CN108040008B

CN108040008B - 在线服务功能链的跨域部署方法

Info

Publication number: CN108040008B
Application number: CN201711290684.3A
Authority: CN
Inventors: 孙罡; 李亚毓; 廖丹; 虞红芳
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2037-12-08
Also published as: CN108040008A

Abstract

本发明公开了一种在线服务功能链的跨域部署算法，其包括获取SFC和多域底层网络，并扩展点聚合技术构建域级功能图；根据域级功能图生成连接源点所在域与目的点所在域的所有可达路径；在可达路径的每个域中尝试依次部署SFC的所有vnf，并输出vnf在域中成功部署的部署信息，采用同一条可达路径上的所有域的部署信息作为其的局部候选图；根据局部候选图，生成连接SFC的源点到SFC的目的点的所有候选路径；遍历候选路径，生成SFC的网络虚拟功能在每条候选路径上部署的分链集合；计算每条可达路径中成功部署SFC中所有网络虚拟功能且能量开销最小的部署方案；选取所有部署方案中能量开销最小的一条作为SFC最终的跨域映射方案。

Description

在线服务功能链的跨域部署方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及网络功能虚拟化网络拓扑中虚拟网络功能部署技术，具体涉及一种在线服务功能链的跨域部署方法。

背景技术

网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)利用标准的IT虚拟化技术，将多种类型的网络设备合并到业界标准的高容量服务器、交换机和存储设备中，并将其置于数据中心、网络节点等地。NFV的一个重要应用就是服务功能链(Service FunctionChain,SFC)，将传统用硬件实现的网络功能采用软件来实现。

SFC映射(SFC Mapping，SFCM)问题的关键是如何在满足约束(如资源约束、功能约束)的条件下将SFC中的虚拟节点(即承载VNF的节点)和虚拟链路映射到物理节点和物理路径上。自从SFC映射技术提出以来，研究人员对 SFC映射的研究主要分为两类。一类是在单域(Single Domain)网络拓扑下的 SFC映射，另一类是多域(Multiple Domains)网络中的SFC映射。

在单域网络拓扑中，各个节点能够获取到底层网络的所有节点信息，因此 SFC映射的策略能够以一个全局的视角完成对SFC的映射，当前大量的SFC映射研究都集中在这一个方面，研究者也提出很多策略。而在跨域网络中，由于各个域之间需要保证各个域的隐私性，一个节点往往无法掌握整个网络的信息，它只能知道同域内的节点和少数几个其他域的边界节点信息。此外，各域不同的管理规则和域间拓扑信息的不共享使得多域环境下的SFC映射问题更加复杂。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种域与域之间隐私性好、能量开销小的在线服务功能链的跨域部署方法。

为了达到上述发明目的，本发明提供一种在线服务功能链的跨域部署方法，其包括：

获取SFC和多域底层网络，并扩展点聚合技术构建域级功能图；

根据域级功能图中的域和域间链路，生成连接SFC的源点所在域与SFC的目的点所在域的所有可达路径；

在可达路径的每个域中尝试依次部署SFC的所有vnf，并输出vnf在域中成功部署的部署信息，采用同一条可达路径上的所有域的部署信息作为其的局部候选图；

根据每条可达路径的局部候选图，生成连接SFC的源点到SFC的目的点的所有候选路径；

遍历候选路径，生成SFC的网络虚拟功能在每条候选路径上部署的分链集合，所述分链集合包括网络虚拟功能部署的候选位置及候选位置对应的域；

根据每条可达路径对应的所有候选路径生成的分链集合，计算每条可达路径中成功部署SFC中所有网络虚拟功能且能量开销最小的部署方案；

选取所有部署方案中能量开销最小的一条作为SFC最终的跨域映射方案。

与现有技术中的跨域部署方法相比，本发明的有益效果为：

(1)网络状态信息充分利用。本发明充分利用底层网络历史数据，历史数据指的是：过去时刻底层网络上所映射的服务功能链，本发明考虑的是在线服务功能链的映射，因此服务功能链存在到期后进行资源回收的操作。因此，底层网络在每一时刻都会有当前状态下网络中映射了多少服务功能链、虚拟网络功能等信息。本发明就充分利用这些信息，给底层网络中的每个域构建了一张域内功能图，对后续辅助完成部署起到很大作用。

