CN112636991B - 一种基于中介中心度的多类vnf部署方法 - Google Patents
一种基于中介中心度的多类vnf部署方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于中介中心度的多类VNF部署方法，涉及通信的技术领域，包括：先获取多个待部署的虚拟网络功能VNF，并根据每个VNF的流量改变率对所有VNF进行降序排序，得到VNF序列；然后利用预设中介中心度公式计算每个服务器节点的中介中心度，并根据中介中心度对所有的服务器节点进行降序排序，得到服务器节点序列；最后按照预设部署方式将所有的VNF部署到各个服务器节点上。本发明通过将流量改变率大的VNF部署在高中介中心度的服务器节点上的方式，可以使得流量改变率大的VNF距离不同业务流的源节点都较近，使得业务流在网络中可以低流速传输，从而能够达到减少多条业务流的带宽占用的目的。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种基于中介中心度的多类VNF部署方法。
背景技术
VNF（Virtual Network Function ，虚拟网络功能）部署指的是，基于SFC（ServiceFunction Chain，业务链）描述的逻辑网络服务图，采用特定的部署算法，或者利用逻辑网络服务图和底层物理网络图的特征，将逻辑网络服务有效的映射到底层网络中。现有的VNF部署方法主要有以下几类：随机部署方法、最短SFC路径部署方法和基于特定目标的VNF部署算法。
由于上述三类VNF部署方法中，随机部署方法和最短SFC路径部署方法，忽略了VNF处理流量带来的带宽变化，因此这两种算法在降低带宽占用的效果上并不明显。而基于特定目标的VNF部署算法，是面向具体应用或网络服务的特定目标的，没有从优化多流量带宽占用的角度出发去设计部署方案。
综上所述，现有的VNF部署方法均不适用于在多流传输的网络中实现VNF部署的场景，因此无法有效减少多条业务流在网络中的带宽占用的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于中介中心度（Betweeness Centrality，BC）的多类VNF部署方法，以缓解现有的VNF部署方法均不适用于在多流传输的网络中实现VNF部署的场景，因此无法有效减少多条业务流在网络中的带宽占用的技术问题。
第一方面，本发明提供的一种基于中介中心度的多类VNF部署方法，其中，包括：获取多个待部署的虚拟网络功能VNF，并根据每个所述VNF的流量改变率（Traffic ChangingFactor Ratio，TCFR）对所有所述VNF进行降序排序，得到VNF序列；利用预设中介中心度公式计算每个服务器节点的中介中心度，并根据所述中介中心度对所有的所述服务器节点进行降序排序，得到服务器节点序列；其中，所述服务器节点为所述VNF的部署位置；按照预设部署方式将所有的所述VNF部署到各个所述服务器节点上；其中，所述预设部署方式包括：第一部署规则和第二部署规则，所述第一部署规则：按照所述流量改变率从大到小的顺序对所述VNF序列中的各个所述VNF依次进行部署；第二部署规则：针对每个所述VNF的部署，按照所述中介中心度从大到小的顺序对所述服务器节点序列中的各个所述服务器节点的可用资源进行判断，当所述服务器节点序列中的第一个服务器节点的可用资源大于所述VNF的部署所需资源时，将所述VNF优先部署在所述第一个服务器节点上。
进一步的，在根据每个所述VNF的流量改变率对所有所述VNF进行降序排序，得到VNF序列之前，方法还包括：获取预设业务流样本；根据预设业务流样本计算所述VNF的流量改变率。
进一步的，根据预设业务流样本计算所述VNF的流量改变率，包括：将所述预设业务流样本未经所述VNF处理的带宽确定为第一带宽；将所述预设业务流样本经所述VNF处理之后的带宽确定为第二带宽；将所述第一带宽和所述第二带宽的比值确定为所述VNF的流量改变率。
进一步的，方法还包括：获取多个业务流，并确定每个所述业务流的VNF遍历顺序，所述VNF遍历顺序表示所述业务流遍历所述VNF的顺序；计算每个所述业务流在每一条虚拟链路上的流速；其中，所述虚拟链路为两个相邻所述VNF之间的链路；根据所述流速和所述VNF遍历顺序对所有所述业务流进行路由。
进一步的，确定每个所述业务流的VNF遍历顺序，包括：读取与每个所述业务流对应的初始VNF集合；将所述初始VNF集合中的所有VNF按照所述流量改变率进行降序排列，得到目标VNF集合；将所述目标VNF集合中所有VNF的排列顺序确定为所述业务流的VNF遍历顺序。
进一步的，计算每个所述业务流在每一条虚拟链路上的流速，包括：获取每个所述业务流的初始流速；按照所述业务流的VNF遍历顺序，确定所述虚拟链路；根据所述初始流速和预设的乘积公式，计算每个所述业务流在每一条所述虚拟链路上的流速。
