一种负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法技术

本发明专利技术属于涉及计算机通信技术领域，具体的涉及一种负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法，该方法包括：控制中心周期性地更新各网络节点剩余资源和网络功能实例分布信息；控制中心收到业务请求，将其转化为网络策略；结合感知信息和网络策略选择候选的网络功能实例，并根据其所在节点的剩余资源从大到小组成向量；提取每个向量中的第一个功能实例进行组合，并计算该组合的性能参数，判断其是否满足业务请求；判断结果为“满足”，则确定该组合提供服务，对所选择的功能实例进行参数配置，并下发流表至其所连接的SDN交换机；判断结果为“不满足”，则基于功能实例多维性能参数计算每个功能实例的贡献度，将贡献度最低的功能实例替换为其所在向量中的下一个功能实例。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涉及计算机通信
，具体的涉及。
技术介绍
为了增强网络的功能性和安全性特征，网络中部署了大量的防火墙、IDS、NAT等网络应用，这些网络应用一般以专用硬件设备的形式部署。网络设备的私有性、封闭性、不可扩展性导致管理成本高、管理过程复杂、设备资源浪费的问题，迫切需要建立新的网络功能部署架构，实现灵活、可扩展、低成本、高效率的网络功能。网络功能虚拟化提出了在商用服务器上运行软件的形式实现上述网络应用的思想，并且已经开始在网络中试验和实施。网络功能虚拟化通过将硬件和软件分离，并且利用集中的控制服务器对网络功能进行管理，实现了网络功能的快速部署和硬件资源的高效利用。网络功能虚拟化为网络管理带来机遇的同时也带来的挑战，即如何将虚拟化的网络功能进行动态、灵活、合理的组合，在满足底层硬件资源约束的基础上，保障用户多样化业务的服务质量。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在如何将虚拟化的网络功能进行动态、灵活、合理的组合，在满足底层硬件资源约束的基础上，保障用户多样化业务的服务质量的问题，提出。本专利技术的技术方案是:，包括控制中心，所述负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法的具体步骤为: 步骤一:控制中心周期性更新网络节点剩余资源和网络功能实例运行信息； 步骤二:控制中心将业务请求转化为网络策略； 步骤三:控制中心结合感知信息和网络策略选择η个候选的网络功能实例，并根据其所在节点的剩余资源从大到小组成向量； 步骤四:提取每个向量的第一个功能实例进行组合，并计算该功能实例组合的各维度性能属性值； 步骤五:判断功能实例组合性能参数是否满足策略性能要求，是则执行步骤六；否则执行步骤七； 步骤六:对所选功能实例进行参数配置，并对其所在的SDN交换机下发流表； 步骤七:计算各个功能实例的贡献度，将贡献度最低的功能实例替换为其所在向量的下一个功能实例，并执行步骤五。所述的负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法，所述控制中心周期性更新网络节点剩余资源和网络功能实例运行信息的具体步骤为: 步骤101:定期查询请求消息；控制中心向其所管理的网络节点周期性发送定期查询请求消息，主要目的是查询该节点资源当前使用情况以及运行的网络功能实例状态；其中，节点资源包括计算资源、存储资源和网络资源；如果在查询周期内发生了功能实例组合的构建或撤销，并且所查询节点上的功能实例参与了该组合的构建或撤销，即该节点在这个周期内发生了资源的分配或释放，则控制中心可以通过该查询消息获得该信息； 步骤102:定期查询响应消息；收到定期查询请求消息的物理节点，首先检查自身的资源状态，然后根据当前的状态向控制中心发送定期查询响应消息；其中，当前的状态包括:节点总的资源数量、哪些功能实例参与了哪些组合的构建、分别给参与构建的组合分配了多少资源，分配给各个组合的资源运行是否正常等信息。