CN109660376A - 一种虚拟网络映射方法、设备和存储介质 - Google Patents

一种虚拟网络映射方法、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种虚拟网络映射方法、设备和存储介质。该方法包括：接收虚拟网络请求，所述虚拟网络请求携带虚拟网络的资源需求信息；在物理网络中，选择满足所述资源需求信息且占用率最低的物理节点和物理链路进行虚拟网络映射。本发明在进行虚拟网络映射时，不仅考虑了虚拟网络请求对物理网络的资源需求，还考虑了物理节点和物理链路的占用率，尽可能均衡、分散物理节点的负载压力，降低关键节点的瓶颈概率，提高物理网络的资源利用率，提升节点映射和链路映射的成功率和效率，降低虚拟网络映射的成本。

Description

一种虚拟网络映射方法、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种虚拟网络映射方法、设备和存储介质。
背景技术
网络虚拟化技术有利于解决现有互联网架构中存在的网络结构僵化、可扩展性差等问题，是未来网络结构更新换代的关键。
在网络虚拟化技术中涉及虚拟网络映射。虚拟网络映射的本质是通过抽象和分配机制在一个公共物理网络上独立地运营多个虚拟子网，各虚拟子网可以使用相互独立的协议体系，并能够根据用户的动态变化需求，对整个虚拟网络中的节点和链路资源进行合理配置，从而增强网络的灵活性与多样性，最优化网络资源的分配与调度，提高安全和服务质量、降低运营维护成本。
在应用上，在进行虚拟网络映射时，可以根据用户发送的虚拟网络请求，进行底层物理硬件和网络的映射，同时还要满足虚拟网络请求对各个资源的限制要求(如节点计算能力、链路带宽等)，虚拟网络映射的效率和性能将直接影响到网络虚拟化技术的应用。
在现有技术中，以时间窗为单位，对一个时间窗内的所有虚拟网络请求顺序进行虚拟网络映射；若映射成功，则更新底层物理网络状态；若映射失败，则将该虚拟网络请求放入等待队列；若映射失败次数超过阈值，则直接拒绝该虚拟网络请求。虚拟网络映射的实现过程可以分为两个步骤：节点映射和链路映射。目前，主要是基于贪婪方法进行虚拟节点映射，使用k最短路径算法进行虚拟链路映射。
在现阶段的虚拟网络映射方法中，节点、链路映射往往只考虑到当前虚拟网络请求的需求，以贪婪方法为指导思想，以资源利用率，映射成功率为优化目标，而不考虑节点、链路映射的负载平衡问题，这样常常导致物理网络中的核心节点资源被过早的耗尽而其他节点还尚未映射，已经饱和的节点成为资源瓶颈，加重部分节点的负担，降低了资源映射的效率和成功率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是一种虚拟网络映射方法、设备和存储介质，用以解决现有虚拟网络映射方法容易导致物理网络中的核心节点资源被过早耗尽而其他节点还尚未映射的问题发生。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来解决的：
本发明提供一种虚拟网络映射方法，包括：接收虚拟网络请求，所述虚拟网络请求携带虚拟网络的资源需求信息；在物理网络中，选择满足所述资源需求信息且占用率最低的物理节点和物理链路进行虚拟网络映射。
其中，所述资源需求信息包括：多个虚拟节点的资源需求信息以及多条虚拟链路的资源需求信息。
其中，所述选择满足所述资源需求信息且占用率最低的物理节点和物理链路进行虚拟网络映射，包括：在节点映射阶段，根据每个虚拟节点的资源需求信息以及包含所述虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述虚拟节点的请求值；按照请求值从大到小的顺序，顺次将所述多个虚拟节点映射到满足各自对应的资源需求信息且节点占用率最低的物理节点；在链路映射阶段，按照所述多条虚拟链路的资源需求信息中的带宽需求值从大到小的顺序，顺次将所述多条虚拟链路映射到满足各自对应的资源需求信息且链路占用率最低的物理链路。
其中，所述顺次将所述多个虚拟节点映射到满足各自对应的资源需求信息且节点占用率最低的物理节点，包括：在未被映射的虚拟节点中确定请求值最大的虚拟节点，选择满足所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息的物理节点；根据所述物理节点的虚拟机数量、所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息以及包含所述请求值最大的虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述物理节点的节点占用率；将所述请求值最大的虚拟节点映射到节点占用率最低的物理节点；判断是否存在未被映射的虚拟节点，如果存在未被映射的虚拟节点，则继续进行虚拟节点映射，直到所述多个虚拟节点都映射到对应的物理节点为止。