(2)应用范围广。本发明拓展点聚合(NA)技术，在保证各个域隐私信息的同时，利用一些已知信息以及各个域提供的不关紧要的数据信息，构建了一个关于底层网络的全局视图，使得映射过程能够避免很多不必要的情况而有针对的进行；因此，本发明的使用范围广，不仅可以用来解决跨域网络中的SFC节能映射问题，也可以用来解决跨域网络中的其他问题。

(3)请求响应时间短。本发明拓展点聚合技术构建底层物理网络的域级功能图，大大地降低了问题的规模；同时本发明利用获得的域级功能图，能够获取到源点到目的点之间的域级可达路径并能够计算路径上的匹配度，从而能够选择出匹配度比较高的几条路径尝试完成服务功能链的切分。最后，在每条域级可达路径上都能够构建一张局部的候选图，本发明能够快速地在这张候选图上进行完成服务功能链切分。所以请求响应时间短。

(4)低能量开销。本发明利用域内功能图和域级功能图，能够很好利用各个域的历史信息，从而使得本发明所产生的映射结果能够尽量重用已经开启的能够再次利用的服务器(比如需要满足一些其他约束等条件)，从而避免开启过多的服务器造成的能量开销。

附图说明

图1为在线服务功能链的跨域部署方法一个实施例的流程图。

图2中的a为底层物理网络拓扑图，b为域级功能图。

图3为构建的局部候选图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

本方案在进行在线服务功能链路的跨域部署过程中，多域底层网络上的节点、物理边和SFC上的vnf均需要满足以下条件：

一个虚拟网络功能vnf只能部署在一个节点(服务器)上；同一条SFC请求的部署过程中，一个节点(服务器)最多只能部署一条服务功能链上的一个虚拟网络功能vnf；一个节点(服务器)只能部署同种类型的功能需求的vnf；

一个vnf要部署在某节点(服务器)上，该节点(服务器)有足够的剩余计算资源来满足该VNF所需要的计算资源；一条虚拟链路要部署在某物理边上，该物理边有足够的剩余带宽资源来满足该虚拟链路所需要的带宽资源；SFC的部署路径不成环，即物理网络中的每个节点只能使用一次；

vnf分配到不同的域时能找到一条域间链路来承载虚拟两个功能之间的虚拟链路；各个域中vnf的具体部署方案能够保证正确的顺序。vnf分配到不同的域时，能够保证vnf之间正确的顺序性并且能够找出一条跨域路径将两个vnf的部署点连接起来。

如果一条虚拟链路的底层映射路径上有转发节点时，能够保证功能的正确顺序性。在SFC请求的部署方案中结束点一定是SFC请求的目的点，一定不是转发节点，因此只需要约束每条虚拟链路映射物理边的第一个节点。

参考图1，图1示出了在线服务功能链的跨域部署方法一个实施例的流程图；如图1所示，该方法100包括步骤101至步骤107。

在步骤101中，获取SFC和多域底层网络，并扩展点聚合技术构建域级功能图。

SFC是一组有序的虚拟网络功能集合，用户流量按照指定的策略一次通过多个虚拟网络功能。本方案将一个SFC请求抽象建模为有向加权图G_R＝ (N_R,L_R,Src,Dst)，其中，N_R表示SFC请求的虚拟网络功能集合，L_R表示SFC 请求的虚拟链路请求，Src表示SFC请求的源点，Dst表示SFC请求的目的点。

对于每个虚拟节点n_r∈N_R,dem(n_r)表示n_r的计算资源需求，fun(n_r)表示n_r的功能需求。对于每条虚拟链路l_r∈L_R,dem(l_r)表示l_r带宽资源需求。本方案的应用场景为：虚拟链路的带宽资源需求相同、虚拟节点的计算资源需求和功能需求都不相同。

底层物理网络可以建模为一个无向加权图G_P＝(N_s,E_S)，其中，N_s表示底层网络的物理节点集合，E_S表示底层网络的物理边集合。对于每个物理节点n_S∈N_S, c(n_s)表示节点n_s的剩余计算资源，f(n_s)表示部署在节点n_s上的功能种类；对于每条物理边e_s∈E_S,b(e_s)表示边e_s的剩余带宽资源。

