CN115766589A - 一种基于高容错性的虚拟网络映射系统 - Google Patents

一种基于高容错性的虚拟网络映射系统 Download PDF

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CN115766589A CN202310032406.7A CN202310032406A CN115766589A CN 115766589 A CN115766589 A CN 115766589A CN 202310032406 A CN202310032406 A CN 202310032406A CN 115766589 A CN115766589 A CN 115766589A
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Abstract

本发明提供了一种基于高容错性的虚拟网络映射系统，包括物理记录模块、虚拟请求模块、状态监测模块、映射处理模块和资源分配模块，所述物理记录模块用于记录各个物理节点的信息以及物理节点之间的链路信息，所述虚拟请求模块用于获取虚拟节点之间的链接请求，所述状态监测模块用于监测物理链路的使用状态，所述映射处理模块基于物理链路的使用状态和链接请求处理得到映射链路，所述资源分配模块基于所述映射链路和链接请求分配物理链路的带宽资源；本系统通过映射得到多条传输路线，通过监测的实时数据改变传输路线上的比例分配，提高了数据传输时的容错性。

Description

一种基于高容错性的虚拟网络映射系统
技术领域
本发明涉及数据交换网络领域，具体涉及一种基于高容错性的虚拟网络映射系统。
背景技术
虚拟网络是一种包含至少部分是虚拟网络链接的计算机网络，虚拟网络链接是在两个计算设备间不包含物理连接，而是通过网络虚拟化来实现，最终通过网络映射到物理链路来实现信息的传输，但当前的映射系统存在固化缺点，当多个用户在同一个映射的物理链路上传输信息时，会导致信息传输不通畅的现象，影响虚拟网络的使用体验。
背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。
现在已经开发出了很多虚拟网络映射系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的映射系统有如公开号为CN111431815B所公开的系统，这些系统一般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。但该系统映射得到的物理链路只构成一条传输路线，当发生通讯拥挤时需要重新进行映射来传输信息或者等待原有的映射路线不再拥挤，大大影响了虚拟网络的传输效率。
发明内容
本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种基于高容错性的虚拟网络映射系统。
本发明采用如下技术方案：
一种基于高容错性的虚拟网络映射系统，包括物理记录模块、虚拟请求模块、状态监测模块、映射处理模块和资源分配模块；
所述物理记录模块用于记录各个物理节点的信息以及物理节点之间的链路信息，所述虚拟请求模块用于获取虚拟节点之间的链接请求，所述状态监测模块用于监测物理链路的使用状态，所述映射处理模块基于物理链路的使用状态和链接请求处理得到映射链路，所述资源分配模块基于所述映射链路和链接请求分配物理链路的带宽资源；
所述映射处理模块包括链路检索处理器、带宽筛选处理器和链路映射处理器，所述链路检索处理器用于在映射的两个物理节点之间检索出至少一条传输路线，所述带宽筛选处理器根据每条传输路线上物理链路的剩余带宽对传输路线进行筛选，所述链路映射处理器用于确定最终的传输路线以及各传输路线上的传输比例；
所述映射处理模块基于状态监测模块的监测数据不断变更传输路线上的传输比例；
进一步的，所述链路检索处理器将检索到的传输路线上的物理节点分为至少两个按序排列的节点集合，相邻的两个节点集合之间存在至少一个物理链路，非相邻的两个节点集合之间不存在物理链路，所述物理链路根据节点所属的集合位置称为k级链路；
进一步的，所述带宽筛选处理器对链路进行带宽筛选的过程包括如下步骤：
S21、初始化级数k=1；
S22、将所有k级链路的剩余带宽与申请带宽进行比较，删除剩余带宽小于申请带宽的k级链路；
S23、检索出传输路线上的悬空节点，若无悬空节点，则跳转至步骤S25，若存在悬空节点，则跳转至步骤S24；
S24、删除含有悬空节点的悬空链路，跳回步骤S23；
S25、令k=k+1，当k小于节点集合的数量时，跳回步骤S22，否则结束筛选；
进一步的，所述链路映射处理器选择一条虚拟链路作为目标虚拟链路，根据下式计算出目标虚拟链路上每条传输路线的带宽指数
Figure 931077DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 393151DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，B为目标虚拟链路的申请带宽，
