本發(fā)明是針對無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化中資源分配算法的研究，研究了無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化中節(jié)點重分配方法。

背景技術(shù)：

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)中資源管理與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)管理相分離，即將傳統(tǒng)服務(wù)提供商(Internet Service Provider，ISP)分割成基礎(chǔ)設(shè)施提供商(Infrastructure Provider，InP)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商(Service Provider，SP)。其中SP負責從InP租賃資源，并創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)，對其終端用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，InP則負責構(gòu)建和維護底層物理基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)允許多個虛擬網(wǎng)絡(luò)請求共享在同一底層物理網(wǎng)絡(luò)，如何為不同的虛擬請求有效合理地分配資源是網(wǎng)絡(luò)虛擬化中一個亟待解決的問題。尤其是在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，因為要考慮到信道衰落、干擾、節(jié)點的移動性等問題，使得無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化中資源分配(映射)算法的研究具有很大的挑戰(zhàn)性，成為當下研究的熱點技術(shù)之一。

目前，已經(jīng)有研究人員提出了許多無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的虛擬資源分配算法，但是仍然面臨著很多挑戰(zhàn)。為了解決無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化中資源分配的問題，(參見文獻：K.-m.Park and C.-k.Kim,“A framework for virtual network embedding in wireless networks,”in Proceedings of the 4th International Conference on Future Internet Technologies,ser.CFI’09.New York,NY,USA:ACM,2009,pp.5–7.)介紹了一種資源分配的架構(gòu)，并成功應(yīng)用在了ORBIT測試網(wǎng)絡(luò)中進行了驗證，但是并未提供詳細的分配算法。(參見文獻：Yang M,Li Y,Zeng L,etal.Karnaugh-map like online embedding algorithm of wireless virtualization.In Wireless Personal Multimedia Communications(WPMC),15th International Symposium,2012,594-598.)主要為了有效解決資源分配過程中的兩個問題：處理在線虛擬網(wǎng)絡(luò)請求和映射問題，提出了一種近似卡諾圖的在線資源分配算法。在一定程度上提高了資源利用率，但是并沒有具體將節(jié)點和鏈路結(jié)合起來一起進行考慮。由于無線網(wǎng)絡(luò)中存在鏈路的不可靠性或干擾性，會導致映射的虛擬網(wǎng)絡(luò)性能較差，為此(參見文獻：Yun D,Yi Y.Virtual network embedding in wireless multihop networks.In Proceedings of the 6th International Conference on Future Internet Technologies,2011,30-33.)中研究無線多跳網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中基于鏈路抗干擾性的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射算法，該算法從無線鏈路之間的干擾性的特征入手，分析了無線虛擬網(wǎng)絡(luò)的分配問題。作者引入了沖突圖(conflict graph)的概念，該沖突圖能捕獲到任意兩對鏈路之間的干擾關(guān)系。該算法雖然能夠保證分配后干擾最少，也考慮了節(jié)點和鏈路的約束條件，但是其計算復雜度較高，不宜大規(guī)模采用。(參見文獻：羅娟,劉川川,李仁發(fā).基于鏈路可靠性的無線虛擬網(wǎng)絡(luò)分配方法[J].通信學報,2012,33(1):88-95.)提出一種基于鏈路可靠性的虛擬資源分配算法。該算法在考慮每條鏈路的可靠性前提下，采用兩階段映射算法來進行資源的分配，在資源利用率和虛擬網(wǎng)絡(luò)的可靠性等方面取得較好的性能。當前大多數(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化算法分配算法是一種靜態(tài)的資源分配，一旦映射成功，在其生命周期內(nèi)，資源分配結(jié)果將不再改變，忽略了虛擬請求是動態(tài)到達與離開。正是由于這種動態(tài)性會導致1)物理節(jié)點或鏈路的負載不均衡，而降低映射的成功率，資源利用率，從而降低物理網(wǎng)絡(luò)的平均收益；2)底層物理網(wǎng)絡(luò)有足夠的資源，而因為地理位置的約束而無法完成映射，導致物理資源的浪費。本發(fā)明所要解決的問題是：在虛擬網(wǎng)絡(luò)請求動態(tài)地到達與離開，會造成底層物理網(wǎng)絡(luò)某些節(jié)點或鏈路負載不均衡，從而導致物理網(wǎng)絡(luò)的QoS下降，同時也會減少接受虛擬請求的數(shù)量，降低InP的收益；當虛擬請求到到達時，底層物理網(wǎng)絡(luò)有足夠的資源，但由于地理位置的約束而無法完成映射，造成物理資源的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問題。提出了一種物理網(wǎng)絡(luò)負載均衡，提高資源利用率和虛擬網(wǎng)絡(luò)請求的接受率，使得物理網(wǎng)絡(luò)的平均收益增加的無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化中節(jié)點重分配方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化中節(jié)點重分配方法，其包括以下步驟：

