SDN模式下支撑科技业务的虚拟数据域构建方法技术

一种SDN模式下支撑科技业务的虚拟数据域构建方法，本发明专利技术从SDN网络架构入手，基于节点介数中心性和节点可靠性构造多属性决策模型，得到最优的控制器部署节点，降低SDN组网中控制路径传播时延，减少控制消息的路由跳数。给出虚拟数据域的框架以及虚拟域申请地建立流程。在分析SDN底层资源的基础上，提出一种网络资源开销‑分配比算法，实现了底层网络资源可以支撑更多的虚拟数据域构建开销。利用该算法生成的虚拟数据域映射，建立网络流映射空间，实现域内信息的通信和域间信息的隔绝。

Virtual Data Domain Construction Method for Supporting Science and Technology Business in SDN Mode

A method of constructing virtual data domain supporting scientific and technological business in SDN mode is presented. Starting from the SDN network architecture, the multi-attribute decision model is constructed based on the centrality of the node median and the reliability of the node. The optimal controller deployment node is obtained, which reduces the control path propagation delay and the routing hops of the control message in SDN network. The framework of virtual data domain and the process of establishing virtual domain application are given. Based on the analysis of SDN underlying resources, a network resource overhead allocation ratio algorithm is proposed, which realizes that the underlying network resources can support more virtual data domain construction overhead. By using the virtual data domain mapping generated by the algorithm, the mapping space of network flow is established to realize the communication of information in the domain and the isolation of information between domains.

