一種虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)是未來網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)資源共享的重要手段，該技術(shù)支持多個異構(gòu)的 虛擬網(wǎng)絡(luò)(VN，virtual network)彼此隔離地共存于同一物理網(wǎng)絡(luò)，有利于提高VN創(chuàng)建的靈 活性和物理網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。在網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境下，虛擬網(wǎng)絡(luò)提供商（VNP，virtual network provider)負(fù)責(zé)生成VN請求，并根據(jù)請求租用物理資源；基礎(chǔ)設(shè)施提供商（InP， infrastructure provider)負(fù)責(zé)提供承載VN的物理資源。
[0003] 由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架具有很強(qiáng)的局限性，急需一種新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架以較低的成本滿足 用戶的多樣性需要，軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network，SDN)被提出并獲得廣泛認(rèn) 可。SDN可以被視為一種全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它通過分離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制面和數(shù)據(jù)面，將網(wǎng)絡(luò) 的能力抽象為應(yīng)用程序接口（API Application Programming Interface)提供給應(yīng)用層， 從而構(gòu)建了開放的可編程的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在對底層各種網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對 網(wǎng)絡(luò)的集中控制和管理。目前，F(xiàn)lowVisor可以實(shí)現(xiàn)SDN環(huán)境下遵守OpenFlow協(xié)議的交換機(jī) 的虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分。
[0004] SDN環(huán)境下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射與傳統(tǒng)虛擬網(wǎng)絡(luò)映射有很多的不同點(diǎn)，這樣使得某些 適用于傳統(tǒng)虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的算法無法完全適用于SDN環(huán)境下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射。例如:在文獻(xiàn) 一中：〈〈Design and analysis of techniques for mapping virtual networks to software-defined network substrates》（中文名稱：《軟件定義網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中虛擬網(wǎng)絡(luò)映射 技術(shù)的設(shè)計與分析》)設(shè)計了兩種算法，第一個是基于時延最小的映射算法對SDN環(huán)境中的 虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行映射，該算法首先確定負(fù)載最小物理節(jié)點(diǎn)為控制器節(jié)點(diǎn)，之后依次選出距離 控制器節(jié)點(diǎn)時延最小的可用物理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行虛擬節(jié)點(diǎn)映射，以達(dá)到最終控制器節(jié)點(diǎn)與虛擬節(jié) 點(diǎn)之間平均時延最小的目的；第二個是基于負(fù)載均衡的映射算法對SDN環(huán)境中的虛擬網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行映射，該方法首先確定負(fù)載最小節(jié)點(diǎn)為控制器節(jié)點(diǎn)，當(dāng)控制器節(jié)點(diǎn)選中以后，找到時延 允許范圍內(nèi)的可用物理節(jié)點(diǎn)集合，將虛擬節(jié)點(diǎn)中CPU請求最大的節(jié)點(diǎn)映射到物理節(jié)點(diǎn)集合 中負(fù)載最小的節(jié)點(diǎn)上，依次進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡映射算法。在文獻(xiàn)一中的兩種映射方案 會導(dǎo)致映射的平均跳數(shù)較多，使得映射開銷較大。