101、首先分析無線物理網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點的負載情況，從而判斷是否需要啟動重分配機制；

102、當需要啟動重分配機制時，依據(jù)虛擬節(jié)點請求的資源量大小和該虛擬節(jié)點的影響度InI來綜合考慮選擇優(yōu)先重分配的虛擬節(jié)點；

103、最后對步驟102確定的虛擬節(jié)點重分配至目標物理節(jié)點，

進一步的，步驟101判斷是否需要啟動重分配機制包括步驟：引入負載差異系數(shù)，物理節(jié)點負載差異系數(shù)為σ_n∈(0,1)，表明節(jié)點當前負載與整個網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點負載的差異程度，若表示每個物理節(jié)點負載強度，ALP^N表示整個物理網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的平均負載強度，則表明物理節(jié)點負載處于較均衡的情況；否則表明某些物理節(jié)點負載過高，統(tǒng)計出過載物理節(jié)點集合，此時整個物理網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)負載不均衡，將會啟動重分配機制。

進一步的，步驟102依據(jù)虛擬節(jié)點請求的資源量大小和虛擬節(jié)點的影響度InI來選擇優(yōu)先重分配的虛擬節(jié)點包括的具體步驟為：

由步驟101)得到過載物理節(jié)點集合，對每個過載物理節(jié)點上的虛擬節(jié)點按照公式：

Relloc(n^V)表示虛擬節(jié)點的重分配系數(shù)，該值越大則優(yōu)先分配，InI表示虛擬節(jié)點所連接的虛擬鏈路對物理鏈路的負載影響程度，代表虛擬節(jié)點請求資源大小，按照公式(3)對虛擬節(jié)點進行排序，選取Relloc(n^V)值最大的節(jié)點作為優(yōu)先重分配的節(jié)點。

進一步的，所述步驟103虛擬節(jié)點重分配至目標物理節(jié)點采用的原則包括以下：同一虛擬網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點不能重分配在同一物理節(jié)點上；重分配虛擬節(jié)點不能分配到原物理節(jié)點上；并考慮目的物理節(jié)點是否能夠滿足虛擬網(wǎng)絡(luò)請求的資源大小。

進一步的，步驟103選擇目的物理節(jié)點還包括有防止新的物理節(jié)點負載過高的判斷排除步驟，包括：根據(jù)條件判斷是否會引起目的物理節(jié)點負載過高來篩選目標物理節(jié)點，是，排除該節(jié)點；否，將該節(jié)點加入目標物理節(jié)點集合。

進一步的，所述虛擬節(jié)點的影響度InI采用資源占用率OR來推導，OR(l^V,l^S)是虛擬鏈路l^V所請求的帶寬資源與物理鏈路l^S總的帶寬資源的比值，即：

表示物理鏈路l^S總的帶寬資源，表示虛擬鏈路l^V帶寬資源；

進而推導出虛擬鏈路l^V在物理鏈路l^S的InI為：

表示物理鏈路l^S當前的負載強度；

InI表示虛擬鏈路l^V對物理鏈路l^S負載的影響程度，因此單條虛擬鏈路所引發(fā)的平均值可以表示為：

式中表示虛擬鏈路l^V所映射到的物理路徑p^S上所包含物理鏈路的數(shù)量，AverageInI(l^V)表示虛擬鏈路l^V對物理鏈路l^S負載影響程度的平均值；因此可以得出，一個虛擬節(jié)點n^V所引發(fā)的InI等于與該節(jié)點相連的虛擬鏈路引發(fā)的平均值之和，表示為：

