一种解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法
【专利摘要】本发明公开了一种解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法，在基于虚拟节点的地理位置约束条件下，通过增量恢复的方法，对处于失效区域中的物理节点及邻接链路或经过失效区域的链路进行重新映射；还可以通过全量的方法对原始虚拟网络进行重新映射，包括未失效的虚拟节点和虚拟链路，从而使虚拟网络中的节点及邻接链路全部映射到失效区域外，这样保证了网络的可靠性，同时由于处于未失效区域的物理节点和链路的资源可以共享，从而降低了映射成本。
【专利说明】—种解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法
【技术领域】
[0001]本发明属于互联网通信【技术领域】，更为具体地讲，涉及一种解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法。
【背景技术】
[0002]当今社会，互联网技术发展快速，互联网已经成为了现代社会的重要基础设施。毋庸置疑，现有的互联网架构对互联网的快速发展起到了重要的推动作用。然而，随着互联网新型应用的层出不穷，不同应用对底层网络在安全性、服务质量、可扩展性等方面也提出了不同的需求，现有的互联网架构很难跟上这些应用的发展需求，在某种程度上呈现出僵化现象，从而导致一些新型应用难以应用于现有的网络架构上。针对当前互联网网络架构所面临的僵化问题，云计算成为了当前互联网发展的一个热点，云计算是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式，以数据为中心，是一种数据密集型的超级计算。在数据存储、数据管理、编程模式等多方面具有自身独特的技术。同时涉及了众多其他技术，比如:负载均衡技术、并行计算技术、虚拟机技术、系统监控技术。网络虚拟化技术便是在云计算的大背景下提出的，目前，网络虚拟化技术已经被公认为是解决互联网僵化问题的有效手段。
[0003]网络虚拟化是指将网络的硬件和软件资源整合，向用户提供虚拟网络连接的技术。它通过虚拟化技术对公用的底层基础设施进行抽象并提供统一的可编程接口，将多个彼此隔离且具有不同拓扑的虚拟网络(Virtual Network，VN)映射到公用的基础设施上，为用户提供差异化服务。然而，要应用这一方案，首先要解决的一个难题是如何合理而高效地将要构建的虚拟网络映射到物理网络上，在成功映射后出现物理网络区域失效时，如何恢复迁移失效区域内的节点和链路。
[0004]目前已经存在区域失效恢复的映射方法，其中之一便是对虚拟网络区域失效的情况下进行增量恢复，并做到失效节点和失效链路全部成功恢复。在某一时刻物理网络中有某个区域失效，在这个区域内的物理节点和物理链路都失效的情况，如何对映射在失效区域里的虚拟节点和虚拟链路进行迁移恢复。该方案的主要思路如下:首先是在原虚拟网络映射成功的前提下，确定物理网络失效区域，物理网络中有哪些物理节点和哪些物理链路失效。然后是确定虚拟网络中哪些虚拟节点和虚拟链路映射到了物理网络失效区域中，这些虚拟节点和虚拟链路就是需要迁移恢复的节点和链路。然后就是进行失效节点和失效链路的恢复，将这些映射失效的虚拟节点和虚拟链路重新映射到物理网络中没有失效的物理节点和物理链路上，并且做到失效节点和失效链路全部恢复成功，并使得映射成本尽量最小化。
[0005]但通过增量恢复只对失效的节点和链路进行重新映射，没有失效的节点和链路保持原来的映射路径，这种情况下可能使得需要的链路资源比较多，在物理链路的单位成本较大的情况下，需要更多的映射成本；其次，虚拟节点的映射没有考虑到地理位置的约束，只要满足虚拟节点的容量要求以及相应的虚拟链路容量要求，虚拟节点就可以映射到物理网络中的任意物理节点上，这和实际情况是不相符的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法，在基于虚拟节点的地理位置约束条件下，通过增量或全量恢复方法恢复那些映射到物理网络失效区域的节点或链路，保证了网络的可靠性，同时具有低成本的性能。
[0007]为实现上述发明目的，本发明解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法，在基于虚拟节点的地理位置约束条件下，将虚拟网络映射到物理网络时出现区域失效，其特征在于，通过增量恢复方法恢复那些映射到物理网络失效区域的节点或链路，包括以下步骤:
