一种基于负载均衡的虚拟网映射方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于网络虚拟化技术领域，具体涉及一种基于负载均衡的虚拟网映射方 法。本发明涉及时间特性和空间特性的二维属性的虚拟网的构建，基于负载均衡的角度利 用离散加权的方法进行虚拟网映射的方法。
【背景技术】
[0002] 过去几十年来，互联网的发展之快是前所未有的，由于支持分布式应用和异构网 络技术，互联网取得了巨大的成功，成为人们快速获取信息并传递信息的主要渠道。它极大 的刺激了网络技术的快速发展和广泛应用。然而，由于互联网有多个供应商，采用新的网络 体系结构不仅是个别主机和路由的改变，而且需要互联网服务供应商之间的联合协议。但 是互联网提供商考虑自身利益很难在对新型技术大规模部署上达成一致意见，因此也就导 致了网络僵化问题。网络虚拟化技术提供了很有前途的方式解决网络僵化问题。在网络虚 拟化中，多个服务提供商在一个或多个基础设施供应商租赁的底层网络中构建异构虚拟网 络，并提供端到端的网络服务，以便达到可以同时单独的进行网络技术创新和服务提升。
[0003] 随着网络虚拟化的兴起，研究人员提出了一系列的虚拟网构建算法，这些算法大 都都是基于一维空间上在同一个底层网络中同时运行多个虚拟网应用。并没有考虑到时间 因素对虚拟网映射的影响，因为虚拟网请求具有运行时间和持续时间，从而导致底层网络 资源随着时间的进行而恶化。
[0004] 本发明从网络负载均衡的角度出发，提出了时间与资源负载的二维离散加权的方 法。这种方法可以很好的度量物理网络资源状况，使得物理网络资源能够在整体上一直处 于负载均衡的状态，从而提高网络资源利用率。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种基于负载均衡的虚拟网映射方 法。
[0006] 本发解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0007] 步骤1、建立时间与资源的二维负载均衡模型
[0008] 步骤2、建立二维负载均衡度最小化的数学规划模型
[0009] 步骤3、基于二维负载均衡模型和数学规划模型，对虚拟网进行映射
[0010] 步骤1所述的时间与资源的二维负载均衡模型的建立，具体如下：
[0011] 二维负载均衡模型包括节点二维负载强度wn、链路二维负载强度I、节点二维负 载均衡性和链路二维负载均衡性；
[0012] 节点二维负载强度wn的计算如下：
[0013]
[0014] 其中，Sn(t)为节点负载强度，
⑴是一个单调递减的权值函数 且满足f=1i为正整数。
[0015] 链路二维负载强度we的计算如下：
[0016]
i：=] "J，
[0017] 其中Sjt)表示t时刻链路上负载强度，
是一个单调递 减的权值函数且满足f取紛=\i为正整数。
[0018] 节点二维负载均衡性N。的计算如下：
[0019]
[0020] 其中，| 'N。表示物理网络上节点二维负载均衡性，具体的是 A，, 各节点二维负载强度的标准差，队表示物理节点。
[0021 ] 链路二维负载均衡性L。的计算如下：
[0022]
[0023] 其中，1 'L。表示物理网络上链路二维负载均衡性，具体的是 .1私丨 各链路二维负载强度的标准差，￡；3表示物理链路。
[0024] 步骤2所述的二维负载均衡度最小化的数学规划模型包括最小化目标函数u:
[0025]Minu=aNo + 0L0 公式（5)
[0026]其中，a、0均为〇-1的参数因子；
[0027] 步骤3所述的基于二维负载均衡模型和数学规划模型，对虚拟网进行映射，具体 过程如下：
[0028] 3-1.将虚拟请求的虚拟节点按CPU资源非增序排列，依次对所有的虚拟节点映 射，把虚拟节点映射到满足资源约束的节点二维负载强度wn最小的物理节点上；
[0029] 所述的资源约束为謂(《,)，即虚拟节点请求的CPU资源小于物理节点剩 余的CPU资源。
[0030] 3-2.将虚拟请求的虚拟链路按带宽约束非增序排列，依次对所有虚拟链路进行映 射，从底层网络中找出当前虚链路符合带宽约束且能够映射的K最短路径，把当前虚拟链 路映射到路径集中链路二维负载强度I最小的路径上。
[0031] 所述的K为正整数，取值范围为3-7;
[0032] 所述的带宽约束为4GOS和(％)，即虚拟链路请求的带宽资源小于物理链路剩 余的带宽资源。
[0033] 3-3.基于步骤3-1和3-2的映射，根据提出的二维负载均衡度最小化的数学规划 模型计算最小化目标函数u。
[0034] 3-4.基于步骤3-1和3-2的映射，各虚拟节点依次完成如下过程：
[0035] 找出符合当前虚拟节点资源约束的未被分配的物理节点集合M，如果集合M中的 一个物理节点替换当前虚拟节点所映射的物理节点后，能使最小化目标函数u的值降低， 则用该物理节点替换当前虚拟节点所映射的物理节点。
[0036] 本发明有益效果如下：
[0037] 本发明能够实时地对虚拟网进行映射，能够提高虚拟网映射成功率，并使底层物 理网络长期处于负载均衡的状态。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明虚拟网映射实例示意图
[0039] 图2为离散加权法权值函数示意图
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0041] 一种基于负载均衡的虚拟网映射方法，包括如下步骤：
[0042] 步骤1、建立时间与资源的二维负载均衡模型
[0043] 步骤2、建立二维负载均衡度最小化的数学规划模型
[0044] 步骤3、基于二维负载均衡模型和数学规划模型，对虚拟网进行映射
[0045] 步骤1所述的时间与资源的二维负载均衡模型的建立，具体如下：
[0046] 二维负载均衡模型包括节点二维负载强度wn、链路二维负载强度％、节点二维负 载均衡性和链路二维负载均衡性；
[0047] 节点二维负载强度wn的计算如下：
[0048] /=! ?'
[0049] 其中，Sn(t)为节点负载强度
：）是一个单调递减的权值函数 且满足fr⑷=1i为正整数。
[0050] 链路二维负载强度we的计算如下：
[0051] f=i
[0052]其中Se(t)表示t时刻链路上负载强度
：t)是一个单调递 减的权值函数且满足jfR/(f) 1_i为正整数。
[0053] 节点二维负载均衡性N。的计算如下：
[0054] \ r ?s\
[0055