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：

本發(fā)明提出了無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化節(jié)點重分配方法，首先分析物理網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點的負載情況，從而判斷是否需要啟重分配機制；然后依據(jù)虛擬節(jié)點資源大小以及其所連虛擬鏈路對物理鏈路負載的影響程度綜合考慮選擇合適的虛擬節(jié)點進行重分配；最后確定虛擬節(jié)點重分配的目標物理節(jié)點。最終使得重分配后的物理網(wǎng)絡(luò)負載更均衡，提高物理網(wǎng)絡(luò)VN請求的接受率以及資源利用率，提高物理網(wǎng)絡(luò)的平均收益。

區(qū)別于不進行節(jié)點重分配的資源分配算法或者選擇虛擬節(jié)點時僅僅考慮資源大小，本發(fā)明提出了綜合考慮虛擬節(jié)點資源大小和虛擬鏈路對所在物理鏈路負載的影響，這樣不僅降低了物理節(jié)點負載而且使得物理鏈路的平均負載強度也得到了降低，從而使物理網(wǎng)絡(luò)負載均衡，提高資源利用率和虛擬網(wǎng)絡(luò)請求的接受率，使得物理網(wǎng)絡(luò)的平均收益增加。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化中資源分配模型圖；

圖2為本發(fā)明中重分配算法整體框架圖；

圖3為本發(fā)明關(guān)鍵虛擬節(jié)點選擇示意圖；

圖4為本發(fā)明中重分配策略圖；

圖5為本發(fā)明中物理網(wǎng)絡(luò)平均收益效果圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、詳細地描述。所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明“無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化中節(jié)點重分配方法”具體包括以下步驟：

步驟1)判斷是否啟動重分配機制：分別計算當前物理網(wǎng)絡(luò)中各個物理節(jié)點的負載強度以及整個網(wǎng)絡(luò)中物理節(jié)點的平均負載強度，比較二者的差異程度，從而確定是否存在負載過高的物理節(jié)點來啟動重分配機制。定義物理節(jié)點n ^S的負載強度為已映射到該物理節(jié)點上的虛擬節(jié)點消耗的資源總和與該物理節(jié)點初始狀態(tài)時的可用節(jié)點資源的比值表示為：

其中n^V→n^S表示虛擬節(jié)點n^V所映射到的物理節(jié)點n^S，表示節(jié)點n^S初始狀態(tài)可利用的節(jié)點資源。整個無線物理網(wǎng)絡(luò)的平均節(jié)點負載強度ALP^N可以表示為：

其中，|N^S|表示整個底層無線物理網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點總數(shù)。同理可以定義鏈路的負載強度和平均負載強度：根據(jù)公式(1)(2)分別計算當前物理網(wǎng)絡(luò)中每個物理節(jié)點的負載強度并計算整個網(wǎng)絡(luò)的平均負載強度ALP^N，為反映物理網(wǎng)絡(luò)的負載均衡情況，引入負載差異系數(shù)，節(jié)點的負載差異系數(shù)為σ_n∈(0,1)，表明節(jié)點當前負載與整個網(wǎng)絡(luò)平均物理節(jié)點負載的差異程度。若則表明物理節(jié)點負載處于較均衡的情況；否則表明某些物理節(jié)點負載過高，此時整個物理網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)負載不均衡，將會啟動重分配機制。

步驟2)確定過載物理節(jié)點需要重分配的虛擬節(jié)點：對負載過高的物理節(jié)點上的虛擬節(jié)點按照所設(shè)定的條件來進行排序，虛擬節(jié)點的選擇同時考慮了虛擬鏈路的因素，從而確定需要優(yōu)先重分配的虛擬節(jié)點來使得過載物理節(jié)點的負載降低同時降低平均鏈路負載。進一步描述為：由步驟1)得到過載物理節(jié)點集合，對每個過載物理節(jié)點上的虛擬節(jié)點按照公式：

InI表示虛擬節(jié)點所連接的虛擬鏈路對物理鏈路的負載影響程度，代表虛擬節(jié)點請求資源大小，按照公式3對虛擬節(jié)點進行排序，確定優(yōu)先重分配的節(jié)點。