在多域网络中，底层物理网络能够表示为m个域，并且这些域通过域间链路相互连接。第i个域的物理网络能够表示为

其中表示第i个域的物理节点集合，

表示第i个域的物理边集合。用

表示底层网络G_P中的域间链路。因此，多域网络也能够表示为

域级功能图可以建模为

其中，表示域级功能图中的节点集合，对于每个节点

对应着物理网络中的某一个域，同时

表示了节点

所对应的域中当前状态下已经部署的功能种类集合。

表示域级功能图中的边集合。域级功能图

表示了底层物理网络各个域之间的连接关系，同时各个域对外提供当前状态下域中已经部署的功能种类，但是并不对外提供功能的具体数量和具体部署位置，因此并没有违背跨域问题的隐私性要求。

本发明中将域内功能图建模成有向图

每个域都会维护一张域内功能图

记录了当前域中已经部署功能的具体数量、具体种类以及具体位置，这张图对各个域都是内部数据，不对外公开。对于图中的每个节点表示节点

对应着物理网络中的物理节点，

表示该节点

上部署的功能种类，如果

表示该节点是作为转发节点，并没有部署具体的功能，因此在未来的部署决策中可以考虑在该点上部署功能。需要特别说明的是，每个域的边界节点负责与其他域进行通信，并不能部署功能。对于图中的每条边

表示边

对应着物理网络中的物理边。

为了引导多域网络中的SFC请求进行节能部署，本发明将图2中的(a)示出来的底层网络采用拓展点聚合技术来建立多域网络的域级功能图(如图2中 (b)示出来的图示)。为了保护各域的隐私，扩展点聚合技术使用公开信息来建立域级功能图。在图2中的(b)中灰色节点对应着底层网络中的一个域，图 2中的(b)中体现了两个域之间的连接关系，如果这两个域之间有一条或多条域间链路相连，则在域级功能图中为两点增加一条边；Src和Dst是SFC请求的源点和目的点；图2中的(b)中的虚线椭圆中的数字代表了各个域对外提供的当前时刻各个域中正在部署的功能种类，这个信息由各个域提供给主编排器，但是这些信息并不包含各个域中功能具体的位置以及数量，因此并没有违背各个域之间的隐私性。

在步骤102中，根据域级功能图中的域和域间链路，生成连接SFC的源点所在域与SFC的目的点所在域的所有可达路径；实施时，可以采用深度优化搜索方法或广度优先搜索方法生成连接SFC的源点所在域与SFC的目的点所在域的所有可达路径。

在步骤103中，在可达路径的每个域中尝试依次部署SFC的所有vnf，并输出vnf在域中成功部署的部署信息，采用同一条可达路径上的所有域的部署信息作为其的局部候选图。

在本发明的一个实施例中，在可达路径的每个域中尝试依次部署SFC的所有vnf的具体方法S3包括步骤S31至步骤S37。

在步骤S311中，获取可达路径中的域；在步骤S312中，判断域位于可达路径中的位置；其中，步骤S311和步骤S312组成步骤S31。

在步骤S32中，当域为可达路径中的第一个域或最后一个域时，判断域中是否存在满足部署SFC上当前邻近源点或目的点的vnf的部署条件的服务器；

在步骤S33中，若存在，则令下一个邻近源点或目的点的vnf等于当前邻近源点或目的点的vnf，并返回步骤S32。若不存在满足部署条件的服务器或不存在下一个邻近源点或目的点的vnf，则输出vnf在域中成功部署的部署信息，返回步骤S312中。

在第一个域中尝试依次部署SFC的所有vnf时，是由源点侧至目的点侧进行尝试，也即第一个域与邻近源点的vnf对应；在最后一个域中尝试依次部署 SFC的所有vnf时，是由目的点侧至源点侧进行尝试，也即第一个域与邻近目的点的vnf对应。

在步骤S341中，当域非可达路径中的第一个域和最后一个域时，令域中源点为连接上一个域的边界节点中能量开销最小的边界节点。

在步骤S342中，并判断域中是否存在满足部署SFC中当前邻近源点的vnf 的部署条件的服务器；其中，步骤S341和步骤S342组成步骤S34。

在步骤S35中，若不存在，且当前邻近源点的vnf的索引值与设定阈值的差异大于设定值(设定值的初始值等于第一个功能的索引值)，则采用差异更新设定值，否则设定值加一；