进一步的，根据所述流速和所述VNF遍历顺序对所有所述业务流进行路由，包括：步骤S501，获取每一条所述虚拟链路的可用带宽资源；步骤S502，利用最短路径路由算法计算所述业务流的第一最短路径，并下发第一OpenFlow流表；其中，所述第一最短路径为所述业务流的入口交换机到所述目标VNF集合中的第一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的最短路径；步骤S503，更新入口链路的可用宽带资源；其中，所述入口链路为所述业务流的入口交换机到所述目标VNF集合中的第一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的链路；步骤S504，按照所述VNF遍历顺序，利用所述最短路径路由算法计算所述业务流的第二最短路径，并下发第二OpenFlow流表；其中，所述第二最短路径为所述目标VNF集合中相邻两个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的最短路径；步骤S505，更新每一条所述虚拟链路的可用带宽资源；步骤S506，利用最短路径路由算法计算所述业务流的第三最短路径，并下发第三OpenFlow流表；其中，所述第三最短路径为所述目标VNF集合中的最后一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机到所述业务流的出口交换机之间的最短路径；步骤S507，更新出口链路的可用宽带资源；其中，所述出口链路为所述目标VNF集合中的最后一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机到所述业务流的出口交换机之间的链路；重复执行上述步骤S501~步骤S507，直至对所有所述业务流路由完成。
第二方面，本发明提供的一种基于中介中心度的多类VNF部署装置，其中，包括：获取排序单元，用于获取多个待部署的虚拟网络功能VNF，并根据每个所述VNF的流量改变率对所有所述VNF进行降序排序，得到VNF序列；计算排序单元，用于利用预设中介中心度公式计算每个服务器节点的中介中心度，并根据所述中介中心度对所有的所述服务器节点进行降序排序，得到服务器节点序列；其中，所述服务器节点为所述VNF的部署位置；部署单元，用于按照预设部署方式将所有的所述VNF部署到各个所述服务器节点上；其中，所述预设部署方式包括：第一部署规则和第二部署规则，所述第一部署规则：按照所述流量改变率从大到小的顺序对所述VNF序列中的各个所述VNF依次进行部署；第二部署规则：针对每个所述VNF的部署，按照所述中介中心度从大到小的顺序对所述服务器节点序列中的各个所述服务器节点的可用资源进行判断，当所述服务器节点序列中的第一个服务器节点的可用资源大于所述VNF的部署所需资源时，将所述VNF优先部署在所述第一个服务器节点上。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现的所述的一种基于中介中心度的多类VNF部署方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其中，所述程序代码使所述处理器执行所述的一种基于中介中心度的多类VNF部署方法。
本发明提供的一种基于中介中心度的多类VNF部署方法，包括：先获取多个待部署的虚拟网络功能VNF，并根据每个VNF的流量改变率对所有VNF进行降序排序，得到VNF序列；然后利用预设中介中心度公式计算每个服务器节点的中介中心度，并根据中介中心度对所有的服务器节点进行降序排序，得到服务器节点序列；最后按照预设部署方式将所有的VNF部署到各个服务器节点上。本发明基于高中介中心度的服务器节点优先使用，流量改变率大的VNF优先部署的原则，能够将流量改变率大的VNF部署在高中介中心度的服务器节点上。该基于中介中心度的多类VNF部署方法可以使得流量改变率大的VNF距离不同业务流的源节点都较近，使得业务流在网络中可以低流速传输，从而能够达到减少多条业务流的带宽占用的目的。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于中介中心度的多类VNF部署方法的流程图；
图2为根据流速和VNF遍历顺序对所有业务流进行路由的流程图；
图3为本发明实施例提供的另一种基于中介中心度的多类VNF部署方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种基于中介中心度的多类VNF部署装置的结构示意图。
图标：
11-获取排序单元；12-计算排序单元；13-部署单元。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着互联网技术的发展，网络中的应用和用户数量极速增加，这种现象给网络中的带宽造成了较大的压力。如何减少网络流量的带宽消耗一直是业界的难题。而近些年NFV（Network Functions Virtualization，网路功能虚拟化）技术兴起，在促进网络技术的更新和发展同时，也对网络的带宽资源提出了更严峻的挑战。NFV技术将网络功能与专用硬件解耦，使得网络功能以软件形式灵活地安装在网络中的服务器节点上，这些软件化的网络功能称为VNF。VNF使得网络设备的购置、管理和维护成本大大减低。但是，NFV技术将网络功能从网络边缘的接入点位置转移到了网络中的服务器节点位置这种灵活的网络功能部署也意味着流量的路由路径从以前的端到端最短路径，变成了更长的需要遍历各个VNF所在服务器节点的SFC路径，这无疑增加了网络带宽资源的消耗。与此同时，在NFV网络中，VNF对网络流量的处理会改变网络流量的大小。本申请将业务流流入和流出某VNF的流量大小的比值，称为该VNF的流量改变率。如果那些高流量改变率的VNF部署在网络中心的位置，那么距离不同的业务流的源节点都较近，可以有效地减少多条业务流在网络中的带宽消耗。这使得本申请通过优化VNF的部署位置的方式来减少NFV网络中多条业务流的带宽占用成为可能。
