一種電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法及其系統(tǒng)，包括步驟：對(duì)每一個(gè)物理路由節(jié)點(diǎn)計(jì)算為映射該虛擬路由節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的電能開銷，并結(jié)合每一個(gè)物理路由節(jié)點(diǎn)的度以及帶寬資源得出每一個(gè)該物理路由節(jié)點(diǎn)的NR優(yōu)先權(quán)，并將該虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到具有最高NR優(yōu)先權(quán)的該物理路由節(jié)點(diǎn)上；對(duì)物理宿主節(jié)點(diǎn)集合中的每一個(gè)物理宿主節(jié)點(diǎn)計(jì)算其資源利用率的平均分布值，并將虛擬宿主節(jié)點(diǎn)映射到具有最小資源利用率的平均分布值的該物理宿主節(jié)點(diǎn)上。本發(fā)明能在跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的過程中，保持物理網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)收益的同時(shí)降低物理網(wǎng)絡(luò)的電能開銷。
【專利說明】一種電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法及其系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)虛擬化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電能感知的跨 域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法及其系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] Internet已成為支撐現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新的重要信息基礎(chǔ)設(shè)施。然而， 其在安全性、移動(dòng)性和服務(wù)質(zhì)量等方面卻仍然面臨著嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。由于Internet的巨 大成功，研究人員在應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)時(shí)多以修補(bǔ)的方式進(jìn)行解決。這種思路嚴(yán)重阻礙了創(chuàng)新 型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與技術(shù)的產(chǎn)生、部署和評(píng)估，從而很難在根本上解決當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)本身固有的 問題。
[0003] 近年來網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)受到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)允許 在共享的物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施之上共存多重異構(gòu)的虛擬網(wǎng)絡(luò)。每一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)是物理網(wǎng)絡(luò)的 一份資源片，它由虛擬節(jié)點(diǎn)（例如，虛擬路由器）和虛擬鏈路組成。每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)可以在指 定的拓?fù)渲羞\(yùn)行個(gè)性化的路由協(xié)議。因此，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)使在不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的前提下 部署新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、協(xié)議以及應(yīng)用成為可能，從而有效地支持網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新。它不僅提供 了一條由當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)向未來網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的可行途徑，而且是未來互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具備的關(guān)鍵特性之 〇
[0004] 在網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境中，基礎(chǔ)設(shè)施提供商管理運(yùn)營(yíng)物理網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)提供商向基礎(chǔ)設(shè) 施提供商提出租賃虛擬網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求。將帶有節(jié)點(diǎn)和鏈路資源約束條件的虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求映射 到物理網(wǎng)絡(luò)上的問題被稱為虛擬網(wǎng)絡(luò)映射問題。作為網(wǎng)絡(luò)虛擬化領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一，該 問題已經(jīng)受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的普遍關(guān)注?