Figure 505464DEST_PATH_IMAGE003
为每条传输路线上物理链路的最小剩余带宽，
Figure 309472DEST_PATH_IMAGE004
为传输路线的序号，
Figure 231203DEST_PATH_IMAGE005
为每条传输路线上涉及的其余虚拟链路的申请带宽预估总和；
所述链路映射处理器删除带宽指数为负数的传输路线，剩余的传输路线数量为
Figure 513280DEST_PATH_IMAGE006
，根据下式计算出每条传输路线的传输比例
Figure 480099DEST_PATH_IMAGE007
及传输带宽
Figure 704276DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 858177DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 943944DEST_PATH_IMAGE010
；
所述链路映射处理器将传输路线上包含的物理链路作为映射的物理链路进行记录，并将具体的传输带宽值发送给所述资源分配模块；
进一步的，所述链路映射处理器根据下式计算出每条传输路线上涉及的其余虚拟链路的申请带宽预估总和
Figure 483379DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 816140DEST_PATH_IMAGE012
；
其中，
Figure 785233DEST_PATH_IMAGE013
为涉及的一个虚拟链路的申请带宽值，
Figure 330484DEST_PATH_IMAGE014
为涉及的一个虚拟链路的传输路线数量。
本发明所取得的有益效果是：
本系统通过映射找到多条传输路线，每条传输路线都能单独地承担传输信息的任务，通过监测物理链路上的实时带宽使用状态来设计传输路线的带宽比例，能够灵活地进行调整来应对多个虚拟链路在同一个物理链路上的拥挤现象，大大提高了信息传输时的容错性。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明整体结构框架示意图；
图2为本发明映射处理模块构成示意图；
图3为本发明链路检索处理器检索传输路线流程示意图；
图4为本发明带宽筛选处理器对链路进行带宽筛选流程示意图；
图5为本发明悬空节点示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一。
本实施例提供了一种基于高容错性的虚拟网络映射系统，结合图1，包括物理记录模块、虚拟请求模块、状态监测模块、映射处理模块和资源分配模块；
所述物理记录模块用于记录各个物理节点的信息以及物理节点之间的链路信息，所述虚拟请求模块用于获取虚拟节点之间的链接请求，所述状态监测模块用于监测物理链路的使用状态，所述映射处理模块基于物理链路的使用状态和链接请求处理得到映射链路，所述资源分配模块基于所述映射链路和链接请求分配物理链路的带宽资源；
所述映射处理模块包括链路检索处理器、带宽筛选处理器和链路映射处理器，所述链路检索处理器用于在映射的两个物理节点之间检索出至少一条传输路线，所述带宽筛选处理器根据每条传输路线上物理链路的剩余带宽对传输路线进行筛选，所述链路映射处理器用于确定最终的传输路线以及各传输路线上的传输比例；
所述映射处理模块基于状态监测模块的监测数据不断变更传输路线上的传输比例；
进一步的，所述链路检索处理器将检索到的传输路线上的物理节点分为至少两个按序排列的节点集合，相邻的两个节点集合之间存在至少一个物理链路，非相邻的两个节点集合之间不存在物理链路，所述物理链路根据节点所属的集合位置称为k级链路；
进一步的，所述带宽筛选处理器对链路进行带宽筛选的过程包括如下步骤：
S21、初始化级数k=1；
S22、将所有k级链路的剩余带宽与申请带宽进行比较，删除剩余带宽小于申请带宽的k级链路；
S23、检索出传输路线上的悬空节点，若无悬空节点，则跳转至步骤S25，若存在悬空节点，则跳转至步骤S24；
S24、删除含有悬空节点的悬空链路，跳回步骤S23；
S25、令k=k+1，当k小于节点集合的数量时，跳回步骤S22，否则结束筛选；
进一步的，所述链路映射处理器选择一条虚拟链路作为目标虚拟链路，根据下式计算出目标虚拟链路上每条传输路线的带宽指数
Figure 623626DEST_PATH_IMAGE015
：
Figure 314239DEST_PATH_IMAGE016
；
其中，B为目标虚拟链路的申请带宽，
Figure 364103DEST_PATH_IMAGE017
为每条传输路线上物理链路的最小剩余带宽，
Figure 978624DEST_PATH_IMAGE018
为传输路线的序号，
