CN113708972A - 一种服务功能链部署方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种服务功能链部署方法、装置、电子设备及存储介质，用于解决现有的VNF放置方法无法兼顾可靠性和开销成本的技术问题。本发明包括：初始化底层网络拓扑信息和服务功能链SFC请求；根据所述初始化底层网络拓扑信息和所述SFC请求，以可靠性和开销成本加权差最大化为优化目标，建立部署成本优化模型；根据预设改进模拟退火算法求解所述部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案；根据所述底层网络拓扑信息和所述SFC部署方案，生成初始路径集合，并从所述初始路径集合中确定目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。

Description

一种服务功能链部署方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及移动边缘计算技术领域，尤其涉及一种服务功能链部署方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
目前的移动边缘计算网络具有一定的限制。网络运营商需要使用专用网络设备来提供不同的网络接入、路由、计算功能。因此，大多数现有网络需要部署各种专用网络中间件。但是，这带来了许多问题。例如，网络升级需要巨大的费用，网络框架缺乏灵活性，可管理性差，可扩展性差等，这可能无法满足未来高速通信及低延时移动边缘计算的要求。在基于网络功能虚拟化(virtual function virtualization，NFV)的网络环境中，虚拟网络功能(virtual network function，VNF)根据服务需求按照一定逻辑顺序进行组合，构成服务功能链(service function chain，SFC)，为用户提供端到端的网络服务。NFV技术的出现使得运营商在部署网络服务时摆脱了专有硬件设备的束缚，运营商可以根据用户需求将虚拟网络功能灵活地部署在统一的硬件平台上，并根据需求的变化动态配置资源，以降低服务的上线时间以及成本开销。在NFV环境网络中，服务功能链部署是网络操作的基础。部署期间的资源成本在很大程度上决定了运营商的成本，部署后的可靠性严重影响网络功能的稳定性，进而影响用户的服务质量。图1给出了针对移动边缘计算技术下视频渲染及流媒体加速服务，相应的SFC部署的简化示例，如果用户群需要获取视频渲染及流媒体加速服务，相应的SFC部署请求需要经过3种类型的VNF处理：网络代理服务、防火墙和负载均衡器。不同类型的VNF可以部署在底层基板网络中的不同服务节点上。因此，在这种情况下，SFC有多种部署方案来满足SFC的预定义顺序。由于底层网络中有限的物理资源(即CPU、内存和带宽等)，寻找最优折衷方案部署SFC以减少资源瓶颈成为了一个挑战。
在现有技术中，各类VNF放置方法以减少节点资源与链路资源开销、降低时延和计算需求，保证负载均衡、提高服务质量等为优化目标，对虚拟网络拓扑或服务功能链进行映射。然而，对于面向移动边缘计算的网络服务功能链部署场景缺乏考虑，并缺少需要兼顾可靠性和开销成本的技术方案。
发明内容
本发明提供了一种服务功能链部署方法、装置、电子设备及存储介质，用于解决现有的VNF放置方法无法兼顾可靠性和开销成本的技术问题。
本发明提供的一种服务功能链部署方法，包括：
初始化底层网络拓扑信息和服务功能链SFC请求；
根据所述初始化底层网络拓扑信息和所述SFC请求，以可靠性和开销成本加权差最大化为优化目标，建立部署成本优化模型；
根据预设改进模拟退火算法求解所述部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案；
根据所述底层网络拓扑信息和所述SFC部署方案，生成初始路径集合，并从所述初始路径集合中确定目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
可选地，所述根据预设改进模拟退火算法求解所述部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案的步骤，包括：
获取预设虚拟网络功能VNF部署集；
采用所述VNF部署集随机生成一个初始SFC部署方案；
计算所述初始SFC部署方案的初始可靠性及初始开销成本；
根据所述初始可靠性和所述初始开销成本求解所述部署成本优化模型，得到所述部署成本优化模型的目标函数值；
获取所述改进模拟退火算法的当前温度；
令所述当前温度等于目标温度；所述目标温度为预设冷却进度表中所述当前温度的下一个温度值；
采用所述目标温度对所述初始SFC部署方案进行随机扰动，生成更新SFC部署方案，并计算所述更新SFC部署方案的更新目标函数值；
