CN113259177B - 虚拟网络切片的重构方法和装置 - Google Patents
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- CN113259177B CN113259177B CN202110669084.8A CN202110669084A CN113259177B CN 113259177 B CN113259177 B CN 113259177B CN 202110669084 A CN202110669084 A CN 202110669084A CN 113259177 B CN113259177 B CN 113259177B
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Abstract
本申请提供了一种虚拟网络切片的重构方法和装置，其中，该方法包括：在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射。通过上述方案可以解决现有的虚拟网络重构过程中所存在的无法根据资源动态使用情况对虚拟网络切片进行适当调整而导致的虚拟网络资源得不到有效利用的技术问题，达到了对虚拟网络资源的有效利用的技术效果。
Description
技术领域
本申请属于互联网技术领域，尤其涉及一种虚拟网络切片的重构方法和装置。
背景技术
网络虚拟化（Network Virtualization，简称为NV）技术作为未来互联网体系中不可或缺的一部分，将物理网络资源进行抽象，使其可以按照逻辑上的需求进行切分或合并，从而不受物理连接的约束，形成按照上层用户需求构建的虚拟网络切片，以提供灵活多样的应用服务。
虚拟网络切片（Virtual Network Slice，简称为VNS）作为网络虚拟化技术中的主要实体，将传统的网络服务提供方（Traditional Infrastructure Provider，简称为ISP）解耦为服务提供商（Service Provider，简称为SP）与基础架构提供商（InfrastructureProvider，简称为InP），使InP可以专注于底层网络的管理维护，而SP则通过向InP租借设施或网络资源，将整体物理网络上逻辑分隔出多个虚拟网络，实现物理资源的复用，以满足租户的不同需求。虚拟网络技术保证了同一物理网络中多个切片之间的独立性，提升了切片的安全性，降低了运营维护成本，使网络资源得以充分利用。
虚拟网络切片的生命周期管理通常包括：虚拟网络切片编排部署和运行过程中重构。在实际的应用场景中，虚拟网络切片开通后，在运行过程并非一成不变，链路上的流量、节点上的CPU等资源的使用情况的动态变化会对后续运营过程产生影响，可能会导致节点、链路发生拥塞情况。如果任由该情况发展，可能会导致运营过程出现问题。为了适应这样的变化，静态切片请求需要消耗更多的资源，因此，需要根据资源动态使用情况对虚拟网络切片进行调整。
然而，针对如何根据资源动态使用情况对虚拟网络切片进行适当调整，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请目的在于提供一种虚拟网络切片的重构方法和装置，可以实现基于资源动态使用情况。
本申请提供一种虚拟网络切片的重构方法和装置是这样实现的：
一种虚拟网络切片的重构方法，所述方法包括：
在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；
在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；
在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；
在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射。
在一个实施方式中，确定下一重构周期的触发周期，包括：
按照如下公式计算触发周期：
其中，
表示下一重构周期的触发周期，
表示当前重构周期的触发周期，
表示当前重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示当前重构周期的前一重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示平均每次重构进行重构的虚拟网络的切片数量。
在一个实施方式中，在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构，包括：
对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟节点，在该虚拟节点周围的虚拟链路都无需重构的情况下，直接增加该虚拟节点的CPU需求值；在增加后该虚拟节点的CPU需求值高于所部署的物理节点的可用资源容量的百分比限度时，为该虚拟节点增加一个影子节点，并建立该虚拟节点与该影子节点之间的链路；