其中，所述顺次将所述多条虚拟链路映射到满足各自对应的资源需求信息且链路占用率最低的物理链路，包括：在未被映射的虚拟链路中确定带宽需求值最大的虚拟链路，选择符合所述带宽需求值最大的虚拟链路的资源需求信息的物理链路；根据所述物理链路的带宽占用率以及所述物理链路的长度，确定所述物理链路的链路占用率；将所述带宽需求值最大的虚拟链路映射到链路占用率最低的物理链路上；判断是否存在未被映射的虚拟链路，如果存在未被映射的虚拟链路，则继续进行虚拟链路映射，直到所述多条虚拟链路都映射到对应的物理链路为止。
本发明提供了一种虚拟网络映射设备，所述虚拟网络映射设备包括处理器、存储器；所述处理器用于执行存储器中存储的缓存系统的运维程序，以实现以下步骤：接收虚拟网络请求，所述虚拟网络请求携带虚拟网络的资源需求信息；在物理网络中，选择满足所述资源需求信息且占用率最低的物理节点和物理链路进行虚拟网络映射。
其中，所述资源需求信息包括：多个虚拟节点的资源需求信息以及多条虚拟链路的资源需求信息。
其中，所述处理器还用于执行存储器中存储的缓存系统的运维程序，以实现以下步骤：在节点映射阶段，根据每个虚拟节点的资源需求信息以及包含所述虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述虚拟节点的请求值；按照请求值从大到小的顺序，顺次将所述多个虚拟节点映射到满足各自对应的资源需求信息且节点占用率最低的物理节点；在链路映射阶段，按照所述多条虚拟链路的资源需求信息中的带宽需求值从大到小的顺序，顺次将所述多条虚拟链路映射到满足各自对应的资源需求信息且链路占用率最低的物理链路。
其中，所述处理器还用于执行存储器中存储的缓存系统的运维程序，以实现以下步骤：在未被映射的虚拟节点中确定请求值最大的虚拟节点，选择满足所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息的物理节点；根据所述物理节点的虚拟机数量、所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息以及包含所述请求值最大的虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述物理节点的节点占用率；将所述请求值最大的虚拟节点映射到节点占用率最低的物理节点；判断是否存在未被映射的虚拟节点，如果存在未被映射的虚拟节点，则继续进行虚拟节点映射，直到所述多个虚拟节点都映射到对应的物理节点为止。
其中，所述处理器还用于执行存储器中存储的缓存系统的运维程序，以实现以下步骤：在未被映射的虚拟链路中确定带宽需求值最大的虚拟链路，选择符合所述带宽需求值最大的虚拟链路的资源需求信息的物理链路；据所述物理链路的带宽占用率以及所述物理链路的长度，确定所述物理链路的链路占用率；将所述带宽需求值最大的虚拟链路映射到链路占用率最低的物理链路上；判断是否存在未被映射的虚拟链路，如果存在未被映射的虚拟链路，则继续进行虚拟链路映射，直到所述多条虚拟链路都映射到对应的物理链路为止。
本发明提供了一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述的虚拟网络映射方法。
本发明有益效果如下：
本发明在进行虚拟网络映射时，不仅考虑了虚拟网络请求对物理网络的资源需求，还考虑了物理节点和物理链路的占用率，尽可能均衡、分散物理节点的负载压力，降低关键节点的瓶颈概率，提高物理网络的资源利用率，提升节点映射和链路映射的成功率和效率，降低虚拟网络映射的成本。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的虚拟网络映射方法的流程图；
图2是根据本发明第二实施例的节点映射阶段的流程图；
图3是根据本发明第二实施例的链路映射阶段的流程图；
图4是根据本发明第三实施例的虚拟网络映射方法的示意图；
图5是根据本发明第四实施例的虚拟网络映射设备的结构图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例一
本实施例提供一种虚拟网络映射方法。如图1所示，为根据本发明第一实施例虚拟网络映射方法的流程图。
步骤S101，接收虚拟网络请求，所述虚拟网络请求携带虚拟网络的资源需求信息。
虚拟网络请求，用于请求将虚拟网络映射到物理网络中。进一步地，虚拟网络请求用于请求将虚拟节点映射到物理节点，将虚拟链路映射到物理链路。
资源需求信息包括：多个虚拟节点的资源需求信息以及多条虚拟链路的资源需求信息。其中，虚拟节点的资源需求信息，包括但不限于：CPU(Central Processing Unit，中央处理器)资源需求信息。虚拟链路的资源需求信息，包括但不限于：带宽资源需求信息。