[0008](I)、确定失效区域；以物理节点Si的坐标(X，Y)为中心，坐标(X，Y)表示在实际地图中的经纬度坐标，以定值R为半径画圆，在这个圆范围内即为失效区域，在这个圆范围内的物理节点和邻接链路全部失效，当虚拟节点或虚拟链路映射到失效区域时，需要对映射到失效区域的虚拟节点和虚拟链路进行迁移恢复；
[0009](2)、通过增量恢复方法对映射到失效区域的虚拟节点和虚拟链路进行迁移恢复:
[0010](2、I)、仅虚拟网络中的虚拟链路映射到失效区域；
[0011]虚拟网络映射到物理网络时，仅虚拟链路映射到物理网络中的物理路径处于或经过失效区域，通过未处于失效区域的物理链路带宽资源共享方式，对虚拟链路重新映射，即将虚拟链路映射到失效区域外的物理链路上；
[0012](2、2)、虚拟网络中的虚拟节点和虚拟链路都映射到失效区域；
[0013]虚拟网络映射到物理网络后，当物理网络区域失效发生时，存在虚拟节点映射到物理网络中的物理节点和虚拟链路映射到物理网络中的物理路径均处于失效区域，在满足虚拟节点的地理位置约束条件下，首先对虚拟节点重新映射，以映射成本最小化为导向，将虚拟节点和其邻接链路映射到失效区域外的物理网络中，如果虚拟节点可映射的物理节点集合全部处于失效区域，则恢复失败，如果存在多个虚拟节点映射到物理网络中的失效区域，在对多个虚拟节点进行迁移恢复的过程中，优先恢复可映射物理节点较少的虚拟节点；在对虚拟节点和其邻接链路恢复完成后，检查是否还有其它虚拟链路映射到物理网络中的物理路径经过了物理网络失效区域，如果有，则重新映射这些虚拟链路，使其映射到失效区域外的物理链路上。
[0014]本发明解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法，在基于虚拟节点的地理位置约束条件下，将虚拟网络映射到物理网络时出现区域失效，其特征在于，还可以通过全量恢复方法恢复那些映射到物理网络失效区域的节点或链路，包括以下步骤:
[0015]I)、确定失效区域；以物理节点Si的坐标(X，Y)为中心，坐标(X，Y)表示在实际地图中的经纬度坐标，以定值R为半径画圆，在这个圆范围内即为失效区域，在这个圆范围内的物理节点和邻接链路全部失效，当虚拟节点或虚拟链路映射到失效区域时，需要对映射到失效区域的虚拟节点和虚拟链路进行迁移恢复；
[0016]2)、通过全量恢复方法对映射到失效区域的虚拟节点和虚拟链路进行迁移恢复:
[0017]在确定有失效发生的情况下，对原始虚拟网络进行重新映射，包括未失效的虚拟节点和虚拟链路，在进行失效恢复的过程中，处于非失效区域的物理节点及邻接链路上的资源可以用来共享，在重新映射过程中，可分配给映射到其上面的物理节点及其邻接链路。
[0018]其中所述的映射成本包括:映射虚拟网络的节点成本和链路成本。
[0019]本发明的发明目的是这样实现的:
[0020]本发明解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法，在基于虚拟节点的地理位置约束条件下，通过增量恢复的方法，对处于失效区域中的物理节点及邻接链路或经过失效区域的链路进行重新映射；还可以通过全量的方法对原始虚拟网络进行重新映射，包括未失效的虚拟节点和虚拟链路，从而使虚拟网络中的节点及邻接链路全部映射到失效区域夕卜，这样保证了网络的可靠性，同时由于处于未失效区域的物理节点和链路的资源可以共享，从而降低了映射成本。
[0021]同时，本发明解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法还具有以下有益效果:
[0022](I)、采用增量恢复，需要使用的物理节点资源较少，这在节点单位成本大的情况下，可以减少总的映射成本；采用全量恢复，需要的节点资源多，但需要更少的链路资源，且总体需要的资源较增量恢复较少，这样在链路单位成本较大的情况下，可以减少总的映射成本；
[0023](2)、在进行原始虚拟网络的映射和恢复过程中，都考虑了地理位置约束这个条件，即在映射每一个虚拟节点的时候，都必须考虑物理节点是否满足该虚拟节点的地理位置约束条件，从而保证了网络的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明一种解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法的一种【具体实施方式】结构图；