对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟链路，如果该虚拟链路的两端虚拟节点都无需重构，该虚拟链路两端的节点中没有对应的新增节点，且物理资源充足的情况下，直接申请增加带宽需求；在物理资源不充足的情况下，在源宿节点之间增加一条新的直连虚拟链路，按与原链路的物理链路跳数比例申请带宽；在该虚拟链路两端的虚拟节点中存在新增节点的情况下，在新增节点与新增节点之间或者新增节点与原节点之间，增加一条新的链路，并进行相应的物理网络部署；
当虚拟节点及其周围的部分虚拟链路都需要进行重构时，则为该虚拟节点新增一个新的影子节点，将需要进行重构的虚拟链路的新增链路连接在原虚拟节点的一端，并连接到新增节点之上。
在一个实施方式中，在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
为物理网络中的物理节点与链路设置重要性评估参数；
根据设置的重要性评估参数，计算出重要性评估值；
根据重要性评估值越大，则该物理节点或链路在映射的过程中作为部署虚拟节点的位置的概率越大的原则，进行部分重映射。
在一个实施方式中，按照如下公式计算重要性评估值：
其中，IMP(link)表示物理链路的重要性评估值，D表示重要性参数与物理网络的直径，Re s表示物理链路的相关资源情况，dis表示物理链路两端节点到边缘节点之间的距离，IMP(node)表示物理节点的重要性评估值，
是取值在0到1之间的变量，用于调节各参数之间的占比，Num(map)表示该物理节点上已经部署的虚拟节点的个数，BW(adj_link)为该物理节点周边链路可用带宽情况，dis(node,edge)表示物理节点到边缘节点的距离情况。
一种虚拟网络切片的重构装置，包括：
确定模块，用于在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；
监测模块，用于在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；
重构模块，用于在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；
部分重映射模块，用于在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
全局重映射模块，用于在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射。
在一个实施方式中，所述确定模块按照如下公式确定下一重构周期的触发周期：
其中，
表示下一重构周期的触发周期，
表示当前重构周期的触发周期，
表示当前重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示当前重构周期的前一重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示平均每次重构进行重构的虚拟网络的切片数量。
在一个实施方式中，所述重构模块包括：
第一重构单元，用于对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟节点，在该虚拟节点周围的虚拟链路都无需重构的情况下，直接增加该虚拟节点的CPU需求值；在增加后该虚拟节点的CPU需求值高于所部署的物理节点的可用资源容量的百分比限度时，为该虚拟节点增加一个影子节点，并建立该虚拟节点与该影子节点之间的链路；
第二重构单元，用于对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟链路，如果该虚拟链路的两端虚拟节点都无需重构，该虚拟链路两端的节点中没有对应的新增节点，且物理资源充足的情况下，直接申请增加带宽需求；在物理资源不充足的情况下，在源宿节点之间增加一条新的直连虚拟链路，按与原链路的物理链路跳数比例申请带宽；在该虚拟链路两端的虚拟节点中存在新增节点的情况下，在新增节点与新增节点之间或者新增节点与原节点之间，增加一条新的链路，并进行相应的物理网络部署；
第三重构单元，用于在虚拟节点及其周围的部分虚拟链路都需要进行重构的情况下，为该虚拟节点新增一个新的影子节点，将需要进行重构的虚拟链路的新增链路连接在原虚拟节点的一端，并连接到新增节点之上。
一种电子设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现如下方法的步骤。
在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；
在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；
在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；
在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现如下方法的步骤。
在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；
在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；
在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；