Figure 961493DEST_PATH_IMAGE019
为每条传输路线上涉及的其余虚拟链路的申请带宽预估总和；
所述链路映射处理器删除带宽指数为负数的传输路线，剩余的传输路线数量为
Figure 183527DEST_PATH_IMAGE020
，根据下式计算出每条传输路线的传输比例
Figure 523284DEST_PATH_IMAGE021
及传输带宽
Figure 675917DEST_PATH_IMAGE022
：
Figure 795183DEST_PATH_IMAGE023
；
Figure 906227DEST_PATH_IMAGE024
；
所述链路映射处理器将传输路线上包含的物理链路作为映射的物理链路进行记录，并将具体的传输带宽值发送给所述资源分配模块；
进一步的，所述链路映射处理器根据下式计算出每条传输路线上涉及的其余虚拟链路的申请带宽预估总和
Figure 727421DEST_PATH_IMAGE025
：
Figure 965636DEST_PATH_IMAGE026
；
其中，
Figure 188676DEST_PATH_IMAGE027
为涉及的一个虚拟链路的申请带宽值，
Figure 221354DEST_PATH_IMAGE028
为涉及的一个虚拟链路的传输路线数量。
实施例二。
本实施例包含了实施例一中的全部内容，提供了一种基于高容错性的虚拟网络映射系统，包括物理记录模块、虚拟请求模块、状态监测模块、映射处理模块、资源分配模块；
所述物理记录模块用于记录各个物理节点的信息以及物理节点之间的链路信息，所述虚拟请求模块用于获取虚拟节点之间的链接请求，所述状态监测模块用于监测物理链路的使用状态，所述映射处理模块基于物理链路的使用状态和链接请求处理得到映射链路，所述资源分配模块基于所述映射链路和链接请求分配物理链路的带宽资源；
所述物理记录模块记录的物理节点信息通过集合
Figure 264265DEST_PATH_IMAGE029
进行表示，记录的物理链路通过集合
Figure 821017DEST_PATH_IMAGE030
进行表示，集合
Figure 649296DEST_PATH_IMAGE029
中的具体物理节点用
Figure 898880DEST_PATH_IMAGE031
表示，集合
Figure 976558DEST_PATH_IMAGE030
中的具体物理链路用
Figure 618892DEST_PATH_IMAGE032
表示，其中，i为节点序号，j为链路序号，
Figure 832835DEST_PATH_IMAGE031
中包含了物理节点的地址、链路数量信息，
Figure 270899DEST_PATH_IMAGE032
中包含了带宽信息、两个端节点信息和通信基础信息；
所述虚拟请求模块获取的链接请求用
Figure 570294DEST_PATH_IMAGE033
表示，所述虚拟请求模块根据接收的
Figure 750739DEST_PATH_IMAGE034
信息创建集合
Figure 68457DEST_PATH_IMAGE035
和集合
Figure 410577DEST_PATH_IMAGE036
，集合
Figure 462846DEST_PATH_IMAGE035
由
Figure 165092DEST_PATH_IMAGE033
中包含的虚拟端节点构成，集合
Figure 88049DEST_PATH_IMAGE036
由获取的
Figure 132228DEST_PATH_IMAGE033
构成，所述虚拟请求模块为虚拟端节点和链路请求赋予序号，得到虚拟节点
Figure 655482DEST_PATH_IMAGE037
和虚拟链路
Figure 912151DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure 220773DEST_PATH_IMAGE037
中包含了映射的物理节点地址信息，
Figure 153962DEST_PATH_IMAGE038
中包含了申请带宽和两个端节点信息；
所述状态监测模块对集合
Figure 649666DEST_PATH_IMAGE039
中的每一条链路的使用带宽进行监测并计算得到剩余带宽：
Figure 975605DEST_PATH_IMAGE040
；
其中，
Figure 388001DEST_PATH_IMAGE041
表示链路
Figure 242824DEST_PATH_IMAGE042
的总带宽，
Figure 475091DEST_PATH_IMAGE043
表示链路
Figure 339142DEST_PATH_IMAGE044
的使用带宽，
Figure 91197DEST_PATH_IMAGE045
表示链路
Figure 366190DEST_PATH_IMAGE032
的剩余带宽；
