时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法和装置，检测当前时间区间的持续计时器是否已经持续预设时间间隔，若是，则进入下一个时间区间，重置持续计时器，并计算所有流的节点和链路带宽资源需求量，同时计算流延迟，若不是，则检测对节点资源需求量、链路带宽资源需求量、时延、节点资源利用率的相关数据，并按照应用预设的流迁移算法进行迁移计算，实现虚拟网络在线迁移，因此，从时延、资源和能耗三方面对问题进行分析，在满足资源和时延要求的同时节约能耗，在相邻两个时间区间进行过渡时，使用时间区间内的最大流速率重新计算服务功能链请求的资源需求量和流延迟，根据流量变化趋势进行迁移，保证服务质量。

【技术实现步骤摘要】
时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法和装置
本专利技术涉及一种时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法和装置。
技术介绍
传统的网络结构较为“僵化”，需要部署多种专用的硬件设备以提供各种服务，改变服务类型可能需要更换硬件设备。网络功能虚拟化(NFV，networkfunctionvirtualization)使用通用的硬件设备来部署多种功能软件，这种提供服务功能的模式解耦了硬件和软件，从而实现灵活的功能部署。其中，虚拟网络功能是特定网络功能在共享的通用硬件资源上的软件实现。目前，虚拟网络功能的迁移算法中，大多是对离线迁移算法的研究。而在目前为数不多的在线迁移算法中，只考虑资源需求和时延受流速的影响，但未见考虑某个流的速率变化对同在一个节点上其他流延迟的影响。同时，未考虑网络流量整体呈上升趋势这一因素。事实上，流速变化会引起资源需求的变化，同时改变所在节点的资源利用率，进而引起其它共用节点的流端到端时延的变化。对于不再满足时延需求的流，或不再满足资源需求的节点，应选择其上的NFV实例重新映射(迁移)。同时，流量降低可能增加资源利用率较低节点的数量，为了进一步降低能耗，应迁移此类节点上NFV实例，从而使得更多的节点处于关闭状态。另外，网络中流量整体上呈上升趋势，但每日网络流量随时间的变化趋势是有规律的。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法和装置。一种时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法，包括：步骤A1：检测当前时间区间的持续计时器是否已经持续预设时间间隔，若是，转步骤A2；若不是，转步骤A3；步骤A2：进入下一个时间区间，重置持续计时器，并使用所述下一个时间区间的最大流速率计算所有流的节点和链路带宽资源需求量，同时计算流延迟；步骤A3：检测是否存在节点资源需求量高于节点资源总容量的节点，若存在，转步骤A7，若不存在，转步骤A4；步骤A4：检测是否存在链路带宽资源需求量高于链路带宽资源总容量的链路，若存在，转步骤A8，若不存在，转步骤A5；步骤A5：检测是否存在时延高于预设时延要求的流，若存在，转步骤A9，若不存在，转步骤A6；步骤A6：检测是否存在节点资源利用率低于预设节点资源利用率最小值的节点，若存在且流量变化趋势为下降，转步骤A10，否则，转步骤A1；步骤A7：对映射所述节点资源需求量高于节点资源总容量的节点资源需求量最高的流应用预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A4；步骤A8：对映射所述链路带宽资源需求量高于链路带宽资源总容量的链路的带宽需求量最高的流应用所述预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A5；步骤A9：对所述时延高于预设时延要求的流应用所述预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A6；步骤A10：对所述节点资源利用率低于预设节点资源利用率最小值的节点内所有NFV实例所在的流应用所述预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A1。进一步地，所述预设的流迁移算法的过程包括：步骤B1：初始化程序，读取当前底层网络拓扑和服务功能链请求，置标志变量allmapped＝0；步骤B2：按预设顺序取出服务功能链中待映射的节点，若不存在未映射的节点，置allmapped＝1，跳转至步骤B4；若存在，跳转至步骤B3；步骤B3：选择迁移奖励值最大的节点来映射；若能找到可映射节点，记录新的网络拓扑，继续步骤B4；若不能，跳转至步骤B6；步骤B4：取出已映射两端顶点的虚拟链路，若不存在未映射的链路，且allmapped值为1，则接受服务请求，更新网络拓扑，结束；否则，转步骤B5；步骤B5：使用Dijistra算法，为已映射两端顶点的虚拟链路在物理网络上选择跳数最少的路径；若能找到可映射的路径，记录新的网络拓扑，返回步骤B2；若不能，跳转至步骤B6；步骤B6：拒绝服务请求，结束。进一步地，根据迁移奖励算法得到节点的迁移奖励值，所述迁移奖励算法的过程包括：节点上其它NFV实例所在流延迟增量为：其中，t表示流；R表示服务功能链请求，每一个属于R的映射的请求成功映射后，将以流的方式运行；每个流均有一个源节点、一个目的节点和一组有序VNFs的Nv(t)序列；当虚拟节点将NFV实例从节点迁移到节点后，每个NFV实例的排队时延是迁移前，每个NFV实例的排队时延是节点上原有NFV实例延迟增量为：实施迁移的流延迟增量为：Δla(t)＝Dtran(t)+Dmig(t)-D′tran(t)其中，Dtran(t)为迁移后流端到端总延迟，Dmig(t)为流的迁移延迟，Dt'ran(t)为迁移前流端到端总延迟；延迟增量越小，奖励值越大；定义延迟相关的奖励部分为：迁移后的能耗增量为：为当前时间区间内所有节点的总能耗，为在上一个时间区间向当前时间区间过渡时，所有流的迁移总能耗，为上一个时间区间内所有节点的总能耗；能耗增量越小，奖励值越大；定义运行消耗的奖励为：re＝-ΔE定义对流迁移产生的奖励如下：r＝γ·rd+re其中，γ为常系数。一种时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法的步骤。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法根据很少变化的每日流量变化规律，关注虚拟网络功能在线迁移问题，对每日总流量值发生变化的网络流量(即不同日同一时刻具有不同流量值)，从时延、资源和能耗三方面对问题进行分析，在满足资源和时延要求的同时节约能耗，在相邻两个时间区间进行过渡时，使用时间区间内的最大流速率重新计算服务功能链请求的资源需求量和流延迟，当流量变化趋势为减少时，对资源利用率较小节点的VNF实例实施迁移，并关闭空闲节点，以便占用更少的服务器，从而节省能耗；当流量变化趋势为增加时，对资源利用率较高或服务功能链延迟过长的VNF实例实施迁移，从而保证服务质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍：图1是方法实施例中提供的时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法的整体流程示意图；图2是装置实施例中提供的时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移装置的结构示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法，其特征在于，包括：/n步骤A1：检测当前时间区间的持续计时器是否已经持续预设时间间隔，若是，转步骤A2；若不是，转步骤A3；/n步骤A2：进入下一个时间区间，重置持续计时器，并使用所述下一个时间区间的最大流速率计算所有流的节点和链路带宽资源需求量，同时计算流延迟；/n步骤A3：检测是否存在节点资源需求量高于节点资源总容量的节点，若存在，转步骤A7，若不存在，转步骤A4；/n步骤A4：检测是否存在链路带宽资源需求量高于链路带宽资源总容量的链路，若存在，转步骤A8，若不存在，转步骤A5；/n步骤A5：检测是否存在时延高于预设时延要求的流，若存在，转步骤A9，若不存在，转步骤A6；/n步骤A6：检测是否存在节点资源利用率低于预设节点资源利用率最小值的节点，若存在且流量变化趋势为下降，转步骤A10，否则，转步骤A1；/n步骤A7：对映射所述节点资源需求量高于节点资源总容量的节点资源需求量最高的流应用预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A4；/n步骤A8：对映射所述链路带宽资源需求量高于链路带宽资源总容量的链路的带宽需求量最高的流应用所述预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A5；/n步骤A9：对所述时延高于预设时延要求的流应用所述预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A6；/n步骤A10：对所述节点资源利用率低于预设节点资源利用率最小值的节点内所有NFV实例所在的流应用所述预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A1。/n...

