公式为：

<mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mo>{</mo> <msub> <mi>n</mi> <msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>}</mo> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mo>{</mo> <msub> <mi>n</mi> <msub> <mi>b</mi> <mi>j</mi> </msub> </msub> <mo>}</mo> </mrow> </munder> <mfrac> <mrow> <munder> <mo>&amp;Pi;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mo>{</mo> <msub> <mi>n</mi> <msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>}</mo> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mo>{</mo> <msub> <mi>n</mi> <msub> <mi>b</mi> <mi>j</mi> </msub> </msub> <mo>}</mo> </mrow> </munder> <mi>r</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n</mi> <msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>n</mi> <msub> <mi>b</mi> <mi>j</mi> </msub> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>r</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n</mi> <msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <munder> <mo>&amp;Pi;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mo>{</mo> <msub> <mi>n</mi> <msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>}</mo> </mrow> </munder> <mi>r</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n</mi> <msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mo>{</mo> <msub> <mi>n</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>}</mo> </mrow> </munder> <mi>r</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

其中，{n_k}为没有与保护节点连接的功能节点集合，n_k为没有与保护节点连接的功能节点；为与保护节点连接的功能节点集合，为与保护节点连接的功能节点；为保护节点集合，为保护节点；r(·)为节点发生故障的概率，表示一个节点发生故障的概率时可将其记为r_·；

代价定义为新增加的保护节点个数和链路条数的加权和，公式为

其中，{l_m}为保护节点与原业务功能链中节点连接的链路集合，l_m为保护节点与原业务功能链中节点连接的链路；α为所增加保护节点的权值，β为连接保护节点与原业务功能链中节点的链路的权值，x_j＝y_m＝1；

S03：判断可靠度是否大于可靠度阈值r_req，若小于r_req，增加1个保护节点，并将新加入的保护也连接到原业务功能链的功能节点上，计算对应不同连接方案的可靠度和代价；

S04：当存在多条业务功能链的可靠度大于r_req时，选择代价最小的业务功能链。

7.根据权利要求6所述的高可靠性业务功能链的构建方法，其特征在于，当功能节点发送故障时，将故障节点的虚拟网络功能迁移到保护节点上。