虛擬功能服務鏈部署系統(tǒng)及其部署方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡領域，特別涉及一種虛擬功能服務鏈部署系統(tǒng)及其部署方法。
【背景技術】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷增長和新型網(wǎng)絡服務的不斷涌現(xiàn)，如何充分利用網(wǎng)絡資源以及調(diào)整、部署網(wǎng)絡功能成為亟待解決的問題。傳統(tǒng)的通過在網(wǎng)絡中增加硬件來改變功能的方法成本高且缺乏靈活性。對此，研究者提出將網(wǎng)絡功能同硬件平臺相分離，使得網(wǎng)絡功能能夠被靈活部署在不同的物理平臺上，實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源的有效利用。在這樣的背景下，作為實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡功能關鍵技術之一的虛擬功能服務鏈引起了人們的廣泛關注。
[0003]虛擬功能服務鏈由若干虛擬網(wǎng)絡功能單元及其間的有向連接組成。鏈路中的虛擬網(wǎng)絡功能由用戶對其定義。虛擬功能單元間的順序由虛擬功能單元間的依賴性及用戶需求共同決定。虛擬功能服務鏈需要被映射到物理網(wǎng)絡中以實現(xiàn)服務功能。每個虛擬功能被映射到物理網(wǎng)絡中的相關平臺上，具體來說就是在相關可用平臺上產(chǎn)生一個虛擬功能實例，這個實例可以通過虛擬機承載。在服務鏈部署過程中，不同的網(wǎng)絡功能實例對數(shù)據(jù)流的速率會產(chǎn)生不同的影響，網(wǎng)絡功能單元之間可能存在一些依賴性。特別地，當不同的虛擬網(wǎng)絡功能實例部署到同一物理平臺時，各個網(wǎng)絡功能實例間會產(chǎn)生性能干擾。每個實例的執(zhí)行性能同虛擬資源間的聯(lián)系不是一個確定的狀態(tài)，它是不斷動態(tài)變化的。主要是因為虛擬網(wǎng)絡功能實例的執(zhí)行性能受到其本身工作負載大小的影響，如果工作負載發(fā)生變化，即使分配給實例的虛擬資源配置不改變，實例的執(zhí)行性能也將發(fā)生變化。
[0004]另外，由于虛擬網(wǎng)絡功能實例部署在相應物理平臺上，雖然目前的虛擬化技術能夠為這些實例間提供一些有效的性能隔離機制，但是物理平臺上的監(jiān)控管理單元將物理系統(tǒng)資源分配給不同虛擬網(wǎng)絡功能實例時，這些實例將對平臺的物理資源進行爭奪，導致虛擬資源服務能力的變化，即實例間形成相互干擾。因此，在將虛擬功能服務鏈映射到物理網(wǎng)絡中時，必須考慮其虛擬網(wǎng)絡功能單元映射出的實例在對應平臺受到的干擾程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供一種虛擬功能服務鏈部署系統(tǒng)及其部署方法。
[0006]按照本發(fā)明所提供的設計方案，一種虛擬功能服務鏈部署系統(tǒng)，包含:
虛擬功能干擾預測模塊，為負載應用分配虛擬資源，對虛擬功能與虛擬資源需求見的關系進行分析，預測虛擬功能之間的性能干擾，與服務鏈映射模塊進行信息交互；
服務鏈映射模塊，將用戶服務需求轉(zhuǎn)換為形式化的服務功能模塊，根據(jù)服務功能模塊之間的順序依賴性和用戶需求對服務功能模塊進行排序，并選擇目標物理平臺，將需要的服務功能模塊信息及激活信息發(fā)送至目標物理平臺；
虛擬功能承載平臺，包含物理平臺及平臺控制系統(tǒng)，平臺控制系統(tǒng)用于接收并處理來自服務鏈映射模塊的功能激活請求、反饋激活信息，并監(jiān)控虛擬功能運行狀態(tài)，平臺控制系統(tǒng)通過功能激活請求產(chǎn)生相應實例。
