CN111431815B - 虚拟网络映射方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种虚拟网络映射方法与系统。所述虚拟网络映射方法包括：响应于接收虚拟网络业务的请求，确定满足虚拟网络业务的带宽的第1物理节点集合；根据第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，确定与虚拟网络业务中的多个虚拟节点相映射的多个物理节点，并将所述多个虚拟节点一一映射至所述多个物理节点；以及根据物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组，并将所述多个虚拟链路中的每一者映射至相应的物理链路组。本发明为差异化虚拟网络业务提供较好的全局性风险均衡策略，从而提高光网络技术对多业务的支持能力。

Description

虚拟网络映射方法与系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体地，涉及一种虚拟网络映射方法与系统。

背景技术

随着数据中心、云计算及物联网等技术的快速发展，传统网络架构的僵化问题日益突出。运营商通过网络功能虚拟化技术将物理网络抽象为多个彼此独立的虚拟网络，以共享其物理资源；并根据用户的多样化需求部署业务。由于网络功能动态加载和网络资源按需调配的实现，加速网络技术的创新与应用，网络虚拟化成为解决现有网络问题的一个有效途径。

虚拟网络环境下底层的物理网络存在着业务流量负载分布不均衡的缺陷。然而，传统的负载均衡映射方法只考虑链路或节点的负载绝对均衡，造成物理网络拓扑风险不均衡和虚拟网络可靠性难以保证等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种虚拟网络映射方法与系统，其可避免光网络的流量局部过载及业务风险分布过于集中，为差异化虚拟网络业务提供较好的全局性风险均衡策略，从而提高光网络技术对多业务的支持能力。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种虚拟网络映射方法，所述虚拟网络映射方法包括：响应于接收关于虚拟网络业务的请求，确定满足所述虚拟网络业务的带宽的第1物理节点集合；根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟节点相映射的多个物理节点，并将所述多个虚拟节点一一映射至所述多个物理节点；以及根据物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组，并将所述多个虚拟链路中的每一者映射至相应的物理链路组，其中，所述物理链路集合由所述多个物理节点所对应的多个物理链路构成，以及所述物理链路组中包括至少一个物理链路。

优选地，所述确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟节点相映射的多个物理节点包括：按照第一预设排序规则，对所述多个虚拟节点中的各个虚拟节点进行排序；确定与所述多个虚拟节点中的第1虚拟节点相映射的第1物理节点，其中所述第1虚拟节点为所述多个虚拟节点中排序第一的虚拟节点；以及按照所述多个虚拟节点中的其他虚拟节点的排序，逐一确定与所述其他虚拟节点相映射的物理节点。

优选地，所述确定与所述多个虚拟节点中的第1虚拟节点相映射的第1物理节点包括：根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，计算所述各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差；以及筛选与所述各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差中的最小风险方差所对应的第1物理节点第1虚拟节点第1物理节点。

优选地，所述逐一确定与所述其他虚拟节点相映射的物理节点包括：确定与所述其他虚拟节点中的第m虚拟节点相映射的第m物理节点，其中，m为等于或大于2的正整数。

优选地，所述确定与所述其他虚拟节点中的第m虚拟节点相映射的第m物理节点包括：在确定与所述第m-1虚拟节点相映射的第m-1物理节点之后，从所述第m-1物理节点集合中删除所述第1物理节点，以获取更新后的第m物理节点集合；根据所述第m物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，计算所述各个物理节点失效后的第m物理节点集合的风险方差；筛选与所述各个物理节点失效后的第m物理节点集合的风险方差中的最小风险方差所对应的第m物理节点；以及将所述第m虚拟节点映射至所述第m物理节点。

优选地，所述虚拟网络映射方法还包括：根据以下公式计算所述第1物理节点集合中的任一物理节点i的第一预设风险因子R_{node_i}：

其中，λ_j(G)为邻接矩阵A(G)的特征根，

G为由所述第1物理节点集合及所述物理链路集合组成的网络拓扑集合，ω_{link_ij}为物理链路ij未使用的带宽，B_{link_ij}为物理链路ij的总带宽；λ_j(G-node_i)为邻接矩阵A(G-node_i)的特征根，G-node_i为G中的物理节点i失效时的网络拓扑集合；以及N为所述第1物理节点集合中的物理节点的个数。

优选地，所述确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组包括：基于所述多个物理链路中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用最短路径算法获取与所述多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组。

优选地，所述采用最短路径算法获取与所述多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组包括：按照第二预设排序规则，对所述多个虚拟链路中的各个虚拟链路进行排序；基于所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法确定与所述多个虚拟链路中的第1虚拟链路相映射的第1物理链路组，其中所述第1虚拟链路为所述多个虚拟链路中排序第一的虚拟链路；以及按照所述多个虚拟链路中的其他虚拟链路的排序，逐一确定与所述其他虚拟链路相映射的其他物理链路组。