步骤S102，在物理网络中，选择满足所述资源需求信息且占用率最低的物理节点和物理链路并进行虚拟网络映射。
在本实施例中，虚拟网络映射，包括：节点映射阶段和链路映射阶段。
在节点映射阶段，根据每个虚拟节点的资源需求信息以及包含所述虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述虚拟节点的请求值；按照请求值从大到小的顺序，顺次将所述多个虚拟节点映射到满足各自对应的资源需求信息且节点占用率最低的物理节点；
在链路映射阶段，按照所述多条虚拟链路的资源需求信息中的带宽需求值从大到小的顺序，顺次将所述多条虚拟链路映射到满足各自对应的资源需求信息且链路占用率最低的物理链路。
具体而言，在节点映射阶段，在未被映射的虚拟节点中确定请求值最大的虚拟节点，选择满足所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息的物理节点；根据所述物理节点的虚拟机数量、所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息以及包含所述请求值最大的虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述物理节点的节点占用率；将所述请求值最大的虚拟节点映射到节点占用率最低的物理节点；判断是否存在未被映射的虚拟节点，如果存在未被映射的虚拟节点，则继续进行虚拟节点映射，直到所述多个虚拟节点都映射到对应的物理节点为止。在链路映射阶段，在未被映射的虚拟链路中确定带宽需求值最大的虚拟链路，选择符合所述带宽需求值最大的虚拟链路的资源需求信息的物理链路；根据所述物理链路的带宽占用率以及所述物理链路的长度，确定所述物理链路的链路占用率；将所述带宽需求值最大的虚拟链路映射到链路占用率最低的物理链路上；判断是否存在未被映射的虚拟链路，如果存在未被映射的虚拟链路，则继续进行虚拟链路映射，直到所述多条虚拟链路都映射到对应的物理链路为止。
本发明实施例提供了基于占有率反馈的虚拟网络映射方法，可以适用于各种底层物理拓扑结构的网络中，包括树型拓扑结构、网状拓扑结构以及混合型拓扑结构网络。
在实际的应用中，底层物理网络承载多个虚拟网络，需要消耗一定的网络资源，包括物理节点的CPU资源，物理链路的带宽资源等，随着各个虚拟网络的加入与离开，底层物理网络上的资源将会出现分布不均的情况，各个物理节点和物理链路所具有的剩余资源各不相同。当有一个新的虚拟网络请求需要映射到底层物理网络上时，本实施例可以高效的将虚拟网络映射到物理网络中，本实施例的虚拟网络映射方法，在满足虚拟网络请求的资源需求的同时，能够尽可能的提高物理网络的资源利用率，降低虚拟网络映射的成本。
本实施例在节点映射阶段中增加节点占用率参数，考虑底层物理节点被其他虚网请求占用的情况，尽可能均衡的分散节点负载压力，有效地降低了关键节点资源瓶颈的概率；在链路映射阶段中，通过添加链路占用率参数，使得链路映射在前几次映射就能成功，提高链路映射的效率和成功率。
实施例二
下面对本发明的虚拟网络映射方法进行进一步地描述。为了使本发明更加清楚，下面将分开描述节点映射阶段和链路映射阶段。
如图2所示，为根据本发明第二实施例的节点映射阶段的流程图。
步骤S201，在虚拟网络请求队列中，获取一个虚拟网络请求，该虚拟网络请求携带多个虚拟节点的资源需求信息和多条虚拟链路的资源需求信息。
每接收一个虚拟网络请求就放入虚拟网络请求队列中，顺次处理虚拟网络请求队列中的虚拟网络请求。每个虚拟网络请求携带多个虚拟节点的资源需求信息和多条虚拟链路的资源需求信息。
在本实施例中，虚拟节点的资源需求信息为CPU资源需求信息，虚拟链路的资源需求信息为带宽资源需求信息。进一步地，该CPU资源需求信息体现为虚拟节点所需的最小CPU容量需求值。该带宽资源需求信息体现为虚拟链路所需的最小带宽需求值。
步骤S202，根据每个虚拟节点的资源需求信息及其对应的虚拟链路的资源需求信息，计算每个虚拟节点的请求值，并按照请求值从大到小的顺序对各个虚拟节点排序。
请求值(rv)代表了虚拟节点在虚拟网络请求中的重要性。请求值(rv)越高的虚拟节点越重要，越重要的虚拟节点越优先进行映射。
例如：虚拟节点nv的请求值rv(nv)的计算公式如下：
其中，BW(lv)表示虚拟链路lv的带宽需求值；CPU(nv)表示虚拟节点nv的CPU容量需求值；L(nv)表示包含虚拟节点nv的虚拟链路lv，即虚拟节点nv是虚拟链路lv中的节点；α和β是用于平衡CPU容量和链路带宽的权重调节参数，α和β为经验值或者实验获得的值。α和β的取值范围通常都在1～3之间。在本实施例中，设置α和β都为1。
步骤S203，判断是否存在未被映射的虚拟节点，如果是，则执行步骤S204，如果否，则节点映射完成，进入链路映射阶段。