[0007]上述的，所述物理平臺為單一服務器，或為聚攏服務器組成的數(shù)據(jù)中心。
[0008]一種虛擬功能服務鏈部署方法，具體包含如下步驟:
步驟1.服務鏈映射模塊接收用戶服務請求，并將服務請求形式化后發(fā)給虛擬功能干擾預測模塊；
步驟2.虛擬功能干擾預測模塊通過虛擬功能承載平臺獲得管轄范圍內(nèi)的物理平臺的功能應用承載數(shù)據(jù)，對新功能實例部署后所受的性能干擾進行預測，并將預測結(jié)果反饋至服務鏈映射模塊；
步驟3.服務鏈映射模塊對服務鏈整體干擾進行評估，選出最優(yōu)部署方案；
步驟4.服務鏈映射模塊將最優(yōu)部署方案映射到相應的虛擬功能承載平臺，并激活功能實例；
步驟5.虛擬功能承載平臺實時監(jiān)控物理平臺功能運行數(shù)據(jù)，服務鏈映射模塊實時監(jiān)控鏈路通道運行數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)丟包率的檢測結(jié)果判斷若出現(xiàn)過載或干擾過大情況，返回步驟2。
[0009]上述的虛擬功能服務鏈部署方法，所述步驟2具體包含如下內(nèi)容:
步驟2.1.虛擬功能干擾預測模塊接收用戶請求后，收集物理平臺的運行信息，識別資源冗余平臺，并發(fā)送至服務鏈映射模塊；
步驟2.2.服務鏈映射模塊根據(jù)資源冗余平臺，去除鏈路連通性差的物理平臺，并反饋至虛擬功能干擾預測模塊；
步驟2.3.虛擬功能干擾預測模塊根據(jù)CPU利用率和I/O帶寬資源考查物理平臺功能應用的性能干擾度，建立干擾度預測模型；
步驟2.4.優(yōu)化干擾度預測模型，利用線性回歸方法求解，并將求解計算結(jié)果發(fā)送至服務鏈映射模塊。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟2.4具體包含如下內(nèi)容:
步驟2.4.1.基于干擾度預測模型，定義每個物理平臺的干擾度屬性，并標定一個虛擬功能，對所有物理平臺進行干擾度遍歷，推選出針對該虛擬功能干擾度最小的N個物理平臺，其中，平臺數(shù)量值N由優(yōu)化復雜性決定；
步驟2.4.2.隨機從N個物理平臺中選取一個物理平臺，將前序步驟中標定的虛擬功能部署到該物理平臺，并將該物理平臺作為服務鏈的起始點；
步驟2.4.3.根據(jù)干擾度預測模型，繼續(xù)標定剩余的虛擬功能，通過對除去前序步驟中已部署的物理平臺外的所有物理平臺進行干擾度遍歷，計算其中每一個物理平臺干擾值與步驟2.4.1中標定的虛擬功能的干擾值的差值，選取差值中最小的M個平臺，平臺數(shù)量值M根據(jù)優(yōu)化復雜性決定；
步驟2.4.4.隨機從M個物理平臺中選取一個物理平臺，將步驟2.4.3中標定的虛擬功能部署到該物理平臺上，按照步驟2.4.3依次部署剩余的虛擬功能，并記錄決定優(yōu)化復雜性的平臺數(shù)量值；
步驟2.4.5.按照服務鏈順序檢查對應的平臺數(shù)量值，虛擬功能所對應的平臺數(shù)量值等于1，則按照順序依次檢查后續(xù)的虛擬功能的平臺數(shù)量值，直至所有的平臺數(shù)量值全部為I時，終止其功能鏈路選擇，虛擬功能對應的平臺數(shù)量值大于I時，則將其減1，并同時從原對應物理平臺中刪除對應的已使用物理平臺，并跳轉(zhuǎn)至步驟2.4.3中重新執(zhí)行該虛擬功能部署；
步驟2.4.6.對剩余服務鏈執(zhí)行步驟2.4.1-2.4.5，計算出每條服務鏈的干擾度均值，比較各服務鏈的干擾度均值，選出均值最小的鏈路作為最優(yōu)部署方案。
[0011 ] 上述的虛擬功能服務鏈部署方法，所述步驟5還包含:
步驟5.1.檢查用戶服務需求中每一個虛擬功能使用要求是否被映射到相應的物理平臺，若虛擬功能使用要求所需的總資源小于或等于該物理平臺可提供的資源，則進行下一步驟，否則，切換平臺考查對象，考查新的物理平臺；