[0005] 在文獻(xiàn)二中：《ViNEYard : Virtual Network Embedding Algori thms Wi th Coordinated Node and Link Mapping·》（中文名稱：《ViNEYard:協(xié)同節(jié)點(diǎn)與鏈路映射的虛 擬網(wǎng)絡(luò)映射算法》)提出了一種協(xié)作節(jié)點(diǎn)與鏈路映射的傳統(tǒng)虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方案，這種映射方 案提出在虛擬節(jié)點(diǎn)可映射范圍內(nèi)建立增廣圖，進(jìn)而進(jìn)行整數(shù)線性規(guī)劃，最終找到最優(yōu)映射 點(diǎn)。但是這種協(xié)作節(jié)點(diǎn)與鏈路映射的算法是傳統(tǒng)虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的算法，不能完全應(yīng)用于SDN 環(huán)境中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法及裝置，適用于SDN環(huán)境中 的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射，降低映射開銷。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，所述方法包括步 驟：
[0008] 當(dāng)一個虛擬網(wǎng)絡(luò)請求到達(dá)時，根據(jù)所述虛擬網(wǎng)絡(luò)中每個虛擬節(jié)點(diǎn)nv所對應(yīng)的候選 物理節(jié)點(diǎn)范圍，聚合每個虛擬節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的所有候選物理節(jié)點(diǎn)集合ιΛ;
[0009] 根據(jù)聚合后的每個虛擬節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的候選物理節(jié)點(diǎn)集合ην'將底層物理網(wǎng)絡(luò)的候 選集合節(jié)點(diǎn)ιΛ按照與底層物理網(wǎng)絡(luò)相同的連接方式進(jìn)行連接，重構(gòu)底層物理網(wǎng)絡(luò)；
[0010]確定所述重構(gòu)后的底層物理網(wǎng)絡(luò)中的可用物理鏈路，將每條虛擬鏈路1"所對應(yīng)的 可用物理鏈路組成可用物理鏈路集合
[0011] 計算所述每個可用物理鏈路集合中每一條物理鏈路的鏈路可用度以及所述 虛擬網(wǎng)絡(luò)中每一條虛擬鏈路的鏈路可用度，并分別將其按照鏈路可用度進(jìn)行降序排序；
[0012] 根據(jù)每個排序后的可用物理鏈路集合5**#和虛擬鏈路，對所述虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行映 射。
[0013] 具體的，所述確定所述重構(gòu)后的底層物理網(wǎng)絡(luò)中的可用物理鏈路，包括：
[0014] 依次判斷所述重構(gòu)后的底層物理網(wǎng)絡(luò)中的每一條物理鏈路的可用帶寬是否滿足 所述虛擬網(wǎng)絡(luò)請求、所述每一條物理鏈路的兩個物理節(jié)點(diǎn)的可用CPU和可用流條目是否滿 足所述虛擬網(wǎng)絡(luò)請求；
[0015] 將上述條件均滿足所述虛擬網(wǎng)絡(luò)請求的物理鏈路確定為可用物理鏈路。
[0016] 具體的，所述計算所述每個可用物理鏈路集合'中每一條物理鏈路的鏈路可用 度以及所述虛擬網(wǎng)絡(luò)中每一條虛擬鏈路的鏈路可用度所利用的公式包括：
[0017] LC( 1) = (l_a)*ln(bw( lin) )+a*Number(l0Ut)
[0018] 其中a為根據(jù)虛擬網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模所確定的權(quán)重值，lin表示該鏈路的可用帶寬， Number(1。#)表示該鏈路的兩個節(jié)點(diǎn)分別與其他節(jié)點(diǎn)連接的鏈路數(shù)目之和，對于物理鏈路 而言，所述其他節(jié)點(diǎn)為該物理節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的候選物理節(jié)點(diǎn)范圍以外的物理節(jié)點(diǎn)。
[0019] 具體的，所述根據(jù)每個排序后的可用物理鏈路集合^*#和虛擬鏈路，對所述虛擬 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行映射，包括：
[0020] A，對鏈路可用度最大的虛擬鏈路1 ^進(jìn)行映射，將虛擬鏈路1ij所對應(yīng)的可用物理 鏈路集合中鏈路可用度最大的物理鏈路luv分配映射到虛擬鏈路l ij，將該物理鏈路luv 的一個物理節(jié)點(diǎn)nu加入到對應(yīng)的可用物理節(jié)點(diǎn)集合中、另一個物理節(jié)點(diǎn)nv加入到對應(yīng) 的可用物理節(jié)點(diǎn)集合5^'中；
[0021] B，分別判斷當(dāng)前的可用物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合中是否存在兩個物理節(jié)點(diǎn)，如 果是，進(jìn)入步驟C;否則，進(jìn)入步驟Ε;
[0022] C，找到所述兩個物理節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑，同時將新加入的物理節(jié)點(diǎn)nu從可用物 理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合中刪除，并判斷所述最短路徑是否滿足虛擬鏈路請求量，如果是進(jìn)入步 驟D;否則進(jìn)入步驟E;
[0023] D，將虛擬鏈路1"在映射時穿過所述從可用物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合中刪除的物理節(jié)點(diǎn) nu；
[0024] E，將所述可用物理鏈路集合中鏈路可用度最大的物理鏈路luv從可用物理鏈 路集合5T力中刪除，并選擇所述可用物理鏈路集合力中鏈路可用度次大的物理鏈路作為 鏈路可用度最大的物理鏈路luv返回步驟A對虛擬鏈路1ij進(jìn)行映射；