在步骤S36中，当更新后的设定值小于vnf的总个数时，令当前邻近源点的 vnf为索引值等于设定值的vnf，返回步骤S342；当更新后的设定值大于或等于 vnf的总个数时，更新域为下一个域，并返回步骤S311。

如图3所示，为了保证SFC上功能的正确顺序性，源点所在的域只需要尝试生成以第一个功能为起始的子链，而目的点只需尝试以最后一个功能为结束的子链，而在中间域上，由于不知道其他域的部署情况，因此各个域为了提高成功率和收益，往往采用的是部署尽可能多功能的策略，为了保证功能的正确顺序性，通常需要从第一个功能开始部署，直到完成部署或者有功能不能够成功部署位置为止。

但一旦部署不成功就结束部署的策略同样引起尝试子链数过少的问题，因此在本发明中引入设定阈值(相当于回退因子(fallback factor,fbf))，用户可以设置回退因子来调节中间域尝试部署子链的数量。图3所示的例子中，域2的回退因子设置为1，表示当第一次尝试部署SFC在功能2处失败时，回退一个从功能2处继续尝试子链部署，从而获得图中两条子链的部署。

在步骤S37中，若存在，则令域中源点为域中上一个已部署vnf的部署点，下一个vnf为当前邻近源点的vnf，并输出vnf在域中成功部署的部署信息，同时返回步骤S342中。

实施时，本方案优选当域为最后一个域时，所述部署条件为服务器需同时满足：其上没有部署vnf或者其上的vnf种类与所需部署vnf种类相同，其上的剩余计算资源大于等于所需部署vnf的计算资源，其与SFC的目的点可达，与连接下一个域的边界点可达，且在域中能量开销最小；

当域非最后一个域时，所述部署条件为服务器需同时满足：其上没有部署vnf或者其上的vnf种类与所需部署vnf种类相同，其上的剩余计算资源大于等于所需部署vnf的计算资源，其与SFC的源点可达，与连接下一个域的边界点可达，且在域中能量开销最小。

本方案所提到的能量开销都是指代部署一条SFC请求(虚拟网络功能vnf) 因转发业务时产生的能量开销，其计算公式为：

其中，P_forward为部署一条SFC请求(虚拟网络功能vnf)因转发业务产生的开销；ij表示一条SFC上的虚拟链路；nk表示一条物理网络中的物理边。

是一个0-1变量，表示虚拟链路ij是否映射在物理边nk上，如果

表示ij映射在nk上，否则表示没有；

是一个0-1变量，表示虚拟网络功能i是否部署在n上，如果

表示i部署在服务器n上，否则表示没有部署；其中

是一个0-1变量，表示物理节点n是否是转发节点，如果

等于1表示该点是转发节点，否则表示不是转发节点。

P_forward主要由两部分组成，一部分是部署了VNF的服务器转发业务产生的开销；另一部分是作为转发节点的服务器转发业务产生的能量开销，转发节点除了各个端口需要消耗能量外，还需要消耗维持服务器基本功能所产生的能量。

部署一条SFC请求(虚拟网络功能vnf)所有服务器处理业务时产生的能量总开销为：

其中，P_compute表示部署一条SFC请求(虚拟网络功能vnf)所有服务器处理业务时产生的能量总开销，

是一个0-1变量，表示虚拟网络功能vnf是否部署在n上，如果

表示vnf部署在服务器n上，否则表示没有部署；

表示服务器n上处理业务产生的能量开销。

服务器n转发业务产生的能量开销为：

其中，为服务器n转发业务产生的能量开销；

表示服务器开启转发功能的基本能量开销；

表示服务器使用一个端口产生的能量开销；c_port表示服务器上使用的端口数。

服务器n处理业务产生的能量开销为：

其中，

表示服务器n处理业务产生的能量开销；

表示服务器n作为空闲服务器时产生的能量开销；

表示服务器n满载时的能量开销，u表示服务器n的负载(换句话说也是服务器上计算资源的使用率)。当服务器n处于关机状态时，它产生的能量开销为0。

在步骤104中，根据每条可达路径的局部候选图，生成连接SFC的源点到 SFC的目的点的所有候选路径；此处的候选路径的生成方式与可达路径的生成方式相同都是采用深度优化搜索方法或广度优先搜索方法生成的。

