一种虚拟数据中心的跨域映射方法技术

本发明专利技术公开了一种虚拟数据中心的跨域映射方法，将虚拟数据中心映射到底层的分布式的多个数据中心，并且最小化总的映射成本和节约能耗，为了适应VDC映射的灵活性，一个简单而常见的解决方案是从头开始重映射VDC，而动态的VDC映射是将新增加的虚拟资源映射到底层物理基础设施上，为新增加的虚拟节点或虚拟链路分配物理资源，同时将减少的虚拟资源从物理基础设施上删除，释放其占用的物理资源。

Cross domain mapping method of virtual data center

The invention discloses a cross domain mapping method of virtual data center, a plurality of data center virtual data center mapped to the underlying distributed, and minimize the total cost of mapping and save energy, in order to adapt to the VDC mapping flexibility, a simple and common solution is to start re mapping of VDC and VDC. Dynamic mapping is virtual resource mapping the new underlying physical infrastructure, as virtual node added or virtual link physical resource allocation, delete the virtual resource at the same time will decrease from the physical infrastructure, release the occupancy of the physical resources.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于网络通信
，更为具体地讲，涉及一种虚拟数据中心的跨域映射方法。
技术介绍
近些年，云计算提供了一种有效的模型允许多租户共享云资源。传统上，像亚马逊等云计算供应商以虚拟机的形式提供资源，而忽略了运行在这些虚拟机上的网络服务要求。这导致产生很多于关于网络性能、安全性和可管理性的问题。为了解决这个限制，最近一些研究方案提出虚拟数据中心这个概念，主张以虚拟数据中心的形式而不是虚拟机的形式提供资源。这样既能提供具有保证的服务器也能提供具有保证的网络资源。相比传统只提供虚拟机的方式，以虚拟数据中心VDC(Virtual Data Center)的形式出租资源，服务提供商可以提供给应用程序更好的性能隔离和服务质量(Quality of Servive，QoS)。在云计算中，基础设施提供商拥有物理基础设施(例如，物理数据中心)，负责将每个数据中心的物理资源划分成虚拟资源(例如，虚拟机)，然后将这些虚拟资源出租给服务提供者服务提供商。服务提供商通过将应用程序部署在基础设施提供商提供的基础设施上，然后向用户提供相应的服务。服务提供商对于物理资源的请求可以抽象为VDC。数据中心物理资源的虚拟化使得对数据中心的物理资源的管理变得灵活、高效，并且有利于提升了服务器和网络资源的使用率。以VDC的形式出租资源带来了一个问题，就是如何最优地将服务器和数据中心网络资源分配给多个虚拟数据中心，并且最大化总收益，最小化数据中心的能源消耗总量。为VDC设计一个有效的资源管理方案是一个具有挑战性的问题。本专利技术研究的是VDC跨域映射。值得注意的是VDC跨域映射一个NP-hard问题。然而，使问题变得更加糟糕的是，基础设施提供商s可以为服务提供商s提供更多的灵活性，通过允许服务提供商s根据根据它们提供服务的需求向上扩展或向下缩小VDC的规模。例如，服务提供商可能想要增加VDC的容量来适应服务需求的快速增长。增加VDC容量的方式可以是通过增加VM或VL的资源需求，也可以是通过增加新的VM或VL。另一方面,服务提供商还可以在服务闲置期间减少VDC的规模节约物理资源的租赁成本。缩小已映射的VDC的规模可以降低运营成本。特别是，VDC整合算法，旨在最大化开启机器的资源使用情况，同时允许关闭闲置的机器。因此，本专利技术研究了资源需求动态变化的VDC跨域映射问题，使用虚拟机迁移动态调整资源配置，以满足VDC资源需求波动的可能性。现有的方法主要是针对虚拟网络的动态映射，针对虚拟网络的动态映射的方法有动态的虚拟网络映射算法(Dynamic Virtual Network Mapping Algorithm，DVNMA)，DVNMA算法提出一种重新配置和映射VN的框架和算法，实现了最小化总的重新配置和映射VN的成本。DVNMA算法没有考虑跨域映射时的域间成本，它只考虑了数据中心内部重新配置和映射VN的情况，并且它没有考虑节能的问题。此外，DVNMA算法还没有考虑同时有多个VN请求发生变化和系统总的重配置成本。由于DVNMA算法研究的是VN映射和VDC映射相似，但还有一些不同。比如，VNE中属于相同VN的VM不能映射在同一个服务器上，而VDC映射中属于相同VDC的VM则可以映射在一起。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种虚拟数据中心的跨域映射方法，在虚拟数据中心进行跨域映射的同时还能够更新新增用户的请求，使用虚拟机迁移动态调整资源配置，以满足VDC资源需求波动的可能性。