【技术特征摘要】
20210115 CN 20211005530291.一种时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法，其特征在于，包括：
步骤A1：检测当前时间区间的持续计时器是否已经持续预设时间间隔，若是，转步骤A2；若不是，转步骤A3；
步骤A2：进入下一个时间区间，重置持续计时器，并使用所述下一个时间区间的最大流速率计算所有流的节点和链路带宽资源需求量，同时计算流延迟；
步骤A3：检测是否存在节点资源需求量高于节点资源总容量的节点，若存在，转步骤A7，若不存在，转步骤A4；
步骤A4：检测是否存在链路带宽资源需求量高于链路带宽资源总容量的链路，若存在，转步骤A8，若不存在，转步骤A5；
步骤A5：检测是否存在时延高于预设时延要求的流，若存在，转步骤A9，若不存在，转步骤A6；
步骤A6：检测是否存在节点资源利用率低于预设节点资源利用率最小值的节点，若存在且流量变化趋势为下降，转步骤A10，否则，转步骤A1；
步骤A7：对映射所述节点资源需求量高于节点资源总容量的节点资源需求量最高的流应用预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A4；
步骤A8：对映射所述链路带宽资源需求量高于链路带宽资源总容量的链路的带宽需求量最高的流应用所述预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A5；
步骤A9：对所述时延高于预设时延要求的流应用所述预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A6；
步骤A10：对所述节点资源利用率低于预设节点资源利用率最小值的节点内所有NFV实例所在的流应用所述预设的流迁移算法进行迁移，转步骤A1。


2.根据权利要求1所述的时延、资源和能耗感知的虚拟网络在线迁移方法，其特征在于，所述预设的流迁移算法的过程包括：
步骤B1：初始化程序，读取当前底层网络拓扑和服务功能链请求，置标志变量allmapped＝0；
步骤B2：按预设顺序取出服务功能链中待映射的节点，若不存在未映射的节点，置allmapped＝1，跳转至步骤B4；若存在，跳转至步骤B3；
步骤B3：选择迁移奖励值最大的节点来映射；若能找到可映射节点，记录新的网络拓扑，继续步骤B4；若不能，跳转至步骤B6；

【专利技术属性】
技术研发人员：胡颖，刘炎培，王丽萍，韩继辉，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41