优选地，所述逐一确定与所述其他虚拟链路相映射的其他物理链路组包括：基于所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法确定与所述其他虚拟链路中的第k虚拟链路相映射的第k物理链路组，其中，k为等于或大于2的正整数。

优选地，所述确定与所述其他虚拟链路中的第k虚拟链路相映射的第k物理链路组包括：在确定与所述第k-1虚拟链路相映射的第k-1物理链路组之后，根据所述第k-1物理链路组中的各个物理链路未使用的带宽，更新所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子；以及根据所述物理链路集合中的各个物理链路的更新后的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法获取与所述第k虚拟链路相映射的第k物理链路组。

优选地，所述虚拟网络映射方法还包括：根据以下公式计算所述物理链路集合中的任一物理链路ij的第二预设风险因子R_{link_ij}：

其中，ω_{link_ij}是指A(G)中第i行j列处的元素为物理链路ij未使用的带宽，B_{link_ij}为物理链路ij的总带宽；ρ_{link_ij}为物理链路ij的故障率；以及

为邻接矩阵

中的各个元素

与相应物理链路ij的故障率的乘积的最大值，G为由所述第1物理节点集合及所述物理链路集合组成的网络拓扑集合。

通过上述技术方案，本发明创造性地首先确定满足所述虚拟网络业务的带宽的第1物理节点集合，然后根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子执行虚拟网络业务的虚拟节点的映射，并根据所述各个物理节点组成的物理链路的第二预设风险因子执行所述虚拟网络业务的虚拟链路的映射，由此可避免光网络的流量局部过载及业务风险分布过于集中，基于物理网络拓扑的风险感知可为差异化虚拟网络业务提供较好的全局性风险均衡策略，从而提高光网络技术对多业务的支持能力。

本发明第二方面还提供一种虚拟网络映射系统，所述虚拟网络映射系统包括：第1物理节点集合确定装置，用于响应于接收关于虚拟网络业务的请求，确定满足所述虚拟网络业务的带宽的第1物理节点集合；物理节点映射装置，用于根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟节点相映射的多个物理节点，并将所述多个虚拟节点一一映射至所述多个物理节点；以及物理链路组映射装置，用于根据物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组，并将所述多个虚拟链路中的每一者映射至相应的物理链路组，其中，所述物理链路集合由所述多个物理节点所对应的多个物理链路构成，以及所述物理链路组中包括至少一个物理链路。

有关本发明提供的所述虚拟网络映射系统的具体细节及益处可参阅上述针对所述虚拟网络映射方法的描述，于此不再赘述。

本发明第三方面还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的虚拟网络映射方法。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的虚拟网络映射方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的确定与多个虚拟节点相映射的多个物理节点的流程图；

图3是本发明实施例提供的确定与第1虚拟节点相映射的第1物理节点的流程图；

图4是本发明实施例提供的确定第m虚拟节点相映射的第m物理节点的流程图；

图5是本发明实施例提供的获取与多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组的流程图；

图6是本发明实施例提供的确定与第k虚拟链路相映射的第k物理链路组的流程图；

图7是本发明实施例提供的整个虚拟网络业务的映射过程的流程图；以及

图8是本发明实施例提供的虚拟网络映射系统的结构图。

附图标记说明

10 集合确定装置 20 物理节点映射装置

30 物理链路组映射装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在介绍本发明具体实施例之前，简单介绍本发明的主要设计思路：软件定义光网络的控制器在初始化时，采集获取物理网络中全部节点与链路所构成的拓扑信息，并结合拓扑资源的使用情况(例如带宽)计算每个节点和每条链路的风险因子；在虚拟网络业务的请求到达时，物理网络根据节点风险因子和链路风险因子进行节点映射和链路映射。通过该设计可以提高虚拟网络风险的全局均衡性，并避免光网络的流量局部过载及业务风险分布过于集中。

图1是本发明实施例提供的虚拟网络映射方法的流程图。如图1所示，所述虚拟网络映射方法可包括步骤S101-步骤S103。

步骤S101，响应于接收关于虚拟网络业务的请求，确定满足所述虚拟网络业务的带宽的第1物理节点集合。

所述虚拟网络业务可为包括Nv个虚拟节点及Lv条虚拟链路，且带宽为Bv的虚拟网络业务。若有N个物理节点，N等于或大于Nv，且所述N个物理节点中的任两者所对应的链路的剩余带宽大于或等于Bv，则将该N个物理节点作为所述第1物理节点集合。