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种虚拟数据中心的跨域映射方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、使用虚拟数据中心的初始跨域算法对虚拟数据中心进行跨域映射：(1.1)、在虚拟数据中心中随机选择一个虚拟机进行跨域映射；(1.2)、在虚拟数据中心未映射的虚拟机中，选择和已映射虚拟机相连且通信带宽最大的虚拟机进行映射；(1.3)、重复步骤(1.2)，直到映射完所有的虚拟机；(1.4)、估算虚拟机映射成本Cos taddn； Cost a d d n Σ v ∈ V 2 - V 1 Σ v ‾ ∈ V ‾ r e q ( v ) * h v v ‾ * cos t ( v ‾ ) - - - ( 1 ) ]]>其中，V2-V1表示虚拟机的动态改变；表示服务器的集合；v表示一个虚拟机；表示一台服务器；req(v)表示虚拟机v的资源需求；表示当前虚拟机映射关系，v是否映射在服务器上，或0，其中，1表示v映射在服务器上，0表示v没有映射在上；表示服务器的资源单位成本；(1.5)、估算原始虚拟数据中心内部虚拟链路的映射成本Cos taddl； Cost a d d l = Σ e ∈ ( E 2 - E 1 ) Σ e ‾ ∈ M E ( e ) ϵ c a p ( e ‾ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟数据中心的跨域映射方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、使用虚拟数据中心的初始跨域算法对虚拟数据中心进行跨域映射：(1.1)、在虚拟数据中心中随机选择一个虚拟机进行跨域映射；(1.2)、在虚拟数据中心未映射的虚拟机中，选择和已映射虚拟机相连且通信带宽最大的虚拟机进行映射；(1.3)、重复步骤(1.2)，直到映射完所有的虚拟机；(1.4)、估算虚拟机映射成本Costaddn；Cos taddn=Σv∈V2-V1Σv‾∈V‾req(v)*hvv‾*cos t(v‾)---(1)]]>其中，V2‑V1表示虚拟机的动态改变；表示服务器的集合；v表示一个虚拟机；表示一台服务器；req(v)表示虚拟机v的资源需求；表示当前虚拟机映射关系，v是否映射在服务器上；表示服务器的资源单位成本；(1.5)、估算原始虚拟数据中心内部虚拟链路的映射成本Costaddl；Cos taddl=Σe∈(E2-E1)Σe‾∈ME(e)ϵcap(e‾)+δ*b(e)*cos t(e‾)*s1e---(2)]]>其中，δ是一个接近0的极小正正常数；E2‑E1表示虚拟链路的动态改变；ε是用来控制负载均衡重要性的参数；表示一条物理链路；e表示一条虚拟链路；b(e)表示虚拟链路e的资源请求；表示物理链路的资源单位成本；costb表示单位带宽费用；表示物理链路的资源容量；ME(e)表示虚拟链路e映射的物理路径；或0，1表示虚拟链路e映射在域内，0表示虚拟链路e不映射在域内；(1.6)、估算域间虚拟链路映射成本Costaddb；Cos taddb=Σe∈(E2-E1)s2e*b(e)*cos tb---(3)]]>其中，或0，1表示虚拟链路e映射在域间，0表示虚拟链路e不映射在域间；(2)、对虚拟数据中心进行跨域映射时收到的用户新增请求进行整合；(2.1)、收到删减资源的请求；(2.1.1)、减少请求中指定虚拟机的资源，释放减少的那部分物理资源，改变该虚拟机的资源需求；(2.1.2)、减少指定虚拟机对应的虚拟链路的资源，释放减少的那部分物理带宽，改变该虚拟链路的带宽需求；(2.2)、收到删减组件的请求；(2.2.1)、删除请求中指定虚拟机，释放该虚拟机占用的物理主机上的物理资源，并从虚拟数据中心中删除该虚拟机；(2.2.2)、删除指定虚拟机对应的虚拟链路，释放该虚拟链路占用的物理路径上的带宽，从虚拟数据中心中删除该虚拟链路；(2.3)、收到增加节点资源的请求；(2.3.1)、将需要增加资源的虚拟机放入队列中，将队列中的虚拟机按照增加资源量降序排列；(2.3.2)、如果需要增加资源的虚拟机所映射的服务器有足够的剩余资源容量，则直接增加虚拟机资源；否则，通过将服务器上的虚拟机迁移到其他服务器上，来完成增加虚拟机资源的请求；(2.4)、收到增加链路资源的请求；对于需要增加带宽资源的虚拟链路，如果在物理链路带宽资源充足的情况下，直接增加虚拟链路的带宽；如果物理链路的资源不充足，则使用最短k路径算法将虚拟链路拆分映射到多条底层路径上；(2.5)、收到增加虚拟机的请求；(2.5.1)、将需要增加的新的虚拟机放入队列中，将队列中的虚拟机按照和已映射虚拟机间带宽量降序排列；(2.5.2)、根据降序排列顺序，映射新增加的虚拟机；(2.6)、收到分组调整的请求；(2.6.1)、删除需要删除的域内链路，并对需要迁移的分组中的节点进行域间迁移和重映射；(2.6.2)、减少域内链路的宽，并对需要迁移的分组中的节点进行域间迁移和重映射；(2.6.3)、增加域内链路的带宽，并对需要迁移的分组中的节点进行域间迁移和重映射；(2.6.4)、估算虚拟机重映射成本；Cos tremn=Σv∈VΣv‾∈V‾reqt(v)*hvv‾*cos t(v‾)-Σv∈VΣv‾∈V‾reqt-1(v)*hvv‾*cos t(v‾)---(4)]]>其中，reqt(v)表示t时刻虚拟机v的资源需求，reqt‑1(v)表示t‑1时刻虚拟机v的资源需求。(2.6.5)、估算数据中心内部虚拟链路重映射成本；Cos treml=Σe∈(E)Σe‾∈...