VNF部署问题指的是已知底层网络信息，业务流信息，以及服务信息（即VNF和SFC的信息），求解每个VNF实例的部署位置的问题。本申请所要解决的VNF部署问题是，已知网络拓扑，每个服务器节点可部署多个VNF，VNF类型是多个，每类VNF的实例是一个，VNF的次序给定，VNF的流量改变率不同，并且业务流的特征未知，求每个VNF的部署位置的问题。VNF部署指的是，基于SFC描述的逻辑网络服务图，采用特定的部署算法，或者利用逻辑网络服务图和底层物理网络图的特征，将逻辑网络服务有效的映射到底层网络中。现有的VNF部署方法主要有以下三类：
第一类，随机部署方法，为每个VNF随机选择部署的节点，VNF部署在某个节点的概率决定于网络中服务器节点的总数量，每个VNF以相同的概率进行随机部署。VNF随机部署后，流量再按SFC规定的VNF遍历顺序，遍历VNF链。但是，在随机部署方法中，业务流的处理在随机的服务器节点上进行，因此每条流的SFC路径长度也是随机的。这种随机的业务流经过的链路总数，导致了业务流的带宽资源占用也是随机的。
第二类，最短SFC路径部署方法，其中SFC路径指的是，流量按序遍历SFC中各个VNF所经过的路径。根据流量特征信息，将VNF尽量沿着业务流的最短路径部署，使得网络中的SFC总路径长度最短。该方法通过减少业务流经过的链路总数的方式以达到降低业务流带宽消耗的目的。但是，该方法是一种减少所有流量总的端到端距离的方法，无法保证那些能够减少流量大小的VNF距离业务流的源节点更近，从而无法保证降低流带宽占用的效果，性能得不到保障。
第三类，基于特定目标的VNF部署算法，根据具体应用或网络服务的特定目标，比如，减少服务器使用数目和减少单条流带宽占用，为VNF选择符合特定目标的部署位置。现有的基于特定目标的VNF部署算法主要有两种：一种是基于空闲资源的VNF部署方法，该方法的优化目标是减少服务器使用数目。该方法将网络中的服务器节点按空闲资源大小进行的排序，作为服务器节点的使用顺序。部署VNF时，按服务器节点空闲资源的先后次序，从头查找，找到满足VNF资源需求的第一个服务器节点，就说明它是最适合的，并将VNF部署到这个服务器节点上。但是，基于空闲资源的VNF部署方法，在服务器节点的计算资源充裕时，VNF会被集中在少部分的服务器节点上。这使得一部分业务流不得不经过较长的路径才能被路由到这些VNF集中的服务器节点上处理，导致了较高的带宽消耗。
第二种是基于流量改变率的VNF部署方法，该方法的优化目标是减少单条流带宽占用。这种方法也称为流量改变率最大最靠近源节点的部署方法。将每个VNF按流量改变率进行排序，改变率最大的VNF部署在靠近源节点的网络边缘，从而使得流量以较小的带宽占用在网络中传输。但是，基于流量改变率的VNF部署方法需要有确定的网络边缘。但网络中存在多条数据流时，数据流不同的源节点没有一个确定的网络边缘。如果每种类型VNF只有一个实例，不确定的网络边缘使得基于流量改变率的VNF部署方法不再适用。
在上述三类VNF部署方法中，随机部署方法和最短SFC路径部署方法这两种方法忽略了VNF处理流量带来的带宽变化，因此在降低带宽占用的效果上并不明显。而基于特定目标的VNF部署算法，是面向具体应用或网络服务的特定目标的，没有从优化多流量带宽占用的角度出发去设计部署方案。其中，基于流量改变率的VNF部署方法，从减少一个确定的源节点到达高流量改变率的VNF的角度出发来优化带宽资源，这种方法适用于减少单条业务流的带宽占用，不适用于处理多条流传输的场景。
因此，本申请需要设计一种新的基于中介中心度的多类VNF部署方法，在不失一般性的同时，还能适用于在多业务流传输的网络中实现VNF部署的场景。该方法基于高中介中心度的服务器节点优先使用，高流量改变率的VNF优先部署和优先被业务流访问的原则，将高流量改变率VNF部署在高中介中心度的服务器节点上，使得高流量改变率的VNF距离不同业务流的源节点都较近，使得业务流能够在网络中低流速传输，从而达到减少多条业务流的带宽占用的目的。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于中介中心度的多类VNF部署方法进行详细描述。
实施例1：
根据本发明实施例，提供了一种基于中介中心度的多类VNF部署方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1为本发明实施例提供的一种基于中介中心度的多类VNF部署方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤S101~步骤S103：
步骤S101，获取多个待部署的虚拟网络功能VNF，并根据每个VNF的流量改变率对所有VNF进行降序排序，得到VNF序列；
在本发明实施例中，流量改变率
指的是VNF对业务流的处理带来的业务流的带宽变化。当
时表明VNF v是扩展流量大小，当