，F(xiàn)有的成果主要關(guān)注于如何設(shè)計(jì)高效的虛 擬網(wǎng)絡(luò)映射算法以映射更多的虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，從而提高基礎(chǔ)設(shè)施提供商的收益，忽略了物 理網(wǎng)絡(luò)的能耗問題。然而，據(jù)統(tǒng)計(jì)，能耗開銷在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本中的比例已經(jīng)達(dá)到 50%。因此，研究如何在保持物理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)收益的同時(shí)，降低物理網(wǎng)絡(luò)能耗的問題，對(duì)于基 礎(chǔ)設(shè)施提供商而言，具有重大意義。另外，研究成果還符合國(guó)家綠色經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略需求，具有 廣闊的應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或 者可通過實(shí)踐本發(fā)明而學(xué)習(xí)。
[0006] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法及其 系統(tǒng)，在跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的過程中，能在保持物理網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)收益的同時(shí)，降低物理網(wǎng) 絡(luò)的電能開銷。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，包括將虛 擬節(jié)點(diǎn)映射到物理節(jié)點(diǎn)上以及將虛擬鏈路映射到物理鏈路上，其特征在于：
[0009] 在將該虛擬節(jié)點(diǎn)映射到該物理節(jié)點(diǎn)上時(shí)，要將該虛擬節(jié)點(diǎn)中的虛擬路由節(jié)點(diǎn)、虛 擬宿主節(jié)點(diǎn)分別映射到該物理節(jié)點(diǎn)中相應(yīng)的物理路由節(jié)點(diǎn)、物理宿主節(jié)點(diǎn)上；其中：
[0010] 將該虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到相應(yīng)的該物理路由節(jié)點(diǎn)上時(shí)，包括步驟：
[0011]A1、構(gòu)建物理路由節(jié)點(diǎn)列表，該物理路由節(jié)點(diǎn)列表中的每一個(gè)物理路由節(jié)點(diǎn)均能 滿足該虛擬路由節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)需求；
[0012] A2、對(duì)每一個(gè)該物理路由節(jié)點(diǎn)計(jì)算為映射該虛擬路由節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的電能開銷，并 結(jié)合每一個(gè)該物理路由節(jié)點(diǎn)的度以及帶寬資源得出每一個(gè)該物理路由節(jié)點(diǎn)的NR優(yōu)先權(quán)；
[0013] A3、將該虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到具有最高NR優(yōu)先權(quán)的該物理路由節(jié)點(diǎn)上；
[0014] 將該虛擬宿主節(jié)點(diǎn)映射到相應(yīng)的該物理宿主節(jié)點(diǎn)上時(shí)，包括步驟：
[0015]B1、尋找所有該虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到的該物理路由節(jié)點(diǎn)所連接的物理宿主節(jié)點(diǎn)集 合；
[0016] B2、對(duì)該物理宿主節(jié)點(diǎn)集合中的每一個(gè)物理宿主節(jié)點(diǎn)計(jì)算其資源利用率的平均分 布值；
[0017] B3、將該虛擬宿主節(jié)點(diǎn)映射到具有最小資源利用率的平均分布值的該物理宿主節(jié) 點(diǎn)上。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該步驟A2具體包括：
[0019] 當(dāng)映射虛擬路由節(jié)點(diǎn)r時(shí)，利用公式

【權(quán)利要求】
1. 一種電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，包括將虛擬節(jié)點(diǎn)映射到物理節(jié)點(diǎn)上以及將 虛擬鏈路映射到物理鏈路上，其特征在于： 在將所述虛擬節(jié)點(diǎn)映射到所述物理節(jié)點(diǎn)上時(shí)，要將所述虛擬節(jié)點(diǎn)中的虛擬路由節(jié)點(diǎn)、 虛擬宿主節(jié)點(diǎn)分別映射到所述物理節(jié)點(diǎn)中相應(yīng)的物理路由節(jié)點(diǎn)、物理宿主節(jié)點(diǎn)上；其中： 將所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到相應(yīng)的所述物理路由節(jié)點(diǎn)上時(shí)，包括步驟： Al、構(gòu)建物理路由節(jié)點(diǎn)列表，所述物理路由節(jié)點(diǎn)列表中的每一個(gè)物理路由節(jié)點(diǎn)均能滿 足所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)需求； A2、對(duì)每一個(gè)所述物理路由節(jié)點(diǎn)計(jì)算為映射所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的電能開銷，并 