步骤S204，在未映射的虚拟节点中，选择请求值最大的虚拟节点作为当前虚拟节点，并判断物理网络中是否存在剩余CPU容量大于当前虚拟节点所需CPU容量需求值的物理节点；如果是，则执行步骤S205；如果否，则执行步骤S207。
也即是说，在物理网络中，如果存在满足虚拟节点所需CPU资源需求信息的物理节点，则执行步骤S205，否则，虚拟网络请求映射失败，需要执行步骤S207。
步骤S205，在剩余CPU容量大于当前虚拟节点所需CPU容量需求值的物理节点中，计算物理节点的加权资源值。
加权资源值(wrv)是用来计算底层物理节点提供资源的能力的参数，加权资源值(wrv)可以代表物理节点的资源量。
例如：物理节点ns的加权资源值wrv(ns)的计算公式如下；
其中，neigh是物理节点ns的带宽系数；neigh的指数m表示根据当前虚拟网络请求已经完成映射的物理节点与物理节点ns有直接连接的个数；occupy表示物理节点ns已经被其他虚拟网络请求的虚拟节点映射的占用参数；occupy的指数n为物理节点ns已经被其他虚拟网络请求的虚拟节点映射的次数。
进一步地，neigh为大于1的实数。neighm可以反映物理节点的带宽情况，物理节点的neighm值越高，说明该物理节点与根据虚拟网络请求中已经完成映射的物理节点之间有较好的带宽资源。occupy为0到1之间的实数，occupy选取的值越小，occupy的反馈作用得到加强。occupy表现为物理节点上已经存在的虚拟机的数量，因为每映射一个虚拟节点就会在对应的物理节点上创建一个虚拟机，以完成该虚拟节点的功能，最终occupyn的值越小，说明该物理节点已被越多的其他虚拟网络请求的虚拟节点所映射，在本实施例中，出于节点负载平衡的目的，更倾向于不映射该occupyn值小的物理节点。
一般而言，在选出剩余CPU资源大于当前选择的虚拟节点所需CPU资源的物理节点之后，选出的物理节点个数为多个，这样计算每个物理节点的加权资源值(wrv)，并按照加权资源值(wrv)从大到小的顺序对物理节点排序。
步骤S206，将加权资源值最大的物理节点分配给当前虚拟节点，完成节点映射，然后跳转回步骤S203，检查是否还有未被映射的虚拟节点。
步骤S207，对该虚拟网络请求失败的次数进行累加，并判断该虚拟网络请求失败的次数是否超过预设次数；如果是，则执行步骤S208；如果否，则执行步骤S209。
步骤S208，拒绝该虚拟网络请求。
步骤S209，将该虚拟网络请求送至虚拟网络请求队列，等待下一次映射。
在本实施例的节点映射阶段，加权资源值引入了参数occupy，若一个物理节点尚未被其他虚拟节点映射，则该物理节点的加权资源值(wrv)则相对较大，那么该物理节点将以较高的优先级被映射；若一个物理节点已经被其他虚拟节点映射，则该物理节点的加权资源值(wrv)则相对较小，那么该物理节点将以较低的优先级被再次映射。本实施例考虑了底层物理节点被其他虚网请求占用的情况，均衡了各物理节点的映射负载压力，有效地降低了关键节点资源瓶颈的概率，达到了本发明节点负载平衡的目的。
如图3所示，是根据本发明第二实施例的链路映射阶段的流程图。
步骤S301，在根据虚拟网络请求完成节点映射之后，将虚拟网络请求所请求的多条虚拟链路按照带宽需求值从大到小排序。
步骤S302，判断是否存在未被映射的虚拟链路；如果是，则执行步骤S303；如果否，则链路映射完成。
步骤S303，在未映射的虚拟链路中，选择带宽需求值最大的虚拟链路作为当前虚拟链路，根据K最短路径算法，为当前虚拟链路在物理网络中选择前K条最短路径(K大于1)。
步骤S304，将该前K条最短路径的路径长度分别乘以各自对应的带宽占用率，得到前K条最短路径的链路占用率。
带宽占用率用于体现物理链路的可用带宽占链路总带宽的比例，或者已占用带宽占链路总带宽的比例。在本实施例中，带宽占用率为已占用带宽占链路总带宽的比例。
例如，带宽占用率＝1-(物理链路的可用带宽/物理链路的总带宽)+ε；
其中，ε取大于零，用于防止当物理链路未被占用时，带宽占用率的值变为零的情况。ε为经验值或者实验获得的值。在本实施例中，ε取0.5。
在计算前K条最短路径时，将计算出的多条最短路径的长度分别乘以各自对应的带宽占用率，得到链路占用率，该链路占用率可不仅考虑到了最短路径的长度，而且也参考了最短路径当前的链路资源。
步骤S305，在前K条最短路径中，判断是否存在符合当前虚拟链路的带宽需求值的最短路径，如果是，则执行步骤S306，如果否，则执行步骤S307。
步骤S306，将满足当前虚拟链路的带宽需求值且链路占用率最小的最短路径分配给当前虚拟链路，完成链路映射，然后跳转到步骤S303，检查是否还有其他未映射的虚拟链路。
步骤S307，对该虚拟网络请求失败的次数进行累加，并判断该虚拟网络请求失败的次数是否超过预设次数；如果是，则执行步骤S308；如果否，则执行步骤S309。
步骤S308，拒绝该虚拟网络请求。
步骤S309，将该虚拟网络请求送至虚拟网络请求队列，等待下一次映射。
