一种基于反馈控制的高效节能虚拟网络映射方法技术

本发明专利技术适用于虚拟网络控制方法的技术领域，公开了一种基于反馈控制的高效节能虚拟网络映射方法，其具体步骤为：建立虚拟网络分配模型、设定虚拟网络分配方法的初始值、挑选底层节点、挑选底层链路、虚拟网络分配、更新底层网络状态以及完成虚拟网络分配。本发明专利技术提供的一种基于反馈控制的高效节能虚拟网络映射方法，够根据虚拟网络的动态映射特点，将虚拟网络的分配范围限定在底层节点的层次，并能够动态地逐步增大虚拟网络的分配范围，从而实现虚拟网络分配能耗最优，大大降低节点映射能耗代价，保证了虚拟网络离开时CPU资源量能够及时释放，提高了CPU利用率，从而显著提高虚拟网络的分配速率，尤其适合大规模虚拟网络映射场景。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本专利技术涉及一种虚拟网络控制方法，特别涉及一种基于反馈控制的高效节能虚拟 网络映射方法。 【
技术介绍
】 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，促使绿色网络研宄的兴起，网络能耗问题成为研宄热点。 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。 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。 虚拟网络分配可如下模型化：建立从Gv到G 3某一子集的映射M V，即【主权项】1. ，其特征在于：其具体步骤如下： A) 建立虚拟网络分配模型： 底层网络：建立无向图，其中Ns为底层节点集合，LsS底层链 路集合，^为底层节点属性集合，Cf为底层链路属性集合，所述的底层节点属性为各底层 节点的CPU资源，所述的底层链路属性为各底层节点的带宽资源； 虚拟网络：建立无向图其中Nv为虚拟节点集合，Lv为虚拟链 路集合，^为虚拟节点属性集合，Cf为虚拟链路属性集合，所述的虚拟节点属性为各虚拟 节点的CPU资源，所述的虚拟链路属性为各虚拟节点的带宽资源； 虚拟网络分配标记：设LNum为当前与虚拟网络连接的底层链路的个数，即当前底层网 络中成功分配的虚拟网络数量，其初始值为〇 ; B) 设定虚拟网络分配方法的初始值：记录每个底层节点的度，将每个底层节点和每条 底层链路的映射状态均设定为可映射，等待虚拟网络的请求； C) 挑选底层节点：底层网络收到虚拟网络的请求后，判断当前底层链路是否均已连 接，即LNum大于或等于底层链路的总数量，如果存在未连接的底层链路，则遍历所有可映 射的底层节点，以寻找度最少的底层节点u，如果成功，则转至步骤D);如果没有找到，则转 至步骤E);如果不存在未连接的底层链路，则转至步骤G); D) 挑选底层链路：遍历底层节点u所在的所有底层链路，并判断检查该底层链路是否 稳定，如果稳定，则将该底层链路的映射状态设为不可映射，并转至步骤F);如果不稳定， 则放弃该底层链路，并将该底层链路的映射状态设为不可映射；如果遍历之后并没有稳定 的底层链路，则将底层节点的映射状态设为不可映射，重新回转至步骤C); E) 底层节点分配失败：返回无法找到适合的底层节点信息，并转至步骤J); F) 虚拟网络分配：将稳定的底层链路与虚拟网络连接，并将虚拟网络的节点映射状态 和链路映射状态更改为已映射，返回虚拟网络分配成功，LNum加1，等待虚拟网络离开，并 同时处理下一个虚拟网络请求，即回转至步骤C); G) 底层链路分配失败：返回当前底层网络忙的信息，并转至步骤J); H) 更新底层网络状态：检查当前虚拟网络的映射情况，如果虚拟网络的节点映射状态 和链路映射状态均为未映射，则结束底层链路与虚拟网络的连接，LNum减1，转至步骤I); I) 完成虚拟网络分配：释放分配给虚拟网络的CPU资源，完成当前虚拟网络的连接，并 处理下一个虚拟网络的请求，直至所有底层链路均断开与虚拟网络的连接； J) 虚拟网络分配失败：返回当前虚拟网络无法分配的信息，结束虚拟网络分配。2. 如权利要求1所述的，其特征在 于：所述的步骤D)还包括如下具体步骤： D1)寻找到u所在的一条底层链路luv，将该底层链路1^的映射状态更改为不可映射， 并调用另一个底层端点v，将底层节点u和v的度各减一，如果此时u的度小于或等于0,则 转至步骤D2);如果v的度小于或等于0,则转至步骤D3);如果u和v的度都大于0,则判定 luv稳定，转至步骤F); D2)将u的映射状态更改为不可映射，判定该底层节点u不具有稳定的底层链路，重新 回转至步骤c); D3)将v的映射状态更改为不可映射，判定该底层链路luv不稳定，放弃1 uv，重新寻找底 层链路，回转至步骤D1)。【专利摘要】本专利技术适用于虚拟网络控制方法的