在步骤105中，遍历候选路径，生成SFC的网络虚拟功能在每条候选路径上部署的分链集合，所述分链集合包括网络虚拟功能部署的候选位置及候选位置对应的域。

在本发明的一个实施例中，所述生成SFC的网络虚拟功能在每条候选路径上部署的分链集合的方法S5包括步骤S51至步骤S59。

在步骤S51中，遍历SFC的所有网络虚拟功能和每条候选路径上的所有域，记录每个vnf可部署的域和每个域提供的vnf。

对于由源点→vnf1→vnf2→vnf3→vnf4→目的点组成的一条服务功能链路 SFC，假设vnf1可以部署在可达路径(源点→域1→域2→域3→域4→域5→域 6→目的点)的域1和域3，那么域1和域3则是vnf1可部署的域，若是可达路径的域5上可以部署多个vnf(vnf1、vnf2、vnf3)，那么域5提供的vnf为vnf1、 vnf2、vnf3。

在步骤S52中，当候选路径上的所有域提供的vnf中不包括SFC上的vnf 时，则将不包括的vnf放置于未成功分配集合中；

在步骤S53中，当vnf可部署的域中存在满足设定条件的域时，则将其作为 vnf的候选位置，并放入分链集合；当vnf可部署的域中不存在满足设定条件的域时，则将vnf加入未成功分配集合中。

实施时，本方案优选所述设定条件为同时满足：条件a、vnf的候选位置不能在其前一个vnf的候选位置的前面，条件b、vnf的候选位置后面的域中能承载部署其后面的vnf及满足条件a和条件b的同时vnf的候选位置能量开销最小。

在步骤S54中，当所有vnf可部署的域已遍历完，则判断未成功分配集合是否为空；

在步骤S55中，若为空，则输出可达路径的每条候选路径的分链集合；否则，依次选出未成功分配集合中的vnf判断其位于SFC的位置；

在步骤S56中，当未部署的vnf为SFC上的第一个时，将其部署于候选路径上的第一个域中，并将第一个域作为其候选位置加入分链集合；

在步骤S57中，当未部署的vnf为SFC上的最后一个时，将其部署于候选路径上的最后一个域中，并将最后一个域作为其候选位置加入分链集合；

在步骤S58中，否则，在分链集合搜索邻近未部署的vnf前面和后面已部署的vnf的候选位置所对应的域，将其部署于搜索出的两个域及两个域之间的域上，并将相应域作为其候选位置加入分链集合；

在步骤S59中，当未成功分配集合为空时，输出分链集合。

关于步骤S58，本方案在对中间未部署的vnf进行再部署时，从两方面考虑，一种是多个功能连续，另一种是多个功能之间为非连续。

当未成功分配集合中的vnf为非连续的vnf，则将未部署的vnf部署在其前一 vnf的候选位置所对应的域上；

当未成功分配集合中的vnf为连续的vnf，则将连续的vnf依次部署在搜索出的两个域及两个域之间的域上。比如存在连续的功能vnf2和vnf3未部署时，而搜索出来vnf1部署在域1上，vnf3部署在域4上，那么在各个域均满足相应域功能需求和资源需求时，可以将vnf2和vnf3依次部署在域1和域2上。

在步骤106中，根据每条可达路径对应的所有候选路径生成的分链集合，计算每条可达路径中成功部署SFC中所有网络虚拟功能且能量开销最小的部署方案。

在本发明的一个实施例中，所述计算每条可达路径中成功部署SFC中所有网络虚拟功能且能量开销最小的部署方案的具体方法S6包括步骤S61至步骤 S61。

在步骤S61中，依次选取可达路径上的域，将底层物理网络上与之对应的域的物理网络信息存储至物理网络信息集中，并取出分链集合中与之对应域可提供的vnf列表。

接着以步骤S51中的例子进行说明，在步骤S51中域5可以部署功能vnf1、 vnf2、vnf3，经过方法S5的分链集合的求其过程中，会剔除部分功能，也即在步骤S61中提出的域5的vnf列表可能就只有vnf2和vnf3。

在步骤S62中，当vnf非vnf列表中的最后一个vnf时，获取物理网络信息集中到SFC源点的路径带宽大于等于vnf前虚拟链路带宽的服务器，并计算服务器到SFC的源点的最小能量开销；

在步骤S63中，从已计算最小能量开销的服务器中选取满足vnf功能需求、计算资源需求且能量开销最小的服务器作为vnf的部署位置，并将部署信息加入映射方案集。

本方案中提到的功能需求均指服务器上没有部署vnf或者服务器上的vnf种类与所需部署vnf种类相同；计算资源需求均指服务器上的剩余计算资源大于等于所需部署vnf的计算资源。