在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射。
本申请提供的虚拟网络切片的重构方法，在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；在下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率情况，当资源利用率超限时，按照预设的切片动态调整算法，首先对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；如果重构失败，则转为进行虚拟网络部分重映射；如果重映射失败，则针对部署方案进行全局重映射。通过上述方案可以解决现有的虚拟网络重构过程中所存在的无法根据资源动态使用情况对虚拟网络切片进行适当调整而导致的虚拟网络资源得不到有效利用的技术问题，达到了对虚拟网络资源的有效利用，且可以提升整体过程中的业务接收率，降低调整所需的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的虚拟网络切片的重构方法一种实施例的方法流程图；
图2是本申请提供的切片动态重构方法的方法流程框架图；
图3是本申请提供的新增虚拟节点/链路的流程示意图；
图4是本申请提供的仅新增虚拟节点的示意图；
图5是本申请提供的仅新增虚拟链路的示意图；
图6是本申请提供的同时新增虚拟链路与虚拟节点的示意图；
图7是本申请提供的虚拟网络切片的重构装置的一种实施例的模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
图1是本申请提供的虚拟网络切片的重构方法一种实施例的方法流程图。虽然本申请提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者更少的操作步骤或模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本申请实施例描述及附图所示的执行顺序或模块结构。所述的方法或模块结构的在实际中的装置或终端产品应用时，可以按照实施例或者附图所示的方法或模块结构连接进行顺序执行或者并行执行（例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至分布式处理环境）。
具体的，如图1所示，上述的虚拟网络切片的重构方法可以包括如下步骤：
步骤101：在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；
步骤102：在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；
步骤103：在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；
步骤104：在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
步骤105：在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射。
在上例中，在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；在下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率情况，当资源利用率超限时，按照预设的切片动态调整算法，首先对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；如果重构失败，则转为进行虚拟网络部分重映射；如果重映射失败，则针对部署方案进行全局重映射。通过上述方案可以解决现有的虚拟网络重构过程中所存在的无法根据资源动态使用情况对虚拟网络切片进行适当调整而导致的虚拟网络资源得不到有效利用的技术问题，达到了对虚拟网络资源的有效利用，且可以提升整体过程中的业务接收率，降低调整所需的成本。
具体的，上述的确定下一重构周期的触发周期可以是按照如下公式计算的：
其中，
表示下一重构周期的触发周期，
表示当前重构周期的触发周期，
表示当前重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示当前重构周期的前一重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示平均每次重构进行重构的虚拟网络的切片数量。
在按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构的时候，可以是按照如下几种情况执行的：
1）对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟节点，在该虚拟节点周围的虚拟链路都无需重构的情况下，直接增加该虚拟节点的CPU需求值；在增加后该虚拟节点的CPU需求值高于所部署的物理节点的可用资源容量的百分比限度时，为该虚拟节点增加一个影子节点，并建立该虚拟节点与该影子节点之间的链路；