步驟3)確定目標物理節(jié)點：由步驟2)所確定的重分配虛擬節(jié)點，在該虛擬節(jié)點可映射范圍內(nèi)的物理節(jié)點中，按照目標物理節(jié)點滿足條件進一步篩選候選物理節(jié)點，然后根據(jù)最短路徑算法進行虛擬鏈路的重分配，最終選擇使得平均鏈路負載最小的物理節(jié)點作為重分配的目標物理節(jié)點。進一步描述為：由步驟2)所確定的重分配虛擬節(jié)點，首先在該虛擬節(jié)點可映射范圍內(nèi)的物理節(jié)點中，可映射范圍表示：由于本發(fā)明中考慮了節(jié)點的地理位置信息，所以虛擬節(jié)點和物理節(jié)點之間的距離不能超過虛擬節(jié)點可以映射的范圍，即

dis(loc(n^V),loc(n^S))≤F^V(4)

式子中，dis(loc(n^V),loc(n^S))表示虛擬節(jié)點n^V到物理節(jié)點n^S的距離,F^V即為節(jié)點可映射范圍；然后按照目標物理節(jié)點在新的虛擬節(jié)點映射上后滿足條件進一步篩選候選物理節(jié)點，在篩選出的物理節(jié)點中進行虛擬鏈路重分配的可行性檢查，即檢查候選物理節(jié)點和相連的物理路徑是否有足夠的剩余資源來保證虛擬節(jié)點所連虛擬鏈路請求?？尚行詸z查分兩種情況：①若重分配虛擬節(jié)點到候選物理節(jié)點存在有效最短路徑，且重分配節(jié)點相鄰的部分虛擬節(jié)點到該物理節(jié)點存在有效最短路徑，則通過判斷該路徑上的帶寬資源是否滿足虛擬鏈路請求，若滿足，保留該物理節(jié)點；否則，刪除；②如果重分配虛擬節(jié)點到該物理節(jié)點之間不存在一條有效最短路徑，但該虛擬節(jié)點的所有相鄰節(jié)點到該物理節(jié)點都存在有效最短路徑，且能夠滿足虛擬鏈路資源請求，若重分配虛擬節(jié)點可以經(jīng)過鄰居虛擬節(jié)點所在物理節(jié)點到達新的目標物理節(jié)點，保留該物理節(jié)點；否則刪除。經(jīng)過以上可行性檢查后得到新的候選物理節(jié)點集合，進而根據(jù)最短路徑算法進行虛擬鏈路的重分配，鏈路的權(quán)重為與之和，最終選擇使得物理網(wǎng)絡(luò)平均鏈路負載ALP^L最小的候選物理節(jié)點作為重分配的目標物理節(jié)點。

可選地，步驟2)中如果僅僅考慮節(jié)點資源大小的話，按照公式(5)進行排序選擇：

1.本發(fā)明系統(tǒng)模型

1)虛擬網(wǎng)絡(luò)請求動態(tài)性模型及無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化資源分配模型:

虛擬網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性模型主要是指：虛擬網(wǎng)絡(luò)請求的到來服從均值為常量的指數(shù)分布，生命周期也是服從一個均值為常量的指數(shù)分布；虛擬網(wǎng)絡(luò)請求VN1和VN2可以共享在同一物理網(wǎng)絡(luò)中，同一虛擬網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點不能共享在同一物理節(jié)點，不同虛擬網(wǎng)絡(luò)的虛擬節(jié)點可以共享在同一物理節(jié)點，自然可以得到多個虛擬節(jié)點共享在同一物理節(jié)點，多條虛擬鏈路共享在同一物理鏈路；當考慮到VN請求的動態(tài)性時，就可以得知，當某一物理節(jié)點上的一個或多個虛擬節(jié)點離開時，該物理節(jié)點的負載就會降低，而同時沒有虛擬節(jié)點離開的物理節(jié)點可能會處于高負載狀態(tài)，鏈路情況同理，此時將會出現(xiàn)負載的不均衡，影響物理網(wǎng)絡(luò)性能。