判断所述更新目标函数值是否大于所述目标函数值；
若是，则将所述初始SFC部署方案更新为所述更新SFC部署方案；
获取所述改进模拟退火算法的当前迭代次数，判断所述当前迭代次数是否达到预设次数；
若否，返回令所述当前温度等于目标温度的步骤；
若是，输出所述初始SFC部署方案，得到具有最优加权差的SFC部署方案。
可选地，所述获取所述改进模拟退火算法的当前迭代次数，判断所述当前迭代次数是否达到预设次数的步骤之前，还包括：
若所述更新目标函数值不大于所述目标函数值，则计算所述更新SFC部署方案的接受概率；
获取随机生成数；
判断所述随机生成数是否小于所述接受概率；
若是，则将所述初始SFC部署方案更新为所述更新SFC部署方案；
若否，则不更新所述初始SFC部署方案。
可选地，所述SFC部署方案中具有多个VNF节点；所述根据所述底层网络拓扑信息和所述SFC部署方案，生成初始路径集合，并从所述初始路径集合中确定目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案，包括：
根据所述底层网络拓扑信息在所述SFC部署方案的VNF节点中确定源端点和目的端点；
根据所述源端点、所述目标端点和所述SFC部署方案，生成初始路径集合；所述初始路径集合包括多条初始路径；
计算每条初始路径的带宽和计算资源；
删除带宽和计算资源不满足预设约束的初始路径，得到约束路径；
根据预设链路时延要求，从所述约束路径中筛选最短路径作为目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
本发明还提供了一种服务功能链部署装置，包括：
初始化模块，用于初始化底层网络拓扑信息和服务功能链SFC请求；
部署成本优化模型生成模块，用于根据所述初始化底层网络拓扑信息和所述SFC请求，以可靠性和开销成本加权差最大化为优化目标，建立部署成本优化模型；
SFC部署方案生成模块，用于根据预设改进模拟退火算法求解所述部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案；
最优SFC部署方案输出模块，用于根据所述底层网络拓扑信息和所述SFC部署方案，生成初始路径集合，并从所述初始路径集合中确定目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
可选地，所述SFC部署方案生成模块，包括：
VNF部署集获取子模块，用于获取预设虚拟网络功能VNF部署集；
初始SFC部署方案生成子模块，用于采用所述VNF部署集随机生成一个初始SFC部署方案；
初始可靠性及初始开销成本计算子模块，用于计算所述初始SFC部署方案的初始可靠性及初始开销成本；
目标函数值计算子模块，用于根据所述初始可靠性和所述初始开销成本求解所述部署成本优化模型，得到所述部署成本优化模型的目标函数值；
当前温度获取子模块，用于获取所述改进模拟退火算法的当前温度；
赋值子模块，用于令所述当前温度等于目标温度；所述目标温度为预设冷却进度表中所述当前温度的下一个温度值；
更新目标函数值计算子模块，用于采用所述目标温度对所述初始SFC部署方案进行随机扰动，生成更新SFC部署方案，并计算所述更新SFC部署方案的更新目标函数值；
函数值大小判断子模块，用于判断所述更新目标函数值是否大于所述目标函数值；
第一更新子模块，用于若是，则将所述初始SFC部署方案更新为所述更新SFC部署方案；
迭代次数判断子模块，用于获取所述改进模拟退火算法的当前迭代次数，判断所述当前迭代次数是否达到预设次数；
第一返回子模块，用于若否，返回令所述当前温度等于目标温度的步骤；
第一SFC部署方案输出子模块，用于若是，输出所述初始SFC部署方案，得到具有最优加权差的SFC部署方案。
可选地，所述获SFC部署方案生成模块，还包括：
接受概率计算子模块，用于若所述更新目标函数值不大于所述目标函数值，则计算所述更新SFC部署方案的接受概率；
随机生成数获取子模块，用于获取随机生成数；
接受概率大小判断子模块，用于判断所述随机生成数是否小于所述接受概率；
第二更新子模块，用于若是，则将所述初始SFC部署方案更新为所述更新SFC部署方案；
不更新子模块，用于若否，则不更新所述初始SFC部署方案。
可选地，所述SFC部署方案中具有多个VNF节点；所述最优SFC部署方案输出模块，包括：
源端点和目的端点确定子模块，用于根据所述底层网络拓扑信息在所述SFC部署方案的VNF节点中确定源端点和目的端点；
初始路径集合生成子模块，用于根据所述源端点、所述目标端点和所述SFC部署方案，生成初始路径集合；所述初始路径集合包括多条初始路径；
带宽和计算资源计算子模块，用于计算每条初始路径的带宽和计算资源；
约束路径获取子模块，用于删除带宽和计算资源不满足预设约束的初始路径，得到约束路径；
