U的超级节点。
[0083] 依次处理队列Qv中的虚拟节点直到队列Qv为空。
[0084] (2)将超级节点匹配到物理节点；
[0085] 至此，已经使队列Qv中的虚拟节点出列并生成超级节点。如果将超级节点考虑成 EAD-VNE算法中的虚拟节点，接下来的步骤如动态需求下的能耗感知的节点映射方法即方 法1。将超级节点依据每个超级节点的CP听十算能力大小按照非减排序，并将排序后的超级 节点放入另一个队列Qs。在运个队列Qs中，将依次取出超级节点S，然后按照动态需求下的能 耗感知的节点映射方法1将超级节点匹配到物理节点上。
[00化]EAD-V肥-G算法的好处在于，可W积累一些虚拟请求，然后一起处理运些虚拟请 求，进一步利用运些虚拟请求的动态性和相关性。
[0087]本发明提供的动态需求下节能的虚拟网络映射方法包括动态虚拟节点映射方法 和动态虚拟链路的映射方法两部分，对于所述的动态虚拟节点的映射方法，具体执行步骤 如下(简称方法3):
[0088] 步骤1、设置时间窗的数量为W，预设超级节点最大负载口限MAX_SN。
[0089]步骤2、重置每个在虚拟网络Gv中的虚拟节点的有色向量。
[0090] 步骤3、依据虚拟节点的CPU计算能力的大小按照非减排序，并将排序后的虚拟节 点放入队列Qv。
[0091]步骤4、将队列Qv中的所有虚拟节点U放入一系列的超级节点中最小化超级节点的 数量，同时不影响颜色和大小的限制。
[0092]步骤5、依据每个超级节点的CP听十算能力大小按照非减排序，并将排序后的超级 节点放入队列Qs。
[0093] 步骤6、对于队列Qs中的每个超级节点sEQs，依据方法1将超级节点映射到物理节 点上。
[0094] 上述将大量来自不同虚拟请求的虚拟节点集中在几个超级节点上后，虚拟节点之 间的虚拟链路依然有待映射。对于每个虚拟链路，需要找到一条物理路径而不是一条物理 链路。如果同时处理运些虚拟链路，会造成很大的时间复杂度。因为运个原因，本发明中还 是使用动态需求下的能耗感知的链路映射方法即方法2。
[0095] 根据本发明提供的EAD-V肥-G方法步骤，可W得出节点映射方法的时间复杂度是0 (INvI? |Np|)，链路的时间复杂度是0(ILvI? |Np|3)。因此，EAD-V肥-G是一个多项式时间复 杂度算法。
[0096]本发明使用GT-ITM工具（参见参考文献[12] :E.Zegura，K.CaIvert,and S.Bhattacharjee,"Howtomodelaninternetwork,''inINFOCOM'96.FifteenthAnnual JointConferenceoftheIEEEComputerSocieties.NetworkingtheNext Generation，IE邸，1996，vol. 2，PP. 594-602.)产生物理网络和虚拟网络的拓扑。与参考文 献[11，13,14]相似，表1给出了详细的仿真参数设置。为了刻画节点与带宽请求的动态性， 本发明基于高斯分布产生了所有请求。本发明通过调整请求的规模从小规模到标准规模来 评价算法设计。当设置为小规模时，每个虚拟请求中的虚拟节点的数目均匀地分布在2到5 之间；当设置为标准规模时，每个虚拟请求中的虚拟节点的数目均匀地分布在2到10之间。 每一个虚拟节点或者物理节点均匀地分布在100X100网格中，每个虚拟节点的最大位置偏 移量设置为30。本发明假设虚拟请求的到达时间满足泊松分布:每100个时间单位平均有4个请求到达。并且假设每个请求的持续时间满足均值为500个时间单位的指数分布。在一个 实验实例中，一共有50000个时间单位，包含2000个虚拟网络请求。实验运行10组不同的实 例，最后计算出10组平均值。本发明设置超出概率的给定值a为0.1。设置Pb和Pi分别为165瓦 和15瓦/CPU。与参考文献[14]相同，设置Es为满负载状态下的能耗。
[0097]表1仿真参数设置
[0099]本发明利用C++实现算法并与现有的映射算法EAD-V肥和EA-V肥（参见参考文献 [13]和[14]:S.Su,Z.Zhang,X.Cheng,Y.Wang,Y丄UO,andJ.Wang,"Energy-awarevirtual networkembeddingthroughconsolidation/'inIEEEINFOCOMWS-CCSES:Green NetworkingandSmartGrids,2012,pp.2708-2713.参考文献[14]:S.Su,Z.Zhang, A.X丄iu,X.Cheng,Y.Wang,andX.Zhao, ('Energy-awarevirtualnetworkembedding,'' IE邸Transactionson化tworking,2014,vol.22,no.5,pp. 1607-1620.)进行了详细的比 较。由于元启发式算法与本发明的EAD-VNE-G算法分属不同类别，所W本发明不与元启发式 算法比较。实验结论W及结果分析如下：
