一種基于地理位置約束的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于地理位置約束的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，對同時到達的一個以上虛擬網(wǎng)絡(luò)請求依次進行虛擬網(wǎng)絡(luò)映射，在映射虛擬節(jié)點時，以虛擬節(jié)點的地理位置坐標確定該虛擬節(jié)點的可映射物理節(jié)點集合，并且在其可映射物理節(jié)點集合中優(yōu)先選擇本次映射中之前虛擬網(wǎng)絡(luò)已映射的物理節(jié)點進行映射；當本次到達的虛擬網(wǎng)絡(luò)請求映射完畢后，根據(jù)已映射的物理節(jié)點拓撲進行反向生成新的虛擬網(wǎng)絡(luò)，再生成新虛擬網(wǎng)絡(luò)的增強型虛擬網(wǎng)絡(luò)，并將備份節(jié)點和備份鏈路進行映射。本發(fā)明在對虛擬節(jié)點映射時引入地理位置約束條件，更符合實際網(wǎng)絡(luò)分布，并且通過反向生成新虛擬網(wǎng)絡(luò)來進行備份，提高備份資源共享程度，從而節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源。
【專利說明】一種基于地理位置約束的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于互聯(lián)網(wǎng)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種基于地理位置約束的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著越來越多的互聯(lián)網(wǎng)新型應(yīng)用的出現(xiàn)，現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)很難滿足這些不同應(yīng)用對互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的要求，令互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展呈現(xiàn)出僵化現(xiàn)象。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)是一種解決互聯(lián)網(wǎng)僵化問題的有效手段。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)對公用的底層基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施進行抽象并提供統(tǒng)一的可編程接口，將多個彼此隔離且具有不同拓撲的虛擬網(wǎng)絡(luò)(Virtual Network, VN)映射到公用的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)(Substrate Network, SN)上，為用戶提供差異化服務(wù)。
[0003]圖1是虛擬網(wǎng)絡(luò)映射示意圖。如圖1所示，虛擬網(wǎng)絡(luò)映射包括虛擬節(jié)點的映射和虛擬鏈路的映射。因為不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)可以映射到同一個物理網(wǎng)絡(luò)上，所以為了增加接受率，映射方法的選擇是非常重要的。即使提前知道所有的虛擬網(wǎng)絡(luò)請求，但由于虛擬節(jié)點和虛擬鏈路對資源的要求、地理位置對虛擬節(jié)點的約束以及映射的復(fù)雜性，使得虛擬網(wǎng)絡(luò)映射變得非常困難。大多數(shù)方法的建議是先使用貪婪算法去預(yù)先映射虛擬節(jié)點，然后集中進行虛擬鏈路映射。然而即使所有的虛擬節(jié)點映射完成，虛擬鏈路的映射也相當復(fù)雜。并且預(yù)先進行虛擬節(jié)點映射而不考慮其與虛擬鏈路映射的關(guān)系往往限制了解決方案，得不到一個較好的映射結(jié)果。所以，目前使用的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射算法，在映射虛擬節(jié)點的時候，也同時映射虛擬鏈路。
[0004]在進行虛擬網(wǎng)絡(luò)映射時，還需要關(guān)注映射成本最小化和節(jié)點生存性問題。映射成本最小化是指最終得到的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方案所產(chǎn)生的成本最小。節(jié)點生存性問題是指虛擬網(wǎng)絡(luò)映射完成后，如果物理網(wǎng)絡(luò)中的物理節(jié)點失效，如何將其上映射的虛擬節(jié)點及其鏈路遷移至其他有效的物理節(jié)點 和物理鏈路上。