结合图2，所述映射处理模块包括链路检索处理器、带宽筛选处理器和链路映射处理器，所述链路检索处理器用于在映射的两个物理节点之间检索出多条传输路线，所述带宽筛选处理器根据每条传输路线上物理链路的剩余带宽确认符合要求的传输路线，所述链路映射处理器用于确定最终的传输路线以及各传输路线上的传输比例；
结合图3，所述链路检索处理器检索出传输路线的过程包括如下步骤：
S1、基于虚拟链路上的两个物理节点，一个称为起点节点，另一个称为终点节点，分别将这两个物理节点加入到起点集合Ps和终点集合Pf，初始化选择参数sc；
S2、判断Ps和Pf中新加入的物理节点之间是否存在物理链路，若是，跳转至步骤S5，若否，根据选择参数sc选择跳转至步骤S3或者步骤S4，选择参数sc为0时跳转至步骤S3，选择参数sc为1时跳转至步骤S4；
S3、基于集合Ps中的物理节点检索出一个端节点集合Ps中，另一个端节点不在Ps中的物理链路，将检索出的物理链路中不在集合Ps中的端节点加入到集合Ps中，令选择参数sc变为1，跳回步骤S2；
S4、基于集合Pf中的物理节点检索出一个端节点在集合Pf中，另一个端节点不在Ps中的物理链路，将检索出的物理链路中不在集合Ps中的端节点加入到集合Ps中，令选择参数sc变为0，跳回步骤S2；
S5、根据集合Ps和集合Pf中的物理节点生成传输路线；
集合Ps和集合Pf中的物理节点根据加入的批次分为一级节点、二级节点、三级节点……，一级节点仅为在步骤S1中加入的一个物理节点，在步骤S2中新加入的物理节点指的是最后一个批次的节点，为方便描述，将最后一个批次的节点称为末级节点，末级节点会随集合中节点的加入而变化，例如，若集合Ps中存在四个级别的物理节点，则末级节点指四级节点，在步骤S3和步骤S4中，在检索物理链路时，一个端节点在集合中可以缩小为一个端节点属于集合中的末级节点，提高检索效率，在步骤S5中，生成的传输路线上的物理节点依次为Ps上的一级节点、Ps上的二级节点、…、Ps上的m级节点、Pf上的n级节点、…、Pf上的二级节点和Pf上的一级节点，其中，m为集合Ps上的节点批次数量，n为集合Pf上的节点批次数量，m和n满足
Figure 102065DEST_PATH_IMAGE046
或者
Figure 238648DEST_PATH_IMAGE047
，所述传输路线上的物理链路按照顺序依次为一级链路、二级链路、…、
Figure 365916DEST_PATH_IMAGE048
级链路；
需要注意的是，最终生成的传输路线上的物理节点仅是集合Ps和集合Pf中的部分物理节点；
结合图4，所述带宽筛选处理器对链路进行带宽筛选的过程包括如下步骤：
S21、初始化级数k=1；
S22、将所有k级链路的剩余带宽与申请带宽进行比较，删除剩余带宽小于申请带宽的k级链路；
S23、检索出传输路线上的悬空节点，若无悬空节点，则跳转至步骤S25，若存在悬空节点，则跳转至步骤S24；
S24、删除含有悬空节点的悬空链路，跳回步骤S23；
S25、令k=k+1，若
Figure 93701DEST_PATH_IMAGE049
，跳回步骤S22，否则结束筛选；
结合图5，对于传输路线上不包括起点节点和终点节点的任意一个物理节点，至少存在两个物理链路包含该物理节点，且其中一个物理链路指向起点节点，另一个物理链路指向终点节点，步骤S23中的悬空节点指的是包含该物理节点的物理链路均指向起点节点或者均指向终点节点；
所述链路映射处理器从所述带宽筛选处理器中接收到所有虚拟链路符合要求的传输路线信息，所述链路映射处理器确定虚拟链路的传输路线及传输比例的过程包括如下步骤：
S31、选择一个虚拟链路，称为目标虚拟链路统计出其传输路线的数量，记为
Figure 51292DEST_PATH_IMAGE050
；
S32、统计出每条传输路线上物理链路的最小剩余带宽，记为
Figure 240834DEST_PATH_IMAGE051
，其中，
Figure 967482DEST_PATH_IMAGE052
为传输路线的序号；
S33、根据下式计算出每条传输路线上涉及的其余虚拟链路的申请带宽预估总和
Figure 866167DEST_PATH_IMAGE053
：
Figure 294744DEST_PATH_IMAGE054
；
其中，
Figure 38709DEST_PATH_IMAGE055
为涉及的一个虚拟链路的申请带宽值，
Figure 151021DEST_PATH_IMAGE056
为涉及的一个虚拟链路的传输路线数量；
S34、根据下式计算出每条传输路线的带宽指数
Figure 938717DEST_PATH_IMAGE057
：
Figure 136481DEST_PATH_IMAGE058
；
其中，B为目标虚拟链路的申请带宽；
S34、删除带宽指数为负数的传输路线，剩余的传输路线数量为
Figure 418557DEST_PATH_IMAGE059
；
S35、根据下式计算出每条传输路线的传输比例
Figure 634644DEST_PATH_IMAGE060