最优SFC部署方案输出子模块，用于根据预设链路时延要求，从所述约束路径中筛选最短路径作为目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
本发明还提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如上任一项所述的服务功能链部署方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如上任一项所述的服务功能链部署方法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明公开了一种服务功能链部署方法，并具体公开了：初始化底层网络拓扑信息和服务功能链SFC请求；根据初始化底层网络拓扑信息和SFC请求，以可靠性和开销成本加权差最大化为优化目标，建立部署成本优化模型；根据预设改进模拟退火算法求解部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案；根据底层网络拓扑信息和SFC部署方案，生成初始路径集合，并从初始路径集合中确定目标路径；基于目标路径部署服务功能链。从而实现兼顾可靠性和开销成本的服务功能链部署。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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它的附图。
图1为现有的移动边缘计算的服务功能链SFC部署示意图；
图2为本发明实施例提供的一种服务功能链部署方法的步骤流程图；
图3为本发明实施例提供的一种基于改进模拟退火算法求解部署成本优化模型的方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种服务功能链部署的最短路径实施流程图；
图5为本发明实施例提供的一种最优SFC部署方案的架构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种服务功能链部署装置的结构框图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种服务功能链部署方法、装置、电子设备及存储介质，用于解决现有的VNF放置方法无法兼顾可靠性和开销成本的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种服务功能链部署方法的步骤流程图。
本发明提供的一种服务功能链部署方法，具体可以包括以下步骤：
步骤201，初始化底层网络拓扑信息和服务功能链SFC请求；
步骤202，根据初始化底层网络拓扑信息和SFC请求，以可靠性和开销成本加权差最大化为优化目标，建立部署成本优化模型；
在本发明实施例中，可以以目标服务链的资源需求，服务质量需求、网络中各服务器节点的资源容量限制为约束，根据预先构建的部署成本优化模型，以可靠性与开销成本加权差的最小化为性能指标，设计服务功能链的部署策略。具体而言，该部署策略包含待VNF映射的目标服务器节点，其中，部署成本优化模型是基于部署服务的开销成本、保障正常服务的稳定性构建的。
由于VNF部署策略能够在一定程度上降低能耗，但同时可能会造成系统的稳定性降低，为了平衡这两个重要因素，部署优化模型的目标函数可以设置为：
Figure BDA0003239631140000071
s.t.C1:
Figure BDA0003239631140000072
C2:
Figure BDA0003239631140000073
C3:
Figure BDA0003239631140000074
C4:
Figure BDA0003239631140000075
C5:
Figure BDA0003239631140000076
C6:
Figure BDA0003239631140000077
C7:Qi≥R
C8:xi,j＝{0,1}
C9:yi,j＝{0,1}
其中μ1和μ2均代表加权系数，第一部分Qi代表SFC链的可靠性，第二部分φcost则代表整个系统的开销成本。在上述面向移动边缘计算的服务功能链部署问题中，优化变量包含虚拟网络功能函数部署xi,j＝{0,1}和路由部署yi,j＝{0,1}。
下面对SFC部署问题涉及的约束条件做如下说明：
Figure BDA0003239631140000081
表明每个VNF部署在底层网络上，对应于一个物理节点；
Figure BDA0003239631140000082
表示在底层网络上部署的虚拟链路对应于在一个或多个物理链路；
Figure BDA0003239631140000083
表示每个物理链路都由同一SFC虚拟链路部署一次，以防止两个网络节点之间来回传输流量的乒乓效应；