2）对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟链路，如果该虚拟链路的两端虚拟节点都无需重构，该虚拟链路两端的节点中没有对应的新增节点，且物理资源充足的情况下，直接申请增加带宽需求；在物理资源不充足的情况下，在源宿节点之间增加一条新的直连虚拟链路，按与原链路的物理链路跳数比例申请带宽；在该虚拟链路两端的虚拟节点中存在新增节点的情况下，在新增节点与新增节点之间或者新增节点与原节点之间，增加一条新的链路，并进行相应的物理网络部署；
3）当虚拟节点及其周围的部分虚拟链路都需要进行重构时，则为该虚拟节点新增一个新的影子节点，将需要进行重构的虚拟链路的新增链路连接在原虚拟节点的一端，并连接到新增节点之上。
在重构失败的情况下，可以按照如下方式对虚拟网络切片进行部分重映射：
S1：为物理网络中的物理节点与链路设置重要性评估参数；
S2：根据设置的重要性评估参数，计算出重要性评估值；
S3：根据重要性评估值越大，则该物理节点或链路在映射的过程中作为部署虚拟节点的位置的概率越大的原则，进行部分重映射。
其中，上述重要性评估值可以是按照如下公式计算得到的：
其中，IMP(link)表示物理链路的重要性评估值，D表示重要性参数与物理网络的直径，Re s表示物理链路的相关资源情况，dis表示物理链路两端节点到边缘节点之间的距离，IMP(node)表示物理节点的重要性评估值，
是取值在0到1之间的变量，用于调节各参数之间的占比，Num(map)表示该物理节点上已经部署的虚拟节点的个数，BW(adj_link)为该物理节点周边链路可用带宽情况，dis(node,edge)表示物理节点到边缘节点的距离情况。
下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。
考虑到现有的进行虚拟网络切片拓扑重构的过程中，只考虑了虚拟链路上的资源利用率超限问题，忽略了节点的资源使用情况，且重构场景不够丰富；现有的采用了重映射的思想，容易对已部署网络造成规模较大的迁移，从而产生较多的调整成本，且一般的触发方式为虚拟网络请求映射失败后的被动式触发，及时性得不到保障。
在本例中，提供了一种面向动态资源变化的虚拟网络切片的动态重构方法，在设定周期内主动监测网络中的资源利用率情况，当资源利用率超限时，按照预设的切片动态调整算法，首先对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；如果重构失败，则转为进行虚拟网络部分重映射；如果重映射失败，则针对部署方案进行全局重映射。通过上述操作，可以提升整体过程中的业务接收率，降低调整所需的成本。
如图2所示，在本例中提出了一种切片动态重构方法分为切片请求动态重构、虚拟网络部分重映射和全局重映射三个阶段。进一步的，还提供了对判断资源利用率的重构周期的计算方法。
考虑到触发重构的周期可以采取每周期触发或固定周期触发的方法，但是这两种方法都无法根据网络中资源的情况及时采取应对措施，如果出现资源利用的峰值情况，物理网络在两次监测的间隙很容易出现链路拥塞或节点处理性能下降的现象，从而会影响后续虚拟网络切片的部署。此外，在固定监测周期数值设置较小的情况下，对监测方法的频繁调用极易造成管理资源的大量浪费，提升服务提供商的运营成本。
基于此，在本例中提供了一种确定重构方法的触发周期的方法，可以是按照如下公式计算的：
在每一次重构周期触发时，在完成本周期内切片的重构后，按照重构切片的数量对下一次重构触发周期进行计算。在上式中，
表示相应的第n个周期内进行重构的虚拟网络切片数量，
为平均每次重构进行重构的虚拟网络切片数量。由上述公式可以表明，如果当前周期内进行重构的虚拟网络切片越多，当前周期可能为资源利用的高峰期，则计算出的进行下一次重构的周期间隔就越小，以便及时对虚拟网络进行调整，从而避免造成接收率的大幅下降。
当目前周期为计算出的重构监测周期时，则启动重构监测方法，对物理网络资源使用情况进行检测，如果节点、链路当前资源利用率超过设定的资源需求值上限，则需要调用虚拟网络重构算法对拓扑进行重构，该重构操作可以包括以下两个部分：增加对应的新虚拟节点/链路、删除对应的新增虚拟节点/链路。
1）虚拟节点/链路的增加
新增部分的执行流程可以如图3所示，针对虚拟节点、链路的增加情况，可以分为以下几种：仅新增虚拟节点，仅新增虚拟链路，同时新增虚拟链路与虚拟节点。
仅新增虚拟节点：如图4所示，对于需要进行重构的虚拟节点，如果其周围的虚拟链路都无需重构，则先考虑直接增加该节点CPU需求值；如果增加后该节点的资源需求超过了所部署的物理节点的可用资源容量的百分比限度，则为该节点增加一个新的影子节点，且与该影子节点之间建立链路，便于进行数据传输。其中，新增链路的带宽为原节点周围虚拟链路中带宽的最大值。此时，新增的影子节点的部署位置可以从原虚拟节点所部署的物理节点的相邻节点中进行选取。
仅新增虚拟链路：如图5所示，对于需要进行重构的虚拟链路，如果其两端虚拟节点都无需重构，则当该链路两端的节点中没有对应的新增节点，且物理资源充足的情况下，直接申请增加带宽需求；如果可用物理资源不充足，则在源宿节点之间增加一条新的直连虚拟链路，按与原链路的物理链路跳数比例申请带宽，由于新链路不可能短于原链路，因此其申请的带宽至多为原带宽需求的一半；如果待重构链路两端虚拟节点中存在有对应新增节点，则对应不同情况，在新增节点—新增节点或新增节点—原节点之间增加一条新的链路，并进行相应的物理网络部署。