实施时，本方案优选所述从已计算最小能量开销的服务器中选取满足vnf 功能需求、计算资源需求且能量开销最小的服务器作为vnf的部署位置进一步包括步骤S631至步骤步骤S634。

在步骤S631，判断已计算最小能量开销的服务器中是否存在已处于开机状态，已部署vnf，并满足vnf功能需求、计算资源需求且能量开销最小的服务器；

步骤S632，若存在，将其作为vnf的部署位置，之后进入步骤S64；否则，则判断已计算最小能量开销的服务器中是否存在已处于开机状态，未部署vnf，并满足vnf功能需求、计算资源需求且能量开销最小的服务器，并进入步骤S633；

步骤S633，若存在，将其作为vnf的部署位置，之后进入步骤S64；否则，判断已计算最小能量开销的服务器中是否存在未开机，并满足vnf功能需求、计算资源需求且能量开销最小的服务器，并进入步骤S634；

步骤S634，若存在，则将其作为vnf的部署位置；否则，输出当前可达路径不能形成部署方案。

在步骤S64中，之后，删除物理网络信息集中SFC源点到部署位置之间路径所经过的物理点和物理边，并令部署位置对应的服务器为SFC的源点，vnf 等于其下一个功能，返回步骤S63，直至vnf为vnf列表中的最后一个vnf。

在步骤S65中，当vnf为vnf列表中的最后一个vnf时，获取物理网络信息集中到SFC源点的路径带宽大于等于vnf后的虚拟链路带宽的服务器，并计算服务器到SFC的源点的最小能量开销；

在步骤S66中，从已计算最小能量开销的服务器中选取满足预设条件之一的服务器作为部署vnf的最后节点，并将域中生成的子链加入映射方案集中；所述预设条件包括：条件a、SFC的目的点，条件b、连接可达路径上域与其下一个域且能量开销最小的边界节点。

在步骤S67中，当最后节点满足预设条件中的条件b时，搜索底层物理网络中是否存在连接可达路径上域与其下一个域的跨域物理边；

在步骤S68中，若存在，且满足vnf列表中最后一个vnf后的虚拟链路的带宽需求，则将其加入映射方案集中，令SFC的源点等于跨域物理边的目的节点，令域为可达路径上的下一个域，并返回步骤S61；

在步骤S69中，若不存在或者最后节点满足预设条件中的条件a时，则判断每条可达路径对应的映射方案集中所有域的子链与跨域物理边是否能形成完整的部署方案；

在步骤S6101中，若能，则形成每条可达路径中成功部署SFC中所有网络虚拟功能且能量开销最小的部署方案；在步骤S6102中，否则，输出当前可达路径不能形成部署方案；步骤S610包括步骤S6101和步骤S6102。

在步骤107中，选取所有部署方案中能量开销最小的一条作为SFC最终的跨域映射方案。

在本发明的一个实施例中，该在线服务功能链的跨域部署方法还包括计算可达路径的匹配度，并对匹配度由高至低进行排序，选取排序靠前的设定数量匹配度对应的可达路径计算其局部候选图。

其中，所述可达路径的匹配度的计算公式为：

其中，pl为可达路径穿过的域的个数；C_{SFC_l(i)}为按照SFC请求给定的vnf 顺序，长度为l(i)的子链能够产生多少更短的子链；l为SFC请求长度；max为 SFC请求在某域中可能产生的顺序正确的长子链个数；C_{SFC_l}为SFC请求能够产生的子链个数。

匹配度的引入后，能够获取到源点到目的点之间的域级可达路径并能够计算路径上的匹配度，从而能够选择出匹配度比较高的几条路径尝试完成服务功能链的切分，最后，在每条域级可达路径上都能够构建一张局部的候选图，通过这种方式能够快速地在这张候选图上进行完成服务功能链切分，所以请求响应时间短。

Claims

1.在线服务功能链的跨域部署方法，其特征在于，包括：

获取服务功能链SFC和多域底层网络，并采用扩展点聚合技术构建域级功能图；

根据域级功能图中的域和域间链路，生成连接服务功能链SFC的源点所在域与服务功能链SFC的目的点所在域的所有可达路径；

在可达路径的每个域中尝试依次部署服务功能链SFC的所有虚拟网络功能vnf，并输出虚拟网络功能vnf在域中成功部署的部署信息，采用同一条可达路径上的所有域的部署信息作为其的局部候选图；

