一种基于网络虚拟化的资源优化算法
【专利摘要】本发明公开了一种基于网络虚拟化的资源优化算法，采用拍卖的形式,将主虚拟网的临时空闲带宽资源开放给第二虚拟网,第二虚拟网以竞拍者的身份参与竞争,竞拍者提交竞拍申请,包括所需的带宽资源量及报价,主虚拟网搜集所有的竞拍申请,通过计算规则,最终将这些临时空闲带宽资源租赁给为自己带来最大收益的第二虚拟网。本发明能够解决在不违背隔离性原则的条件下,激励服务提供商SP将其临时空闲带宽资源租赁给其他需要的SPs,从而提高物理链路利用率。
【专利说明】一种基于网络虚拟化的资源优化算法
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络虚拟化领域，具体涉及一种基于网络虚拟化的资源优化算法。
【背景技术】
[0002]在网络虚拟化环境中，服务提供商共享底层基础设施提供商提供的物理资源，各服务提供商之间相互隔离，对自己所分配的资源具有唯一的使用权，并独立运行自己的网络服务。服务提供商之间没有利益和目标冲突，服务提供商在自己分配的资源上可自由地部署自己的网络服务。
[0003]网络服务提供商在向基层设施提供商发出组网请求时，会向基础设施提供商描述自己的网络需求，包括节点数目、处理能力、链路带宽、网络拓扑信息等，由于网络带宽具有随时间和空间易变的特性，所以，网络服务提供商在请求链路带宽信息时，会按照虚拟网本身所需的带宽的峰值进行申请。而服务提供商在正常提供服务的过程中，对于带宽资源的使用，便可能会出现一种矛盾的现象。例如多个服务提供商共享同一物理链路，此时某服务提供商有大量暂时空闲的带宽资源，而其他服务提供商正需要大量的带宽资源，由于服务提供商之间只能使用各自分配的带宽，他们并不能彼此复用带宽资源，最终导致物理链路资源利用率低。
[0004]基于此，网络虚拟化需要一个有效的机制，让具有临时空闲带宽资源的网络服务提供商开放其临时空闲带宽资源，这样，其他的服务提供商便可以租赁这些临时带宽资源，从而提高底层物理链路资源的整体利用率。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:针对网络虚拟化环境中，由于虚拟网隔离性，导致带宽资源利用率低的问题，提出了动态带宽资源重利用算法，激励具有临时空闲带宽资源的服务提供商开放其空闲带宽资源，租赁给其他需要大量带宽资源的服务提供商。
[0006]本发明所采用的技术方案为:
一种基于网络虚拟化的资源优化算法，采用拍卖的形式，将主虚拟网的临时空闲带宽资源开放给第二虚拟网，第二虚拟网以竞拍者的身份参与竞争，竞拍者提交竞拍申请，包括所需的带宽资源量及报价，主虚拟网搜集所有的竞拍申请，通过计算规则，最终将这些临时空闲带宽资源租赁给为自己带来最大收益的第二虚拟网。
[0007]其中:具有临时空闲带宽资源的服务提供商为主虚拟网(Primary ServiceProvider PrSP)，需要更多临时带宽资源的服务提供商为第二虚拟网(Secondary ServiceProvider SeSP)。
[0008]网络虚拟化环境中存在大量自私的服务提供商，这些服务提供商在参与竞拍的过程中，总是以最大化自己的利益出发，即最大化自己的效用函数，导致在竞拍过程中，i荒报自己的真实竞价，故意压低价格，操纵市场。这种自私行为不仅影响了主虚拟网的正常收益，还影响了其他服务提供商的服务质量，降低了网络整体的资源利用率。因此，我们要采用一种信任拍卖，激励竞拍者以其真实价格进行竞价，只有当竞拍者提交其真实价格后，才可获得最大的效用函数。
[0009]所述计算规则采用基于VCG机制的多商品拍卖规则，VCG机制是用来解决稀缺资源分配问题的一种拍卖机制，且本身是一种信任拍卖机制，该机制激励竞拍者提交其真实竞价，将带宽资源租赁给部分竞拍者，使之达到拍卖整体效用最优的目的，即社会福利最优。
[0010]主虚拟网开放其临时空闲带宽资源具有一定的风险和成本开销，虽采取虚拟及隔离机制，若没有一个有效的激励机制，主虚拟网开放带宽资源的可能性比较低。若要激励主虚拟网开放其临时空闲带宽资源，就要使其获得额外最优收益，然而在VCG机制设计中，其目标是最大化社会福利，即将带宽资源分配给出价最高的竞拍者，而没有关注卖方的收益，所以我们需要对该机制进行改进，以最大化卖方收益为最优目标。