在确定了所述第1物理节点集合之后，相当于确定了由所述第1物理节点集合中的多个物理节点及其任意两者之间形成的多个物理链路。由此，设定由所述多个物理节点及所述多个物理链路构成的物理网络拓扑集合为G(N,L)，网络中的所述第1物理节点集合为N＝(node_1，node_2,…,node_N)，网络中所述物理链路集合为L(link_1,link_2,…,link_M)。

在执行步骤S102之前，可分别对物理节点的第一预设风险因子及物理链路的第二风险因子进行定义。

具体地，所述虚拟网络映射方法还可包括：根据以下公式计算所述第1物理节点集合中的任一物理节点i的第一预设风险因子R_{node_i}：

其中，λ_j(G)为(加权)邻接矩阵A(G)的特征根，

(表明邻接矩阵A(G)的第i行第j列的元素为

)，G为由所述第1物理节点集合及所述物理链路集合组成的(物理)网络拓扑集合，ω_{link_ij}为物理链路ij未使用的带宽(可根据B_{link_ij}及物理链路ij已使用的带宽计算)，B_{link_ij}为物理链路ij的总带宽；λ_j(G-node_i)为邻接矩阵A(G-node_i)的特征根，G-node_i为G中的物理节点i失效时(或者物理节点i被占用后)的网络拓扑集合；以及N为所述第1物理节点集合中的物理节点的个数。

所述虚拟网络映射方法还可包括：根据以下公式计算所述物理链路集合中的任一物理链路ij的第二预设风险因子R_{link_ij}：

其中，ω_{link_ij}为物理链路ij未使用的带宽(可根据B_{link_ij}及物理链路ij已使用的带宽计算)；B_{link_ij}为物理链路ij的总带宽；ρ_{link_ij}为物理链路ij的故障率；以及

为邻接矩阵

中的各个元素

与相应物理链路ij的故障率的乘积的最大值，G为由所述第1物理节点集合及所述物理链路集合组成的网络拓扑集合。

由此，根据公式(1)、(2)及每条物理链路的总带宽与实际的已使用带宽，可计算出网络中的每个物理节点及每条物理链路所对应的风险因子，从而感知物理节点与物理链路的重要性和风险度，即第一(或第二)预设风险因子越高则对应的风险度越高。

下面根据每个物理节点所对应的第一预设风险因子及每条物理链路所对应的第二预设风险因子，分别执行虚拟网络业务中的多个虚拟节点及相应的虚拟链路的映射过程。

对于执行虚拟网络业务中的多个虚拟节点的映射过程，具体包括以下内容。

步骤S102，根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟节点相映射的多个物理节点，并将所述多个虚拟节点一一映射至所述多个物理节点。

对于步骤S102，如图2所示，所述确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟节点相映射的多个物理节点可包括步骤S201-步骤S203。

步骤S201，按照第一预设排序规则，对所述多个虚拟节点中的各个虚拟节点进行排序。

其中，所述第一预设排序规则可为按照所述虚拟节点的ID进行排序(包括升序排列或降序排列)。例如，可将ID最大(或最小)的虚拟节点作为第1虚拟节点，其他虚拟节点按照ID值从大到小(或从小到大)依次被称为第二虚拟节点、第三虚拟节点、第四虚拟节点……等等。

步骤S202，确定与所述多个虚拟节点中的第1虚拟节点相映射的第1物理节点。

其中，所述第1虚拟节点为所述多个虚拟节点中排序第一的虚拟节点。

对于步骤S202，如图3所示，所述确定与所述多个虚拟节点中的第1虚拟节点相映射的第1物理节点可包括步骤S301-步骤S302。

步骤S301，根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，计算所述各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差。

也就是说，将第1虚拟节点与第1物理节点集合中的各个物理节点进行逐一预映射。具体地，若第1虚拟节点与第1物理节点集合中的物理节点i(i可为1至N中的任意正整数，其中N为第1物理节点集合中的物理节点的个数)预映射，则在预映射之后该物理节点i失效，需要将该物理节点i从第1物理节点集合中删除。在这种情况下，根据以下过程计算预映射物理节点i(或物理节点i失效)后的第1物理节点集合的风险方差。

首先，根据平均值公式

求取所述物理节点i失效后的第1物理节点集合中的其他各个物理节点的第一预设风险因子的平均值；然后，根据方差公式

求取所述物理节点i失效后的第1物理节点集合中的其他物理节点的第一风险因子的方差(简称为风险方差)。

步骤S302，筛选与所述各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差中的最小风险方差所对应的第1物理节点。

当某物理节点node_r失效后的第1物理节点集合的风险方差

满足公式R_{σ,(G1-node_r)}＝MIN(R_{σ,(G1-node_1)},R_{σ,(G1-node_2)},...,R_{σ,(G1-node_N)})(也就是说，