Figure BDA0003239631140000084
和
Figure BDA0003239631140000085
确保每个节点上所有VNF的总资源消耗不应超过其资源容量，即满足各种类型虚拟机的容量限制
Figure BDA0003239631140000086
和携带虚拟机节点的总资源量Cx；
Figure BDA0003239631140000087
表示虚拟链路带宽不能超过部署链路的剩余可用带宽；
Figure BDA0003239631140000088
Figure BDA0003239631140000089
表示SFC延迟不能超过最大允许延迟，其中，不等式左侧的第一部分表示生成节点的延时，第二部分表示链路的延时；Qi≥R表示SFC必须满足可靠性要求，不等式的左侧表示SFC的可靠性。
本发明实施例中，可以用无向图G＝(N,E)来表示网络拓扑图，其中N是物理节点集合，E是物理链路集合。此外，在无向图G中，每个节点可以部署一定数量的虚拟机，并且每个虚拟机只能实例化一种类型的VNF。S＝(s0,s1,…,|S|z)为SFC请求集合，使用Fi表示VNFi,F＝(F0,F1,…,|Fi|z)为所有的虚拟网络功能VNF的集合。物理节点按顺序编号，物理节点u表示为nu。当节点是服务器时，即拥有计算资源。假设网络中服务器的计算资源量没有差别，并且假设计算资源都是C。此外，连接节点nu和nv的物理链路被表示为euv。假设每条物理链路拥有的带宽资源量足够的。物理链路经过的所有节点的集合为
Figure BDA00032396311400000810
为便于分析，在本发明实施例中，假设任意一跳的时延相等，且为Del0，且任意SFCg的总链路路由跳数为hg，则总时延
Figure BDA00032396311400000811
在NFV环境中，组件(VNF或物理节点)的可用性被定义为组件提供服务的平均时间与组件提供服务的平均时间和组件停机维修的平均时间之和的比率：
Figure BDA00032396311400000812
其中，ρ代表组件故障之间的平均时间，ξ代表修复故障组件的平均时间。定义SFC的可靠性指标为：
Figure BDA0003239631140000091
需要注意的是，每个物理节点都连接到一个或多个可用于实例化VNF的服务器。节点ns∈N剩余的可用计算资源为Cal(ns)，可用的存储资源为Mem(ns)，可用的转发资源为For(ns)。实例化后，延迟为d(ns)，可靠性为r(ns)。链路es∈E的剩余可用带宽b(ns)，延迟为d(es)。
带宽变化因子为η(fi)，用来表示VNF业务量的流出带宽和流入带宽的比率。集合中的元素L＝(li,0li,1,…,li，n)是ni和ni+1之间的虚拟链路。特别地，当i＝0时，li，0是源端点和ns之间的虚拟链路；当i＝n，li，n是ns和目的端点之间的虚拟链路。
使用yi,j表示是否li通过物理链路ej部署到基板网络。使用
Figure BDA0003239631140000092
指示属于fi的请求k∈K是否映射到物理节点nx，
Figure BDA0003239631140000093
表示是否将虚拟链路li,j映射到物理链路w(x，y)。
网络功能是执行特定功能的网络实体。定义虚拟网络功能VNF流量缩放比率为
Figure BDA0003239631140000094
rin和rout分别是VNF的输入和输出流。运行VNF需要某些资源(例如CPU，内存等),所需资源量
Figure BDA0003239631140000095
通常与VNF的相对数据速率
Figure BDA0003239631140000096
和通过的流相关，并且
Figure BDA0003239631140000097
是处理单个VNF所需的数据资源量。服务功能链是服务流程需要遍历的一系列网络功能。假设总共存在k服务请求，每个SFC由n种类型的VNF组成，即
Figure BDA0003239631140000098
部署VNF实例需要一定的成本,不同类型的VNF具有不同的资源消耗要求。将服务链sk中虚拟网络功能fi映射到节点所需的数据资源为
Figure BDA0003239631140000099
部署总数为K服务功能链的总节点成本为：
Figure BDA00032396311400000910
式中数据资源量
Figure BDA00032396311400000911
Figure BDA00032396311400000912
其中
Figure BDA00032396311400000913
是请求k∈K的虚拟链路l0,1上的流量,为服务请求的初始流量。
将虚拟链路映射到实际中的物理链路需要配置带宽资源。由于物理链路条的差异性和映射关系的复杂性，不同的链接组合和映射方法将会导致不同的开销成本。部署K条服务功能链的总链路成本可表示为：