，公开了，其具体步骤为：建立虚拟网络分配模型、设定虚拟网络分配方法的初始值、挑选底层节点、挑选底层链路、虚拟网络分配、更新底层网络状态以及完成虚拟网络分配。本专利技术提供的，够根据虚拟网络的动态映射特点，将虚拟网络的分配范围限定在底层节点的层次，并能够动态地逐步增大虚拟网络的分配范围，从而实现虚拟网络分配能耗最优，大大降低节点映射能耗代价，保证了虚拟网络离开时CPU资源量能够及时释放，提高了CPU利用率，从而显著提高虚拟网络的分配速率，尤其适合大规模虚拟网络映射场景。【IPC分类】H04L12-917, H04L12-46【公开号】CN104780125【申请号】CN201510161067【专利技术人】蒋云良, 李春芝, 陈晓华, 申情 【申请人】湖州师范学院【公开日】2015年7月15日【申请日】2015年4月8日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于反馈控制的高效节能虚拟网络映射方法，其特征在于：其具体步骤如下：A)建立虚拟网络分配模型：底层网络：建立无向图其中Ns为底层节点集合，Ls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，所述的底层节点属性为各底层节点的CPU资源，所述的底层链路属性为各底层节点的带宽资源；虚拟网络：建立无向图其中Nv为虚拟节点集合，Lv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，所述的虚拟节点属性为各虚拟节点的CPU资源，所述的虚拟链路属性为各虚拟节点的带宽资源；虚拟网络分配标记：设LNum为当前与虚拟网络连接的底层链路的个数，即当前底层网络中成功分配的虚拟网络数量，其初始值为0；B)设定虚拟网络分配方法的初始值：记录每个底层节点的度，将每个底层节点和每条底层链路的映射状态均设定为可映射，等待虚拟网络的请求；C)挑选底层节点：底层网络收到虚拟网络的请求后，判断当前底层链路是否均已连接，即LNum大于或等于底层链路的总数量，如果存在未连接的底层链路，则遍历所有可映射的底层节点，以寻找度最少的底层节点u，如果成功，则转至步骤D)；如果没有找到，则转至步骤E)；如果不存在未连接的底层链路，则转至步骤G)；D)挑选底层链路：遍历底层节点u所在的所有底层链路，并判断检查该底层链路是否稳定，如果稳定，则将该底层链路的映射状态设为不可映射，并转至步骤F)；如果不稳定，则放弃该底层链路，并将该底层链路的映射状态设为不可映射；如果遍历之后并没有稳定的底层链路，则将底层节点的映射状态设为不可映射，重新回转至步骤C)；E)底层节点分配失败：返回无法找到适合的底层节点信息，并转至步骤J)；F)虚拟网络分配：将稳定的底层链路与虚拟网络连接，并将虚拟网络的节点映射状态和链路映射状态更改为已映射，返回虚拟网络分配成功，LNum加1，等待虚拟网络离开，并同时处理下一个虚拟网络请求，即回转至步骤C)；G)底层链路分配失败：返回当前底层网络忙的信息，并转至步骤J)；H)更新底层网络状态：检查当前虚拟网络的映射情况，如果虚拟网络的节点映射状态和链路映射状态均为未映射，则结束底层链路与虚拟网络的连接，LNum减1，转至步骤I)；I)完成虚拟网络分配：释放分配给虚拟网络的CPU资源，完成当前虚拟网络的连接，并处理下一个虚拟网络的请求，直至所有底层链路均断开与虚拟网络的连接；J)虚拟网络分配失败：返回当前虚拟网络无法分配的信息，结束虚拟网络分配。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋云良，李春芝，陈晓华，申情，
申请(专利权)人：湖州师范学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33