【技术实现步骤摘要】
SDN模式下支撑科技业务的虚拟数据域构建方法
本专利申请涉及软件定义网络(SoftwareDefinedNetwork，简称SDN)虚拟数据构建领域，具体涉及一种SDN组网模式下，控制器部署节点选择模型，并在SDN架构下，构建支撑科技数据业务的虚拟数据域方法。
技术介绍
科技业务数据集拥有海量的数据，由于采用了不同的统计指标，数据集的个性化差异较大。为了更好的服务于分析决策，需要构建面向科技业务的动态数据域，提供满足不同统计指标业务数据。随着大数据背景下科技业务数据域的不断扩展，传统的网络架构无法为其提供高效支撑。为此，提出一种基于SDN网络架构的科技业务数据域构建方法。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种针对科技创新类数据的一种可视化分析与展示方法，以解决科技创新数据可视化系统扩展性、复用性和专业性问题。为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种SDN模式下支撑科技业务的虚拟数据域构建方法，1)根据软件定义网的架构，基于节点介数中心性和节点可靠性，构造节点与属性的矩阵，对矩阵进行规范化，融合矩阵的属性值，提出一种控制器部署节点选择的多属性决策模型，最终输出得到一个最优节点，以此降低控制路径信息传播时延；2)基于软件定义网的组网模式，分析底层物理资源的开销和分配情况，提出虚拟数据域的网络资源映射开销-分配比算法，利用网络资源映射开销-分配比算法生成的虚拟数据域映射，建立网络流映射空间，实现底层信息和虚拟域信息的映射，提供面向业务的虚拟数据域。优选的，多属性决策模型是指，一个含有多个节点的SDN网络拓扑，每一个节点作为方案集中的一个方案，每一个节点的参数构成一个属性值，网络拓扑中的节点作为矩阵的行，而节点的参数作为矩阵的列，以此构造节点参数矩阵，接着对矩阵规范化，得到规范化的矩阵，然后对属性值定义权重关系，最后通过加权属性值，并将结果排序，输出得到一个最优节点。优选的，多属性决策模型的具体构建过程为，对于某一多属性决策问题，定义X＝(x1，x2，…，xn)为方案集，U＝(u1，u2，…，un)为属性集，方案集中的每个方案xi，与属性集中的ui对应；定义每个方案xi为决策矩阵的行，属性集ui为决策矩阵的列，二者构建决策矩阵；其中决策矩阵的每一行代表方案集内的一个方案，每一列代表这个方案下的一个属性；决策矩阵中具有多个属性，根据实际情况确定属性的权重，然后对决策矩阵作归一化处理，由线性加权法求出每个方案的确定值，最后根据确定值的大小排序选择最佳方案，基本的处理步骤如下：第一步：确定属性权重；设属性W＝(w1，w2，…，wn)T，其中wj∈[0，1]，决策矩阵中列代表属性的数量，可根据属性对矩阵行影响的重要程度不同，设置属性权重，但是所有的属性权重和必须为1；第二步：当决策矩阵构造完成后，对决策矩阵进行规范化操作，设规范化操作后的决策矩阵为R＝[rij]n×m，规范化处理过程采用极差变换法，即根据每个方案中属性的最大值进行规范化处理，以消除属性之间的数量级所造成地决策结果影响；第三步：求出每一个方案的线性加权融合值，设Ui代表线性加权后的结果值，wj代表这个方案下的各个属性权重，对于决策矩阵R＝[rij]n×m，每一个属性值与属性权重相乘后，得到的数值相加，最终求出每个方案下的线性加权融合值；第四步：根据线性加权融合值Ui，对方案集进行排序，选择最佳方案，最终，所选择最佳方案的行代表选择控制器部署的节点，一个含有多个节点的网络拓扑，每一个节点作为方案集中的一个方案，每一个节点的参数构成一个属性值，网络中的节点作为矩阵的行，而节点的参数作为矩阵的列，以此构造节点参数矩阵；通过上述的模型对矩阵规范化，得到规范化的矩阵，对属性值定义权重关系，最后通过加权属性值，并将结果排序，输出得到一个最优节点。优选的，在构建虚拟数据域时，将映射单元置于交换机和控制器之间。优选的，基于ONF的SDN架构，在数据层部署数据集市节点，开启FlowVisor代理，创建虚拟数据域框架，利用网络资源开销-分配比映射算法选择映射方案，从而通过FlowVisor建立SDN控制器虚拟切片，得到虚拟网络映射流空间，控制器下发流表后，进行域内信息通信；其中网络资源开销-分配比映射算法为：底层的数据集市与FlowVisor进行OpenFlow通信时，FlowVisor会为底层的数据集市建立网络拓扑信息数据库，存储每个数据集市的资源信息以及之间的链路信息，定义网络拓扑图采用带权无向图Gs＝(Ns，Ls)表示，其中Ns表示数据集市集合，Ls表示物理链路集合；对于其中的数据集市ns∈Ns，数据集市节点的计算资源能力(computeresources，简称CPU)和节点的流表存储和处理能力(FlowtableStorageandProcessingCapabilities，简称FSPC)表示节点的两个属性，对于物理链路ls∈Ls，ls用无序数对表示，代表两个数据集市之间的链路，链路之间用带宽BW(ls)表示其带宽资源属性；一个虚拟数据域的网络映射，是将虚拟网络图Gs’映射至物理SDN网络Gs的子集过程，该过程包括节点映射fN和链路映射fL两部分；(1)定义节点映射fN：Ns’→Ns定义虚拟数据域的数据节点集合为Ns’，fN将Ns’映射至物理网络的一个子集，在这个子集网络中，每个虚拟数据集市节点要占用映射地实际数据集市的CPU和FSPC资源，假设ns’∈Ns’，则每个虚拟节点占用的实际CPU资源值是cpu(ns’)，占用的实际FSPC资源值是fspc(ns’)，(2)定义链路映射fL：Ls’→Ls定义虚拟数据域的数据节点链路集合为Ls’，根据节点的映射，在物理链路中找到满足虚拟数据域带宽的链路，fL将虚拟链路映射至物理链路，假设ls’属于Ls’，则每条虚拟链路占用的带宽数据值是bw(ls’)，一个虚拟域申请产生时，虚拟域与底层的物理网络资源映射，会产生不同的映射方案。本文基于网络资源中的CPU和FSPC数据资源以及链路带宽，虚拟数据域的申请在满足底层资源承载能力的条件下，根据提出地网络映射算法，找到基于底层资源的最优映射方案，算法中包含已开销资源值、可分配的最大资源值和开销-分配比的公式定义如下：1.已开销资源值是O(Ns，Ls)：其中(Ns，Ls)表示虚拟域映射到底层网络的一个子集，在这个网络子集中，底层网络资源已分配给其他虚拟域的资源总和是O(Ns，Ls)，这包括底层数据集市节点已分配给其他域的cpu和fspc值，以及集市节点之间已分配链路带宽bw(ls)的总和，计算出底层网络已经被占用的资源值。当计算出的数值越大，证明已被占用的数据资源越多，由此，已开销资源值表示为公式(7)：2.可分配的最大资源值D(Ns’，Ls’)：表示网络子集可以分配给这个虚拟域(Ns’，Ls’)的最大资源和，这包括除了数据集市节点已经分配的资源以外，还可以分配给虚拟数据域的最大CPU和FSPC值，即由公式8表示D1(Ns’，Ls’)；数据集市节点之间的链路可分配的最大链路带宽总和，即由公式9表示D2(Ns’，Ls’)。当计算出当前底层网络可以分配给虚拟域的最大资源值越大，证明可以为虚拟域分配更多的资源，也说明为以后申请地虚拟域预留更多的资源，由此，可分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SDN模式下支撑科技业务的虚拟数据域构建方法，其特征在于：1)根据软件定义网的架构，基于节点介数中心性和节点可靠性，构造节点与属性的矩阵，对矩阵进行规范化，融合矩阵的属性值，提出一种控制器部署节点选择的多属性决策模型，最终输出得到一个最优节点，以此降低控制路径信息传播时延；2)基于软件定义网的组网模式，分析底层物理资源的开销和分配情况，提出虚拟数据域的网络资源映射开销‑分配比算法，利用网络资源映射开销‑分配比算法生成的虚拟数据域映射，建立网络流映射空间，实现底层信息和虚拟域信息的映射，提供面向业务的虚拟数据域。