結(jié)合圖1資源分配模型包括：物理網(wǎng)絡(luò)資源模型和虛擬網(wǎng)絡(luò)資源請求模型。描述如下：物理網(wǎng)絡(luò)模型：用一個帶權(quán)值的無向圖G^S＝(N^S,L^S)表示，其中，N^S和L^S分別表示物理節(jié)點和鏈路的集合。對于每個物理節(jié)點n^S∈N^S，同時包含節(jié)點可利用資源(包含CPU、存儲和功率等)和節(jié)點的位置信息loc(n^S)，物理節(jié)點通信范圍內(nèi)則存在一條物理鏈路；對于每條物理鏈路l^S∈L^S，包含該鏈路可用帶寬信息表示該物理鏈路可用帶寬的最大值。此外，用p^S表示物理網(wǎng)絡(luò)中的一條物理路徑，通常會包含單條或多條的物理鏈路。P表示無線物理網(wǎng)絡(luò)中的物理路徑集合，表示路徑p^S可用的帶寬資源，其大小由該路徑中最小的鏈路可用帶寬所決定。針對無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下情況分析，需要考慮無線網(wǎng)絡(luò)中鏈路間干擾問題。由于無線網(wǎng)絡(luò)鏈路之間干擾的存在，在一定程度上會導致網(wǎng)絡(luò)性能降低，從而影響用戶的QoS。因此在映射過程中也要優(yōu)先考慮干擾小的鏈路進行映射，本發(fā)明中提到的干擾只考慮相鄰鏈路間的干擾，對于一條鏈路，定義干擾系數(shù)為：

式中N_I表示可能與該鏈路產(chǎn)生干擾的鏈路數(shù)。虛擬網(wǎng)絡(luò)模型：一個虛擬網(wǎng)絡(luò)請求是由一系列虛擬節(jié)點和虛擬節(jié)點間的鏈路所組成的，通常是終端用戶發(fā)送到服務(wù)提供商的請求。類似于物理網(wǎng)絡(luò)模型，用一個帶權(quán)值的無向圖G^V＝(N^V,L^V)表示虛擬網(wǎng)絡(luò)請求，N^V和L^V表示虛擬網(wǎng)絡(luò)請求中的節(jié)點和鏈路集合。每個虛擬節(jié)點n^V∈N^V資源請求量每條虛擬鏈路l^V∈L^V資源請求量資源分配就是如何更好，更多地讓虛擬網(wǎng)絡(luò)請求共存于物理網(wǎng)絡(luò)中。

2)所要考察的性能即目標函數(shù)為：對于任意在t時刻映射成功的VN請求則定義所帶來的收益為

其中，分別表示t時刻映射成功的虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點請求所帶來的收益和鏈路請求所帶來的收益，其中α,β分別表示物理節(jié)點和鏈路的單位資源價格。

約束條件1表示物理節(jié)點應(yīng)在虛擬節(jié)點的可映射范圍內(nèi)；條件2表示虛擬節(jié)點請求資源應(yīng)不大于目的物理節(jié)點的可用資源；條件3表示虛擬鏈路請求的資源應(yīng)不大于目的物理鏈路的可用資源。進一步可以得到t時刻物理網(wǎng)絡(luò)的總收益為：

因此本發(fā)明的目標函數(shù)就是最大化物理網(wǎng)絡(luò)的平均收益：

2.本發(fā)明具體實施過程：

如圖2、3所示，具體可以分為以下5步：

1)虛擬網(wǎng)絡(luò)的映射過程：

①根據(jù)虛擬網(wǎng)絡(luò)請求資源的大小(節(jié)點和鏈路)之和進行排列，選取最大的虛擬請求進行映射；

②為虛擬節(jié)點尋找各自范圍內(nèi)可以映射的物理節(jié)點集合，即滿足若在可映射范圍內(nèi)沒有滿足條件的物理節(jié)點，映射失??；

③從第2步中的物理節(jié)點集合中選擇剩余資源較大的節(jié)點進行映射；

④虛擬節(jié)點映射完成后，根據(jù)公式6計算物理網(wǎng)絡(luò)中每條鏈路的干擾系數(shù)，然后利用最短路徑算法將虛擬鏈路映射至物理鏈路上，權(quán)重為剩余資源大小和干擾系數(shù)之和。若無法滿足映射，則映射失?。环駝t，更新剩余資源大小。

2)檢測是否需要重分配主要根據(jù)在無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化下，底層物理網(wǎng)絡(luò)(InP)會周期性地更新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)并分別計算每個物理節(jié)點負載強度以及整個物理網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的平均負載強度分別為ALP^N。因此，為反映物理網(wǎng)絡(luò)的負載均衡情況，引入負載差異系數(shù)節(jié)點的負載差異系數(shù)為σ_n∈(0,1)，表明節(jié)點當前負載與整個網(wǎng)絡(luò)平均物理節(jié)點負載的差異程度。若則表明物理節(jié)點負載處于較均衡的情況；否則表明某些物理節(jié)點負載過高，此時整個物理網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)負載不均衡，將會啟動重分配機制。