[0025]图2是图1中所示增量恢复方法的一种【具体实施方式】图；
[0026]图3是图1中所示增量恢复方法的另一种【具体实施方式】图；
[0027]图4是图1中所示全量恢复方法的【具体实施方式】图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0029]实施例
[0030]图1是本发明一种解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法的一种【具体实施方式】结构图。
[0031]在本实施例中，如图1所示，Vc1、Vp V2旁边的坐标值表示虚拟节点的经纟韦度坐标，物理网络是有55个节点的中国地图，每一个节点坐标都是实际地图中的经纬度坐标，在满足地理位置约束条件下，将虚拟网络中的虚拟节点％、V1, V2及对应的邻接链路分别映射到了物理网络中的节点名为西宁、成都、广州的三个物理节点上，此时物理网络中出现失效区域，如图1中所示的椭圆内，则虚拟节点V1映射到成都正处于失效区域，通过增量或全量的方法对失效的虚拟节点和虚拟链路进行迁移映射，保证尽可能多的失效虚拟节点和失效虚拟链路恢复成功。
[0032]图2是图1中所示增量恢复方法的一种【具体实施方式】图。
[0033]虚拟网络映射到物理网络后，出现物理网络区域失效，仅虚拟网络中的虚拟链路映射到失效区域，如上图2所示，失效域为圆形区域，虚拟节点V0、V1, V2映射到了物理网络中的物理节点S1、S8、S5上，这三个物理节点都没有处于失效域，但虚拟链路link (V0, V2)映射到物理网络中的物理路径route (S1, S3, S6, S5)中的每一条物理链路都处于失效域，同样虚拟链路link (IV1)映射到物理网络中的物理路径中的物理链路也经过了失效域。在这种情况下，未处于失效域的物理链路资源可用于共享，则对映射到失效区域的虚拟链路link (Vtl, V2)和link (Vtl, V1)进行重新映射，使其不经过失效域，然而虚拟节点都没有映射到失效区域，故不需要再重新映射，只需保持原来的映射状态。
[0034]图3是图1中所示增量恢复方法的另一种【具体实施方式】图。
[0035]虚拟网络映射到物理网络后，出现物理网络区域失效，虚拟网络中的虚拟节点和虚拟链路都映射到失效区域,如图3所示，失效区域Fai IureArea为圆形区域，虚拟网络中的虚拟节点V。、V1、V2映射到了物理网络中的物理节点S3、S8、S5上，其中，S8、S5这两个物理节点都没有处于失效域，但S3及其邻接链路处于或经过失效区域中，如虚拟链路linWL，V2)映射到物理网络中的物理路径route (S3，S6, S5)中的每一条物理链路都处于失效区域，同样虚拟链路link (Vtl, V1)映射到物理网络中的物理路径中的物理链路也经过了失效域。在这种失效发生的情况下，首先对映射到失效域的虚拟节点进行迁移恢复，在迁移恢复的过程中，需要考虑到虚拟节点的地理位置约束条件，根据虚拟节点Vtl的地理位置约束条件，确定虚拟节点Vtl的可映射物理节点集合为CanMapSetO {S0, S3, S4I，如图3中的圆形区域，其中S3失效，故需要将Vtl从S3迁移到CanMapSetO中未处于失效域的物理节点Stl和S4上，同时和V0相关的虚拟链路link (V0, V2)和link (V0, V1)—起迁移，因为Vtl对应的映射物理节点失效，其邻接虚拟链路的物理映射路径中也肯定有处于失效区域，在迁移恢复的过程中，会以成本最小化为导向，选择是将虚`拟节点\迁移到物理节点Stl还是S4。
[0036]在迁移恢复过程中有两种特殊情况:第一虚拟节点Vtl的可映射物理节点集合全部处于失效域，这时就没办法恢复；第二，存在多个虚拟节点映射到了物理网络中的失效区域，在对多个虚拟节点进行迁移恢复的过程中，优先恢复那些有效可映射物理节点较少的虚拟节点，这样，可以保证有尽可能多的虚拟节点恢复成功。在对虚拟节点和其邻接链路恢复完成后，检查是否还有其它虚拟链路映射到物理网络中的物理链路经过了物理网络失效区域，如果有，则重新映射这些虚拟链路，使其映射到失效区域外的物理链路上。
[0037]图4是图1中所示全量恢复方法的【具体实施方式】图。