本实施例在链路映射阶段中，通过添加带宽占用率这一参数，将链路资源占用情况考虑到最短路径的求解中，使得链路映射在前几次映射就能成功，大大提高了链路映射的效率和成功率。
本实施例的虚拟网络映射方法避免了基于对节点CPU和链路资源的贪心算法，所导致的物理网络中具有较高CPU资源的节点及其周边节点会被优先映射，而其他节点还尚未映射的情况发生，本实施例基于占有率反馈进行虚拟网络映射，克服了上述不足，有效平衡了节点的负载压力，提高链路映射效率和成功率。
此外，本实施例中使用的部分参数可以通过加权无向图中体现。
1)物理网络资源的加权无向图Gs：Gs中的参数有CPU(i)、NVM(i)、BW(i,j)。CPU(i)即底层物理网中每个物理节点所拥有的可分配CPU资源；NVM(i)即底层物理网中每个物理节点分别创建了多少个虚拟机，这个参数代表了该物理节点已被多少个虚拟网络请求映射，其值即为参数occupyn中的指数n；BW(i,j)，即底层物理网中的所有物理链路可以提供的带宽资源。
2)虚拟网络请求的加权无向图Gv：Gv中的参数有CPU(I)和BW(I,J)。CPU(I)即虚拟网络请求中每个虚拟节点所请求的CPU容量需求值；BW(I,J)即虚拟网络请求中每条虚拟链路所请求的带宽需求值。
其中，参数CPU(i)、NVM(i)、CPU(I)和BW(I,J)可以从Openstack(云计算管理平台)的Nova模块中获得，参数BW(i,j)可以从Openstack的SDN管理模块中获得。
实施例三
下面提供一个较为具体的实施例来对说明本发明的虚拟网络映射方法。
如图4所示，为根据本发明第三实施例的虚拟网络映射方法的示意图。
在本实施例中，在物理网络中包括任意两节点连接的物理节点1、物理节点2、物理节点3和物理节点4。其中，物理节点1的剩余CPU容量为60，物理节点2的剩余CPU容量为80，物理节点3的剩余CPU容量为70，物理节点4的剩余CPU容量为39。另外，物理节点1和物理节点2之间的带宽为80，物理节点1和物理节点3之间的带宽为70，物理节点1和物理节点4之间的带宽为90，物理节点2和物理节点3之间的带宽为50，物理节点2和物理节点4之间的带宽为80，物理节点3和物理节点4之间的带宽为80。由于物理节点1至物理节点4的带宽未被占用，即可用带宽等于总带宽。
在本实施例中，在虚拟网络请求队列中包括：虚拟网络请求1、虚拟网络请求2、虚拟网络请求3和虚拟网络请求4。其中，虚拟网络请求1为队首，虚拟网络请求4为队尾。
根据虚拟网络请求1，可以执行以下步骤：
步骤11，从虚拟网络请求队列中获取虚拟网络请求1，执行针对虚拟网络请求1的虚拟网络映射处理。
在本实施例中，虚拟网络请求1用于请求将虚拟节点1、虚拟节点2、虚拟节点3和虚拟节点4分别映射到物理节点上，将虚拟链路①、虚拟链路②和虚拟链路③分别映射到物理链路上。虚拟链路①为虚拟节点1→虚拟节点2，虚拟链路②为虚拟节点2→虚拟节点3，虚拟链路③为虚拟节点1→虚拟节点4。
在虚拟网络请求中包括：虚拟节点1、虚拟节点2、虚拟节点3和虚拟节点4的CPU容量需求值，以及虚拟链路①、虚拟链路②和虚拟链路③的带宽需求值。其中，虚拟节点1的CPU容量需求值为40，虚拟节点2的CPU容量需求值为20，虚拟节点3的CPU容量需求值为25，虚拟节点4的CPU容量需求值为10。虚拟链路①的带宽需求值为50，虚拟链路②的带宽需求值为45，虚拟链路③的带宽需求值为30。
步骤12，分别计算虚拟节点1至虚拟节点4的请求值(rv)，并将虚拟节点1至虚拟节点4按照请求值(rv)从大到小排序。在计算时α和β都为1。
虚拟节点1的请求值(虚拟链路①的带宽需求值50+虚拟链路③的带宽需求值30)+1·虚拟节点1的CPU容量需求值40＝1·(50+30)+1·40＝120；
虚拟节点2的请求值(虚拟链路①的带宽需求值50+虚拟链路②的带宽需求值为45)+1·虚拟节点2的CPU容量需求值20＝1·(50+45)+1·20＝115；
虚拟节点3的请求值虚拟链路②的带宽需求值为45+1·虚拟节点3的CPU容量需求值25＝1·45+1·25＝70；
虚拟节点4的请求值虚拟链路③的带宽需求值30+1·虚拟节点4的CPU容量需求值10＝1·30+1·10＝40；
经比较可知，按照虚拟节点的请求值从大到小的顺序进行排序可以得到虚拟节点1、虚拟节点2、虚拟节点3和虚拟节点4。下面的步骤仅以请求值最大的虚拟节点1的映射步骤进行说明，虚拟节点2、虚拟节点3和虚拟节点4参照虚拟节点1的映射步骤进行。
步骤13，对请求值最大的虚拟节点1优先进行映射，在物理网络中，选择剩余CPU容量大于虚拟节点1的CPU容量需求值的物理节点。
虚拟节点1所需的CPU容量需求值为40，那么，物理节点1至物理节点3都符合虚拟节点1对CPU资源的需求。
步骤14，分别计算物理节点1至物理节点4的加权资源值(wrv)。