Figure BDA00032396311400000914
Figure BDA00032396311400000915
其中，
Figure BDA00032396311400000916
特别的，
Figure BDA00032396311400000917
是物理链路w(x，y)的带宽资源量，表示服务请求sk要部署到链路w(x,y)所需的开销成本。
在部署VNF之前，每个物理节点需要消耗一定成本以完成预先配置和准备其他先决条件工作。激活成本由激活的物理节点的数量所确定，并且假设
Figure BDA0003239631140000101
表示每个节点的激活成本。总激活成本是：
Figure BDA0003239631140000102
其中zx表示各物理节点的激活权重系数。一旦物理设备和虚拟机被激活，它们将消耗一定数量的资源来维护自己的正常工作，而未激活的休眠PM和VM将基本上没有产生资源消耗，一般不纳入考虑。工作状态的PM和VM，其总能量成本是：
Figure BDA0003239631140000103
其中
Figure BDA0003239631140000104
表示各VNF的激活权重系数。综上，网络服务的总运营成本可以表示为：φcost＝ω1Cnode+ω2Cband+ω3Cact+ω4Cenergy。
步骤203，根据预设改进模拟退火算法求解部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案；
在本发明实施例中，可以根据预设改进退火算法求解部署成本优化模型，从而生成具有最优加权差的SFC部署方案。
在一个示例中，根据预设改进模拟退火算法求解部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案的步骤，具体可以包括：
S301，获取预设虚拟网络功能VNF部署集；
S302，采用VNF部署集随机生成一个初始SFC部署方案；
S303，计算初始SFC部署方案的初始可靠性及初始开销成本；
S304，根据初始可靠性和初始开销成本求解部署成本优化模型，得到部署成本优化模型的目标函数值；
S305，获取改进模拟退火算法的当前温度；
S306，令当前温度等于目标温度；目标温度为预设冷却进度表中当前温度的下一个温度值；
S307，采用目标温度对初始SFC部署方案进行随机扰动，生成更新SFC部署方案，并计算更新SFC部署方案的更新目标函数值；
S308，判断更新目标函数值是否大于目标函数值；
S309，若是，则将初始SFC部署方案更新为更新SFC部署方案；
S310，若更新目标函数值不大于目标函数值，则计算更新SFC部署方案的接受概率；
S311，获取随机生成数；
S312，判断随机生成数是否小于接受概率；
S313，若是，则将初始SFC部署方案更新为更新SFC部署方案；
S314，若否，则不更新初始SFC部署方案；
S315，获取改进模拟退火算法的当前迭代次数，判断当前迭代次数是否达到预设次数；
S316，若否，返回令当前温度等于目标温度的步骤；
S317，若是，输出初始SFC部署方案，得到具有最优加权差的SFC部署方案。
在具体实现中，如图3所示，基于改进模拟退火算法求解部署成本优化模型的方法，可以按照如下流程进行：
输入VNF部署集；
初始化，随机生成一个初始SFC部署方案{xi,j,yi,j}，计算可靠性
Figure BDA0003239631140000111
及成本
Figure BDA0003239631140000112
计算
Figure BDA0003239631140000113
设置算法系统参数(即初始温度)为T0和温度冷却进度表，该温度参数将影响系统更新SFC部署的接受概率；
令当前温度等于目标温度，即冷却进度表的下一个值Ti，对初始SFC部署方案的节点选择和路由选择进行随机扰动，产生更新SFC部署方案，计算当前可靠性
Figure BDA0003239631140000114
及成本
Figure BDA0003239631140000115
更新目标函数值
Figure BDA0003239631140000116
判断目标函数值和更新目标函数值之间的大小，若更新目标函数值大于现有的目标函数值，则接受更新SFC部署方案；否则，计算接受更新SFC部署方案的接受概率
Figure BDA0003239631140000117
其中
Figure BDA0003239631140000118
表示目标函数在当前方案下的梯度值，并随机生成一个在区间[0,1]服从均匀分布的随机数r，若随机生成数比计算概率小(即r<p)，则采用更新SFC部署方案更新初始SFC部署方案，否则保持原有的初始SFC部署方案；
判断当前迭代次数是否达到预设的迭代次数；
若否，则返回令当前温度等于目标温度的步骤；