时表明VNF v是减少流量大小，其中VNF v表示VNF序列中的第v个VNF。各个VNF的流量改变率都可以通过下述的步骤S104~步骤S105计算得到，在此不再赘述。
步骤S101一般分为如下三个步骤：步骤1，计算每个VNF的流量改变率；步骤2，将所有待部署的VNF按照流量改变率
的大小进行降序排序，得到VNF序列；步骤3，根据VNF序列中VNF的排列顺序确定VNF的部署顺序。在部署时，优先部署高流量改变率的VNF。
步骤S102，利用预设中介中心度公式计算每个服务器节点的中介中心度，并根据中介中心度对所有的服务器节点进行降序排序，得到服务器节点序列。
在本发明实施例中，服务器节点为VNF的部署位置。上述中介中心度指的是网络中任意两节点的最短路径中经过该节点的路径数目占任意两节点的最短路径总数的比例。在本发明实施例中，上述节点为服务器节点。上述预设中介中心度公式如下：
其中，
表示节点i和j之间有
条最短路径，
表示从节点i到j之间经过节点
的最短路径。中介中心度的数值越大，说明该节点在网络中处于的位置越关键，也就是说大部分信息的传播需要经过该节点，同时也说明了该节点在整个网络中的重要性较大，影响力也较大。
步骤S102一般分为如下三个步骤：步骤1，利用上述预设中介中心度公式计算出每个服务器节点
的中介中心度
；步骤2，中介中心度是节点多个端点的平均意义下的最短距离点，为了减少网络中的带宽消耗，将服务器节点按照中介中心度
降序排序；步骤3，将此排序顺序作为服务器节点的使用顺序（即服务器节点序列中服务器节点的排序）。
基于中介中心度的多类VNF部署方法是基于任意两节点之间最短路径计算出的节点影响力，该影响力反映了该节点在全局网络中的地位，即，如果将VNF部署在最高中介中心度的服务器节点上，则这个高流量改变率的VNF处在了大多数业务流的最短路径的交叉点上，大多数业务流可以传输较短的路径就得到高流量改变率的VNF的处理，这些业务流经处理后成为小流量的业务流，进而业务流的带宽资源的消耗也较少。
步骤S103，按照预设部署方式将所有的VNF部署到各个服务器节点上。
其中，预设部署方式包括：第一部署规则和第二部署规则，第一部署规则的内容如下：按照流量改变率从大到小的顺序对VNF序列中的各个VNF依次进行部署；第二部署规则：针对每个VNF的部署，按照中介中心度从大到小的顺序对服务器节点序列中的各个服务器节点的可用资源进行判断，当服务器节点序列中的第一个服务器节点的可用资源大于VNF的部署所需资源时，将VNF优先部署在第一个服务器节点上。
步骤S103分为以下步骤执行：步骤a，读取VNF的部署顺序，并取一个VNF v进行部署；步骤b，读取服务器节点的使用顺序；步骤c，按序取一个服务器节点s，并判断服务器节点s上是否有足够的资源能够部署VNF v，如果有足够的资源，则执行步骤d，如果资源不够，则执行步骤e；步骤d，将VNF v部署在此服务器节点s，并更新服务器节点s上的可用资源；步骤e，按序继续寻找下一个次高中介中心度的服务器节点，直到找到有足够资源的服务器节点s’；步骤f，将VNF v部署在服务器节点s’上，并更新服务器节点s’上的可用资源；步骤g，重复上述步骤，直到所有VNF都部署完成。
基于中介中心度的多类VNF部署方法属于一种基于特定目标的VNF部署算法，是基于中介中心度的用于优化带宽资源的VNF部署算法。本发明实施例利用了VNF对网络流量的处理可能会改变网络流量的大小这一特性，并基于此特性优先部署那些具有高流量改变率的VNF，使得高流量改变率的VNF优先能占用网络中更关键位置的服务器节点。本发明实施例的VNF部署方法相比于其他的VNF部署方式，为高流量改变率的VNF提供高优先级，以优先选择部署位置更高的服务器节点，因此也能够更高效地通过优化高流量改变率的VNF的部署位置来降低业务流的带宽占用。
在一个可选的实施例中，在步骤S101根据每个VNF的流量改变率对所有VNF进行降序排序，得到VNF序列之前，方法还包括如下步骤S104~步骤S105：
步骤S104，获取预设业务流样本；在本发明实施例中，本发明实施例对预设业务流样本的样本信息，以及获取方式均不做任何限制。
步骤S105，根据预设业务流样本计算VNF的流量改变率。
在一个可选的实施例中，步骤S105，根据预设业务流样本计算VNF的流量改变率，包括如下步骤S201~步骤S203：
步骤S201，将预设业务流样本未经VNF处理的带宽确定为第一带宽；
步骤S202，将预设业务流样本经VNF处理之后的带宽确定为第二带宽；
步骤S203，将第一带宽和第二带宽的比值确定为VNF的流量改变率。
在本发明实施例中，可以将经VNF v流量处理前的第一带宽确定为
，将经VNF v流量处理后的第二带宽确定为
，因此VNF v的流量改变率
可以通过如下公式计算得到：
其中，
指的是流量经过VNF v处理之前的带宽，
是指流量经过VNF v处理之后的带宽。
在一个可选的实施例中，方法还包括如下步骤S106~步骤S108：
步骤S106，获取多个业务流，并确定每个业务流的VNF遍历顺序，VNF遍历顺序表示业务流遍历VNF的顺序；
步骤S107，计算每个业务流在每一条虚拟链路上的流速；其中，虚拟链路为两个相邻VNF之间的链路；
步骤S108，根据流速和VNF遍历顺序对所有业务流进行路由。
