基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法
【专利摘要】本发明提供一种基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，涉及通信【技术领域】。该方法对底层物理网络中每一个物理节点的候选物理节点集合和任意两个物理节点间的候选物理路径集合进行初始化；当物理节点发生故障时，将受影响的虚拟节点集合重映射到该物理节点的候选物理节点集合中；查找受到故障物理节点影响的虚拟链路集合，将受影响的虚拟链路集合重映射到相应物理节点对间的候选物理路径集合中。该方法在进行虚拟网络映射时，不需要为虚拟节点分配相应的备份物理节点，在物理节点发生故障时，只需要根据相应的算法，利用事先计算好的候选物理节点集合和候选物理路径集合完成虚拟网络的重映射。
【专利说明】基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法。【背景技术】
[0002]网络虚拟化是克服当前因特网僵化状况的一种新思路。通过网络虚拟化技术，多个虚拟网络可以共存于同一底层物理网络之上，为终端用户提供个性化的服务，有效地促进了网络创新的部署和应用。网络虚拟化将传统的网络服务提供商(Internet ServiceProvider,简称ISP)的设施与服务分离。由基础设施提供商(Infrastructure Provider,简称InP)负责管理和运营底层网络设施；由服务提供商(Service Provider,简称SP)租用InP的网络资源组装虚拟网络，提供个性化的端到端服务。
[0003]虚拟网络映射问题是网络虚拟化技术面临的一大难题，即当SP发来带有节点和链路约束的虚拟网络创建请求时，为其分配InP持有的底层网络资源。该问题是一个NP难(NP-hard)问题，早期关于虚拟网络映射的研究只是单纯地为该问题提供了启发式的解决方法,但这些方法中都没有考虑虚拟网络映射的生存性问题。虚拟网络映射的生存性，即在底层网络设施发生故障时，如何对受到故障影响的已映射虚拟网络进行恢复，也就是由底层物理节点故障引起的虚拟网络的重映射问题。现有的虚拟网络重映射方法的基本思想是:SP在收到一个虚拟网络创建请求时，对该请求进行一定的扩充。在原请求的基础上，增加一些虚拟节点和虚拟链路，为每个虚拟节点分配备份虚拟节点，为每条虚拟链路分配备份虚拟链路。在发生单一物理节点故障时，将受到影响的虚拟节点重映射到相对应的备份虚拟节点所在的备份用物理节点上，然后将相关的虚拟链路重映射到其备份虚拟链路所在的备份用物理路径上。
[0004]上述虚拟网络重映射方法只有当底层物理网络的剩余物理资源能够同时满足虚拟网络对工作用和备份用资源的需求时，才会对该虚拟网络创建请求进行映射；在发生故障时，直接将受影响的虚拟资源迁移到备份用的物理资源上，虽然故障恢复的速度较快，但存在备份用资源浪费、虚拟网请求接收率低、及通常需要求解复杂的混合线性规划等问题。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本发明的目的是提供一种基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，使得在创建虚拟网络时，不必考虑为其进行复杂的备份，就能在物理网络中发生节点故障时对受故障影响的虚拟网络进行重映射。
[0007](二)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，包括:
[0009]S1、对底层物理网络中每一个物理节点的候选物理节点集合和任意两个物理节点间的候选物理路径集合进行初始化；[0010]S2、当有虚拟网络创建的请求到达时，对其进行虚拟网络映射，并定期地向特定物理节点发送虚拟节点的镜像文件；当有虚拟网络生命周期结束时，回收为其分配的物理节点及物理链路资源；
[0011]S3、当物理节点发生故障时，获取受该物理节点影响的虚拟节点集合，将受影响的虚拟节点集合重映射到该物理节点的候选物理节点集合中；
[0012]S4、查找受到故障物理节点影响的虚拟链路集合，获取受影响的虚拟链路集合中每一条虚拟链路两端的虚拟节点所在的物理节点，将受影响的虚拟链路集合重映射到相应物理节点对间的候选物理路径集合中。
[0013]优选的，步骤SI中所述对底层物理网络中每一个物理节点的候选物理节点集合进行初始化包括:
[0014]对于每一个物理节点，其候选物理节点集合为满足下式的所有物理节点的集合:
【权利要求】
1.一种基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、对底层物理网络中每一个物理节点的候选物理节点集合和任意两个物理节点间的候选物理路径集合进行初始化； 52、当有虚拟网络创建的请求到达时，对其进行虚拟网络映射，并定期地向特定物理节点发送虚拟节点的镜像文件；当有虚拟网络生命周期结束时，回收为其分配的物理节点及物理链路资源； 53、当物理节点发生故障时，获取受该物理节点影响的虚拟节点集合，将受影响的虚拟节点集合重映射到该物理节点的候选物理节点集合中； 54、查找受到故障物理节点影响的虚拟链路集合，获取受影响的虚拟链路集合中每一条虚拟链路两端的虚拟节点所在的物理节点，将受影响的虚拟链路集合重映射到相应物理节点对间的候选物理路径集合中。