根据每条可达路径的局部候选图，生成连接服务功能链SFC的源点到服务功能链SFC的目的点的所有候选路径；

遍历候选路径，生成服务功能链SFC的网络虚拟功能在每条候选路径上部署的分链集合，所述分链集合包括网络虚拟功能部署的候选位置及候选位置对应的域；

根据每条可达路径对应的所有候选路径生成的分链集合，计算每条可达路径中成功部署服务功能链SFC中所有网络虚拟功能且能量开销最小的部署方案；

选取所有部署方案中能量开销最小的一条作为服务功能链SFC最终的跨域映射方案；

所述在可达路径的每个域中尝试依次部署服务功能链SFC的所有虚拟网络功能vnf的具体方法包括：

获取可达路径中的域，判断域位于可达路径中的位置；

当域为可达路径中的第一个域或最后一个域时，判断域中是否存在满足部署SFC上当前邻近源点或目的点的vnf的部署条件的服务器；

若存在，则令下一个邻近源点或目的点的vnf等于当前邻近源点或目的点的vnf；若不存在满足部署条件的服务器或不存在下一个邻近源点或目的点的vnf，则输出vnf在域中成功部署的部署信息；

当域非可达路径中的第一个域和最后一个域时，令域中源点为连接上一个域的边界节点中能量开销最小的边界节点，并判断域中是否存在满足部署SFC中当前邻近源点的vnf的部署条件的服务器；

若不存在，且当前邻近源点的vnf的索引值与设定阈值的差异大于设定值，则采用差异更新设定值，否则设定值加一；

当更新后的设定值小于vnf的总个数时，令当前邻近源点的vnf为索引值等于设定值的vnf；当更新后的设定值大于或等于vnf的总个数时，更新域为下一个域；

若存在，则令域中源点为域中上一个已部署vnf的部署点，下一个vnf为当前邻近源点的vnf，并输出vnf在域中成功部署的部署信息。

2.根据权利要求1所述的在线服务功能链的跨域部署方法，其特征在于，当域为最后一个域时，所述部署条件为服务器需同时满足：其上没有部署vnf或者其上的vnf种类与所需部署vnf种类相同，其上的剩余计算资源大于等于所需部署vnf的计算资源，其与SFC的目的点可达，与连接下一个域的边界点可达，且在域中能量开销最小；

3.根据权利要求1所述的在线服务功能链的跨域部署方法，其特征在于，所述生成SFC的网络虚拟功能在每条候选路径上部署的分链集合进一步包括：

遍历SFC的所有网络虚拟功能和每条候选路径上的所有域，记录每个vnf可部署的域和每个域提供的vnf；

当候选路径上的所有域提供的vnf中不包括SFC上的vnf时，则将不包括的vnf放置于未成功分配集合中；

当vnf可部署的域中存在满足设定条件的域时，则将其作为vnf的候选位置，并放入分链集合；当vnf可部署的域中不存在满足设定条件的域时，则将vnf加入未成功分配集合中；

当所有vnf可部署的域已遍历完，则判断未成功分配集合是否为空；

若为空，则输出可达路径的每条候选路径的分链集合；否则，依次选出未成功分配集合中的vnf，判断其位于SFC的位置；

当未部署的vnf为SFC上的第一个时，将其部署于候选路径上的第一个域中，并将第一个域作为其候选位置加入分链集合；

当未部署的vnf为SFC上的最后一个时，将其部署于候选路径上的最后一个域中，并将最后一个域作为其候选位置加入分链集合；

否则，在分链集合搜索邻近未部署的vnf前面和后面已部署的vnf的候选位置所对应的域，将其部署于搜索出的两个域及两个域之间的域上，并将相应域作为其候选位置加入分链集合；

当未成功分配集合为空时，输出分链集合。

4.根据权利要求3所述的在线服务功能链的跨域部署方法，其特征在于，所述在分链集合搜索邻近未部署的vnf前面和后面已部署的vnf的候选位置所对应的域，将其部署于搜索出的两个域及两个域之间的域上进一步包括：