3)重分配機制啟動后，假定share_s表示共享在過載物理節(jié)點上所有虛擬節(jié)點集合，為了滿足物理節(jié)點負載要求，需要從物理節(jié)點上選取虛擬節(jié)點進行重分配。在進行節(jié)點重分配的同時也考慮了鏈路負載均衡的問題，為此會將發(fā)生過載的物理節(jié)點上的虛擬節(jié)點重映射至其他節(jié)點上，該過程也考慮了映射后對鏈路負載的影響。為了能夠選出合適進行重分配的虛擬節(jié)點，我們引入了InI(Influence Intensity)這一參數(shù)，表示虛擬鏈路對物理鏈路負載的影響程度來更好地選擇出合適的虛擬節(jié)點進行重分配。我們采用資源占用率OR(Occupancy Rate)來推導，OR(l^V,l^S)是虛擬鏈路l^V所請求的帶寬資源與物理鏈路l^S總的帶寬資源的比值，即：

進而我們可以推導出虛擬鏈路l^V在物理鏈路l^S的InI為：

InI表示虛擬鏈路l^V對物理鏈路l^S負載的影響程度，因此單條虛擬鏈路所引發(fā)的平均值可以表示為：

式中表示虛擬鏈路l^V所映射到的物理路徑p^S上所包含物理鏈路的數(shù)量。因此可以得出，一個虛擬節(jié)點n^V所引發(fā)的InI等于與該節(jié)點相連的虛擬鏈路引發(fā)的平均值之和，表示為：

重分配虛擬節(jié)點的選取主要依賴以下2個條件：1.虛擬節(jié)點的資源大??；2.虛擬節(jié)點的影響度InI。為了選取重分配的虛擬節(jié)點，我們定義了參數(shù)Relloc：

式中，分母表示虛擬節(jié)點n^V對物理鏈路負載的影響度與虛擬節(jié)點的資源大小。根據(jù)公式我們可以幾個方面優(yōu)先考慮：1)重分配那些虛擬節(jié)點請求資源量大的候選節(jié)點，這樣可以在最小化重分配次數(shù)，減少時間開銷的前提下能夠有效降低節(jié)點負載；2)對引起的影響度InI較大的虛擬節(jié)點進行優(yōu)先重分配，這樣可以避免在選擇資源較大的虛擬節(jié)點時，其虛擬鏈路請求資源較小，從而使得重分配后物理鏈路的負載并未得到有效降低。如圖3所示，假設(shè)VN1的節(jié)點映射為：{a→E,b→C}，鏈路映射為：{(a,b)→(C,E)}；VN2的節(jié)點映射為：{c→C,d→D,e→E}，鏈路映射為：{(c,d)→(C,B,D),(d,e)→(D,F,E)}，右側(cè)物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和鏈路上斜杠右側(cè)表示的是在VN1和VN2映射前剩余的資源量。

假設(shè)負載差異程度系數(shù)σ_n為0.4，分別計算出每個節(jié)點的負載強度、平均負載強度?？傻肁LP^N＝0.4,可以得出物理節(jié)點E處于過載狀態(tài)，若是僅考慮虛擬節(jié)點資源大小進行選的話，我們就可以得出虛擬節(jié)點e就是我們需要重分配的節(jié)點則需要重分配的為e及虛擬鏈路(e,d)，但是此時的鏈路(C,E)處于即將飽和而(E,F,D)處于輕負載狀態(tài)，這種在節(jié)點選擇雖然有利于節(jié)點負載均衡，但是鏈路負載并沒有考慮到，不能有效的降低物理鏈路負載，所以有必要將虛擬節(jié)點和鏈路的影響綜合考慮。依據(jù)公式(14)，所有share_S上的虛擬節(jié)點將會按照Relloc降序排列的方式存入集合de_share_S。