[0038]虚拟网络映射到物理网络后，在出现物理网络区域失效时，如图4所示，失效域FailureArea为圆形区域，在满足虚拟节点的地理位置约束条件下，对原始虚拟网络进行重新映射，包括未失效的虚拟节点和虚拟链路，在重新映射的过程中，未处于失效区域的物理节点及邻接链路的资源可以共享，如图4中，考虑虚拟节点Vtl的地理位置约束，虚拟节点Vtl的可映射物理节点集合为CanMapSetO (Stl, S3, Sj，虚拟网络中的虚拟节点Vc^VpV2及其邻接链路全部重新映射，最终将整个虚拟网络映射到失效区域外，其中，虚拟节点'、V2映射对应的物理节点为S8、S5,都未处于失效区域，所以在进行失效恢复的过程中，S8, S5上原来分配给％、V2的资源可以再次利用，这样可以节省一定的节点资源。同理虚拟链路IinKV1, V2)对应的物理路径为route (S8，S9, S5)中的物理链路都没有处于失效域，那么在进行失效恢复的时候，物理链路link (S8，S9)和link (S9，S5)上原来分配给虚拟链路link (V1, V2)的链路资源可以再次利用，以节省链路资源。
[0039]尽管上面对本发明说明性的【具体实施方式】进行了描述，以便于本【技术领域】的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于【具体实施方式】的范围，对本【技术领域】的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
【权利要求】
1.一种解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法,在基于虚拟节点的地理位置约束条件下，将虚拟网络映射到物理网络时出现区域失效，其特征在于，通过增量恢复方法恢复那些映射到物理网络失效区域的节点或链路，包括以下步骤: (1)、确定失效区域；以以物理节点Si的坐标(X，Y)为中心，坐标(X，Y)表示在实际地图中的经纬度坐标，以定值R为半径画圆，在这个圆范围内即为失效区域，在这个圆范围内的物理节点和邻接链路全部失效，当虚拟节点或虚拟链路映射到失效区域时，需要对映射到失效区域的虚拟节点和虚拟链路进行迁移恢复； (2)、通过增量恢复方法对映射到失效区域的虚拟节点和虚拟链路进行迁移恢复: (2、I)、仅虚拟网络中的虚拟链路映射到失效区域； 虚拟网络映射到物理网络时，仅虚拟链路映射到物理网络中的物理路径处于或经过失效区域，通过未处于失效区域的物理链路带宽资源共享方式，对虚拟链路重新映射，即将虚拟链路映射到失效区域外的物理链路上； (2、2)、虚拟网络中的虚拟节点和虚拟链路都映射到失效区域； 虚拟网络映射到物理网络后，当物理网络区域失效发生时，存在虚拟节点映射到物理网络中的物理节点和虚拟链路映射到物理网络中的物理路径均处于失效区域，在满足虚拟节点的地理位置约束条件下，首先对虚拟节点重新映射，以映射成本最小化为导向，将虚拟节点和其邻接链路映射到失效区域外的物理网络中，如果虚拟节点可映射的物理节点集合全部处于失效区域，则恢复失败，如果存在多个虚拟节点映射到物理网络中的失效区域，在对多个虚拟节点进行迁移恢复的过程中，优先恢复可映射物理节点较少的虚拟节点；在对虚拟节点和其邻接链路恢复完成后，检查是否还有其它虚拟链路映射到物理网络中的物理路径经过了物理网络失效区域，如果有，则从新映射这些虚拟链路，使其映射到失效区域外的物理链路上。
2.一种解决物理网络区域失效的虚拟网络映射方法，在基于虚拟节点的地理位置约束条件下，将虚拟网络映射到物理网络时出现区域失效，其特征在于，还可以通过全量恢复方法恢复那些映射到物理网络失效区域的节点或链路，包括以下步骤: 1)、确定失效区域；以物理节点Si的坐标(X，Y)为中心，坐标(X，Y)表示在实际地图中的经纬度坐标，以定值R为半径画圆，在这个圆范围内即为失效区域，在这个圆范围内的物理节点和邻接链路全部失效，当虚拟节点或虚拟链路映射到失效区域时，需要对映射到失效区域的虚拟节点和虚拟链路进行迁移恢复； 2)、通过全量恢复方法对映射到失效区域的虚拟节点和虚拟链路进行迁移恢复: 在确定有失效发生的情况下，对原始虚拟网络进行重新映射，包括未失效的虚拟节点和虚拟链路，在进行失效恢复的过程中，处于非失效区域的物理节点及邻接链路上的资源可以用来共享，在重新映射过程中，可分配给映射到其上面的物理节点及其邻接链路。
3.根据权利要求1所述的物理网络区域失效时虚拟网络的抗毁映射方法，其特征在于，所述的映射成本包括:映射虚拟网络的节点成本和链路成本。
【文档编号】H04L12/24GK103634153SQ201310688049
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】廖丹, 程科, 孙罡, 虞红芳, 许都, 陆川 申请人:电子科技大学