同时新增虚拟链路与虚拟节点：如图6所示，当虚拟节点及其周围的部分虚拟链路都需要进行重构时，则为该节点新增一个新的影子节点，将需要进行重构的虚拟链路的新增链路连接在原虚拟节点的一端连接到新增节点之上。
在上述流程中，在不同的监测周期中，可能会对同一节点、链路进行多次重构，产生多个影子节点，对此，可以设置相关限制，避免新部署过多节点造成无关资源的浪费与成本的上升。覆盖上述节点、链路增加方法中的每种情况，在本例中，将新增节点数量限制在2个，新增链路数量限制在3条，如果超过了设定的数量或上述的切片重构过程失败，则放弃拓扑重构，删除所有新增节点、链路，转为对该虚拟网络进行部分重映射。
2）新增虚拟节点/链路的删除
对资源利用率超过阈值的节点、链路，在本例中采用上述的拓扑调整策略，在虚拟网络中新增节点、链路。然而，一旦资源使用趋于平稳或进入低谷期，网络无需再借助新增的节点进行数据处理、传输工作，上述重构结果会造成资源浪费与租户费率增加。因此，在后续周期中，可以对对应的已部署影子节点、链路进行释放。
对于进行重构的虚拟节点，如果自身使用率降低但是仍需要借助新增链路，则在当前周期内不删除新增节点，仅对其CPU容量进行缩减；如果节点自身和周围相关链路使用率都符合阈值要求，则删除新增节点及其周围的对应的新增链路。对于进行重构的虚拟链路，如果满足条件：原虚拟链路资源使用率+新增链路资源使用率小于设定的阈值，则可以删除新增链路，否则需要继续保留该链路。
进一步的，为了避免同一个虚拟网络切片频繁进行重构造成资源的浪费，可以设置业务的重构间隔期为3T，即在该间隔期内，已经重构过的虚拟网络不能进行再次重构。
当虚拟网络切片重构触发失败条件后，可以将该切片转为进行部分重映射。在本例中，部分重映射方法可以是基于节点排序思想的，为物理网络中的物理节点与链路设置重要性评估参数，计算出的重要性参数值越大，则表示该物理节点、链路在映射过程中的排名越靠前，容易成为部署虚拟节点的位置，其中，重要性评估参数可以按照如下公式计算得到：
其中，上述式（1）计算了物理链路的重要性，其中，重要性参数与物理网络的直径D、物理链路的相关资源情况Re s呈正相关，与物理链路两端节点到边缘节点之间的距离dis呈负相关。上述式（2）计算了物理节点的重要性，
是取值在0到1之间的变量，用于调节各参数之间的占比，且
。Num(map)为该物理节点上已经部署的虚拟节点的个数，BW(adj_link)为该物理节点周边链路可用带宽情况，dis(node,edge)为该物理节点到边缘节点的距离情况。
根据上述的重要性评估参数的计算公式，在本例中给出了虚拟网络部分重映射算法，其伪代码可以如下所示：
输入：
输出：业务部分重映射结果
for 
in NSR do
Compute resource utilization 
if RU≥Threshold then
Add
;
end if
end for
Sort nodes inФ, links in Ω;
for
do
Sort available nodes in N s by its IMP(node)defined in Eq(y) indecreasing order N’ s ;
for each n s in N’ s do
if CPU(n s )≥CPU(n r ) then
break;
end if
end for
end for
for 
do
Calculate 
as its new weight;
Use Dijkstra Algorithm to get shortest path different from the pastone and satisfy 
,
;
end for
其中，通过对待重构的节点、链路进行排序。由于重映射最终目的为解决资源利用率过高的网络元素的重部署问题，因此，在后续算法中对虚拟节点、链路排序时，先按照该元素的资源利用率递减顺序进行，如果资源利用率数值相等，则按照其资源需求值递减顺序进行。
在上例中，提出了一种重构周期计算方法和虚拟网络切片动态重构方法，对虚拟网络拓扑进行调整，避免出现节点、链路拥塞的情况以及静态重构造成的物理资源浪费；并在重构方法失败时，控制系统运行虚拟网络部分重部署算法，并给出了重要性参数评价指标，使得在重部署阶段对于重部署元素的选择更为加合理。
在本例中，针对网络中资源利用情况动态变化对后续运营过程造成影响的问题，基于拓扑调整的重构思想，相较于部分/全局重映射算法，可以使对节点以及相关链路的迁移改为对少量新增节点、链路的映射，减免迁移成本，此外还可以对新增的节点、链路进行后续资源释放，从而降低业务重构开销。进一步的，在拓扑重构失败后，进行部分重映射与全局重映射，提升了重构流程的成功率，减少了网络运行中的资源拥塞情况，从而提升了整体虚拟网络请求的接收率。且对资源监控周期进行设计，根据网络中的资源动态情况对过程频率进行调整，从而避免了切片的频繁重构，减少了需要进行重构的切片数量，避免了额外的管理成本。
