一种在线混合虚拟网络映射方法技术

本发明专利技术公开了一种在线混合虚拟网络映射方法，将到达的混合虚拟网络请求进行分离，得到多播虚拟网络请求和单播虚拟网络请求，分别对多播虚拟网络请求和单播虚拟网络请求进行映射，在进行单播虚拟网络映射时，优先对以多播虚拟网络请求和单播虚拟网络请求中重叠虚拟节点为源节点和目的节点的虚拟链路进行映射，然后对其他虚拟节点和虚拟链路进行映射。本发明专利技术可以处理包含单播虚拟网络请求和多播虚拟网络请求的混合虚拟网络请求，并且对于传统的单播虚拟网络请求或者多播虚拟网络请求也是适用的，适用范围很广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于虚拟网络映射
，更为具体地讲，涉及一种在线混合虚拟网络 映射方法。
技术介绍
网络虚拟化作为解决当前互联网僵化问题的技术手段，近年来受到了国内外未来 网络领域研究的广泛关注。网络虚拟化的优势之一是支持多个异构的网络架构共享物理基 础设施。网络虚拟化技术其本质是通过抽象、分配、隔离机制在一个公共物理网络上独立地 运营多个虚拟网，从而能够有选择性地进行最佳的资源分配与调度。 网络虚拟化的目的就是实现分布式虚拟资源的广泛共享，因此虚拟资源映射是网 络虚拟化技术需要实现的重要功能。虚拟资源映射算法作为网络虚拟化技术的关键问题之 一，它实现了将用户的虚拟网络请求合理地映射至底层物理网络的物理资源上的过程，其 中如何高效分配物理网络资源以满足各虚拟网络的链路带宽和节点性能要求，是虚拟资源 映射问题的关键。 在网络间的通信有单播、多播、广播、混合虚拟网络等形式。其中单播和多播已在 许多需要高QoS的实时性应用中被广泛使用，然而在虚拟网络中，现有的多数虚拟资源映 射算法仅对单播业务或者多播业务有效。单个的单播或多播映射算法并通常不适用于混合 虚拟网络的情况。 现有的虚拟网络映射算法大多是根据启发式算法实现的。启发式算法是解决虚拟 资源映射问题的常用方法，启发式算法通过定义启发因子来引导算法的结果，最终实现算 法的功能。算法中包含节点资源分配和链路资源分配两部分。节点资源分配是指：根据虚 拟节点的约束条件，将底层节点的资源分配给虚拟节点。链路资源分配是指：根据虚拟链路 的源节点和宿节点被映射的底层节点、以及虚拟链路的约束条件，将底层网络的一条底层 链路或者多条底层链路的资源分配给虚拟链路。目前已提出的几种针对虚拟资源映射问题 的启发式算法，很多是基于单播或者基于多播中的单一情况的。 网络虚拟化中有很多关于在线虚拟网络映射方法的研究，A sliding window approach based heuristic algorithm for the online stochastic VN mapping(StoVNM) problem(w-StoVNM)算法就是一种在线的虚拟网络映射的方法。该方法在将底层网络的 节点和带宽资源分配给动态到来的每个虚拟网络请求时，为了更加有效的利用底层网络资 源，该方法使用了负载均衡策略来引导虚拟网络请求的映射。在该方法中假设链路带宽资 源请求是动态的变化的，为了节约带宽资源使用了链路带宽资源随机复用策略。 虽然上述方法能够实现在线虚拟网络的映射，然而这个方法是针对单播虚拟网络 映射问题而提出的。在实际应用中，存在大量的混合虚拟网络（Hybrid Virtual Network, HVN)请求，混合虚拟网络请求既有单播虚拟网络（Unicast Virtual Network,UVN)请求的 特性，又有多播虚拟网络请求（Multicast Virtual Network，MVN)的特性，然而上述方法只 适合单播虚拟网络映射问题，而无法兼顾混合虚拟网络请求中多播虚拟网络映射的一些特 殊性约束，比如时延抖动，因而不能适用于混合虚拟网络映射问题。 针对多播虚拟网络映射问题，也有很多相应方法的研究。