其中，在计算时，neigh取2，occupy取0.5。另外，在本实施例中，虚拟节点1至虚拟节点3都未完成映射，所以暂时没有根据虚拟网络请求完成映射的物理节点，m＝0，neighm＝1；物理节点1至物理节点3都没有被其他虚拟节点占用，未设置虚拟机，因此，n＝0，occupyn＝1。
物理节点1的
物理节点2的
物理节点3的
经比较可知，物理节点2的加权资源值最大。
步骤15，将加权资源值最大的物理节点2分配给当前虚拟节点1，将虚拟节点1映射到物理节点2上，然后开始顺次映射虚拟节点2、虚拟节点3和虚拟节点4，完成虚拟网络请求1所请求的所有虚拟节点的映射。
在将虚拟节点1映射到物理节点2之后，根据虚拟节点1的映射步骤，最终可以将虚拟节点2映射到物理节点1，将虚拟节点3映射到物理节点3，将虚拟节点4映射到物理节点4，此时完成节点映射阶段，进入链路映射阶段。
在链路映射解析，执行以下步骤：
步骤S406，判断虚拟网络请求映射失败的次数是否超过预设次数，超过则拒绝该请求，未超过则送至等待队列，等待下一次的节点资源映射。
链路映射阶段
步骤21，将虚拟链路①、虚拟链路②和虚拟链路③按照带宽需求值从大到小的顺序排序。
由于虚拟链路①的带宽需求值为50，虚拟链路②的带宽需求值为45，虚拟链路③的带宽需求值为30。因此，排序结果为虚拟链路①、虚拟链路②和虚拟链路③。
步骤22，根据K最短路径算法，为带宽需求值最大的虚拟链路①在物理网络中选择前3条最短路径。
在本实施例中，取K＝3，虚拟链路①为虚拟节点1→虚拟节点2，对应到物理网络中，虚拟链路①对应物理节点1→物理节点2，这样计算出的前3条最短路径依次为物理节点1→物理节点2、物理节点1→物理节点4→物理节点2、物理节点1→物理节点3→物理节点2，路径长度分别为1、2、2。
步骤23，将前3条最短路径的路径长度分别乘以各自对应的带宽占用率，得到前3条最短路径优化后的路径长度。
在计算时，ε取0.5。由于物理节点1至物理节点4的带宽未被占用，即可用带宽等于总带宽，所以，前3条最短路径的带宽占用率都是0.5，这样，最短路径1：物理节点1→物理节点2优化后的路径长度为0.5，最短路径2：物理节点1→4→2优化后的路径长度为1，最短路径3：物理节点1→物理节点3→物理节点2优化后的路径长度为1。其中，最短路径1：物理节点1→物理节点2优化后的路径长度最短。
步骤24，前3条最短路径都满足虚拟链路①的带宽需求值50。
最短路径1：物理节点1→物理节点2的可用带宽为80。
物理节点1→物理节点4的可用带宽为90，物理节点4→物理节点2的可用带宽为80，因此，最短路径1：物理节点1→物理节点4→物理节点2的可用带宽为80。
物理节点1→物理节点3的可用带宽为70，物理节点3→物理节点2的可用带宽为50，因此，最短路径3：物理节点1→物理节点3→物理节点2的可用带宽为50。
因此，前3条最短路径都满足虚拟链路①的带宽需求值50。
步骤25，在前3条最短路径中，将优化后路径长度最短的最短路径1分配给虚拟链路①。
在将虚拟链路①映射到物理节点1和物理节点2之间的链路上之后，参照虚拟链路①的映射步骤，将虚拟链路②和虚拟链路③映射到物理网络中。最终将虚拟链路②映射到物理节点1和3之间的链路上，将虚拟链路③映射到物理节点2和4之间的链路上，此时链路映射阶段也完成了。
本发明实施例提供了基于占有率反馈的网络功能虚拟化资源映射方法。在节点映射阶段，基于物理节点的剩余CPU资源、链路带宽并结合节点占有率反馈来进行物理节点选择，如果某物理节点已经被其它虚拟网络请求中的虚拟节点映射，则该物理节点将以较低的概率被选中；在链路映射阶段，综合链路路径的长度和带宽资源占有率，优先映射占有率低的物理链路。本实施例适用于网络功能虚拟化资源映射，具有物理节点负荷承载均匀化、链路映射效率高、虚网请求映射成功率高等优点。
实施例四
本实施例提供了一种计算机程序、存储有该程序的存储介质和虚拟网络映射设备。其中，执行该程序用于实现以下步骤：
接收虚拟网络请求，所述虚拟网络请求携带虚拟网络的资源需求信息；
在物理网络中，选择满足所述资源需求信息且占用率最低的物理节点和物理链路进行虚拟网络映射。
进一步地，所述资源需求信息包括：多个虚拟节点的资源需求信息以及多条虚拟链路的资源需求信息。
进一步地，在节点映射阶段，根据每个虚拟节点的资源需求信息以及包含所述虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述虚拟节点的请求值；按照请求值从大到小的顺序，顺次将所述多个虚拟节点映射到满足各自对应的资源需求信息且节点占用率最低的物理节点；在链路映射阶段，按照所述多条虚拟链路的资源需求信息中的带宽需求值从大到小的顺序，顺次将所述多条虚拟链路映射到满足各自对应的资源需求信息且链路占用率最低的物理链路。