对本例的实验拓扑与虚拟网络请求进行仿真实验，并将本例的方法与贪婪算法（Greedy）、基于资源重要性评估的动态映射算法（RIM-DVNE）进行了比较，比较上述算法在虚拟网络切片规模不同的情况下对业务接收率的影响。为了使对比情况更为直观，加入了不采取重构策略的原始接收率情况（Origin），验证了本例中的方法确实提升了整体过程的接收率。为了验证本例提出方法在重构过程中调整的虚拟网络切片情况，统计了不同虚拟网络规模下的重构切片数，为了验证本例中的方法可以在重构过程中降低调整虚拟网络切片而产生的额外运营成本，统计了不同虚拟网络规模下的虚拟网络切片平均重构开销情况。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种虚拟网络切片的重构装置，如下面的实施例所述。由于虚拟网络切片的重构装置解决问题的原理与虚拟网络切片的重构方法相似，因此…装置的实施可以参见虚拟网络切片的重构方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图7是本申请实施例的虚拟网络切片的重构装置的一种结构框图，如图7所示，可以包括：确定模块701、监测模块702、重构模块703、部分重映射模块704和全局重映射模块705，下面对该结构进行说明。
确定模块701，用于在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；
监测模块702，用于在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；
重构模块703，用于在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；
部分重映射模块704，用于在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
全局重映射模块705，用于在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射。
在一个实施方式中，上述确定模块701具体可以用于按照如下公式确定下一重构周期的触发周期：
其中，
表示下一重构周期的触发周期，
表示当前重构周期的触发周期，
表示当前重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示当前重构周期的前一重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示平均每次重构进行重构的虚拟网络的切片数量。
在一个实施方式中，上述重构模块703可以包括：
第一重构单元，用于对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟节点，在该虚拟节点周围的虚拟链路都无需重构的情况下，直接增加该虚拟节点的CPU需求值；在增加后该虚拟节点的CPU需求值高于所部署的物理节点的可用资源容量的百分比限度时，为该虚拟节点增加一个影子节点，并建立该虚拟节点与该影子节点之间的链路；
第二重构单元，用于对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟链路，如果该虚拟链路的两端虚拟节点都无需重构，该虚拟链路两端的节点中没有对应的新增节点，且物理资源充足的情况下，直接申请增加带宽需求；在物理资源不充足的情况下，在源宿节点之间增加一条新的直连虚拟链路，按与原链路的物理链路跳数比例申请带宽；在该虚拟链路两端的虚拟节点中存在新增节点的情况下，在新增节点与新增节点之间或者新增节点与原节点之间，增加一条新的链路，并进行相应的物理网络部署；
第三重构单元，用于在虚拟节点及其周围的部分虚拟链路都需要进行重构的情况下，为该虚拟节点新增一个新的影子节点，将需要进行重构的虚拟链路的新增链路连接在原虚拟节点的一端，并连接到新增节点之上。
在一个实施方式中，部分重映射模块704具体可以为物理网络中的物理节点与链路设置重要性评估参数；根据设置的重要性评估参数，计算出重要性评估值；根据重要性评估值越大，则该物理节点或链路在映射的过程中作为部署虚拟节点的位置的概率越大的原则，进行部分重映射。
在一个实施方式中，部分重映射模块704可以按照如下公式计算重要性评估值：
其中，IMP(link)表示物理链路的重要性评估值，D表示重要性参数与物理网络的直径，Re s表示物理链路的相关资源情况，dis表示物理链路两端节点到边缘节点之间的距离，IMP(node)表示物理节点的重要性评估值，
是取值在0到1之间的变量，用于调节各参数之间的占比，Num(map)表示该物理节点上已经部署的虚拟节点的个数，BW(adj_link)为该物理节点周边链路可用带宽情况，dis(node,edge)表示物理节点到边缘节点的距离情况。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的虚拟网络切片的重构方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，所述电子设备具体包括如下内容：处理器(processor)、存储器(memory)、通信接口(Communications Interface)和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的虚拟网络切片的重构方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