在一个可选的实施例中，步骤S106，确定每个业务流的VNF遍历顺序，包括如下步骤：
步骤S301，读取与每个业务流对应的初始VNF集合；
步骤S302，将初始VNF集合中的所有VNF按照流量改变率进行降序排列，得到目标VNF集合；
步骤S303，将目标VNF集合中所有VNF的排列顺序确定为业务流的VNF遍历顺序。
上述步骤S301~步骤S303，还可以理解为：先读取每个业务流f需要经过处理的无序的VNF集合（即上述初始VNF集合）
，然后将无序的VNF集合
中的每个VNF v按流量改变率
进行降序排序，最终将VNF的排列顺序作为业务流f遍历VNF的顺序，因此构成的业务流f的服务功能链为SFC(f)=（
）。
在一个可选的实施例中，步骤S107，计算每个业务流在每一条虚拟链路上的流速，包括如下步骤S401~步骤S403：
步骤S401，获取每个业务流的初始流速；在本发明实施例中，流速可以理解为带宽，因此初始流速可以理解为初始带宽。
步骤S402，按照业务流的VNF遍历顺序，确定虚拟链路；
步骤S403，根据初始流速和预设的乘积公式，计算每个业务流在每一条虚拟链路上的流速。
预设的乘积公式如下所示：
其中，
为初始流速，m<n-1，虚拟链路为（
，
），
表示业务流f在该虚拟链路上的带宽。上式表明，当前流f的带宽是其已经遍历VNF处理带来的流量改变率的累乘。本发明实施例通过尽量缩短源节点与高流量转换率VNF的距离可以减少业务流在网络中的带宽占用。
也就是说，一条业务流f的初始带宽为
，在经过一条有序的SFC（f）=（
）处理时，若业务流f已经被
处理，但是还未被
处理，业务流f在该虚拟链路上的带宽为
。
上述步骤S401~步骤S403还可以理解为：先读取每个业务流f的初始流速
；然后读取业务流f按VNF的流量改变率降序排序后的SFC(f)=（
）；最后业务流f在虚拟链路（
，
）上的带宽，该带宽为初始带宽与源节点到
的流量改变率的累乘。
在一个可选的实施例中，如图2所示，步骤S108，根据流速和VNF遍历顺序对所有业务流进行路由，包括如下步骤S501~步骤S508：
步骤S501，获取每一条虚拟链路的可用带宽资源；
步骤S502，利用最短路径路由算法计算业务流的第一最短路径，并下发第一OpenFlow流表。其中，第一最短路径为业务流的入口交换机到目标VNF集合中的第一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的最短路径；
步骤S503，更新入口链路的可用宽带资源；其中，入口链路为业务流的入口交换机（即源节点）到目标VNF集合中的第一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的链路；
步骤S504，按照VNF遍历顺序，利用最短路径路由算法计算业务流的第二最短路径，并下发第二OpenFlow流表。其中，第二最短路径为目标VNF集合中相邻两个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的最短路径；
步骤S505，更新每一条虚拟链路的可用带宽资源；
步骤S506，利用最短路径路由算法计算业务流的第三最短路径，并下发第三OpenFlow流表。其中，第三最短路径为目标VNF集合中的最后一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机到业务流的出口交换机（即目的节点）之间的最短路径；
步骤S507，更新出口链路的可用宽带资源。其中，出口链路为目标VNF集合中的最后一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机到业务流的出口交换机之间的链路；
步骤S508，重复执行上述步骤S501~步骤S507，直至对所有业务流路由完成。
上述步骤S501~步骤S508的效果可以根据如下步骤进行实现：
步骤a，读取一个业务流f；
步骤b，读取业务流f在每段虚拟链路上的流速，即
；
步骤c，读取网络中每条物理链路上的可用带宽资源；
步骤d，读取流f遍历VNF的顺序，即SFC(f)；
步骤e，SDN控制器运行最短路径路由算法计算业务流f的入口交换机到SFC(f)的第一个VNF部署的服务器节点所连接的交换机的最短路径，并下发相应的OpenFlow流表（即上述第一OpenFlow流表）；
步骤f，更新流量所经过的路径上的链路剩余带宽，即业务流f所经过链路剩余带宽减去
；
步骤g，SDN控制器运行最短路径路由算法计算SFC(f)的相邻VNF分别连接的交换机之间的最短路径，并下发相应的openflow流表（即上述第二OpenFlow流表）；
步骤h，更新流量所经过的路径上的链路剩余带宽，即业务流f所经过链路剩余带宽减去
；
步骤i，SDN控制器运行最短路径路由算法计算SFC(f)的最后一个VNF所连接的交换机到业务流f的出口交换机的最短路径，并下发相应的openflow流表（即上述第三OpenFlow流表）；
步骤j，更新流量所经过的路径上的链路剩余带宽，即业务流f所经过链路剩余带宽减去
；
步骤k，重复上述操作，直到所有流量的路径都路由完成。