[0025] F，判斷所述鏈路可用度最大的虛擬鏈路1U是否為虛擬鏈路中的最后一個，如果 是，執(zhí)行步驟H，否則將下一個虛擬鏈路作為鏈路可用度最大的虛擬鏈路返回步驟A;
[0026] H，將可用物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合^^中的物理節(jié)點(diǎn)映射到虛擬節(jié)點(diǎn)η1;
[0027] I，將跳數(shù)最少且滿足時延要求的未被映射的物理節(jié)點(diǎn)映射為控制器節(jié)點(diǎn)。
[0028] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種虛擬網(wǎng)絡(luò)映射裝置，所述裝置包括：
[0029] 候選物理節(jié)點(diǎn)聚合單元，用于當(dāng)一個虛擬網(wǎng)絡(luò)請求到達(dá)時，根據(jù)所述虛擬網(wǎng)絡(luò)中 每個虛擬節(jié)點(diǎn)ην所對應(yīng)的候選物理節(jié)點(diǎn)范圍，聚合每個虛擬節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的所有候選物理節(jié) 點(diǎn)集合η'
[0030] 底層物理網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)單元，用于根據(jù)聚合后的每個虛擬節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的所有候選物理 節(jié)點(diǎn)集合nV%將底層物理網(wǎng)絡(luò)的候選集合節(jié)點(diǎn)按照與底層物理網(wǎng)絡(luò)相同的連接方式進(jìn) 行連接，重構(gòu)底層物理網(wǎng)絡(luò)；
[0031] 可用物理鏈路集合確定單元，用于確定所述重構(gòu)后的底層物理網(wǎng)絡(luò)中的可用物理 鏈路，將每條虛擬鏈路lij所對應(yīng)的可用物理鏈路組成可用物理鏈路集介
[0032] 鏈路可用度計算單元，用于計算所述每個可用物理鏈路集合中每一條物理鏈 路的鏈路可用度以及所述虛擬網(wǎng)絡(luò)中每一條虛擬鏈路的鏈路可用度，并分別將其按照鏈路 可用度進(jìn)行降序排序；
[0033] 虛擬網(wǎng)絡(luò)映射單元，用于根據(jù)每個排序后的可用物理鏈路集合5-力'和虛擬鏈路， 對所述虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行映射。
[0034]具體的，所述可用物理鏈路集合確定單元，包括：
[0035]判斷子單元，用于依次判斷所述重構(gòu)后的底層物理網(wǎng)絡(luò)中的每一條物理鏈路的可 用帶寬是否滿足所述虛擬網(wǎng)絡(luò)請求、所述每一條物理鏈路的兩個物理節(jié)點(diǎn)的可用CPU和可 用流條目是否滿足所述虛擬網(wǎng)絡(luò)請求；
[0036] 可用物理鏈路確定子單元，用于將上述條件均滿足所述虛擬網(wǎng)絡(luò)請求的物理鏈路 確定為可用物理鏈路。
[0037] 具體的，所述鏈路可用度計算單元中計算所述每個可用物理鏈路集合5>*力'中每一 條物理鏈路的鏈路可用度以及所述虛擬網(wǎng)絡(luò)中每一條虛擬鏈路的鏈路可用度所利用的公 式包括：
[0038] LC( 1) = (l_a)*ln(bw( lin) )+a*Number(l0Ut)
[0039] 其中a為根據(jù)虛擬網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模所確定的權(quán)重值，bw(lin)表示該鏈路的可用帶 寬，Numberaut)表示該鏈路的兩個節(jié)點(diǎn)分別與其他節(jié)點(diǎn)連接的鏈路數(shù)目之和，對于物理鏈 路而言，所述其他節(jié)點(diǎn)為該物理節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的候選物理節(jié)點(diǎn)范圍以外的物理節(jié)點(diǎn)。
[0040] 具體的，所述虛擬網(wǎng)絡(luò)映射單元，包括：
[0041] 鏈路映射子單元，用于對鏈路可用度最大的虛擬鏈路lU進(jìn)行映射，將虛擬鏈路lU 所對應(yīng)的可用物理鏈路集合$*#中鏈路可用度最大的物理鏈路luv映射到虛擬鏈路I1%將 該物理鏈路luv的一個物理節(jié)點(diǎn)n u加入到對應(yīng)的可用物理節(jié)點(diǎn)集合中、另一個物理節(jié)點(diǎn) nv加入到對應(yīng)的可用物理節(jié)點(diǎn)集合中；
[0042] 第一判斷子單元，用于分別判斷當(dāng)前的可用物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合中是否 存在兩個物理節(jié)點(diǎn)，如果是，觸發(fā)第一處理子單元;否則觸發(fā)第二處理子單元；
[0043]所述第一處理子單元，用于找到所述兩個物理節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑，同時將新加 入的物理節(jié)點(diǎn)nu從可用物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合:中刪除，并判斷所述最短路徑是否滿足虛擬 鏈路請求量，如果是觸發(fā)穿過子單元;否則觸發(fā)第二處理子單元；
[0044] 所述穿過子單元，用于將虛擬鏈路1"在映射時穿過所述從可用物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合 中刪除的物理節(jié)點(diǎn)nu;
[0045] 所述第二處理子單元，用于將所述可用物理鏈路集合中鏈路可用度最大的物 理鏈路iuv從可用物理鏈路集合中刪除，并選擇所述可用物理鏈路集合中鏈路可 用度次大的物理鏈路作為鏈路可用度最大的物理鏈路l