[0005]目前很多虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法都是在映射的時候考慮節(jié)點生存性問題。通常在某一時刻只有一個虛擬網(wǎng)絡(luò)需要映射的時候，考慮在某一時刻最多只有一個虛擬節(jié)點失效的情況下，為原虛擬網(wǎng)絡(luò)增加K個備份節(jié)點，一般情況下備份節(jié)點與原虛擬節(jié)點一一對應(yīng)，以保證在有虛擬節(jié)點失效的情況下(因為最多只有一個節(jié)點映射失效)能成功遷移恢復(fù)，簡稱K-冗余映射方案。該方案的主要思路如下:首先增強原始虛擬網(wǎng)絡(luò)，為原始的虛擬網(wǎng)絡(luò)的增加K個備份節(jié)點及相應(yīng)的備份鏈路。圖2是增強型虛擬網(wǎng)絡(luò)示意圖。如圖2所示，VO至V3表示虛擬節(jié)點，其上所標示的數(shù)值為節(jié)點資源需求，虛擬節(jié)點之間的連線為虛擬鏈路，其上所標示的數(shù)值為鏈路資源需求。在該增強型虛擬網(wǎng)絡(luò)中，每個虛擬節(jié)點都設(shè)置了備份節(jié)點，即K=4，其對應(yīng)的節(jié)點資源需求和鏈路資源需求與原始節(jié)點一致。在映射的過程中，首先映射原始虛擬網(wǎng)絡(luò)，然后再映射備份節(jié)點和備份鏈路，顯而易見，備份節(jié)點與原始節(jié)點不可映射至同一物理節(jié)點。由于只考慮某一時刻最多只有一個虛擬節(jié)點失效的情況，因此不同的備份節(jié)點可以映射至同一個物理節(jié)點，備份鏈路也可以與工作鏈路資源共享。
[0006]此方案主要有兩個缺點:第一，此方案中在進行虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的時候，同時到達的虛擬網(wǎng)絡(luò)只有一個，這只考慮了實際情況中的一種，還有另外一種情況就是:即使在進行靜態(tài)虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的時候，在某一時刻也可能有多個虛擬網(wǎng)絡(luò)同時到達，那么在這種情況下，不僅要考慮各個虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的資源共享，還要考慮同時到達的多個虛擬網(wǎng)絡(luò)之間的資源共享情況；第二，虛擬節(jié)點的映射沒有考慮到地理位置的約束，只要滿足虛擬節(jié)點的容量要求以及相應(yīng)的虛擬鏈路容量要求，虛擬節(jié)點就可以映射到物理網(wǎng)絡(luò)中的任意物理節(jié)點上，這和實際情況是不相符的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于地理位置約束的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，在考慮地理位置約束的同時，通過反向生成新虛擬網(wǎng)絡(luò)提高備份資源共享程度，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源。
[0008]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于地理位置約束的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，包括以下步驟:
[0009]S1:在到達的每個虛擬網(wǎng)絡(luò)請求中，以虛擬節(jié)點的地理位置坐標為圓心，根據(jù)預(yù)設(shè)的映射半徑確定每個虛擬節(jié)點的可映射物理節(jié)點集合；
[0010]S2:依次映射每個虛擬網(wǎng)絡(luò)，映射虛擬節(jié)點時，在其可映射物理節(jié)點中，優(yōu)先選擇本次映射中之前虛擬網(wǎng)絡(luò)已映射的物理節(jié)點進行映射；
[0011]S3:根據(jù)已映射的物理節(jié)點拓撲反向生成新虛擬網(wǎng)絡(luò)，其虛擬節(jié)點與步驟S2中映射的物理節(jié)點對應(yīng)，節(jié)點資源需求為與該物理節(jié)點上所映射的原虛擬節(jié)點的節(jié)點資源需求之和，虛擬鏈路的鏈路資源需求為對應(yīng)的物理路徑上所承載的原虛擬鏈路的鏈路資源需求之和；
[0012]S4:生成步驟S3中得到的新虛擬網(wǎng)絡(luò)的增強型虛擬網(wǎng)絡(luò)，并將備份節(jié)點和備份鏈路進行映射。
[0013]進一步地，步驟S2中映射虛擬網(wǎng)絡(luò)時，當出現(xiàn)多個映射方案時，選用總成本最小的映射方案。
[0014]進一步地，步驟S4中映射備份節(jié)點時，以其備份的新虛擬網(wǎng)絡(luò)中虛擬節(jié)點所對應(yīng)的物理節(jié)點的地理位置坐標為圓心，根據(jù)預(yù)設(shè)的映射半徑確定其可映射物理節(jié)點集合。