综上所述，针对既有减少流量带宽也有扩展流量带宽的VNF，并且业务流遍历这些VNF没有顺序要求的部署场景，本发明实施例提出的一种基于中介中心度的多类VNF部署方法，采用高中介中心度的服务器节点优先使用，高流量改变率VNF优先部署和优先被业务流访问的原则，将高流量改变率VNF部署在高中介中心度的服务器节点上，使得高流量改变率VNF距离不同业务流的源节点都较近，使得业务流能够尽快在网络中低流速传输，从而达到减少多条业务流的带宽占用的目的。当网络中VNF处理流量不会带来带宽变化时，本发明实施例将退化为SFC最短路径算法，当考虑优化单条流的带宽占用时，本发明实施例将退化为基于流量改变率的VNF部署算法。而针对已知网络拓扑，本申请的应用场景是：每个服务器节点可部署多个VNF，VNF类型是多个，且每类VNF的实例是一个，VNF的次序给定，VNF的流量改变率不同，并且业务流的特征未知，在这种场景下本申请所要解决的技术问题是求取每个VNF的部署位置的问题。本发明实施例利用已知的拓扑信息，用中介中心度衡量每个节点的重要性。基于中介中心度的多类VNF部署方法，解决了在每类VNF只有单个实例并存在多流传输的网络中的VNF部署问题，达到有效地减少网络中业务流的带宽占用。
在一个可选的实施例中，本发明实施例提供的另一种基于中介中心度的多类VNF部署方法，如图3所示，包括以下6个步骤：
步骤S100，将VNF按流量改变率进行降序排序的顺序作为VNF部署顺序；
步骤S200，将每个SFC中VNF的带宽改变率进行降序排序的顺序作为业务流的VNF遍历顺序；
步骤S300，计算每个业务流在每一段虚拟链路上的流速；
步骤S400，将服务器节点按中介中心度进行降序排序的顺序作为服务器节点的使用顺序；
步骤S500，基于高中介中心度的服务器节点优先使用，高流量改变率VNF优先部署和优先被业务流访问的原则进行VNF部署；
步骤S600，按照流量在每段虚拟链路上的流速，利用最短路由路径将源节点，VNF集合和目的节点链接成业务流所需的SFC。
根据步骤S100~步骤S600的描述可知，本发明实施例采用高中介中心度的服务器节点优先使用，高流量改变率VNF优先部署和优先被业务流访问的原则，将高流量改变率VNF部署在高中介中心度的服务器节点上，使得高流量改变率VNF距离不同业务流的源节点都较近，使得业务流能尽快在网络中低流速传输，从而达到减少多条业务流的带宽占用的目的。本发明实施例解决了在每类VNF只有单个实例并存在多业务流传输的网络中的VNF部署问题。
基于流量改变率的VNF部署方法是现有技术，该方法是将高流量改变率VNF部署在靠近源节点的网络边缘，如果每类VNF只有单个实例并且网络中有多条流要传输，网络中有多个的源节点，这种算法也不再适用。与基于流量改变率的VNF部署方式相比，本发明实施例具有以下优点：本方法将高流量改变率VNF放置在高中介中心度的服务器上，使得高流量改变率的VNF距离每个源节点都较近，从而达到减少多条流的带宽占用的目的。
实施例2：
本发明实施例提供了一种基于中介中心度的多类VNF部署装置，该基于中介中心度的多类VNF部署装置主要用于执行实施例1上述内容所提供的一种基于中介中心度的多类VNF部署方法，以下对本发明实施例提供的一种基于中介中心度的多类VNF部署装置做具体介绍。
图4为本发明实施例提供的一种基于中介中心度的多类VNF部署装置的结构示意图。如图4所示，该基于中介中心度的多类VNF部署装置，主要包括：获取排序单元11，计算排序单元12和部署单元13，其中：
获取排序单元11，用于获取多个待部署的虚拟网络功能VNF，并根据每个VNF的流量改变率对所有VNF进行降序排序，得到VNF序列；
计算排序单元12，用于利用预设中介中心度公式计算每个服务器节点的中介中心度，并根据中介中心度对所有的服务器节点进行降序排序，得到服务器节点序列；其中，服务器节点为VNF的部署位置；
部署单元13，用于按照预设部署方式将所有的VNF部署到各个服务器节点上；其中，预设部署方式包括：第一部署规则和第二部署规则，第一部署规则：按照流量改变率从大到小的顺序对VNF序列中的各个VNF依次进行部署；第二部署规则：针对每个VNF的部署，按照中介中心度从大到小的顺序对服务器节点序列中的各个服务器节点的可用资源进行判断，当服务器节点序列中的第一个服务器节点的可用资源大于VNF的部署所需资源时，将VNF优先部署在第一个服务器节点上。
本发明提供的一种基于中介中心度的多类VNF部署装置，包括：获取排序单元11，计算排序单元12和部署单元13。本发明实施例根据上述三个单元的共同作用，能够基于高中介中心度的服务器节点优先使用，流量改变率大的VNF优先部署的原则，将流量改变率大的VNF部署在高中介中心度的服务器节点上。该基于中介中心度的多类VNF部署装置可以使得流量改变率大的VNF距离不同业务流的源节点都较近，使得业务流在网络中可以低流速传输，从而能够达到减少多条业务流的带宽占用的目的。
可选地，所述装置还包括：获取单元和第一计算单元，其中：
获取单元，用于获取预设业务流样本；
第一计算单元，用于根据预设业务流样本计算VNF的流量改变率。
可选地，第一计算单元，包括第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块，其中：
第一确定模块，用于将预设业务流样本未经VNF处理的带宽确定为第一带宽；
第二确定模块，用于将预设业务流样本经VNF处理之后的带宽确定为第二带宽；