若是，存储记录当前SFC部署方案。为避免搜索过程中由于执行概率接受环节而遗失当前SFC部署方案，标注记录日志中的最优SFC部署方案；
判断当前SFC部署方案是否为局部最优方案，若前后两次计算出来的最优解差值是否在某一范围内，则退出当前循环。一旦确认是局部最优方案，则可增加升温或启动重升温过程，将温度适当提高，返回令当前温度等于目标温度的步骤；激活各状态的接受概率，以调整搜索进程中的当前状态，避免生成SFC部署的局部优化方案；
基于存储日志，判读当前SFC部署方案是否最优，否则返回令当前温度等于目标温度的步骤；
VNF成功部署到底层节点，输出最后的SFC部署方案即为具有最优加权差的SFC部署方案；
终止程序。
步骤204，根据底层网络拓扑信息和SFC部署方案，生成初始路径集合，并从初始路径集合中确定目标路径，并基于目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
在得到最优的SFC部署方案后，可以通过最短路径算法来得到最优的目标路径。
在一个示例中，SFC部署方案中具有多个VNF节点；根据底层网络拓扑信息和SFC部署方案，生成初始路径集合，并从初始路径集合中确定目标路径，并基于目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案的步骤，包括：
S41，根据底层网络拓扑信息在SFC部署方案的VNF节点中确定源端点和目的端点；
S42，根据源端点、目标端点和SFC部署方案，生成初始路径集合；初始路径集合包括多条初始路径；
S43，计算每条初始路径的带宽和计算资源；
S44，删除带宽和计算资源不满足预设约束的初始路径，得到约束路径；
S45，根据预设链路时延要求，从约束路径中筛选最短路径作为目标路径，并基于目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
在具体实现中，如图4所示，可以根据底层网络拓扑图，确定源端点li,0和目的端点li,n；根据SFC部署方案生成初始路径集合P，进行映射；删除不满足带宽和计算资源约束的部分SFC子链路对应的底层链路，提高搜索效率；最后根据链路时延要求，筛选出满足条件的SFC链路最短路径作为目标路径。沿着路径依次映射，最终输出兼顾可靠性和成本的最优SFC部署方案。具体可以参见图5所示的最优SFC部署方案的架构示意图。
本发明公开了一种服务功能链部署方法，并具体公开了：初始化底层网络拓扑信息和服务功能链SFC请求；根据初始化底层网络拓扑信息和SFC请求，以可靠性和开销成本加权差最大化为优化目标，建立部署成本优化模型；根据预设改进模拟退火算法求解部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案；根据底层网络拓扑信息和SFC部署方案，生成初始路径集合，并从初始路径集合中确定目标路径；基于目标路径部署服务功能链。从而实现兼顾可靠性和开销成本的服务功能链部署。
请参阅图6，图6为本发明实施例提供的一种服务功能链部署装置的结构框图。
本发明实施例提供了一种服务功能链部署装置，包括：
初始化模块601，用于初始化底层网络拓扑信息和服务功能链SFC请求；
部署成本优化模型生成模块602，用于根据初始化底层网络拓扑信息和SFC请求，以可靠性和开销成本加权差最大化为优化目标，建立部署成本优化模型；
SFC部署方案生成模块603，用于根据预设改进模拟退火算法求解部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案；
最优SFC部署方案输出模块604，用于根据底层网络拓扑信息和SFC部署方案，生成初始路径集合，并从初始路径集合中确定目标路径，并基于目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
在本发明实施例中，SFC部署方案生成模块603，包括：
VNF部署集获取子模块，用于获取预设虚拟网络功能VNF部署集；
初始SFC部署方案生成子模块，用于采用VNF部署集随机生成一个初始SFC部署方案；
初始可靠性及初始开销成本计算子模块，用于计算初始SFC部署方案的初始可靠性及初始开销成本；
目标函数值计算子模块，用于根据初始可靠性和初始开销成本求解部署成本优化模型，得到部署成本优化模型的目标函数值；
当前温度获取子模块，用于获取改进模拟退火算法的当前温度；
赋值子模块，用于令当前温度等于目标温度；目标温度为预设冷却进度表中当前温度的下一个温度值；
更新目标函数值计算子模块，用于采用目标温度对初始SFC部署方案进行随机扰动，生成更新SFC部署方案，并计算更新SFC部署方案的更新目标函数值；
函数值大小判断子模块，用于判断更新目标函数值是否大于目标函数值；
第一更新子模块，用于若是，则将初始SFC部署方案更新为更新SFC部署方案；