在各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差中最小时)，筛选该物理节点node_r作为第1物理节点。

在执行步骤S302之后，即可将所述第1虚拟节点映射至所述第1物理节点。将所述第1虚拟节点映射到步骤S302中筛选得到的第1物理节点node_r。当然，也可确定完所有虚拟节点相对应的物理节点之后，再执行映射动作。

步骤S203，按照所述多个虚拟节点中的其他虚拟节点的排序，逐一确定与所述其他虚拟节点相映射的物理节点。

对于步骤S203，所述逐一确定与所述其他虚拟节点相映射的物理节点可包括：确定与所述其他虚拟节点中的第m虚拟节点相映射的第m物理节点，其中，m为等于或大于2的正整数。

在将所述第1虚拟节点映射到步骤S302中筛选得到的第1物理节点node_r之后，相当于该第1物理节点node_r已被占用，则需要将该第1物理节点node_r从所述第1物理节点集合中删除，以对物理节点集合进行更新(此时，第1物理节点node_r失效)。相应地，也可将所述第1虚拟节点从所述虚拟网络业务请求中删除。之后，再执行其他虚拟节点的映射过程。

具体地，如图4所示，所述确定与所述其他虚拟节点中的第m虚拟节点相映射的第m物理节点可包括步骤S401-步骤S403。

步骤S401，在确定与所述第m-1虚拟节点相映射的第m-1物理节点之后，从所述第m-1物理节点集合中删除所述第1物理节点，以获取更新后的第m物理节点集合。

在本实施例中，以m＝2为例进行说明，在将所述第1虚拟节点映射到步骤S302中筛选得到的第1物理节点node_r之后，可将该第1物理节点node_r从所述第1物理节点集合中删除，以对物理节点集合进行更新(第1物理节点node_r失效)，从而可获取更新后的第2物理节点集合。

步骤S402，根据所述第m物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，计算所述各个物理节点失效后的第m物理节点集合的风险方差。

与上述步骤S301类似，将第m虚拟节点与第m物理节点集合中的各个物理节点进行逐一预映射。具体地，若第m虚拟节点与第m物理节点集合中的物理节点k预映射，则在预映射之后该物理节点k失效，需要将该物理节点k从第m物理节点集合中删除。在这种情况下，根据以下过程计算预映射物理节点k(或物理节点k失效)后的第m物理节点集合的风险方差。

首先，根据相应的平均值公式，求取物理节点k失效后的所述第m物理节点集合中的其他物理节点的第一预设风险因子的平均值；然后，根据方差公式，求取所述物理节点k失效后的第m物理节点集合中的其他物理节点的风险方差。例如，当m＝2时，根据平均值公式

求取所述物理节点k失效后的第2物理节点集合中的其他各个物理节点的第一预设风险因子的平均值；然后，根据方差公式

求取所述物理节点k失效后的第2物理节点集合中的其他物理节点的风险方差。

步骤S403，筛选与所述各个物理节点失效后的第m物理节点集合的风险方差中的最小风险方差所对应的第m物理节点。

当某物理节点node_s失效后的第m物理节点集合的风险方差

满足公式R_{σ,(Gm-node_s)}＝MIN(R_{σ,(Gm-node_1)},R_{σ,(Gm-node_2)},...,R_{σ,(Gm-node_N-(m-1))})(也就是说，R_{σ,node_s}在各个物理节点失效后的第m物理节点集合的风险方差中最小)时，筛选该物理节点node_s作为第m物理节点。

在执行完步骤S403之后，可将所述第m虚拟节点映射至所述第m物理节点。即，若m＝2，则可将所述第二虚拟节点映射到步骤S403中筛选得到的第二物理节点node_s。当然，可在执行步骤S403的过程中，每确定一个虚拟节点相对应的物理节点，立即执行相应的映射工作；也可确定完所有虚拟节点相对应的物理节点之后，再执行映射动作。

由此，上述实施例可通过逐一预映射的方式，可筛选与任意虚拟节点相映射的特定物理节点，以使得该特定物理节点失效后的物理节点集合的风险方差最小，从而虚拟节点与相应的物理节点映射过程及后续的物理网络拓扑风险都非常稳定(或非常均衡)，从而可解决造成物理网络拓扑风险不均衡和虚拟网络可靠性难以保证等问题。

对于执行虚拟网络业务中的多个相应的虚拟链路的映射过程，具体包括以下内容。

步骤S103，根据物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组，并将所述多个虚拟链路中的每一者映射至相应的物理链路组。