第三确定模块，用于将第一带宽和第二带宽的比值确定为VNF的流量改变率。
可选地，所述装置还包括获取确定单元、第二计算单元和路由单元，其中：
获取确定单元，用于获取多个业务流，并确定每个业务流的VNF遍历顺序，VNF遍历顺序表示业务流遍历VNF的顺序；
第二计算单元，用于计算每个业务流在每一条虚拟链路上的流速；其中，虚拟链路为两个相邻VNF之间的链路；
路由单元，用于根据流速和VNF遍历顺序对所有业务流进行路由。
可选地，获取确定单元，包括：读取模块、降序排列模块和第四确定模块，其中：
读取模块，用于读取与每个业务流对应的初始VNF集合；
降序排列模块，用于将初始VNF集合中的所有VNF按照流量改变率进行降序排列，得到目标VNF集合；
第四确定模块，用于将目标VNF集合中所有VNF的排列顺序确定为业务流的VNF遍历顺序。
可选地，第二计算单元包括第一获取模块、第五确定模块和第一计算模块，其中：
第一获取模块，用于获取每个业务流的初始流速；
第五确定模块，用于按照业务流的VNF遍历顺序，确定虚拟链路；
第一计算模块，用于根据初始流速和预设的乘积公式，计算每个业务流在每一条虚拟链路上的流速。
可选地，路由单元，包括：第二获取模块、第二计算模块、第一更新模块、第三计算模块、第二更新模块、第四计算模块、第三更新模块和重复执行模块，其中：
第二获取模块，用于获取每一条虚拟链路的可用带宽资源；
第二计算模块，用于利用最短路径路由算法计算业务流的第一最短路径，并下发第一OpenFlow流表。其中，第一最短路径为业务流的入口交换机到目标VNF集合中的第一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的最短路径；
第一更新模块，用于更新入口链路的可用宽带资源；其中，入口链路为业务流的入口交换机（即源节点）到目标VNF集合中的第一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的链路；
第三计算模块，用于按照VNF遍历顺序，利用最短路径路由算法计算业务流的第二最短路径，并下发第二OpenFlow流表。其中，第二最短路径为目标VNF集合中相邻两个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的最短路径；
第二更新模块，用于更新每一条虚拟链路的可用带宽资源；
第四计算模块，用于利用最短路径路由算法计算业务流的第三最短路径，并下发第三OpenFlow流表。其中，第三最短路径为目标VNF集合中的最后一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机到业务流的出口交换机（即目的节点）之间的最短路径；
第三更新模块，用于更新出口链路的可用宽带资源。其中，出口链路为目标VNF集合中的最后一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机到业务流的出口交换机之间的链路；
重复执行模块，用于重复执行上述步骤，直至对所有业务流路由完成。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在一个可选的实施例中，本实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例方法的步骤。
在一个可选的实施例中，本实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其中，所述程序代码使所述处理器执行上述方法实施例方法。
需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于中介中心度的多类VNF部署方法，其特征在于，包括：
获取多个待部署的虚拟网络功能VNF，并根据每个所述VNF的流量改变率对所有所述VNF进行降序排序，得到VNF序列；
利用预设中介中心度公式计算每个服务器节点的中介中心度，并根据所述中介中心度对所有的所述服务器节点进行降序排序，得到服务器节点序列；其中，所述服务器节点为所述VNF的部署位置；所述预设中介中心度公式为：
其中，
为服务器节点
的中介中心度，V为网络中服务器节点的集合，所述
表示节点i和j之间有
条最短路径，
表示从节点i到j之间经过节点
的最短路径条数；
按照预设部署方式将所有的所述VNF部署到各个所述服务器节点上；其中，所述预设部署方式包括：第一部署规则和第二部署规则，所述第一部署规则：按照所述流量改变率从大到小的顺序对所述VNF序列中的各个所述VNF依次进行部署；第二部署规则：针对每个所述VNF的部署，按照所述中介中心度从大到小的顺序对所述服务器节点序列中的各个所述服务器节点的可用资源进行判断，当所述服务器节点序列中的第一个服务器节点的可用资源大于所述VNF的部署所需资源时，将所述VNF优先部署在所述第一个服务器节点上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据每个所述VNF的流量改变率对所有所述VNF进行降序排序，得到VNF序列之前，还包括：
获取预设业务流样本；
根据预设业务流样本计算所述VNF的流量改变率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据预设业务流样本计算所述VNF的流量改变率，包括：