結(jié)合每一個(gè)所述物理路由節(jié)點(diǎn)的度以及帶寬資源得出每一個(gè)所述物理路由節(jié)點(diǎn)的NR優(yōu)先 權(quán)； A3、將所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到具有最高NR優(yōu)先權(quán)的所述物理路由節(jié)點(diǎn)上； 將所述虛擬宿主節(jié)點(diǎn)映射到相應(yīng)的所述物理宿主節(jié)點(diǎn)上時(shí)，包括步驟： Bl、尋找所有所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到的所述物理路由節(jié)點(diǎn)所連接的物理宿主節(jié)點(diǎn)集 合； B2、對(duì)所述物理宿主節(jié)點(diǎn)集合中的每一個(gè)物理宿主節(jié)點(diǎn)計(jì)算其資源利用率的平均分布 值； B3、將所述虛擬宿主節(jié)點(diǎn)映射到具有最小資源利用率的平均分布值的所述物理宿主節(jié) 點(diǎn)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于，所述步驟A2 具體包括： 當(dāng)映射虛擬路由節(jié)點(diǎn)r時(shí)，利用公式和
對(duì)每一個(gè)物理路由節(jié)點(diǎn)i計(jì)算為映射所述虛 擬路由節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的電能開銷；其中PriU)表示物理路由節(jié)點(diǎn)i所在區(qū)域在當(dāng)前時(shí)間窗口t的電價(jià)，Pfix表不物理路由節(jié)點(diǎn)的底盤等器件在內(nèi)的固定能耗，P1。表不線卡的能耗，Pptjrt表 示每個(gè)端口的能耗，L和P分別表示線卡以及端口的數(shù)量，PSi =O表示物理路由節(jié)點(diǎn)處于 inactive狀態(tài)，otherwise表示物理路由節(jié)點(diǎn)處于active狀態(tài)； 對(duì)所述物理路由節(jié)點(diǎn)列表中的所有物理路由節(jié)點(diǎn)按其對(duì)應(yīng)的所述電能開銷的大小進(jìn) 行升序排序，并用NRE(i)表不物理路由節(jié)點(diǎn)i在所述升序排序中的序號(hào)； 利用Noderank節(jié)點(diǎn)度量方法計(jì)算所述物理路由節(jié)點(diǎn)列表中的所有物理路由節(jié)點(diǎn)的Noderank值，用于表示每一個(gè)所述物理節(jié)點(diǎn)的度以及帶寬資源，并根據(jù)所述Noderank值對(duì) 所述物理路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行從大到小的排序，使用NRK(i)代表物理路由節(jié)點(diǎn)i在該排序中的序 號(hào)； 利用公式NR=aNRE(i) + (l-a)NRK(i)得出每一個(gè)所述物理路由節(jié)點(diǎn)的NR優(yōu)先權(quán)，其 中a滿足條件〇 <a< 1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于，將所述虛擬 路由節(jié)點(diǎn)映射到相應(yīng)的所述物理路由節(jié)點(diǎn)上時(shí)，還包括步驟A4 :若在步驟A3中映射成功， 則將所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到的具有最高NR優(yōu)先權(quán)的所述物理路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，所述 物理路由節(jié)點(diǎn)列表中不包括已進(jìn)行標(biāo)記的物理路由節(jié)點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于，在所述步驟 B2中，利用公式& =G-鱸+ (% - ^ + (d'.)2 +⑷-狀對(duì)所述物理宿主節(jié)點(diǎn)集J V 4 合中的每一個(gè)物理宿主節(jié)點(diǎn)j計(jì)算其資源利用率的平均分布值；其中，和&分別表示 將所述虛擬宿主節(jié)點(diǎn)預(yù)映射到j(luò)之后的可用CPU資源、可用內(nèi)存資源和可用硬盤存儲(chǔ)資源； Bj表示將所述虛擬宿主節(jié)點(diǎn)所連接的鏈路Ih預(yù)映射到j(luò)所連接的鏈路h之后的可用帶寬 資源；Uj表示物理宿主節(jié)點(diǎn)j的資源平均利用率，Uj =((：」+Μ」+5」+Β」)/4。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于，將所述虛擬 宿主節(jié)點(diǎn)映射到相應(yīng)的所述物理宿主節(jié)點(diǎn)上時(shí)，還包括步驟M:若在步驟B3中映射成功， 則將所述虛擬宿主節(jié)點(diǎn)映射到的具有最小資源利用率的平均分布值所述物理宿主節(jié)點(diǎn)上 進(jìn)行標(biāo)記，所述步驟Bl中的物理宿主節(jié)點(diǎn)集合中不包括已進(jìn)行標(biāo)記的物理宿主節(jié)點(diǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于，在將所述虛 擬鏈路映射到所述物理鏈路上時(shí)，包括步驟： CU根據(jù)弗洛伊德算法預(yù)先計(jì)算出每?jī)蓚€(gè)物理路由節(jié)點(diǎn)之間的距離； C2、從兩個(gè)物理宿主節(jié)點(diǎn)之間尋找距離長(zhǎng)度在[LEN，MAXLEN]之內(nèi)的能夠滿足所述虛 擬鏈路帶寬需求的所有物理鏈路的集合，其中LEN為任意兩個(gè)物理節(jié)點(diǎn)間的最短路徑的條 