一种高效节能虚拟网络映射的反馈控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种高效节能虚拟网络映射的反馈控制方法，依次包括以下步骤：建立虚拟网络映射模型、定义底层网络能耗、设置底层网络休眠标志算法和虚拟网络映射反馈控制算法。本发明提出了寻找有效底层资源的虚拟网络映射反馈控制方法，控制休眠链路数量为主线，逐步减小以至消除底层链路休眠数量的偏差，从而在底层网络中找到稳定的可休眠资源量集合，提出了高效节能的虚拟网络映射反馈控制算法，以虚拟网络映射反馈控制方法为基础，找到稳定的底层网络激活资源集合，最终实现底层网络节能。
【专利说明】一种高效节能虚拟网络映射的反馈控制方法 【【技术领域】】
[0001] 本发明涉及网络映射的反馈控制方法的【技术领域】，特别是一种高效节能虚拟网络 映射的反馈控制方法的【技术领域】。 【【背景技术】】
[0002] 随着电力成本不断上涨和人们生态意识的提高，网络运营商已经意识到能耗管理 的重要性，减少能耗已成为亟待解决的问题。当前网络为高峰负荷而设计，网络资源超量供 给确保了网络的正常运行，然而也导致资源利用率低下。据统计，大型ISP骨干网的平均链 路利用率大约30-40%，数据中心服务器的平均利用率为11%?50%。过低的利用率造成 了巨大的电能浪费，促使绿色网络研究的兴起，网络能耗问题成为研究热点。
[0003] 网络虚拟化，是未来因特网、云计算和软件定义网络的重要技术。其通过整合网络 基础设施资源，能够合理有效地使用能量，使得智能能量感知网络部署成为可能。虚拟网络 映射是网络资源虚拟化的关键问题。当前大部分映射算法是基于代价的虚拟网络映射，即 以最小化底层资源代价映射虚拟网络请求，以此获得更多的底层物理资源，进而提高虚拟 网络接收率与系统收益。然而，由于虚拟网络请求是一个动态变化过程，而底层物理网络根 据流量峰值设计，基于代价的虚拟网络映射必然带来不必要的能耗。以节能为目标的虚拟 网络化映射应在满足当前虚拟网络请求的前提下最小化能耗。由于当前网络设备对流量负 荷的功耗不敏感，因此在不影响虚拟网络映射性能的情况下尽可能多关闭或休眠网络节点 和链路是节能的有效方法。
[0004] 当前基于能量感知的虚拟网络映射通过修改虚拟网络映射算法，使得虚拟网络尽 可能映射到活动的节点和链路，以达到系统节能目的。如：已有通过减少物理网络设备数量 分配虚拟网络请求集合，提出混合整数规划的能量感知最优化模型，但是时间复杂度呈指 数增长，难以适应大规模网络基础设施的虚拟网络映射；已有考虑到机箱能耗比路由能耗 低的特点，提出扩展流量到网络资源的节能方法，但是适合对负载敏感的设备；已有提出虚 拟网络重配置的最小化能耗的启发式方法；北京邮电大学的苏森等提出虚拟网络映射能耗 模型以及能量感知两阶段映射算法；北方交通大学的常晓林、王冰等提出混合整数规划能 耗模型及能量感知两阶段映射算法，已有在云数据中心中应用蚁群优化算法求解虚拟网络 节能映射。可见目前相关节能感知映射算法是通过修改虚拟网络映射算法，被动地寻找有 效的底层网络节点和链路集合，易受到虚拟网络动态特征带来的干扰。 【
【发明内容】
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[0005] 本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种高效节能虚拟网络映射的反 馈控制方法，能够快速地找到适合当前稳定状态的最小底层网络资源集合，以提高休眠节 点和链路数量，实现底层网络节能。
[0006] 为实现上述目的，本发明提出了一种高效节能虚拟网络映射的反馈控制方法，依 次包括以下步骤：
[0007] a)建立虚拟网络映射模型：通过无向图
【权利要求】