所述的负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法，所述响应消息中的功能实例运行状态采用六元组 F:〈Type, ID, Name, Attributes, act1n, provider〉进行描述；其中，Type标识该功能类型；ID是一个随机数，代表一个唯一的网络功能，在功能实例化之前该元组可以为空；Name是该功能的语义描述；Attributes表示网络功能的一组配置属性，包括目标属性和性能属性，分别表示该功能的执行目标和具有的性能；其中，目标属性默认是空的，其内容由网络策略决定；性能属性由当前运行状态决定，包括资源开销、处理时延、可靠性;Act1n表示网络功能实例执行的动作；Provider表示网络功能的提供者信息； 所述的负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法，所述控制中心将业务请求转化为网络策略中，网络策略包含三个集合的超集:即{目标集合、网络功能集合、性能需求集合};其中， 目标集合:表示执行该策略的流量模式，使用标准的IP5元组识别目标集流量，即源IP地址、目的IP地址、协议号、源端口、目的端口； 网络功能集合:表示该策略中流量所经过的所有网络功能，包括防火墙、入侵检测系统、负载均衡器等； 性能需求集合:表示该策略所要求的性能水平，包括处理延迟、处理代价、传输距离、可靠性、成功率；比如，处理延迟不高于10s，可靠性不低于90%。所述的负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法，所述控制中心结合感知信息和网络策略选择η个候选的网络功能实例，并根据其所在节点的剩余资源从大到小组成向量，包括以下步骤: 步骤301:控制中心根据网络实例运行状态以及网络策略中功能的序列决定各功能实例的地理位置范围；为每个网络功能确定m个节点上的η个候选的网络功能实例并组成向量；由于某些节点可能存在不同功能提供者提供的具有相同功能的功能实例，因此可能会选择某个节点上的多个功能实例，故m ( η ； 步骤302:计算功能实例所在网络节点的剩余资源；网络节点资源状态信息包括节点剩余的计算资源、存储资源和传输资源三部分，其中传输资源为节点对外的可用带宽的总和；定义网络节点剩余资源量为三者的加权和，各个权重的大小由所选功能实例对三种资源的需求决定； 步骤303:控制中心根据各节点剩余资源信息对向量中的功能实例进行从大到小排序。所述的负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法，所述提取每个向量的第一个功能实例进行组合，并计算该功能实例组合的各维度性能属性值，功能实例组合的多维度性能参数包括处理时延、处理代价、传输距离、成功率和可靠性；其中， 处理时延:表示处理用户业务所需时间，其值为各个功能实例处理时延之和； 处理代价:表示处理用户业务所需代价，其值为各个功能实例处理代价之和； 传输距离:表示用户业务流量所经过的距离，包括源端与第一个功能实例之间最短路径长度、各功能之间的最短路径长度之和、最后一个功能实例与目的端之间最短路径长度三个部分，其值为三者之和； 成功率:表示该组合能够成功提供服务的概率，其值为各个功能实例的成功率之积，其中各个功能实例的成功率则为成功运行次数与总的运行次数之比； 可靠性:表示该组合能够正常运行的概率，其值为各个功能实例的可靠性之积，其中各个功能实例的可靠性为正常运行时间与总的运行时间之比。所述的负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法，所述判断功能实例组合性能参数是否满足策略性能要求，主要包括:处理时延是否小于策略需求、处理代价是否小于策略需求、传输距离是否小于策略需求、成功率是否大于策略需求、可靠性是否大于策略需求。所述的负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法，所述计算各个功能实例的贡献度的具体步骤为: 步骤701:用功能实例的性能参数与同类型功能实例中性能参数最大值作除法运算，将功能实例的多维性能参数归一化处理为; 步骤702:对于处理时延、处理代价和传输距离，其与功能实例贡献度成负相关，建立单调递减性能函数，并将当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法，包括控制中心，其特征在于：所述负载均衡优先的虚拟化网络功能组合方法的具体步骤为：步骤一：控制中心周期性更新网络节点剩余资源和网络功能实例运行信息；步骤二：控制中心将业务请求转化为网络策略；步骤三：控制中心结合感知信息和网络策略选择n个候选的网络功能实例，并根据其所在节点的剩余资源从大到小组成向量；步骤四：提取每个向量的第一个功能实例进行组合，并计算该功能实例组合的各维度性能属性值；步骤五：判断功能实例组合性能参数是否满足策略性能要求，是则执行步骤六；否则执行步骤七；步骤六：对所选功能实例进行参数配置，并对其所在的SDN交换机下发流表；步骤七：计算各个功能实例的贡献度，将贡献度最低的功能实例替换为其所在向量的下一个功能实例，并执行步骤五。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：兰巨龙，谢立军，王鹏，周桥，胡宇翔，傅敏，古英汉，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41