數(shù)矩陣，MXLEN為虛擬鏈路所映射到的物理無環(huán)路徑能接受的最大的跳數(shù)； C3、使用未開啟的節(jié)點(diǎn)和端口數(shù)量加權(quán)的方法計(jì)算所述集合中所有物理鏈路的優(yōu)劣加 權(quán)值； C4、將所述虛擬鏈路映射到具有最小優(yōu)劣加權(quán)值的路徑上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于，在所述步驟 C3中，利用公式L=βNf+(l-β)Np，計(jì)算所述集合中所有物理鏈路的優(yōu)劣加權(quán)值；其中，Nf 和&分別表示當(dāng)前評(píng)估路徑上未開啟轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)以及未開啟端口的數(shù)量，β表示一個(gè)未開啟 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的能耗和一個(gè)未開啟端口的能耗的比重。
8. -種電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射系統(tǒng)，包括將虛擬節(jié)點(diǎn)映射到物理節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn) 映射單元以及將虛擬鏈路映射到物理鏈路上的鏈路映射單元，其特征在于 ： 所述節(jié)點(diǎn)映射單元由路由節(jié)點(diǎn)映射子單元與宿主節(jié)點(diǎn)映射子單元組成，分別用于將所 述虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到相應(yīng)的所述物理路由節(jié)點(diǎn)與將所述虛擬宿主節(jié)點(diǎn)映射到相應(yīng)的所 述物理宿主節(jié)點(diǎn)上；其中： 所述路由節(jié)點(diǎn)映射子單元包括： 列表構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建物理路由節(jié)點(diǎn)列表，所述物理路由節(jié)點(diǎn)列表中的每一個(gè)物理 路由節(jié)點(diǎn)均能滿足所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)需求； 優(yōu)先權(quán)計(jì)算模塊，用于對(duì)每一個(gè)所述物理節(jié)點(diǎn)計(jì)算為映射所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的 電能開銷，并結(jié)合每一個(gè)所述物理節(jié)點(diǎn)的度以及帶寬資源得出每一個(gè)所述物理路由節(jié)點(diǎn)的 NR優(yōu)先權(quán)； 路由節(jié)點(diǎn)映射模塊，用于將所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到具有最高NR優(yōu)先權(quán)的所述物理 路由節(jié)點(diǎn)上； 所述宿主節(jié)點(diǎn)映射子單元包括： 宿主節(jié)點(diǎn)集合尋找模塊，用于尋找所有所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)映射到的所述物理路由節(jié)點(diǎn) 所連接的物理宿主節(jié)點(diǎn)集合； 資源利用率的平均分布值計(jì)算模塊，用于對(duì)所述物理宿主節(jié)點(diǎn)集合中的每一個(gè)物理宿 主節(jié)點(diǎn)計(jì)算其資源利用率的平均分布值； 宿主節(jié)點(diǎn)映射模塊，用于將所述虛擬宿主節(jié)點(diǎn)映射到具有最小資源利用率的平均分布 值所述物理宿主節(jié)點(diǎn)上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)映 射單元中還包括標(biāo)記模塊，用于將所述虛擬路由節(jié)點(diǎn)成功映射到的具有最高NR優(yōu)先權(quán)的 所述物理路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，或?qū)⑺鎏摂M宿主節(jié)點(diǎn)成功映射到的具有最小資源利用率的 平均分布值所述物理宿主節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行標(biāo)記。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述電能感知的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射系統(tǒng)，其特征在于，所述鏈路映 射單元包括： 距離計(jì)算模塊，用于根據(jù)弗洛伊德算法預(yù)先計(jì)算出每?jī)蓚€(gè)物理路由節(jié)點(diǎn)之間的距離； 鏈路集合尋找模塊，用于從兩個(gè)物理宿主節(jié)點(diǎn)之間尋找距離長(zhǎng)度在[LEN，MAXLEN]之 內(nèi)的能夠滿足所述虛擬鏈路帶寬需求的所有物理鏈路的集合，其中LEN為任意兩個(gè)物理節(jié) 點(diǎn)間的最短路徑的條數(shù)矩陣，MXLEN為虛擬鏈路所映射到的物理無環(huán)路徑能接受的最大的 跳數(shù)； 優(yōu)劣加權(quán)值計(jì)算模塊，用于使用未開啟的節(jié)點(diǎn)和端口數(shù)量加權(quán)的方法計(jì)算所述集合中 所有物理鏈路的優(yōu)劣加權(quán)值； 鏈路映射模塊，用于將所述虛擬鏈路映射到具有最小優(yōu)劣加權(quán)值的路徑上。
【文檔編號(hào)】H04L12/721GK104320343SQ201410589835
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】蘇森, 張忠寶, 程祥, 雙鍇, 徐鵬 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)