Virtual multicast service-oriented network subject to delay and delay variation constraints mapping algorithm(VMNDDVCM)算法是一种常见的解决多播虚拟网络的映射方法，该方法 综合考虑了多播虚拟网络的特殊性，引入了多播网络的时延和时延抖动的特性，通过引入 窗口滑动机制解决了映射过程中的时延抖动约束，采用枚举策略寻找满足约束的最优多播 树以完成映射，保证了最优的映射成本。 虽然上述方法能够实现多播虚拟网络映射，虚拟多播网络主要用于支持许多带有 不同的性能要求的实时性或交互式的应用，如视频会议、分布式数据库复制和网络游戏等。 这些应用要求目的地必须在指定的时间内收到数据包（即有时延约束），同时各个目的地 之间收到数据包的时延差异应该是最小的（即有时延抖动约束）。但是，在单播虚拟网络中 并没有时延抖动约束，如果用多播虚拟网络映射方法来映射单播虚拟网络映射，通常映射 结果不是最优的。因此，多播虚拟网络的映射方法通常不适用于单播虚拟网络的映射。而 混合虚拟网络既有多播虚拟网络的特性，又有单播虚拟网络的特性，因此，多播虚拟网络的 映射方法是不适用于混合虚拟网络的。
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， 实现混合虚拟网络到底层物理网络的映射。 为实现上述专利技术目的，本专利技术在线混合虚拟网络映射方法包括以下步骤： S1 :记到达的混合虚拟网络请求队列为ArrivedHVN，初始化被阻塞的混合虚拟网 络请求集合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线混合虚拟网络映射方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：记到达的混合虚拟网络请求队列为ArrivedHVN，初始化被阻塞的混合虚拟网络请求集合S2：判断ArrivedHVN是否为空，如果为空，输出混合虚拟网络请求队列ArrivedHVN中被映射成功的混合虚拟网络请求的映射结果和被阻塞的混合虚拟网络请求集合HVNblo，否则进入步骤S3；S3：判断当前是否存在已到期的混合虚拟网络请求，如果有，恢复底层网络资源，进入步骤S4，否则直接进入步骤S4；S4：从混合虚拟网络请求队列ArrivedHVN取出一个请求HVN，将其分离成多播虚拟网络MVN请求和单播虚拟网络UVN请求，分离方法包括以下步骤：S4.1：初始化多播虚拟网络链路集合EMV、多播虚拟网络节点集合NMV、单播虚拟网络链路集合EUV和单播虚拟网络节点集合NUV均为空集；S4.2：遍历混合虚拟网络请求队列ArrivedHVN中的每条链路，根据分类标识确定该链路是否属于多播虚拟网络，如果是，将该链路加入多播虚拟网络链路集合EMV，否则将链路加入单播虚拟网络链路集合EUV；S4.3：遍历多播虚拟网络链路集合EMV中的每条虚拟链路，如果该虚拟链路的源节点或目的节点不在多播虚拟网络节点集合NMV中，则将源节点或目的节点加入多播虚拟网络节点集合NMV；S4.4：遍历单播虚拟网络链路集合EUV中的每条虚拟链路，如果该虚拟链路的源节点或目的节点不存在单播虚拟网络节点集合NUV中，则将源节点或目的节点加入多播虚拟网络节点集合NUV；S5：根据步骤S4分离得到的多播虚拟网络请求对应的多播虚拟网络链路集合EMV和多播虚拟网络节点集合NMV，对虚拟链路和虚拟节点进行映射，如果映射成功，保存映射方案，进入步骤S6，否则进入步骤S7；S6：将步骤S4得到的多播虚拟网络节点集合NMV和单播虚拟网络节点集合NUV中重叠的节点集合记为Nmapped，从单播虚拟网络链路集合EUV中选取以集合Nmapped中节点为源节点和目的节点的虚拟链路，将这些链路的集合记为E，首先对集合E中的虚拟链路进行映射，然后对多播虚拟网络节点集合NMV和单播虚拟网络节点集合NUV中剩下的虚拟节点和虚拟链路进行映射，如果单播虚拟网络请求映射成功，保存映射方案，进入步骤S8，否则进入步骤S7；S7：将该请求加入集合HVNblo，即令HVNblo＝HVNblo∪HVN，进入步骤S8；S8：将该请求从混合虚拟网络请求队列ArrivedHVN中删除，即令ArrivedHVN＝ArrivedHVN‑HVN，返回步骤S2。...