将所述预设业务流样本未经所述VNF处理的带宽确定为第一带宽；
将所述预设业务流样本经所述VNF处理之后的带宽确定为第二带宽；
将所述第一带宽和所述第二带宽的比值确定为所述VNF的流量改变率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
获取多个业务流，并确定每个所述业务流的VNF遍历顺序，所述VNF遍历顺序表示所述业务流遍历所述VNF的顺序；
计算每个所述业务流在每一条虚拟链路上的流速；其中，所述虚拟链路为两个相邻所述VNF之间的链路；
根据所述流速和所述VNF遍历顺序对所有所述业务流进行路由。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定每个所述业务流的VNF遍历顺序，包括：
读取与每个所述业务流对应的初始VNF集合；
将所述初始VNF集合中的所有VNF按照所述流量改变率进行降序排列，得到目标VNF集合；
将所述目标VNF集合中所有VNF的排列顺序确定为所述业务流的VNF遍历顺序。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，计算每个所述业务流在每一条虚拟链路上的流速，包括：
获取每个所述业务流的初始流速；
按照所述业务流的VNF遍历顺序，确定所述虚拟链路；
根据所述初始流速和预设的乘积公式，计算每个所述业务流在每一条所述虚拟链路上的流速；所述预设的乘积公式为：
其中，
为所述初始流速，m<n-1，m表示业务流f已经遍历了m个VNF，所述虚拟链路为（
，
），v i 为所述VNF序列中第v i 个VNF，
为v i 的流量改变率，
表示业务流f在所述虚拟链路上的流速。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述流速和所述VNF遍历顺序对所有所述业务流进行路由，包括：
步骤S501，获取每一条所述虚拟链路的可用带宽资源；
步骤S502，利用最短路径路由算法计算所述业务流的第一最短路径，并下发第一OpenFlow流表；其中，所述第一最短路径为所述业务流的入口交换机到所述目标VNF集合中的第一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的最短路径；
步骤S503，更新入口链路的可用宽带资源；其中，所述入口链路为所述业务流的入口交换机到所述目标VNF集合中的第一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的链路；
步骤S504，按照所述VNF遍历顺序，利用所述最短路径路由算法计算所述业务流的第二最短路径，并下发第二OpenFlow流表；其中，所述第二最短路径为所述目标VNF集合中相邻两个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机之间的最短路径；
步骤S505，更新每一条所述虚拟链路的可用带宽资源；
步骤S506，利用最短路径路由算法计算所述业务流的第三最短路径，并下发第三OpenFlow流表；其中，所述第三最短路径为所述目标VNF集合中的最后一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机到所述业务流的出口交换机之间的最短路径；
步骤S507，更新出口链路的可用宽带资源；其中，所述出口链路为所述目标VNF集合中的最后一个VNF部署所在服务器节点所连接的交换机到所述业务流的出口交换机之间的链路；
重复执行上述步骤S501~步骤S507，直至对所有所述业务流路由完成。
8.一种基于中介中心度的多类VNF部署装置，其特征在于，包括：
获取排序单元，用于获取多个待部署的虚拟网络功能VNF，并根据每个所述VNF的流量改变率对所有所述VNF进行降序排序，得到VNF序列；
计算排序单元，用于利用预设中介中心度公式计算每个服务器节点的中介中心度，并根据所述中介中心度对所有的所述服务器节点进行降序排序，得到服务器节点序列；其中，所述服务器节点为所述VNF的部署位置；所述预设中介中心度公式为：
其中，
为服务器节点
的中介中心度，V为网络中服务器节点的集合，所述
表示节点i和j之间有
条最短路径，
表示从节点i到j之间经过节点
的最短路径条数；
部署单元，用于按照预设部署方式将所有的所述VNF部署到各个所述服务器节点上；其中，所述预设部署方式包括：第一部署规则和第二部署规则，所述第一部署规则：按照所述流量改变率从大到小的顺序对所述VNF序列中的各个所述VNF依次进行部署；第二部署规则：针对每个所述VNF的部署，按照所述中介中心度从大到小的顺序对所述服务器节点序列中的各个所述服务器节点的可用资源进行判断，当所述服务器节点序列中的第一个服务器节点的可用资源大于所述VNF的部署所需资源时，将所述VNF优先部署在所述第一个服务器节点上。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行如权利要求1至7任一项所述的方法。
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