[0011]VCG机制是信任拍卖机制，在拍卖的过程中，每个竞拍者都向卖方提交自己的竞拍申请，而彼此之间并不知道其他竞拍者的竞拍信息，只有卖方自己知道，由于这种信息的不透明性，很难产生最优的收益。
[0012]因此，在所述VCG机制设计中，为获取最优收益，对信任环境的不透明性进行了松弛处理，即竞拍者的竞价服从某个公共所知的独立分布，如均匀分布，且这个分布对于卖方是已知的，这种环境称为贝叶斯环境。
[0013]通过贝叶斯环境设置，所述VCG机制采用梅尔森最优机制，将动态带宽重利用算法设计成以收益为最优目标的信任拍卖。
[0014]本发明有益效果:本发明能够解决在不违背隔离性原则的条件下，激励服务提供商SP将其临时空闲带宽资源租赁给其他需要的SPs，从而提高物理链路利用率。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例，对本发明进一步说明:
一种基于网络虚拟化的资源优化算法，采用基于VCG机制的多商品拍卖，VCG机制是用来解决稀缺资源分配问题的一种拍卖机制，且本身是一种信任拍卖机制，该机制激励竞拍者提交其真实竞价，将带宽资源租赁给部分竞拍者，使之达到拍卖整体效用最优的目的，即社会福利最优。不同的资源分配侧重于不同的拍卖目标，本发明中的拍卖侧重收益目标，提高主虚拟网的收益，激励其开放空闲带宽资源。
[0016]在VCG机制中，具有临时空闲带宽资源的服务提供商为主虚拟网(PrimaryService Provider PrSP)，需要更多临时带宽资源的服务提供商为第二虚拟网(SecondaryService Provider SeSP),将带宽资源抽象成可分割的商品，拍卖为多商品拍卖，并设定有η个第二虚拟网和I个主虚拟网，即I个卖方和多个竞拍者，主虚拟网的拍卖过程为严格拍卖，即竞拍者要么得到自己所提交的带宽资源量，要么完全得不到带宽资源；
每个竞拍者SeSPi都有一个私有竞价Vi，这也是一个竞拍者的真实价格；
竞拍者SeSPi向主虚拟网提交租赁申请Bi=(I^di),其中匕是竞拍者SeSPi的声明价格，Cli是其带宽资源的申请量；
所述算法的输入:竞拍者的租赁申请Bi=(I^di)；
输出是两个向量:结果向量X=U1Xixn)，其中Xi=I表示竞拍者SeSPi获得其所申请的带宽资源，Xi=O则表示竞拍者SeSPi申请失败；
价格向量P= (P1PiPn),其中Pi表示竞拍者SeSPi应支付的价钱；
竞拍者SeSPi的效用函数表示为:Ui (b) =ViXi (b)-Pi (b)；
其中向量 b = (Id1---b1---bn)
效用函数表明了竞拍者SeSPi的真实价格Vi,和声明价格之间的差值；
自私竞拍者之所以请报价格b”主要是为了提高自己的效用函数；
若需要信任拍卖，则需保证竞拍者只有提交自己的真实竞价Vi时，才可获得最大效用，即
Ui (Vi, b_i)彡 U^bi, b_i)
本发明中的拍卖侧重收益目标，提高主虚拟网的收益，激励其开放空闲带宽资源。
【权利要求】
1.一种基于网络虚拟化的资源优化算法，其特征在于:采用拍卖的形式，将主虚拟网的临时空闲带宽资源开放给第二虚拟网，第二虚拟网以竞拍者的身份参与竞争，竞拍者提交竞拍申请，包括所需的带宽资源量及报价，主虚拟网搜集所有的竞拍申请，通过计算规则，最终将这些临时空闲带宽资源租赁给为自己带来最大收益的第二虚拟网。
2.根据权利要求1所述的一种基于网络虚拟化的资源优化算法，其特征在于:所述计算规则采用基于VCG机制的多商品拍卖规则，激励竞拍者提交其真实竞价，将带宽资源租赁给部分竞拍者，使之达到拍卖整体效用最优的目的。
3.根据权利要求2所述的一种基于网络虚拟化的资源优化算法，其特征在于:在所述VCG机制设计中，为获取最优收益，对信任环境的不透明性进行了松弛处理，即竞拍者的竞价服从某个公共所知的独立分布，且这个分布对于卖方是已知的，这种环境称为贝叶斯环境。
4.根据权利要求3所述的一种基于网络虚拟化的资源优化算法，其特征在于:通过贝叶斯环境设置，所述VCG机制采用梅尔森最优机制。
【文档编号】H04L12/917GK104363186SQ201410611313
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】侯德龙 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司