其中，所述物理链路集合由所述多个物理节点所对应的多个物理链路构成，以及所述物理链路组中包括至少一个物理链路。

对于步骤S103，所述确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组可包括：基于所述多个物理链路中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用最短路径算法获取与所述多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组。

其中，所述最短路径算法可为迪杰斯特拉(Dijkstra)算法，该Dijkstra算法是经典的最短路径算法。

以第i虚拟节点与第j虚拟节点所对应的虚拟链路V_{link_ij}为例，该虚拟链路V_{link_ij}可映射至由第i物理节点至第j物理节点之间的任意一个或多个物理链路(例如，从第i物理节点到第k节点之间的物理链路link_ik及从第k物理节点到第j节点之间的物理链路link_kj；或者从第i物理节点到第r节点之间的物理链路link_ir、从第r物理节点到第s节点之间的物理链路link_rs及从第s物理节点到第j节点之间的物理链路link_sj等各种可能物理链路的组合)。在本发明的下述实施例中，可通过所述Dijkstra算法结合各个物理链路的第二预设风险可快速准确地找到两个物理节点之间的最小风险路径。

具体地，如图5所示，所述采用最短路径算法获取与所述多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组可包括步骤S501-步骤S503。

步骤S501，按照第二预设排序规则，对所述多个虚拟链路中的各个虚拟链路进行排序。

其中，所述第二预设排序规则可为按照所述各个虚拟链路的ID进行排序(包括升序排列或降序排列)。例如，可将ID最大(或最小)的虚拟链路作为第1虚拟链路，其他虚拟链路按照ID值从大到小(或从小到大)依次被称为第二虚拟链路、第三虚拟链路、第四虚拟链路……等等。

步骤S502，基于所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法确定与所述多个虚拟链路中的第1虚拟链路相映射的第1物理链路组。

其中，所述第1虚拟链路为所述多个虚拟链路中排序第一的虚拟链路。

也就是说，将所述各个物理链路的第二预设风险因子(由所述第二预设风险因子的定义可知，该第二预设风险因子依赖于各个物理链路的剩余带宽与故障率)视为相应的各个物理链路的路径长度，通过Dijkstra算法获取与所述第1虚拟链路相映射的第1物理链路组。

在执行完步骤S502之后，可将所述第1虚拟链路映射至所述第1物理链路组。当然，也可确定完所有虚拟链路相对应的物理链路组之后，再执行映射动作。

步骤S503，按照所述多个虚拟链路中的其他虚拟链路的排序，逐一确定与所述其他虚拟链路相映射的其他物理链路组。

对于步骤S503，所述逐一确定与所述其他虚拟链路相映射的其他物理链路组可包括：基于所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法确定与所述其他虚拟链路中的第k虚拟链路相映射的第k物理链路组，其中，k为等于或大于2的正整数。

在将所述第1虚拟链路映射到步骤S502中确定的第1物理链路组之后，相当于该第1物理链路组中的任一物理链路的已使用带宽发生变化，则需要对邻接矩阵A(G)进行更新，以对各个物理链路的第二预设风险因子进行更新。之后，再执行其他虚拟链路的映射过程。

具体地，如图6所示，所述确定与所述其他虚拟链路中的第k虚拟链路相映射的第k物理链路组可包括步骤S601-步骤S602。

步骤S601，在确定与所述第k-1虚拟链路相映射的第k-1物理链路组之后，根据所述第k-1物理链路组中的各个物理链路未使用的带宽，更新所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子。

在本实施例中，以k＝2为例进行说明，在将所述第1虚拟链路映射到步骤S302中得到的第1物理链路组之后，可对A(G)进行更新，以对各个物理链路的第二预设风险因子进行更新，从而可获取各个物理链路的更新后的第二预设风险因子。

步骤S602，根据所述物理链路集合中的各个物理链路的更新后的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法获取与所述第k虚拟链路相映射的第k物理链路组。

可将所述各个物理链路的更新后的第二预设风险因子(由所述第二预设风险因子的定义可知，该第二预设风险因子依赖于各个物理链路的剩余带宽与故障率)视为相应的各个物理链路的路径长度，通过Dijkstra算法获取与所述第二虚拟链路相映射的第二物理链路组。

在执行完步骤S602的过程中，每确定一个虚拟链路相对应的物理链路组，立即可将所述虚拟链路映射至所述物理链路组。当然，也可确定完所有虚拟链路相对应的物理链路组之后，再执行映射动作。

