一种基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法，包括：S1、设定编码策略，由编码策略得出的编码方案能和节点映射方案一一对应，将编码方案视为抗体x，并预设抗体种群的大小；S2、对物理节点与物理链路分别进行初始化；S3、计算抗体x的综合适应度f(x)＝α·C(x)n+(1-α)·E(x)n，其中C(x)n表示抗体x对应的能耗开销，E(x)n表示抗体x对应的资源开销；S4、对抗体x进行复制、交叉和变异的迭代过程，得到最优解，进行迭代过程的次数为预设的迭代次数。本发明专利技术还提供一种基于人工免疫系统的虚拟网络映射系统，包括编码模块、初始化模块、计算模块以及迭代模块。本发明专利技术能提高物理网络资源的利用率，优化网络资源开销，降低物理网络能耗开销。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法及其系统
本专利技术涉及计算机网络领域的网络虚拟化
，尤其涉及一种基于人工免疫 系统的虚拟网络映射方法及其系统。
技术介绍
作为全世界最大的计算机网络，Internet由于其方便、快捷、跨越时间和空间的特 性，自从其出现以来，以惊人的、前所未有的速度在全球范围内获得了飞速发展。但是，与 此同时，Internet本身也存在严重的问题。例如，它只能提供尽力而为的服务，使得其 在移动性、可靠性和安全性方面均面临诸多问题，严重阻碍了Internet的进一步发展。为 了解决这些问题，研究学者试图提出各种方法，最终却发现往往只能以修修补补的方式对 Internet的架构进行添砖加瓦，远远无法满足日益出现的新架构和新技术的融入需求。 为了更加有效地、更根本性地解决Internet存在的问题，网络虚拟化技术应运而 生，为Internet的发展提供了新的契机和方向。其主要思想是，将服务提供商（Service Provider,SP)的角色和基础设施提供商（InfrastructureProvider,InP)的角色予以解 奉禹。 由服务提供商向基础设施提供商提出虚拟网络请求，基础设施提供商在所管理运 营的基础设施之上创建虚拟网络，提供虚拟网络租赁服务。基础设施提供商根据虚拟网络 的规模大小以及持续时间向服务提供商收取一定的收益。现有研究只将物理网络的运营收 益作为虚拟网络映射方法的主要评估指标，即集中在利用有限的物理网络资源部署尽可能 多的虚拟网络，而忽略了由于虚拟网络映射带来的物理网络的能耗问题。有关研究显示，在 数据中心中，能耗开销已经占到数据中心总开销的12-20%，占运营开销的40-50% [11?]。 而在Internet网络中，能耗开销也已经成为Internet服务提供商的总开销的重要组成部 分。因此，降低能耗开销业已成为基础设施提供商们最小化运营开销、最大化所获利润的关 键途径。
技术实现思路
本专利技术的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或 者可通过实践本专利技术而学习。 为克服现有技术的问题，本专利技术提供一种基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法 及其系统，将问题的解即编码方案视为抗体X，借助于生物免疫系统的原理，问题的解经过 复制、交叉和变异的迭代过程，越来越接近最优解，直到满足一定的迭代条件后终止迭代， 从而达到最大化运营收益和最小化能耗开销的双重目标。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下： 根据本专利技术的一个方面，提供一种基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法，其特 征在于，包括： S1、设定编码策略，由该编码策略得出的编码方案能和节点映射方案一一对应，将 编码方案视为抗体X，并预设抗体种群的大小； S2、对物理节点与物理链路分别进行初始化； S3、计算该抗体x的综合适应度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法，其特征在于，包括：S1、设定编码策略，由所述编码策略得出的编码方案能和节点映射方案一一对应，将编码方案视为抗体x，并预设抗体种群的大小；S2、对物理节点与物理链路分别进行初始化；S3、计算所述抗体x的综合适应度f(x)＝α·C(x)n+(1‑α)·E(x)n，其中C(x)n表示抗体x对应的能耗开销，E(x)n表示抗体x对应的资源开销；S4、对所述抗体x进行复制、交叉和变异的迭代过程，得到最优解，进行所述迭代过程的次数为预设的迭代次数。

【技术特征摘要】
1. 一种基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法，其特征在于，包括： 51、 设定编码策略，由所述编码策略得出的编码方案能和节点映射方案一一对应，将编 码方案视为抗体X，并预设抗体种群的大小； 52、 对物理节点与物理链路分别进行初始化； 53、 计算所述抗体x的综合适应度f(x) = a ?C(x)n+(l_a) *E(x)n，其中C(x)n表示 抗体x对应的能耗开销，E (x)n表示抗体x对应的资源开销； 54、 对所述抗体x进行复制、交叉和变异的迭代过程，得到最优解，进行所述迭代过程 的次数为预设的迭代次数。2. 根据权利要求1所述基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述步 骤S1中的编码策略为： Xi = (x!, X?, ? * * , x〇 e Q(1 < / < P) 其中，P表示抗体的种群大小，d表示虚拟节点的个数；x/为自然数，表示将编号为j的 虚拟节点映射到了编号为#的物理节点上。3. 根据权利要求1所述基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述步 骤S2具体包括： 构建虚拟节点的候选物理节点列表，根据物理节点的带宽资源等级值以及CPU能力差 等级值计算所述物理节点的综合等级值，并根据所述综合等级值对所述候选物理节点列表 中的物理节点进行非降序排列，并优先选择排序靠前的物理节点； 寻找能够满足虚拟链路带宽需求的所有物理链路，构成链路集合，将所述物理链路上 资源开销与能耗开销做归一化处理，并据此计算所述物理链路的综合适应度函数，在所述 链路集合中选择具有最小综合适应度函数的物理链路。4. 根据权利要求3所述的基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法，其特征在于，在计 算所述物理节点的综合等级值时，计算CPU能力和的CPU约束的差值，据此对所述候选列表 中的物理节点进行非降序排序，利用CPU能力差等级值NRE(s)表示所述物理节点在所述非 降序排序中的等级值；计算拓扑感知的节点带宽资源等级值记为NRK(s)，所述物理节点的 综合等级值 NR = a ?NRK(s) + (l-a) .NRE(s); 在构建链路集合P时，计算出每两个物理节点u和v之间的最短距离lenuv，从承 载了虚拟节点u的物理节点i和承载了虚拟节点v的物理节点j之间寻找距离长度在 [lenuv，MAXLEN]之内且能够满足虚拟链路luv带宽需求的所有路径； 在计算所述物理链路的综合适应度函数时，首先计算物理链路Pi」上的资源开销 C(Pij)和能耗开销E(Pij)，并做以下归一化处理：其中，C (lu丄ax和C (lu丄in分别表示在集合P中所有物理链路的资源开销的最大值和 最小值；其中，E(luv)max和E(luv)min分别表示在集合P中所有物理链路的能耗开销的最大值和 最小值； 再利用公式f(PiP = a ?C(pipn+(l-a)，E(PiPn，计算每条物理链路的综合适应度 函数。5. 根据权利要求1所述基于人工免疫系统的虚拟网络映射方法，其特征在于，所述步 骤S4中对所述抗体x进行复制时，包括步骤： 建立二维坐标，所述二维坐标的x轴代表归一化的资源开销，y轴代表归一化的能耗开 销； 将所述x轴与y轴的（0, 1)范围进行n等分，使所述二维坐标被均分为n2个区域； 根据每个所述抗体x的归一化的资源开销和能耗开销分别确定所述抗体x落在所述二 维坐标的第几个区域； 用deh表示第i个区域内所述抗体x的个数，所述第i个区域内...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏森，张忠宝，程祥，双锴，徐鹏，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11