2.根据权利要求1所述的基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，其特征在于，步骤SI中所述对底层物理网络中每一个物理节点的候选物理节点集合进行初始化包括: 对于每一个物理节点，其候选物理节点集合为满足下式的所有物理节点的集合:
3.根据权利要求2所述的基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，其特征在于，所述候选物理节点集合采用WFS算法进行计算。
4.根据权利要求2所述的基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，其特征在于，对于每一个物理节点，其候选物理节点和所述每一个物理节点间的相似度为:
5.根据权利要求1所述的基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，其特征在于，步骤SI中所述任意两个物理节点间的候选物理路径集合进行初始化包括: 用K短路径算法计算候选物理路径集合。
6.根据权利要求1所述的基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，其特征在于，步骤S2进一步包括:映射过程中在每一个物理节点的剩余资源上预留一定比例的备份用资源，其余为工作用资源。
7.根据权利要求1所述的基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，其特征在于，步骤S3中所述将受影响的虚拟节点集合重映射到该物理节点的候选物理节点集合中包括: 根据InP的赔偿金额、故障物理节点与其候选物理节点的相似度建立0-1规划，求解规划得到受该故障物理节点影响的虚拟节点到该物理节点的候选物理节点集合的映射关系。
8.根据权利要求7所述的基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，其特征在于，所述0-1规划的目标函数为: min L Yj 5(gv)丨々 Σ Σ -,*'/77(.\%/%/7)| [V reNS J y^NFJ 约束条件为:
X cpu(y)xmvr </?(/-), Vr e C(.v,/?)
y&NF Σ "w— λ;
reiVsmyr = 0, V e gvn N丨:，r e C(.v,h),ve gv,0= I
myr = 0, y e Nf, r e C (x , h) -LC (y) 其中，Nf为受到故障物理节点X影响的虚拟节点集合，y为Nf中的一个元素；C (X，h)为物理节点X在h跳范围内的候选物理节点集合；NS为C (X，h)中满足受该故障物理节点影响的虚拟节点I位置约束的物理节点组成的集合，r为Ns中的一个元素；gv为受故障物理节点影响的虚拟节点y所在的虚拟网络；V为虚拟网络gv中不同于y的另一个虚拟节点，S (gv)为受影响的虚拟网络gv若发生了服务中断需要InP付出的经济赔偿，myr是虚拟节点到物理节点映射的指示器，当myl=l时表示虚拟节点y将映射到物理节点r上，当myl=0时表示虚拟节点Y与物理节点r没有映射关系，Sim (x, r, h)代表物理节点x与r在h跳内的相似度，α和β为调节因子，α>>β ; cpu (y)为受故障物理节点影响的虚拟节点y的转发能力需求；R (r)为候选物理节点r上当前剩余的备份用的转发能力；LC (y)为满足虚拟节点y的地理位置约束的物理节点组成的集合；0,为虚拟节点到物理节点映射的指示器，当=1时表示虚拟节点V已经映射到物理节点r上，当0 =0时表示虚拟节点V与物理节点r没有映射关系。
9.根据权利要求1所述的基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，其特征在于，步骤S4中所述受到故障物理节点影响的虚拟链路集合包括: 两端虚拟节点中有一个映射在该故障物理节点上的虚拟链路； 或者，流经的物理路径使用了该故障物理节点作为中转节点的虚拟链路。
10.根据权利要求1所述的基于拓扑感知的虚拟网络重映射方法，其特征在于，步骤S4中所述将受影响的虚拟链路集合重映射到相应物理节点对间的候选物理路径集合中包括:采用MCF算法进行映射。
【文档编号】H04L12/46GK103475504SQ201310373370
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】王颖, 李文璟, 肖霭玲, 邱雪松, 孟洛明, 王智立, 陈兴渝 申请人:北京邮电大学