[0015]進一步地，步驟S4中映射備份節(jié)點和備份鏈路時，當出現(xiàn)多個映射方案時，選用總成本最小的映射方案。
[0016]本發(fā)明基于地理位置約束的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，對同時到達的一個以上虛擬網(wǎng)絡(luò)請求依次進行虛擬網(wǎng)絡(luò)映射，在映射虛擬節(jié)點時，以虛擬節(jié)點的地理位置坐標確定該虛擬節(jié)點的可映射物理節(jié)點集合，并且在其可映射物理節(jié)點集合中優(yōu)先選擇本次映射中之前虛擬網(wǎng)絡(luò)已映射的物理節(jié)點進行映射；當本次到達的虛擬網(wǎng)絡(luò)請求映射完畢后，根據(jù)已映射的物理節(jié)點拓撲進行反向生成新的虛擬網(wǎng)絡(luò)，再生成新虛擬網(wǎng)絡(luò)的增強型虛擬網(wǎng)絡(luò)，并將備份節(jié)點和備份鏈路進行映射。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018](I)、對虛擬節(jié)點映射時引入地理位置約束條件，更符合實際網(wǎng)絡(luò)分布；
[0019](2)、對虛擬網(wǎng)絡(luò)請求進行批量處理，在虛擬節(jié)點映射時優(yōu)先選擇本次映射中之前虛擬網(wǎng)絡(luò)已映射的物理節(jié)點，使各虛擬網(wǎng)絡(luò)間共用物理節(jié)點增多，減少反向生成的新虛擬 網(wǎng)絡(luò)中的虛擬節(jié)點，從而減少備份節(jié)點個數(shù)，提高備份資源共享程度，從而節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是虛擬網(wǎng)絡(luò)映射示意圖；
[0021]圖2是增強型虛擬網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0022]圖3是虛擬網(wǎng)絡(luò)與物理網(wǎng)絡(luò)示例圖；
[0023]圖4是采用本發(fā)明對圖3所示虛擬網(wǎng)絡(luò)映射示例圖；
[0024]圖5是圖4所示映射反向生成的新虛擬網(wǎng)絡(luò)示例圖；
[0025]圖6是圖5所示新虛擬網(wǎng)絡(luò)的增強型虛擬網(wǎng)絡(luò)示例圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設(shè)計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。
[0027]實施例
[0028]本發(fā)明基于地理位置約束的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其具體實現(xiàn)步驟包括:
[0029]SlOl:在到達的每個虛擬網(wǎng)絡(luò)請求中，以虛擬節(jié)點的地理位置坐標為圓心，根據(jù)預(yù)設(shè)的映射半徑確定每個虛擬節(jié)點的可映射物理節(jié)點集合。
[0030]圖3是虛擬網(wǎng)絡(luò)與物理網(wǎng)絡(luò)示例圖。如圖3所示，本實施例中同時達到的虛擬網(wǎng)絡(luò)VN有3個，分別為VN0、VN1、VN2，每個虛擬網(wǎng)絡(luò)有3個虛擬節(jié)點；物理網(wǎng)絡(luò)SN中有10個物理節(jié)點，此處假定10個物理節(jié)點都有足夠多的節(jié)點資源滿足虛擬節(jié)點的映射。以虛擬網(wǎng)絡(luò)VNO中的虛擬節(jié)點vOO為例，其地理位置坐標為(x，y)，假定預(yù)設(shè)的映射半徑為R，那么如圖3所示，在物理網(wǎng)絡(luò)SN中，以(X，y)為圓心，半徑為R的范圍內(nèi)的物理節(jié)點集合為{s0，si}，那么虛擬節(jié)點v01的可映射物理節(jié)點集合為{sO，sl}。其他虛擬節(jié)點也采用同樣方法得到其對應(yīng)的可映射物理節(jié)點集合。
[0031]S102:依次映射每個虛擬網(wǎng)絡(luò)，映射虛擬節(jié)點時，在其可映射物理節(jié)點集合中，優(yōu)先選擇本次映射中之前虛擬網(wǎng)絡(luò)已映射的物理節(jié)點進行映射。
[0032]本實施例中，依次對VNO、VNl、VN2進行虛擬網(wǎng)絡(luò)映射。圖4是采用本發(fā)明對圖3所示虛擬網(wǎng)絡(luò)映射示例圖。如圖4所示，對虛擬網(wǎng)絡(luò)VNO映射時，本次到達的虛擬網(wǎng)絡(luò)中還尚未存在已映射的虛擬網(wǎng)絡(luò)，因此可以直接根據(jù)其各虛擬節(jié)點的可映射物理節(jié)點集合進行映射。假定此時其映射關(guān)系為:v00 — sO, v01 — s4，v02 — s2。