通過重分配過載物理節(jié)點上的部分虛擬節(jié)點，每次重分配依據(jù)當前de_share_S中最大的Relloc來選擇節(jié)點，然后將該節(jié)點和與之相連的鏈路重分配至低負載的物理節(jié)點和鏈路，來釋放當前物理節(jié)點的資源來使得負載強度降低；需要重分配虛擬節(jié)點的數(shù)目取決于該過載物理節(jié)點何時能夠降到可接受范圍內(nèi)即何時滿足S_nS-ALP^N≤σ_n；每次虛擬節(jié)點重分配后，會再次判斷當前物理節(jié)點釋放資源后是否滿足能夠滿足負載差異程度要求。如果是，則完成當前物理節(jié)點的重分配；反之，de_share_S中下一個虛擬節(jié)點將被選擇進行重分配，這樣重復下去直到滿足要求。

4)重分配虛擬節(jié)點選定后，進行目標物理節(jié)點的選擇。選擇目標物理節(jié)點時，需要遵守：1.同一虛擬網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點不能重分配在同一物理節(jié)點上；2.重分配虛擬節(jié)點不能分配到原物理節(jié)點上。

根據(jù)以上2條原則并考慮目的物理節(jié)點是否能夠滿足虛擬網(wǎng)絡(luò)請求的資源大小。因此，本文定義一個影響因子ε來反映重分配虛擬節(jié)點可映射范圍內(nèi)物理節(jié)點的資源可接受能力，如下：

式中S'表示可映射范圍內(nèi)的物理節(jié)點，l^S′表示與S'相連的物理鏈路。該值越小則表示當前物理節(jié)點的可接受能力越大。

為了防止新的物理節(jié)點負載過高，因此要進行進一步篩選目標物理節(jié)點即根據(jù)條件判斷是否會引起目的物理節(jié)點負載過高，是，排除該節(jié)點；否，將該節(jié)點加入目標物理節(jié)點集合。

3.結(jié)合圖4進行說明：重分配虛擬節(jié)點n^V意味著與該節(jié)點所關(guān)聯(lián)的星型拓撲要進行重映射。新的物理節(jié)點的選擇應(yīng)該考慮虛擬節(jié)點可映射范圍內(nèi)的物理節(jié)點F_near_S，并將這些物理節(jié)點按照ε值大小降序排列，并用deF_near_S表示，然后根據(jù)進一步篩選deF_near_S，然后對deF_near_S中的所有候選物理節(jié)點進行可行性檢查后得到新的deF_near_S集合。首先取出deF_near_S中最小ε的節(jié)點然后判斷其是否有足夠資源來滿足目標物理節(jié)點就是在F_near_S中選擇一個能夠使平均鏈路負載最小化的節(jié)點。為了降低底層物理網(wǎng)絡(luò)的平均負載強度，利用最短路徑算法尋找到合適的路徑，每條物理鏈路上的權(quán)重就是鏈路當前負載強度與干擾系數(shù)之和，對中的所有鏈路按照請求資源的大小優(yōu)先為請求資源大的虛擬鏈路進行重映射。

4.本發(fā)明性能分析。

假設(shè)隨機網(wǎng)絡(luò)模型生成物理網(wǎng)絡(luò)拓撲包含50個節(jié)點，隨機分布在一定范圍內(nèi)，物理節(jié)點之間通信范圍內(nèi)則存在一條物理鏈路。其中，物理節(jié)點和鏈路資源服從均勻分布U(5,20)，假設(shè)虛擬節(jié)點可映射范圍F＝500m。設(shè)定差異系數(shù)σ_n＝0.4，虛擬網(wǎng)絡(luò)請求到達率服從均值為5的指數(shù)分布，其生命周期服從均值為10的指數(shù)分布，整個仿真時間為100個時間窗。虛擬網(wǎng)絡(luò)是虛擬節(jié)點數(shù)服從U(2,10)的均勻分布，虛擬節(jié)點之間以0.5的概率形成鏈路隨機網(wǎng)絡(luò)拓撲，虛擬節(jié)點資源請求U(2,5)，鏈路資源請求U(1,10)。如圖4所示，經(jīng)過數(shù)值仿真可以看到進行重分配的方法要比沒有重分配的方法在物理網(wǎng)絡(luò)平均收益方面性能要優(yōu)，尤其是本發(fā)明的方法，比沒有進行重分配的方法高了近30％，比僅僅考慮節(jié)點資源的方法性能也要高12.5％左右，說明本方法在提高物理網(wǎng)絡(luò)平均收益方面性能較優(yōu)。

以上這些實施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。