步骤1：在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；
步骤2：在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；
步骤3：在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；
步骤4：在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
步骤5：在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射。
从上述描述可知，本申请实施例在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；在下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率情况，当资源利用率超限时，按照预设的切片动态调整算法，首先对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；如果重构失败，则转为进行虚拟网络部分重映射；如果重映射失败，则针对部署方案进行全局重映射。通过上述方案可以解决现有的虚拟网络重构过程中所存在的无法根据资源动态使用情况对虚拟网络切片进行适当调整而导致的虚拟网络资源得不到有效利用的技术问题，达到了对虚拟网络资源的有效利用，且可以提升整体过程中的业务接收率，降低调整所需的成本。本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的虚拟网络切片的重构方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的虚拟网络切片的重构方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
步骤1：在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；
步骤2：在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；
步骤3：在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；
步骤4：在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
步骤5：在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射。
从上述描述可知，本申请实施例在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；在下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率情况，当资源利用率超限时，按照预设的切片动态调整算法，首先对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；如果重构失败，则转为进行虚拟网络部分重映射；如果重映射失败，则针对部署方案进行全局重映射。通过上述方案可以解决现有的虚拟网络重构过程中所存在的无法根据资源动态使用情况对虚拟网络切片进行适当调整而导致的虚拟网络资源得不到有效利用的技术问题，达到了对虚拟网络资源的有效利用，且可以提升整体过程中的业务接收率，降低调整所需的成本。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行（例如并行处理器或者多线程处理的环境）。
在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种虚拟网络切片的重构方法，其特征在于，所述方法包括：
在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；
在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；
在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；
在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射；
在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构，包括：
对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟节点，在该虚拟节点周围的虚拟链路都无需重构的情况下，直接增加该虚拟节点的CPU需求值；在增加后该虚拟节点的CPU需求值高于所部署的物理节点的可用资源容量的百分比限度时，为该虚拟节点增加一个影子节点，并建立该虚拟节点与该影子节点之间的链路；