【技术特征摘要】
1.一种SDN模式下支撑科技业务的虚拟数据域构建方法，其特征在于：1)根据软件定义网的架构，基于节点介数中心性和节点可靠性，构造节点与属性的矩阵，对矩阵进行规范化，融合矩阵的属性值，提出一种控制器部署节点选择的多属性决策模型，最终输出得到一个最优节点，以此降低控制路径信息传播时延；2)基于软件定义网的组网模式，分析底层物理资源的开销和分配情况，提出虚拟数据域的网络资源映射开销-分配比算法，利用网络资源映射开销-分配比算法生成的虚拟数据域映射，建立网络流映射空间，实现底层信息和虚拟域信息的映射，提供面向业务的虚拟数据域。2.根据权利要求1所述的SDN模式下支撑科技业务的虚拟数据域构建方法，其特征在于：多属性决策模型是指，一个含有多个节点的SDN网络拓扑，每一个节点作为方案集中的一个方案，每一个节点的参数构成一个属性值，网络拓扑中的节点作为矩阵的行，而节点的参数作为矩阵的列，以此构造节点参数矩阵，接着对矩阵规范化，得到规范化的矩阵，然后对属性值定义权重关系，最后通过加权属性值，并将结果排序，输出得到一个最优节点。3.根据权利要求2所述的SDN模式下支撑科技业务的虚拟数据域构建方法，其特征在于：多属性决策模型的具体构建过程为，对于某一多属性决策问题，定义X＝(x1，x2，…，xn)为方案集，U＝(u1，u2，…，un)为属性集，方案集中的每个方案xi，与属性集中的ui对应；定义每个方案xi为决策矩阵的行，属性集ui为决策矩阵的列，二者构建决策矩阵；其中决策矩阵的每一行代表方案集内的一个方案，每一列代表这个方案下的一个属性；决策矩阵中具有多个属性，根据实际情况确定属性的权重，然后对决策矩阵作归一化处理，由线性加权法求出每个方案的确定值，最后根据确定值的大小排序选择最佳方案，基本的处理步骤如下：第一步：确定属性权重；设属性W＝(w1，w2，…，wn)T，其中wj∈[0，1]，决策矩阵中列代表属性的数量，可根据属性对矩阵行影响的重要程度不同，设置属性权重，但是所有的属性权重和必须为1；第二步：当决策矩阵构造完成后，对决策矩阵进行规范化操作，设规范化操作后的决策矩阵为R＝[rij]n×m，规范化处理过程采用极差变换法，即根据每个方案中属性的最大值进行规范化处理，以消除属性之间的数量级所造成地决策结果影响；第三步：求出每一个方案的线性加权融合值，设Ui代表线性加权后的结果值，wj代表这个方案下的各个属性权重，对于决策矩阵R＝[rij]n×m，每一个属性值与属性权重相乘后，得到的数值相加，最终求出每个方案下的线性加权融合值；第四步：根据线性加权融合值Ui，对方案集进行排序，选择最佳方案，最终，所选择最佳方案的行代表选择控制器部署的节点；一个含有多个节点的网络拓扑，每一个节点作为方案集中的一个方案，每一个节点的参数构成一个属性值，网络中的节点作为矩阵的行，而节点的参数作为矩阵的列，以此构造节点参数矩阵；通过上述的模型对矩阵规范化，得到规范化的矩阵，对属性值定义权重关系，最后通过加权属性值，并将结果排序，输出得到一个最优节点。4.根据权利要求1所述的SDN模式下支撑科技业务的虚拟数据域构建方法，其特征在于：在构建虚拟数据域时，将映射单元置于交换机和控制器之间。5.根据权利要求1所述的SDN模式下支撑科技业务的虚拟数据域构建方法，其特征在于：基于ONF的SDN架构，在数据层部署数据集市节点，开启FlowVisor代理，创建虚拟数据域框架，利用网络资源开销-分配比映射算法选择映射方案，从而通过FlowVisor建立SDN控制器虚拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：范通让，张博，佟宽章，付字健，宋雨佳，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北,13