迭代次数判断子模块，用于获取改进模拟退火算法的当前迭代次数，判断当前迭代次数是否达到预设次数；
第一返回子模块，用于若否，返回令当前温度等于目标温度的步骤；
第一SFC部署方案输出子模块，用于若是，输出初始SFC部署方案，得到具有最优加权差的SFC部署方案。
在本发明实施例中，获SFC部署方案生成模块603，还包括：
接受概率计算子模块，用于若更新目标函数值不大于目标函数值，则计算更新SFC部署方案的接受概率；
随机生成数获取子模块，用于获取随机生成数；
接受概率大小判断子模块，用于判断随机生成数是否小于接受概率；
第二更新子模块，用于若是，则将初始SFC部署方案更新为更新SFC部署方案；
不更新子模块，用于若否，则不更新初始SFC部署方案。
在本发明实施例中，SFC部署方案中具有多个VNF节点；最优SFC部署方案输出模块604，包括：
源端点和目的端点确定子模块，用于根据底层网络拓扑信息在SFC部署方案的VNF节点中确定源端点和目的端点；
初始路径集合生成子模块，用于根据源端点、目标端点和SFC部署方案，生成初始路径集合；初始路径集合包括多条初始路径；
带宽和计算资源计算子模块，用于计算每条初始路径的带宽和计算资源；
约束路径获取子模块，用于删除带宽和计算资源不满足预设约束的初始路径，得到约束路径；
最优SFC部署方案输出子模块，用于根据预设链路时延要求，从约束路径中筛选最短路径作为目标路径，并基于目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
本发明实施例还提供了一种电子设备，设备包括处理器以及存储器：
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令执行本发明实施例的服务功能链部署方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行本发明实施例的服务功能链部署方法。
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，上述描述的系统，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。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种服务功能链部署方法，其特征在于，包括：
初始化底层网络拓扑信息和服务功能链SFC请求；
根据所述初始化底层网络拓扑信息和所述SFC请求，以可靠性和开销成本加权差最大化为优化目标，建立部署成本优化模型；
根据预设改进模拟退火算法求解所述部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案；
根据所述底层网络拓扑信息和所述SFC部署方案，生成初始路径集合，并从所述初始路径集合中确定目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
2.根据要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设改进模拟退火算法求解所述部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案的步骤，包括：
获取预设虚拟网络功能VNF部署集；
采用所述VNF部署集随机生成一个初始SFC部署方案；
计算所述初始SFC部署方案的初始可靠性及初始开销成本；
根据所述初始可靠性和所述初始开销成本求解所述部署成本优化模型，得到所述部署成本优化模型的目标函数值；
获取所述改进模拟退火算法的当前温度；
令所述当前温度等于目标温度；所述目标温度为预设冷却进度表中所述当前温度的下一个温度值；
采用所述目标温度对所述初始SFC部署方案进行随机扰动，生成更新SFC部署方案，并计算所述更新SFC部署方案的更新目标函数值；
判断所述更新目标函数值是否大于所述目标函数值；
若是，则将所述初始SFC部署方案更新为所述更新SFC部署方案；
获取所述改进模拟退火算法的当前迭代次数，判断所述当前迭代次数是否达到预设次数；
若否，返回令所述当前温度等于目标温度的步骤；
若是，输出所述初始SFC部署方案，得到具有最优加权差的SFC部署方案。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述改进模拟退火算法的当前迭代次数，判断所述当前迭代次数是否达到预设次数的步骤之前，还包括：
若所述更新目标函数值不大于所述目标函数值，则计算所述更新SFC部署方案的接受概率；
获取随机生成数；
判断所述随机生成数是否小于所述接受概率；
若是，则将所述初始SFC部署方案更新为所述更新SFC部署方案；
若否，则不更新所述初始SFC部署方案。