当未成功分配集合中的vnf为非连续的vnf，则将未部署的vnf部署在其前一vnf的候选位置所对应的域上；

当未成功分配集合中的vnf为连续的vnf，则将连续的vnf依次部署在搜索出的两个域及两个域之间的域上。

5.根据权利要求4所述的在线服务功能链的跨域部署方法，其特征在于，所述设定条件为同时满足：条件a、vnf的候选位置不能在其前一个vnf的候选位置的前面，条件b、vnf的候选位置后面的域中能承载部署其后面的vnf及满足条件a和条件b的同时vnf的候选位置能量开销最小。

6.根据权利要求1所述的在线服务功能链的跨域部署方法，其特征在于，所述计算每条可达路径中成功部署SFC中所有网络虚拟功能且能量开销最小的部署方案的具体方法包括：

依次选取可达路径上的域，将底层物理网络上与之对应的域的物理网络信息存储至物理网络信息集中，并取出分链集合中与之对应域可提供的vnf列表；

当vnf非vnf列表中的最后一个vnf时，获取物理网络信息集中到SFC源点的路径带宽大于等于vnf前虚拟链路带宽的服务器，并计算服务器到SFC的源点的最小能量开销；

从已计算最小能量开销的服务器中选取满足vnf功能需求、计算资源需求且能量开销最小的服务器作为vnf的部署位置，并将部署信息加入映射方案集；

之后，删除物理网络信息集中SFC源点到部署位置之间路径所经过的物理点和物理边，并令部署位置对应的服务器为SFC的源点，vnf等于其下一个功能；

当vnf为vnf列表中的最后一个vnf时，获取物理网络信息集中到SFC源点的路径带宽大于等于vnf后的虚拟链路带宽的服务器，并计算服务器到SFC的源点的最小能量开销；

从已计算最小能量开销的服务器中选取满足预设条件之一的服务器作为部署vnf的最后节点，并将域中生成的子链加入映射方案集中；所述预设条件包括：条件a、SFC的目的点，条件b、连接可达路径上域与其下一个域且能量开销最小的边界节点；

当最后节点满足预设条件中的条件b时，搜索底层物理网络中是否存在连接可达路径上域与其下一个域的跨域物理边；

若存在，且满足vnf列表中最后一个vnf后的虚拟链路的带宽需求，则将其加入映射方案集中，令SFC的源点等于跨域物理边的目的节点，令域为可达路径上的下一个域；

若不存在或者最后节点满足预设条件中的条件a时，则判断每条可达路径对应的映射方案集中所有域的子链与跨域物理边是否能形成完整的部署方案；

若能，则形成每条可达路径中成功部署SFC中所有网络虚拟功能且能量开销最小的部署方案；否则，输出当前可达路径不能形成部署方案。

7.根据权利要求6所述的在线服务功能链的跨域部署方法，其特征在于，所述从已计算最小能量开销的服务器中选取满足vnf功能需求、计算资源需求且能量开销最小的服务器作为vnf的部署位置进一步包括：

判断已计算最小能量开销的服务器中是否存在已处于开机状态，已部署vnf，并满足vnf功能需求、计算资源需求且能量开销最小的服务器；

若存在，将其作为vnf的部署位置；否则，判断已计算最小能量开销的服务器中是否存在已处于开机状态，未部署vnf，并满足vnf功能需求、计算资源需求且能量开销最小的服务器；

若存在，将其作为vnf的部署位置；否则，判断已计算最小能量开销的服务器中是否存在未开机，并满足vnf功能需求、计算资源需求且能量开销最小的服务器；

若存在，则将其作为vnf的部署位置；否则，输出当前可达路径不能形成部署方案。

8.根据权利要求1-7任一所述的在线服务功能链的跨域部署方法，其特征在于，还包括计算可达路径的匹配度，并对匹配度由高至低进行排序，选取排序靠前的设定数量匹配度对应的可达路径计算其局部候选图。

9.根据权利要求8所述的在线服务功能链的跨域部署方法，其特征在于，所述可达路径的匹配度的计算公式为：

其中，pl为可达路径穿过的域的个数；C_{SFC_l(i)}为按照SFC请求给定的vnf顺序，长度为l(i)的子链能够产生多少更短的子链；l为SFC请求长度；max为SFC请求在某域中可能产生的顺序正确的长子链个数；C_{SFC_l}为SFC请求能够产生的子链个数。