进一步地，在未被映射的虚拟节点中确定请求值最大的虚拟节点，选择满足所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息的物理节点；根据所述物理节点的虚拟机数量、所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息以及包含所述请求值最大的虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述物理节点的节点占用率；将所述请求值最大的虚拟节点映射到节点占用率最低的物理节点；判断是否存在未被映射的虚拟节点，如果存在未被映射的虚拟节点，则继续进行虚拟节点映射，直到所述多个虚拟节点都映射到对应的物理节点为止。
进一步地，在未被映射的虚拟链路中确定带宽需求值最大的虚拟链路，选择符合所述带宽需求值最大的虚拟链路的资源需求信息的物理链路；根据所述物理链路的带宽占用率以及所述物理链路的长度，确定所述物理链路的链路占用率；将所述带宽需求值最大的虚拟链路映射到链路占用率最低的物理链路上；判断是否存在未被映射的虚拟链路，如果存在未被映射的虚拟链路，则继续进行虚拟链路映射，直到所述多条虚拟链路都映射到对应的物理链路为止。
该存储介质主要是用于存储上述程序，因此，本实施例不再详细描述存储介质内的程序；而存储介质只要能存储上述程序即可。
前述实施例所公开虚拟网络映射方法的技术方案可以通过在虚拟网络映射设备中实施执行，以得到对应的虚拟网络映射设备。本实施例以运行在虚拟网络映射设备上为例进行说明，图5是本发明实施例的一种实现虚拟网络映射方法的虚拟网络映射设备的硬件结构示意图。如图5所示，虚拟网络映射设备500可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器510(处理器510可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器520、以及用于通信功能的数据收发器530。本领域普通技术人员可以理解，图5所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成单一限定。例如，虚拟网络映射设备500通过对上述功能的拆分或合并，还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。
存储器520可以用于存储应用软件的软件程序以及模块，前述实施例中公开的虚拟网络映射设备对应的虚拟网络映射方法对应的程序指令/模块就可以存储在存储器520，关于虚拟网络映射方法在之前的实施例已经详细描述，因此本实施例不再详细重述。
处理器510通过运行(执行)存储在存储器520内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述虚拟网络映射方法。存储器520可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器520可进一步包括相对于处理器510远程设置的存储器(云存储器)，这些远程存储器可以通过网络连接至虚拟网络映射设备500。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
数据收发器530用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括虚拟网络映射设备500的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，数据收发器530包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，数据收发器530包括射频(RadioFrequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (11)

1.一种虚拟网络映射方法，其特征在于，包括：
接收虚拟网络请求，所述虚拟网络请求携带虚拟网络的资源需求信息；
在物理网络中，选择满足所述资源需求信息且占用率最低的物理节点和物理链路进行虚拟网络映射。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述资源需求信息包括：
多个虚拟节点的资源需求信息以及多条虚拟链路的资源需求信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选择满足所述资源需求信息且占用率最低的物理节点和物理链路进行虚拟网络映射，包括：
在节点映射阶段，根据每个虚拟节点的资源需求信息以及包含所述虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述虚拟节点的请求值；
按照请求值从大到小的顺序，顺次将所述多个虚拟节点映射到满足各自对应的资源需求信息且节点占用率最低的物理节点；