【技术特征摘要】
1.一种虚拟数据中心的跨域映射方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、使用虚拟数据中心的初始跨域算法对虚拟数据中心进行跨域映射：(1.1)、在虚拟数据中心中随机选择一个虚拟机进行跨域映射；(1.2)、在虚拟数据中心未映射的虚拟机中，选择和已映射虚拟机相连且通信带宽最大的虚拟机进行映射；(1.3)、重复步骤(1.2)，直到映射完所有的虚拟机；(1.4)、估算虚拟机映射成本Costaddn； C o s t a d d n = Σ v ∈ V 2 - V 1 Σ v ‾ ∈ V ‾ r e q ( v ) * h v v ‾ * cos t ( v ‾ ) - - - ( 1 ) ]]>其中，V2-V1表示虚拟机的动态改变；表示服务器的集合；v表示一个虚拟机；表示一台服务器；req(v)表示虚拟机v的资源需求；表示当前虚拟机映射关系，v是否映射在服务器上；表示服务器的资源单位成本；(1.5)、估算原始虚拟数据中心内部虚拟链路的映射成本Costaddl； C o s t a d d l = Σ e ∈ ( E 2 - E 1 ) Σ e ‾ ∈ M E ( e ) ϵ c a p ( e ‾ ) + δ * b ( e ) * cos t ( e ‾ ) * s 1 e - - - ( 2 ) ]]>其中，δ是一个接近0的极小正正常数；E2-E1表示虚拟链路的动态改变；ε是用来控制负载均衡重要性的参数；表示一条物理链路；e表示一条虚拟链路；b(e)表示虚拟链路e的资源请求；表示物理链路的资源单位成本；costb表示单位带宽费用；表示物理链路的资源容量；ME(e)表示虚拟链路e映射的物理路径；或0，1表示虚拟链路e映射在域内，0表示虚拟链路e不映射在域内；(1.6)、估算域间虚拟链路映射成本Costaddb； C o s t a d d b = Σ e ∈ ( E 2 - E 1 ) s 2 e * b ( e ) * cos t b - - - ( 3 ) ]]>其中，或0，1表示虚拟链路e映射在域间，0表示虚拟链路e不映射在域间；(2)、对虚拟数据中心进行跨域映射时收到的用户新增请求进行整合；(2.1)、收到删减资源的请求；(2.1.1)、减少请求中指定虚拟机的资源，释放减少的那部分物理资源，改变该虚拟机的资源需求；(2.1.2)、减少指定虚拟机对应的虚拟链路的资源，释放减少的那部分物理带宽，改变该虚拟链路的带宽需求；(2.2)、收到删减组件的请求；(2.2.1)、删除请求中指定虚拟机，释放该虚拟机占用的物理主机上的物理资源，并从虚拟数据中心中删除该虚拟机；(2.2.2)、删除指定虚拟机对应的虚拟链路，释放该虚拟链路占用的物理路径上的带宽，从虚拟数据中心中删除该虚拟链路；(2.3)、收到增加节点资源的请求；(2.3.1)、将需要增加资源的虚拟机放入队列中，将队列中的虚拟机按照增加资源量降序排列；(2.3.2)、如果需要增加资源的虚拟机所映射的服务器有足够的剩余资源容量，则直接增加虚拟机资源；否则，通过将服务器上的虚拟机迁移到其他服务器上，来完成增加虚拟机资源的请求；(2.4)、收到增加链路资源的请求；对于需要增加带宽资源的虚拟链路，如果在物理链路带宽资源充足的情况下，直接增加虚拟链路的带宽；如果物理链路的资源不充足，则使用最短k路径算法将虚拟链路拆分映射到多条底层路径上；(2.5)、收到增加虚拟机的请求；(2.5.1)、将需要增加的新的虚拟机放入队列中，将队列中的虚拟机按照和已映射虚拟机间带宽量降序排列；(2.5.2)、根据降序排列顺序，映射新增加的虚拟机；(2.6)、收到分组调整的请求；(2.6.1)、删除需要删除的域内链路，并对需要迁移的分组中的节点进行域间迁移和重映射；(2.6.2)、减少域内链路的宽，并对需要迁移的分组中的节点进行域间迁移和重映射；(2.6.3)、增加域内链路的带宽，并对需要迁移的分组中的节点进行域间迁移和重映射；(2.6.4)、估算虚拟机重映射成本； C o s t r e m n = Σ v ∈ V Σ v ‾ ∈ V ‾ req t ( v ) * h v v ‾ * cos t ( v ‾ ) - Σ v ∈ V Σ v ‾ ∈ V ‾ req t - 1 ( v ) * h v v ‾ * cos t ( ...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤露阳，廖丹，谭智，赵东成，
申请(专利权)人：东莞电子科技大学电子信息工程研究院，广东铂亚信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44