【技术特征摘要】
1. 一种在线混合虚拟网络映射方法，其特征在于，包括以下步骤： 51 :记到达的混合虚拟网络请求队列为ArrivedHVN，初始化被阻塞的混合虚拟网络请 求集合HFAL= 0 ; 52 :判断ArrivedHVN是否为空，如果为空，输出混合虚拟网络请求队列ArrivedHVN中 被映射成功的混合虚拟网络请求的映射结果和被阻塞的混合虚拟网络请求集合HVNbl。，否 则进入步骤S3 ; 53 :判断当前是否存在已到期的混合虚拟网络请求，如果有，恢复底层网络资源，进入 步骤S4,否则直接进入步骤S4 ; 54 :从混合虚拟网络请求队列ArrivedHVN取出一个请求HVN，将其分离成多播虚拟网 络MVN请求和单播虚拟网络UVN请求，分离方法包括以下步骤： S4. 1 :初始化多播虚拟网络链路集合Emv、多播虚拟网络节点集合Nmv、单播虚拟网络链 路集合Euv和单播虚拟网络节点集合Nw均为空集； S4. 2 :遍历混合虚拟网络请求队列ArrivedHVN中的每条链路，根据分类标识确定该链 路是否属于多播虚拟网络，如果是，将该链路加入多播虚拟网络链路集合Emv，否则将链路加 入单播虚拟网络链路集合Euv ; S4. 3:遍历多播虚拟网络链路集合Emv中的每条虚拟链路，如果该虚拟链路的源节点或 目的节点不在多播虚拟网络节点集合Nmv中，则将源节点或目的节点加入多播虚拟网络节 点集合Nmv; 54. 4 :遍历单播虚拟网络链路集合Ew中的每条虚拟链路，如果该虚拟链路的源节点或 目的节点不存在单播虚拟网络节点集合Nuv中，则将源节点或目的节点加入多播虚拟网络 节点集合Nuv; 55 :根据步骤S4分离得到的多播虚拟网络请求对应的多播虚拟网络链路集合Emv和多 播虚拟网络节点集合Nmv，对虚拟链路和虚拟节点进行映射，如果映射成功，保存映射方案， 进入步骤S6,否则进入步骤S7; 56 :将步骤S4得到的多播虚拟网络节点集合Nmv和单播虚拟网络节点集合Nuv中重叠的 节点集合记为Nmapp6d，从单播虚拟网络链路集合Ew中选取以集合Nmapp6d中节点为源节点和目 的节点的虚拟链路，将这些链路的集合记为E，首先对集合E中的虚拟链路进行映射，然后 对多播虚拟网络节点集合Nmv和单播虚拟网络节点集合Nw中剩下的虚拟节点和虚拟链路进 行映射，如果单播虚拟网络请求映射成功，保存映射方案，进入步骤S8,否则进入步骤S7; 57 :将该请求加入集合HVNbl。，即令HVN，进入步骤S8 ; 58 :将该请求从混合虚拟网络请求队列ArrivedHVN中删除，即令.,返回步骤S2。2. 根据权利要求1所述的在线混合虚拟网络映射方法，所述步骤S5中，多播虚拟网络 MVN请求中虚拟链路和虚拟节点的映射方法包括以下步骤： 55. 1:初始化集合和，其中表示底层网 络的节点集合，C表示底层节点数量； S5. 2 :从MVN请求中找到根虚拟节点V，遍历UMNs中的每一个底层节点nk，计算将根虚 拟节点V映射到底层节点nk上的开销Cost(V-nk)，选择最小开销对应的底层节点ns来映 射根节点V，将该映射关系更新至MVN映射方案Mm中，令； S5. 3 :从UMNv中取出一个虚拟节点Vp，将虚拟节点Vp映射到UMNs中的每一个底层节点 nk，并根据节点资源要求、根虚拟节点V与虚拟节点Vp间的链路资源要求和链路时延要求找 到连接ns和nk的候选底层路径Ap '计算虚拟节点vp映射到UMNs中的每一个底层节点nk 的花销，如果没有满足要求的候选底...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖丹，孙罡，肖克祥，赵东成，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51