4.根据所述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SFC部署方案中具有多个VNF节点；所述根据所述底层网络拓扑信息和所述SFC部署方案，生成初始路径集合，并从所述初始路径集合中确定目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案，包括：
根据所述底层网络拓扑信息在所述SFC部署方案的VNF节点中确定源端点和目的端点；
根据所述源端点、所述目标端点和所述SFC部署方案，生成初始路径集合；所述初始路径集合包括多条初始路径；
计算每条初始路径的带宽和计算资源；
删除带宽和计算资源不满足预设约束的初始路径，得到约束路径；
根据预设链路时延要求，从所述约束路径中筛选最短路径作为目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
5.一种服务功能链部署装置，其特征在于，包括：
初始化模块，用于初始化底层网络拓扑信息和服务功能链SFC请求；
部署成本优化模型生成模块，用于根据所述初始化底层网络拓扑信息和所述SFC请求，以可靠性和开销成本加权差最大化为优化目标，建立部署成本优化模型；
SFC部署方案生成模块，用于根据预设改进模拟退火算法求解所述部署成本优化模型，生成具有最优加权差的SFC部署方案；
最优SFC部署方案输出模块，用于根据所述底层网络拓扑信息和所述SFC部署方案，生成初始路径集合，并从所述初始路径集合中确定目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
6.根据要求5所述的装置，其特征在于，所述SFC部署方案生成模块，包括：
VNF部署集获取子模块，用于获取预设虚拟网络功能VNF部署集；
初始SFC部署方案生成子模块，用于采用所述VNF部署集随机生成一个初始SFC部署方案；
初始可靠性及初始开销成本计算子模块，用于计算所述初始SFC部署方案的初始可靠性及初始开销成本；
目标函数值计算子模块，用于根据所述初始可靠性和所述初始开销成本求解所述部署成本优化模型，得到所述部署成本优化模型的目标函数值；
当前温度获取子模块，用于获取所述改进模拟退火算法的当前温度；
赋值子模块，用于令所述当前温度等于目标温度；所述目标温度为预设冷却进度表中所述当前温度的下一个温度值；
更新目标函数值计算子模块，用于采用所述目标温度对所述初始SFC部署方案进行随机扰动，生成更新SFC部署方案，并计算所述更新SFC部署方案的更新目标函数值；
函数值大小判断子模块，用于判断所述更新目标函数值是否大于所述目标函数值；
第一更新子模块，用于若是，则将所述初始SFC部署方案更新为所述更新SFC部署方案；
迭代次数判断子模块，用于获取所述改进模拟退火算法的当前迭代次数，判断所述当前迭代次数是否达到预设次数；
第一返回子模块，用于若否，返回令所述当前温度等于目标温度的步骤；
第一SFC部署方案输出子模块，用于若是，输出所述初始SFC部署方案，得到具有最优加权差的SFC部署方案。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获SFC部署方案生成模块，还包括：
接受概率计算子模块，用于若所述更新目标函数值不大于所述目标函数值，则计算所述更新SFC部署方案的接受概率；
随机生成数获取子模块，用于获取随机生成数；
接受概率大小判断子模块，用于判断所述随机生成数是否小于所述接受概率；
第二更新子模块，用于若是，则将所述初始SFC部署方案更新为所述更新SFC部署方案；
不更新子模块，用于若否，则不更新所述初始SFC部署方案。
8.根据所述权利要求5所述的装置，其特征在于，所述SFC部署方案中具有多个VNF节点；所述最优SFC部署方案输出模块，包括：
源端点和目的端点确定子模块，用于根据所述底层网络拓扑信息在所述SFC部署方案的VNF节点中确定源端点和目的端点；
初始路径集合生成子模块，用于根据所述源端点、所述目标端点和所述SFC部署方案，生成初始路径集合；所述初始路径集合包括多条初始路径；
带宽和计算资源计算子模块，用于计算每条初始路径的带宽和计算资源；
约束路径获取子模块，用于删除带宽和计算资源不满足预设约束的初始路径，得到约束路径；
最优SFC部署方案输出子模块，用于根据预设链路时延要求，从所述约束路径中筛选最短路径作为目标路径，并基于所述目标路径的预设资源设备的映射关系，输出最优SFC部署方案。
9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的服务功能链部署方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的服务功能链部署方法。
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