由此，本发明上述各个实施例基于拓扑风险感知，可为虚拟网络业务提供可靠且稳定的映射结果。

具体而言，下面以图7为例对整个虚拟网络业务的映射过程进行解释和说明。

如图7所示，整个虚拟网络业务的映射过程可包括步骤S701-步骤S714。

步骤S701，接收关于虚拟网络业务的请求。

所述虚拟网络业务可为包括Nv个虚拟节点及Lv条虚拟链路，且带宽为Bv的虚拟网络业务。

步骤S702，判断是否具有满足虚拟网络业务的带宽的第1物理节点集合，若有，则执行步骤S703；否则拒绝所述请求。

所述第1物理节点集合中包括N个物理节点，N等于或大于Nv，且所述N个物理节点中的任两者所对应的链路的剩余带宽大于或等于Bv。

步骤S703，确定所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子及与物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子。

其中，所述物理链路集合由所述多个物理节点所对应的多个物理链路构成。

步骤S704，对虚拟网络业务中的多个虚拟节点进行排序。

步骤S705，根据所述第i物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，计算所述各个物理节点失效后的第i物理节点集合的风险方差。

其中，i的初始值为1。

步骤S706，筛选与所述各个物理节点失效后的第i物理节点集合的风险方差中的最小风险方差所对应的物理节点。

步骤S707，将排序第一的虚拟节点映射至所筛选的物理节点。

步骤S708，从所述第i物理节点集合中删除已映射的物理节点，以对所述第i物理节点集合进行更新，以获取更新后的第i＝i+1物理节点集合。

步骤S709，判断i-1是否等于Nv，若是，则执行步骤S710；否则，执行步骤S705及步骤S706。

步骤S710，对虚拟网络业务中的多个虚拟链路进行排序。

步骤S711，基于所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用Dijkstra算法确定与排序第一的虚拟链路相对应的物理链路组。

步骤S712，将排序第一的虚拟链路映射至所确定的物理链路组。

步骤S713，更新A(G)及各个物理链路的第二预设风险因子。

步骤S714，j＝j+1，并判断j是否等于Lv，若是，则执行结束；否则，执行步骤S711。

其中，j的初始值为0。

综上所述，本发明创造性地首先确定满足所述虚拟网络业务的带宽的第1物理节点集合，然后根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子执行虚拟网络业务的虚拟节点的映射，并根据所述各个物理节点组成的物理链路的第二预设风险因子执行所述虚拟网络业务的虚拟链路的映射，由此可避免光网络的流量局部过载及业务风险分布过于集中，基于物理网络拓扑的风险感知可为差异化虚拟网络业务提供较好的全局性风险均衡策略，从而提高光网络技术对多业务的支持能力。

图8是本发明实施例提供的虚拟网络映射系统的结构图。如图8所示，所述虚拟网络映射系统可包括：集合确定装置10，用于响应于接收关于虚拟网络业务的请求，确定满足所述虚拟网络业务的带宽的第1物理节点集合；物理节点映射装置20，用于根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟节点相映射的多个物理节点，并将所述多个虚拟节点一一映射至所述多个物理节点；以及物理链路组映射装置30，用于根据物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组，并将所述多个虚拟链路中的每一者映射至相应的物理链路组，其中，所述物理链路集合由所述多个物理节点所对应的多个物理链路构成，以及所述物理链路组中包括至少一个物理链路。

优选地，所述物理节点映射装置20包括：第一排序模块(未示出)，用于按照第一预设排序规则，对所述多个虚拟节点中的各个虚拟节点进行排序；第一确定模块(未示出)，用于确定与所述多个虚拟节点中的第1虚拟节点相映射的第1物理节点，其中所述第1虚拟节点为所述多个虚拟节点中排序第一的虚拟节点；以及第二确定模块(未示出)按照所述多个虚拟节点中的其他虚拟节点的排序，逐一确定与所述其他虚拟节点相映射的物理节点。

优选地，所述第一确定模块(未示出)包括：第一方差计算单元，用于根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，计算所述各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差；以及第一筛选单元，用于筛选与所述各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差中的最小风险方差所对应的第1物理节点。

优选地，所述第二确定模块(未示出)用于逐一确定与所述其他虚拟节点相映射的物理节点包括：确定与所述其他虚拟节点中的第m虚拟节点相映射的第m物理节点，其中，m为等于或大于2的正整数。

优选地，所述第二确定模块(未示出)包括：第一获取单元，用于在确定与所述第m-1虚拟节点相映射的第m-1物理节点之后，从所述第m-1物理节点集合中删除所述第1物理节点，以获取更新后的第m物理节点集合；第二方差计算单元，用于根据所述第m物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，计算所述各个物理节点失效后的第m物理节点集合的风险方差；以及第二筛选单元，用于筛选与所述各个物理节点失效后的第m物理节点集合的风险方差中的最小风险方差所对应的第m物理节点