[0033]接下來對虛擬網(wǎng)絡(luò)VNl進行映射，假定此時虛擬節(jié)點VlO的可映射物理節(jié)點集合為{sO，s3, s4}，虛擬節(jié)點vll的可映射物理節(jié)點集合為{s6，s7}，虛擬節(jié)點vl2的可映射物理節(jié)點集合為{s2，s3, s5}。此時虛擬網(wǎng)絡(luò)VNO已映射的物理節(jié)點有sO、s2、s4。由于優(yōu)先選擇之前虛擬網(wǎng)絡(luò)已映射的物理節(jié)點進行映射，那么虛擬節(jié)點VlO選擇物理節(jié)點sO或s4進行映射，虛擬節(jié)點vl2選擇物理節(jié)點s3進行映射，虛擬節(jié)點vll可映射物理節(jié)點集合中不包括已映射的物理節(jié)點中，因此選擇物理節(jié)點s6或s7進行映射?？梢娞摂M節(jié)點存在多種映射方案，自然其虛擬鏈路也存在多種映射方案。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要從中選擇一個映射方案進行映射。目前常用的方式是選用總成本最小的映射方案，即虛擬節(jié)點映射成本和對應(yīng)的虛擬鏈路映射成本的成本之和最小。本實施例中假定最終得到三個虛擬網(wǎng)絡(luò)的虛擬節(jié)點映射方案為:vOO — sO，vOl — s4，v02 — s2 ；vlO — s4，vll — s6，vl2 — s2 ；v20 — s9，v21 — s7，v22 — s6。其虛擬鏈路映射方案采用一般的映射方法即可得到，在此省略描述。
[0034]S103:根據(jù)已映射的物理節(jié)點拓撲反向生成新虛擬網(wǎng)絡(luò)，其虛擬節(jié)點與步驟S102中映射的物理節(jié)點對應(yīng)，節(jié)點資源需求為與該物理節(jié)點上所映射的原虛擬節(jié)點的節(jié)點資源需求之和，虛擬鏈路的鏈路資源需求為對應(yīng)的物理路徑上所承載的原虛擬鏈路的鏈路資源需求之和。
[0035]根據(jù)步驟S102中的虛擬節(jié)點映射方案可知，映射的物理節(jié)點包括sO、s2、s4、s6、s7、s9，因此反向生成的新虛擬網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該包括6個虛擬節(jié)點。圖5是圖4所示映射反向生成的新虛擬網(wǎng)絡(luò)示例圖。表1是圖5中所示虛擬節(jié)點與物理節(jié)點以及原虛擬網(wǎng)絡(luò)請求中虛擬節(jié)點的對應(yīng)關(guān)系。
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種基于地理位置約束的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:在到達的每個虛擬網(wǎng)絡(luò)請求中，以虛擬節(jié)點的地理位置坐標為圓心，根據(jù)預(yù)設(shè)的映射半徑確定每個虛擬節(jié)點的可映射物理節(jié)點集合； 52:依次映射每個虛擬網(wǎng)絡(luò)，映射虛擬節(jié)點時，在其可映射物理節(jié)點中，優(yōu)先選擇本次映射中之前虛擬網(wǎng)絡(luò)已映射的物理節(jié)點進行映射； 53:根據(jù)已映射的物理節(jié)點拓撲反向生成進行反向生成新虛擬網(wǎng)絡(luò)，其虛擬節(jié)點與步驟S2中映射的物理節(jié)點對應(yīng)，節(jié)點資源需求為與該物理節(jié)點上所映射的原虛擬節(jié)點的節(jié)點資源需求之和，虛擬鏈路的鏈路資源需求為對應(yīng)的物理路徑上所承載的原虛擬鏈路的鏈路資源需求之和； 54:生成步驟S3中得到的新虛擬網(wǎng)絡(luò)的增強型虛擬網(wǎng)絡(luò)，并將備份節(jié)點和備份鏈路進行映射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于，所述步驟S2中映射虛擬網(wǎng)絡(luò)時，當出現(xiàn)多個映射方案時，選用總成本最小的映射方案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于，所述步驟S4中映射備份節(jié)點時，以其備份的新虛擬網(wǎng)絡(luò)中虛擬節(jié)點所對應(yīng)的物理節(jié)點的地理位置坐標為圓心，根據(jù)預(yù)設(shè)的映射半徑確定其可映射物理節(jié)點集合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的批量虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于，所述步驟S4中映射備份節(jié)點和備份鏈路時，當出現(xiàn)多個映射方案時，選用總成本最小的映射方案。
【文檔編號】H04L12/46GK103746894SQ201410026410
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】廖丹, 程科, 孫罡, 虞紅芳, 許都, 陸川 申請人:電子科技大學(xué)