[0100] 如图1A、图IB和图IC所示，相比现有技术中的EAD-V肥算法，在正常规模的请求下， 本发明提供的EAD-V肥-G方法减少了 12 %的能量损耗;相比于EA-V肥，EAD-V肥-G方法减少 了 25%的能量损耗，原因在于EAD-V肥-G方法可W进一步利用虚拟请求的动态性将请求映 射到更少的物理节点上。虽然EAD-VNE-G比EAD-V肥消耗更多的一点时间，因为它需要将虚 拟请求放入几个超级节点上，但运在可接受的范围之内。
[0101] 本发明可W应用于支持网络虚拟化技术的骨干网络或数据中屯、网络环境中，利用 虚拟网络请求的动态性，降低虚拟网络过程中开启的物理节点，从而达到降低物理网络能 耗开销的目的。EAD-V肥算法W物理网络和虚拟网络请求的拓扑结构和资源能力情况作为 输入，W较优的能耗感知的虚拟网络映射方案作为输出。例如，图2给出了一个超级节点的 实施例。应用本发明提供的方法，假设有3个虚拟请求，如图2(a)所示，将运=个虚拟请求上 的虚拟节点按照CPU计算能力大小排序，如图2(b)所示，并将虚拟请求放入四个超级节点， 见图2(c)dEAD-VNE-G运用虚拟请求的延时容忍性，将来自多个虚拟请求的多个虚拟节点整 合到几个超级节点上，再将超级节点映射到物理节点上。相比于EAD-VNE，EAD-VNE-G更加充 分有效地利用了物理资源，使虚拟请求映射到更少的物理节点上，减少了开启的物理节点， 从而降低了电能开销。
【主权项】
1. 一种动态需求下节能的虚拟网络映射方法，其特征在于:包括动态虚拟节点映射方 法和动态虚拟链路的映射方法两部分，对于所述的动态虚拟节点的映射方法，具体包括如 下步骤： 步骤一、设置时间窗的数量为W; 步骤二、重置每个在虚拟网络Gv中的虚拟节点的有色向量； 步骤三、依据虚拟节点的CPU计算能力的大小按照非减排序，并将排序后的虚拟节点放 入队列Qv; 步骤四、将队列Qv中的所有虚拟节点u放入一系列的超级节点中； 步骤五、依据每个超级节点的CPU计算能力大小按照非减排序，并将排序后的超级节点 放入队列Qs; 步骤六、对于队列Qs中的每个超级节点SeQs，将超级节点映射到物理节点上； 对于所述的动态虚拟链路的映射方法，采用动态需求下的能耗感知的链路映射，对于 每个待映射虚拟链路luv，执行以下步骤： 步骤A、构建候选物理链路列表P，路径长度〈LEN并且该物理链路列表中所有的物理链 路均能满足虚拟链路的映射需求;LEN为虚拟链路映射阶段所映射到的无环物理路径所能 接受的最大的跳数； 步骤B、如果物理链路列表P没有物理链路，则结束链路映射； 步骤C、计算所有在物理链路列表P中候选路径的分值score; score(pa) =rulen(pa)+ri2NF(pa)+ri3r(luv，pa)， 其中len(pa)是物理路径的长度，NF(pa)是物理路径上需要新开启的作为转发物理节 点的数量，r(luv，pa)是虚拟链路luv和映射的物理链路pa的皮尔逊系数，ηι+η2+η3 = 1且ηι、 n2、n3均在〇到1之间； 步骤D、映射虚拟链路luv到分值score最低的物理路径； 步骤E、虚拟链路映射成功。2. 根据权利要求1所述的一种动态需求下节能的虚拟网络映射方法，其特征在于:步骤 六中所述的将超级节点映射到物理节点上，通过如下步骤实现： 步骤1.构建候选物理节点列表，该物理节点列表中所有的物理节点均能满足超级节点i的CPU计算能力需求； 步骤2.将已经标记过used的物理节点从该物理节点列表中删除； 步骤3.如果物理节点列表中没有物理节点则节点映射结束;否则，转到步骤4; 步骤4.计算物理节点列表中的所有物理节点与当前超级节点间的余弦值cos; 步骤5.计算当前超级节点与物理节点间的皮尔逊系数r; 步骤6.计算每个物理节点的分值8〇〇^ = 01(3〇8+021'，01和02是经验数据，其和为1; 步骤7.将当前超级节点映射到具有最大score值的物理节点，并将物理节点标记为used； 步骤8.当前超级节点映射成功，开始下一个超级节点的映射，返回步骤2。
【专利摘要】本发明公开了一种动态需求下节能的虚拟网络映射方法，属于计算机网络虚拟化技术领域。对于动态虚拟节点的映射方法，包括步骤为设置时间窗的数量为w；重置每个在虚拟网络Gv中的虚拟节点的有色向量；依据虚拟节点的CPU计算能力的大小按照非减排序，并放入队列Qv；将队列Qv中的所有虚拟节点u放入一系列的超级节点中；依据每个超级节点的CPU计算能力大小按照非减排序，并放入队列Qs；对于队列Qs中的每个超级节点s∈Qs，将超级节点映射到物理节点上。对于所述的动态虚拟链路的映射方法，采用动态需求下的能耗感知的链路映射方法实现。本发明更加充分有效地利用了物理节点的资源；开启的物理节点数更少，更加节能。
【IPC分类】H04L12/46
【公开号】CN105429843
【申请号】CN201510744863
【发明人】张忠宝, 苏森, 李维天, 郭俣彤
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月5日