优选地，所述虚拟网络映射系统还包括：第一计算装置(未示出)，用于根据以下公式计算所述第1物理节点集合中的任一物理节点i的第一预设风险因子

其中，λ_j(G)为邻接矩阵A(G)的特征根，

G为由所述第1物理节点集合及所述物理链路集合组成的网络拓扑集合，ω_{link_ij}为物理链路ij未使用的带宽，B_{link_ij}为物理链路ij的总带宽；λ_j(G-node_i)为邻接矩阵A(G-node_i)的特征根，G-node_i为G中的物理节点i失效时的网络拓扑集合；以及N为所述第1物理节点集合中的物理节点的个数。

优选地，所述物理链路组映射装置30用于确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组包括：基于所述多个物理链路中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用最短路径算法获取与所述多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组。

优选地，所述物理链路组映射装置30包括：第二排序模块(未示出)，用于按照第二预设排序规则，对所述多个虚拟链路中的各个虚拟链路进行排序；第三确定模块(未示出)，用于基于所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法确定与所述多个虚拟链路中的第1虚拟链路相映射的第1物理链路组，其中所述第1虚拟链路为所述多个虚拟链路中排序第一的虚拟链路；以及第四确定模块(未示出)，用于按照所述多个虚拟链路中的其他虚拟链路的排序，逐一确定与所述其他虚拟链路相映射的其他物理链路组。

优选地，所述第四确定模块(未示出)用于逐一确定与所述其他虚拟链路相映射的其他物理链路组包括：基于所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法确定与所述其他虚拟链路中的第k虚拟链路相映射的第k物理链路组，其中，k为等于或大于2的正整数。

优选地，所述第四确定模块(未示出)包括：更新单元，用于在确定与所述第k-1虚拟链路相映射的第k-1物理链路组之后，根据所述第k-1物理链路组中的各个物理链路未使用的带宽，更新所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子；以及第二获取单元，用于根据所述物理链路集合中的各个物理链路的更新后的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法获取与所述第k虚拟链路相映射的第k物理链路组。

优选地，所述虚拟网络映射系统还包括：第二计算装置(未示出)，用于根据以下公式计算所述物理链路集合中的任一物理链路ij的第二预设风险因子

其中，ω_{link_ij}为物理链路ij未使用的带宽；B_{link_ij}为物理链路ij的总带宽；ρ_{link_ij}为物理链路ij的故障率；以及

为邻接矩阵

中的各个元素

与相应物理链路ij的故障率的乘积的最大值，G为由所述第1物理节点集合及所述物理链路集合组成的网络拓扑集合。

有关本发明提供的所述虚拟网络映射系统的具体细节及益处可参阅上述针对所述虚拟网络映射方法的描述，于此不再赘述。

本发明第三方面还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的虚拟网络映射方法。

所述机器可读存储介质包括但不限于相变内存(相变随机存取存储器的简称，Phase Change Random Access Memory，PRAM，亦称为RCM/PCRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体(Flash Memory)或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备等各种可以存储程序代码的介质。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种虚拟网络映射方法，其特征在于，所述虚拟网络映射方法包括：

响应于接收关于虚拟网络业务的请求，确定满足所述虚拟网络业务的带宽的第1物理节点集合；

根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟节点相映射的多个物理节点，并将所述多个虚拟节点一一映射至所述多个物理节点；以及

根据物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组，并将所述多个虚拟链路中的每一者映射至相应的物理链路组，其中，所述物理链路集合由所述多个物理节点所对应的多个物理链路构成，以及所述物理链路组中包括至少一个物理链路，

其中，所述确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟节点相映射的多个物理节点包括：

按照第一预设排序规则，对所述多个虚拟节点中的各个虚拟节点进行排序；

确定与所述多个虚拟节点中的第1虚拟节点相映射的第1物理节点，其中所述第1虚拟节点为所述多个虚拟节点中排序第一的虚拟节点；以及

按照所述多个虚拟节点中的其他虚拟节点的排序，逐一确定与所述其他虚拟节点相映射的物理节点，

其中，所述确定与所述多个虚拟节点中的第1虚拟节点相映射的第1物理节点包括：

根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，计算所述各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差；以及

筛选与所述各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差中的最小风险方差所对应的第1物理节点。

2.根据权利要求1所述的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述逐一确定与所述其他虚拟节点相映射的物理节点包括：确定与所述其他虚拟节点中的第m虚拟节点相映射的第m物理节点，其中，m为等于或大于2的正整数。

3.根据权利要求2所述的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述确定与所述其他虚拟节点中的第m虚拟节点相映射的第m物理节点包括：

在确定与所述第m-1虚拟节点相映射的第m-1物理节点之后，从所述第m-1物理节点集合中删除所述第1物理节点，以获取更新后的第m物理节点集合；

根据所述第m物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，计算所述各个物理节点失效后的第m物理节点集合的风险方差；以及