对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟链路，如果该虚拟链路的两端虚拟节点都无需重构，该虚拟链路两端的节点中没有对应的新增节点，且物理资源充足的情况下，直接申请增加带宽需求；在物理资源不充足的情况下，在源宿节点之间增加一条新的直连虚拟链路，按与原链路的物理链路跳数比例申请带宽；在该虚拟链路两端的虚拟节点中存在新增节点的情况下，在新增节点与新增节点之间或者新增节点与原节点之间，增加一条新的链路，并进行相应的物理网络部署；
当虚拟节点及其周围的部分虚拟链路都需要进行重构时，则为该虚拟节点新增一个新的影子节点，将需要进行重构的虚拟链路的新增链路连接在原虚拟节点的一端，并连接到新增节点之上。
2.根据权利要求1所述的虚拟网络切片的重构方法，其特征在于，确定下一重构周期的触发周期，包括：
按照如下公式计算触发周期：
其中，
表示下一重构周期的触发周期，
表示当前重构周期的触发周期，
表示当前重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示当前重构周期的前一重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示平均每次重构进行重构的虚拟网络的切片数量。
3.根据权利要求1所述的虚拟网络切片的重构方法，其特征在于，在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射，包括：
为物理网络中的物理节点与链路设置重要性评估参数；
根据设置的重要性评估参数，计算出重要性评估值；
根据重要性评估值越大，则该物理节点或链路在映射的过程中作为部署虚拟节点的位置的概率越大的原则，进行部分重映射。
4.根据权利要求3所述的虚拟网络切片的重构方法，其特征在于，按照如下公式计算重要性评估值：
其中，IMP(link)表示物理链路的重要性评估值，D表示重要性参数与物理网络的直径，Re s表示物理链路的相关资源情况，dis表示物理链路两端节点到边缘节点之间的距离，IMP(node)表示物理节点的重要性评估值，
是取值在0到1之间的变量，用于调节各参数之间的占比，Num(map)表示该物理节点上已经部署的虚拟节点的个数，BW(adj_link)为该物理节点周边链路可用带宽情况，dis(node,edge)表示物理节点到边缘节点的距离情况。
5.一种虚拟网络切片的重构装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于在完成当前周期的切片重构后，确定下一重构周期的触发周期；
监测模块，用于在所述下一重构周期的触发周期内，主动监测网络中的资源利用率；
重构模块，用于在所述资源利用率超出预设限值的情况下，按照预设切片动态调整算法，对虚拟网络切片进行拓扑结构上的重构；
部分重映射模块，用于在重构失败的情况下，对虚拟网络切片进行部分重映射；
全局重映射模块，用于在重映射失败的情况下，对虚拟网络切片进行全局重映射；
所述重构模块包括：
第一重构单元，用于对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟节点，在该虚拟节点周围的虚拟链路都无需重构的情况下，直接增加该虚拟节点的CPU需求值；在增加后该虚拟节点的CPU需求值高于所部署的物理节点的可用资源容量的百分比限度时，为该虚拟节点增加一个影子节点，并建立该虚拟节点与该影子节点之间的链路；
第二重构单元，用于对所述虚拟网络中需要进行重构的虚拟链路，如果该虚拟链路的两端虚拟节点都无需重构，该虚拟链路两端的节点中没有对应的新增节点，且物理资源充足的情况下，直接申请增加带宽需求；在物理资源不充足的情况下，在源宿节点之间增加一条新的直连虚拟链路，按与原链路的物理链路跳数比例申请带宽；在该虚拟链路两端的虚拟节点中存在新增节点的情况下，在新增节点与新增节点之间或者新增节点与原节点之间，增加一条新的链路，并进行相应的物理网络部署；
第三重构单元，用于在虚拟节点及其周围的部分虚拟链路都需要进行重构的情况下，为该虚拟节点新增一个新的影子节点，将需要进行重构的虚拟链路的新增链路连接在原虚拟节点的一端，并连接到新增节点之上。
6.根据权利要求5所述的虚拟网络切片的重构装置，其特征在于，所述确定模块按照如下公式确定下一重构周期的触发周期：
其中，
表示下一重构周期的触发周期，
表示当前重构周期的触发周期，
表示当前重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示当前重构周期的前一重构周期内进行重构的虚拟网络的切片数量，
表示平均每次重构进行重构的虚拟网络的切片数量。
7.一种电子设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述权利要求1至4中任一项所述虚拟网络切片的重构方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被计算机执行时实现权利要求1至4中任一项所述虚拟网络切片的重构方法的步骤。
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