在链路映射阶段，按照所述多条虚拟链路的资源需求信息中的带宽需求值从大到小的顺序，顺次将所述多条虚拟链路映射到满足各自对应的资源需求信息且链路占用率最低的物理链路。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述顺次将所述多个虚拟节点映射到满足各自对应的资源需求信息且节点占用率最低的物理节点，包括：
在未被映射的虚拟节点中确定请求值最大的虚拟节点，选择满足所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息的物理节点；
根据所述物理节点的虚拟机数量、所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息以及包含所述请求值最大的虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述物理节点的节点占用率；
将所述请求值最大的虚拟节点映射到节点占用率最低的物理节点；
判断是否存在未被映射的虚拟节点，如果存在未被映射的虚拟节点，则继续进行虚拟节点映射，直到所述多个虚拟节点都映射到对应的物理节点为止。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述顺次将所述多条虚拟链路映射到满足各自对应的资源需求信息且链路占用率最低的物理链路，包括：
在未被映射的虚拟链路中确定带宽需求值最大的虚拟链路，选择符合所述带宽需求值最大的虚拟链路的资源需求信息的物理链路；
根据所述物理链路的带宽占用率以及所述物理链路的长度，确定所述物理链路的链路占用率；
将所述带宽需求值最大的虚拟链路映射到链路占用率最低的物理链路上；
判断是否存在未被映射的虚拟链路，如果存在未被映射的虚拟链路，则继续进行虚拟链路映射，直到所述多条虚拟链路都映射到对应的物理链路为止。
6.一种虚拟网络映射设备，其特征在于，所述虚拟网络映射设备包括处理器、存储器；所述处理器用于执行存储器中存储的缓存系统的运维程序，以实现以下步骤：
接收虚拟网络请求，所述虚拟网络请求携带虚拟网络的资源需求信息；
在物理网络中，选择满足所述资源需求信息且占用率最低的物理节点和物理链路进行虚拟网络映射。
7.根据权利要求6所述的虚拟网络映射设备，其特征在于，所述资源需求信息包括：多个虚拟节点的资源需求信息以及多条虚拟链路的资源需求信息。
8.根据权利要求7所述的虚拟网络映射设备，其特征在于，所述处理器还用于执行存储器中存储的缓存系统的运维程序，以实现以下步骤：
在节点映射阶段，根据每个虚拟节点的资源需求信息以及包含所述虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述虚拟节点的请求值；
按照请求值从大到小的顺序，顺次将所述多个虚拟节点映射到满足各自对应的资源需求信息且节点占用率最低的物理节点；
在链路映射阶段，按照所述多条虚拟链路的资源需求信息中的带宽需求值从大到小的顺序，顺次将所述多条虚拟链路映射到满足各自对应的资源需求信息且链路占用率最低的物理链路。
9.根据权利要求8所述的虚拟网络映射设备，其特征在于，所述处理器还用于执行存储器中存储的缓存系统的运维程序，以实现以下步骤：
在未被映射的虚拟节点中确定请求值最大的虚拟节点，选择满足所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息的物理节点；
根据所述物理节点的虚拟机数量、所述请求值最大的虚拟节点的资源需求信息以及包含所述请求值最大的虚拟节点的虚拟链路的资源需求信息，确定所述物理节点的节点占用率；
将所述请求值最大的虚拟节点映射到节点占用率最低的物理节点；
判断是否存在未被映射的虚拟节点，如果存在未被映射的虚拟节点，则继续进行虚拟节点映射，直到所述多个虚拟节点都映射到对应的物理节点为止。
10.根据权利要求8或9所述的虚拟网络映射设备，其特征在于，所述处理器还用于执行存储器中存储的缓存系统的运维程序，以实现以下步骤：
在未被映射的虚拟链路中确定带宽需求值最大的虚拟链路，选择符合所述带宽需求值最大的虚拟链路的资源需求信息的物理链路；
根据所述物理链路的带宽占用率以及所述物理链路的长度，确定所述物理链路的链路占用率；
将所述带宽需求值最大的虚拟链路映射到链路占用率最低的物理链路上；
判断是否存在未被映射的虚拟链路，如果存在未被映射的虚拟链路，则继续进行虚拟链路映射，直到所述多条虚拟链路都映射到对应的物理链路为止。
11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现权利要求1～5中任一项所述的虚拟网络映射方法。
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