步驟5.2.激活功能實例，并將激活信息返回至服務鏈映射模塊；
步驟5.3.服務鏈映射模塊收集整理服務鏈各個虛擬功能部署情況，在各個虛擬功能部署平臺間選擇非過載通道創(chuàng)建鏈路；
步驟5.4.服務鏈映射模塊激活整個服務鏈并監(jiān)控各個虛擬功能的性能運行情況以及數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0012]上述的虛擬功能服務鏈部署方法，步驟I中的服務請求形式化內(nèi)容為將用戶服務需求分成若干執(zhí)行模塊，所有執(zhí)行模塊類型作為形式化的集合，在分解任務需求過程中，從集合中調(diào)用相應的執(zhí)行模塊。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明通過虛擬功能干擾預測模塊，預測虛擬功能之間的性能干擾，為服務鏈的動態(tài)調(diào)整提供決策依據(jù)；服務鏈映射模塊，能夠處理用戶服務請求，實時監(jiān)控服務鏈運行狀態(tài)并實現(xiàn)服務鏈映射；本發(fā)明在基于虛擬功能干擾預測的情況下，能夠有效提高服務鏈的執(zhí)行性能，滿足部署優(yōu)化的目標，大大降低成本。
[0014]2.本發(fā)明利用模擬退火思想設計基于干擾度的功能組合和服務鏈選擇方法，考慮服務鏈中各個虛擬網(wǎng)絡功能單元間的依賴性、順序性、功能部署的性能干擾，大大降低實例在對應平臺的干擾程度，服務鏈部署的靈活性。
[0015]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明的虛擬功能服務鏈部署系統(tǒng)原理圖；
圖2為本發(fā)明的虛擬功能服務鏈部署方法流程示意圖；
圖3為本發(fā)明的性能干擾進行預測流程示意圖；
圖4為本發(fā)明的優(yōu)化干擾度預測模型并求解流程示意圖；
圖5為本發(fā)明的服務鏈映射流程示意圖。
[0016]【具體實施方式】:
下面結(jié)合附圖和技術方案對本發(fā)明作進一步詳細的說明，并通過優(yōu)選的實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不限于此。
[0017]實施例一，參見圖1所示，一種虛擬功能服務鏈部署系統(tǒng)，包含:
虛擬功能干擾預測模塊，為負載應用分配虛擬資源，對虛擬功能與虛擬資源需求見的關系進行分析，預測虛擬功能之間的性能干擾，與服務鏈映射模塊進行信息交互；
服務鏈映射模塊，將用戶服務需求轉(zhuǎn)換為形式化的服務功能模塊，根據(jù)服務功能模塊之間的順序依賴性和用戶需求對服務功能模塊進行排序，并選擇目標物理平臺，將需要的服務功能模塊信息及激活信息發(fā)送至目標物理平臺；
虛擬功能承載平臺，包含物理平臺及平臺控制系統(tǒng)，平臺控制系統(tǒng)用于接收并處理來自服務鏈映射模塊的功能激活請求、反饋激活信息，并監(jiān)控虛擬功能運行狀態(tài)，平臺控制系統(tǒng)通過功能激活請求產(chǎn)生相應實例。
[0018]優(yōu)選的，所述物理平臺為單一服務器，或為聚攏服務器組成的數(shù)據(jù)中心。
[0019]實施例二，參見圖2所示，一種虛擬功能服務鏈部署方法，具體包含如下步驟: 步驟1.服務鏈映射模塊接收用戶服務請求，并將服務請求形式化后發(fā)給虛擬功能干擾預測模塊，其中用戶服務包含服務的類型、持續(xù)時間及QoS需求；
步驟2.虛擬功能干擾預測模塊通過虛擬功能承載平臺獲得管轄范圍內(nèi)的物理平臺的功能應用承載數(shù)據(jù)，對新功能實例部署后所受的性能干擾進行預測，并將預測結(jié)果反饋至服務鏈映射模塊；
步驟3.服務鏈映射模塊對服務鏈整體干擾進行評估，選出最優(yōu)部署方案；
步驟4.服務鏈映射模塊將最優(yōu)