筛选与所述各个物理节点失效后的第m物理节点集合的风险方差中的最小风险方差所对应的第m物理节点。

4.根据权利要求1所述的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述虚拟网络映射方法还包括：

根据以下公式计算所述第1物理节点集合中的任一物理节点i的第一预设风险因子R_{node_i}：

其中，λ_j(G)为邻接矩阵A(G)的特征根，

G为由所述第1物理节点集合及所述物理链路集合组成的网络拓扑集合，ω_{link_ij}为物理链路ij未使用的带宽，B_{link_ij}为物理链路ij的总带宽；λ_j(G-node_i)为邻接矩阵A(G-node_i)的特征根，G-node_i为G中的物理节点i失效时的网络拓扑集合；以及N为所述第1物理节点集合中的物理节点的个数。

5.根据权利要求1所述的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组包括：

基于所述多个物理链路中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用最短路径算法获取与所述多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组。

6.根据权利要求5所述的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述采用最短路径算法获取与所述多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组包括：

按照第二预设排序规则，对所述多个虚拟链路中的各个虚拟链路进行排序；

基于所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法确定与所述多个虚拟链路中的第1虚拟链路相映射的第1物理链路组，其中所述第1虚拟链路为所述多个虚拟链路中排序第一的虚拟链路；以及

按照所述多个虚拟链路中的其他虚拟链路的排序，逐一确定与所述其他虚拟链路相映射的其他物理链路组。

7.根据权利要求6所述的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述逐一确定与所述其他虚拟链路相映射的其他物理链路组包括：

基于所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法确定与所述其他虚拟链路中的第k虚拟链路相映射的第k物理链路组，其中，k为等于或大于2的正整数。

8.根据权利要求7所述的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述确定与所述其他虚拟链路中的第k虚拟链路相映射的第k物理链路组包括：

在确定与所述第k-1虚拟链路相映射的第k-1物理链路组之后，根据所述第k-1物理链路组中的各个物理链路未使用的带宽，更新所述物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子；以及

根据所述物理链路集合中的各个物理链路的更新后的第二预设风险因子，采用所述最短路径算法获取与所述第k虚拟链路相映射的第k物理链路组。

9.根据权利要求1所述的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述虚拟网络映射方法还包括：

根据以下公式计算所述物理链路集合中的任一物理链路ij的第二预设风险因子R_{link_ij}：

其中，ω_{link_ij}为物理链路ij未使用的带宽；B_{link_ij}为物理链路ij的总带宽；ρ_{link_ij}为物理链路ij的故障率；以及

为邻接矩阵

中的各个元素

与相应物理链路ij的故障率的乘积的最大值，G为由所述第1物理节点集合及所述物理链路集合组成的网络拓扑集合。

10.一种虚拟网络映射系统，其特征在于，所述虚拟网络映射系统包括：

第1物理节点集合确定装置，用于响应于接收关于虚拟网络业务的请求，确定满足所述虚拟网络业务的带宽的第1物理节点集合；

物理节点映射装置，用于根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟节点相映射的多个物理节点，并将所述多个虚拟节点一一映射至所述多个物理节点；以及

物理链路组映射装置，用于根据物理链路集合中的各个物理链路的第二预设风险因子，确定与所述虚拟网络业务中的多个虚拟链路中的每一者相映射的物理链路组，并将所述多个虚拟链路中的每一者映射至相应的物理链路组，其中，所述物理链路集合由所述多个物理节点所对应的多个物理链路构成，以及所述物理链路组中包括至少一个物理链路，

其中，所述第一预设风险因子及所述第二预设风险因子与所述各个物理链路的总带宽及未使用的带宽相关，

其中，所述物理节点映射装置包括：

第一排序模块，用于按照第一预设排序规则，对所述多个虚拟节点中的各个虚拟节点进行排序；

第一确定模块，用于确定与所述多个虚拟节点中的第1虚拟节点相映射的第1物理节点，其中所述第1虚拟节点为所述多个虚拟节点中排序第一的虚拟节点；以及

第二确定模块，用于按照所述多个虚拟节点中的其他虚拟节点的排序，逐一确定与所述其他虚拟节点相映射的物理节点，

其中，所述第一确定模块包括：

第一方差计算单元，用于根据所述第1物理节点集合中的各个物理节点的第一预设风险因子，计算所述各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差；以及

第一筛选单元，用于筛选与所述各个物理节点失效后的第1物理节点集合的风险方差中的最小风险方差所对应的第1物理节点。

11.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述权利要求1-9中任一项所述的虚拟网络映射方法。

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