及传输带宽
Figure 343974DEST_PATH_IMAGE061
：
Figure 29033DEST_PATH_IMAGE062
；
Figure 380380DEST_PATH_IMAGE063
；
S36、将步骤S35中的传输路线作为映射的物理链路；
所述链路映射处理器将虚拟链路映射的物理链路及对应的传输带宽发送给所述资源分配模块，所述资源分配模块根据传输带宽将物理链路上的带宽资源分配给对应的虚拟链路。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。

Claims (5)

1.一种基于高容错性的虚拟网络映射系统，其特征在于，包括物理记录模块、虚拟请求模块、状态监测模块、映射处理模块和资源分配模块；
所述物理记录模块用于记录各个物理节点的信息以及物理节点之间的链路信息，所述虚拟请求模块用于获取虚拟节点之间的链接请求，所述状态监测模块用于监测物理链路的使用状态，所述映射处理模块基于物理链路的使用状态和链接请求处理得到映射链路，所述资源分配模块基于所述映射链路和链接请求分配物理链路的带宽资源；
所述映射处理模块包括链路检索处理器、带宽筛选处理器和链路映射处理器，所述链路检索处理器用于在映射的两个物理节点之间检索出至少一条传输路线，所述带宽筛选处理器根据每条传输路线上物理链路的剩余带宽对传输路线进行筛选，所述链路映射处理器用于确定最终的传输路线以及各传输路线上的传输比例；
所述映射处理模块基于状态监测模块的监测数据不断变更传输路线上的传输比例。
2.如权利要求1所述的一种基于高容错性的虚拟网络映射系统，其特征在于，所述链路检索处理器将检索到的传输路线上的物理节点分为至少两个按序排列的节点集合，相邻的两个节点集合之间存在至少一个物理链路，非相邻的两个节点集合之间不存在物理链路，所述物理链路根据节点所属的集合位置称为k级链路。
3.如权利要求2所述的一种基于高容错性的虚拟网络映射系统，其特征在于，所述带宽筛选处理器对链路进行带宽筛选的过程包括如下步骤：
S21、初始化级数k=1；
S22、将所有k级链路的剩余带宽与申请带宽进行比较，删除剩余带宽小于申请带宽的k级链路；
S23、检索出传输路线上的悬空节点，若无悬空节点，则跳转至步骤S25，若存在悬空节点，则跳转至步骤S24；
S24、删除含有悬空节点的悬空链路，跳回步骤S23；
S25、令k=k+1，当k小于节点集合的数量时，跳回步骤S22，否则结束筛选。
4.如权利要求3所述的一种基于高容错性的虚拟网络映射系统，其特征在于，所述链路映射处理器选择一条虚拟链路作为目标虚拟链路，根据下式计算出目标虚拟链路上每条传输路线的带宽指数
Figure 55447DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 175850DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，B为目标虚拟链路的申请带宽，
Figure 158849DEST_PATH_IMAGE003
为每条传输路线上物理链路的最小剩余带宽，
Figure 741009DEST_PATH_IMAGE004
为传输路线的序号，
Figure 24223DEST_PATH_IMAGE005
为每条传输路线上涉及的其余虚拟链路的申请带宽预估总和；
所述链路映射处理器删除带宽指数为负数的传输路线，剩余的传输路线数量为
Figure 768057DEST_PATH_IMAGE006
，根据下式计算出每条传输路线的传输比例
Figure 441615DEST_PATH_IMAGE007
及传输带宽
Figure 561886DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 434027DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 614342DEST_PATH_IMAGE010
；
所述链路映射处理器将传输路线上包含的物理链路作为映射的物理链路进行记录，并将具体的传输带宽值发送给所述资源分配模块。
5.如权利要求4所述的一种基于高容错性的虚拟网络映射系统，其特征在于，所述链路映射处理器根据下式计算出每条传输路线上涉及的其余虚拟链路的申请带宽预估总和
Figure 290043DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 964738DEST_PATH_IMAGE012
；
其中，
Figure 675074DEST_PATH_IMAGE013
为涉及的一个虚拟链路的申请带宽值，
Figure 777022DEST_PATH_IMAGE014
为涉及的一个虚拟链路的传输路线数量。
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