1. 一种高效节能虚拟网络映射的反馈控制方法，其特征在于：依次包括以下步骤： a) 建立虚拟网络映射模型：通过无向图
~ 对底层网络建模，其 中，为底层节点集合，I/为底层链路集合
为底层节点属性集合，
为底层链路属 性集合，所述底层节点属性为CPU处理器资源，底层链路属性为带宽资源；通过无向图 (
对虚拟网络建模，其中Nv为虚拟节点集合，L v为虚拟链路集合，
,为 虚拟节点属性集合，为虚拟链路属性集合，所述虚拟节点属性为CPU处理器资源，虚拟链 路属性为带宽资源，把虚拟节点和虚拟链路映射到满足虚拟资源需求的底层节点和底层链 路上，上述映射过程可进一步分为节点映射和链路映射； b) 定义底层网络能耗：底层网络的能耗主要由底层节点能耗和底层链路能耗两个部 分组成，底层节点的属性为CPU处理器资源，底层节点的能耗与该底层节点承载的虚拟节 点总和成比例关系，定义第i个底层节点能耗为：
其中，Pb为节点的基本能耗，Pm为节点的最大能耗，Pi = Pm_Pb，u为能耗因子，定义底层 链路的能耗Pn为常量，则第j条链路能耗为：
c) 设置底层网络休眠标志算法：初始化已设置休眠底层链路数量，使得休眠的底层链 路数量sin = 0,初始化所有底层节点和底层链路的激活标志，初始化底层网络节点的度； 然后输入sle印S当满足sin小于sleep1的条件时，就进入设置休眠标志的循环体，其中 sleep1为底层链路休眠数量，在循环过程中找到最小度的激活标志节点，设置该激活标志 节点以及与该激活标志节点相连的底层链路的休眠标志，并记录设置休眠的底层节点和底 层链路数量，更新底层节点的度，以保证底层网络的连通性； d) 虚拟网络映射反馈控制算法：根据映射结果反馈记录中给定的LNum作为输入值， LNum是休眠链路的数量，调用c)步骤中设置底层网络休眠标志算法，实现底层节点和底层 链路的休眠标志，并记录新的LNum,具体步骤如下： 调用NodeEmbedO算法实现节点映射，如果节点映射成功，则进入链路映射，否则以步 长LDecrNum减少休眠的数量，LDecrNum表示休眠步长，直到LNum < 0,返回节点映射失败 标志，即表示该底层节点没有休眠的可能性； 调用LinkEmbedO算法实现链路映射，如果链路映射成功，则设置映射成功标志并记 录新的LNum，否则以步长LDecrNum减少休眠的数量，LDecrNum表示休眠步长，直到LNum < 0,返回链路映射失败标志，即表示该底层链路没有休眠的可能性。
2. 如权利要求1所述的一种高效节能虚拟网络映射的反馈控制方法，其特征在于：所 述步骤a)的节点映射中一个虚拟网络的不同虚拟节点不允许映射到同一底层节点，所述 链路映射分为单路径映射和多路径映射，虚拟网络全部接收的状态为系统非饱和状态；虚 拟网络未全部接收的状态为系统饱和状态。
3. 如权利要求1所述的一种高效节能虚拟网络映射的反馈控制方法，其特征在于：所 述步骤c)设置底层网络休眠标志算法中，设置底层节点和地测链路的休眠标志时应保持 底层网络的连通性，即休眠底层节点的同时应该休眠相对应的底层链路，在休眠底层链路 的同时也应该休眠相对应的底层节点。
4. 如权利要求1所述的一种高效节能虚拟网络映射的反馈控制方法，其特征在于：所 述步骤d)中NodeEmbedO算法是在激活标志的底层节点和底层链路中映射节点的算法， NodeEmbedO算法采用经典启发式算法；LinkEmbedO算法是在激活标志的底层节点和底 层链路中映射链路的算法，LinkEmbedO采用最短路径单路径链路算法。
【文档编号】H04L12/46GK104158717SQ201410322998
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】蒋云良, 陈晓华, 李春芝 申请人:湖州师范学院