一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及网络虚拟化技术领域，具体公开了一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法及系统。其中包括用户发起VNF部署请求；处理VNF部署请求，分析当前待部署VNF的多维资源需求；生成VNF迁移方案：根据当前服务器的负载和已部署VNF的多维资源需求判断是否需要将服务器中已经部署的相关VNF迁出至其他服务器中，并根据判断结果执行迁出或不迁出工作，调整服务器的剩余资源空间；根据待部署VNF的多维资源需求生成部署方案，并根据方案将待部署的VNF进行部署；部署完成后更新数据库中的部署信息。本发明专利技术提出的VNF部署方法可以在保证服务器资源分配均衡的同时，在多个维度上实现近乎最优的资源利用，进而有效减少使用的服务器的数量，提高资源利用率。提高资源利用率。提高资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法，属于网络虚拟化


技术介绍

[0002]NFV是一种利用云计算和虚拟化技术提供网络服务新方法，它将传统的专用网络设备作为特定的虚拟网络功能(virtualnetworkfunction,VNF)进行管理，并将其映射到通用物理服务器上，实现了每个网络功能的独立管理，并在各种网络位置实例化，例如数据中心、分布式网络节点和最终用户场所等。同时，软件与硬件的解耦实现了基础设施资源的共享，使得硬件和软件可以在不同的时间执行不同的功能。因此，利用NFV，网络运营商可以更灵活、更快、成本更低地部署新的网络服务。
[0003]虽然这种新的服务交付方式可以带来许多优势和好处，但如何高效地部署VNF仍然是一个巨大的挑战，因为它在考虑成本、负载均衡和按需容量分配等许多因素时非常复杂。现有大部分研究都仅对单一资源需求展开研究而忽略了VNF对其他资源的需求，因而产生了大量的资源碎片(由于VNF部署不合理导致服务器的部分资源无法满足其他VNF的需求，这些无法分配出去的资源即资源碎片)，存在资源分配失衡的问题，造成低效部署。如在存储空间充足但CPU资源不足的服务器上部署使用大量CPU资源的VNF，会加剧存储空间的浪费，从而使用更多的服务器，产生更多的能耗与支出。
[0004]由于只考虑单一资源的优化问题往往会造成其他资源分配的不合理，所以在数据中心环境下存在着明显的局限性。因此，如何在各种资源需求之间做出合适的权衡是一个具有挑战性的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法与系统。可以根据当前服务器内的多维资源利用率对多个服务器内已部署的VNF进行重新整合，既可以降低服务器内部署VNF的不合理性又可以为后续发出部署请求的VNF提供良好的部署方案，高效的资源利用也可以降低能耗，减少支出。
[0007]为实现上述技效果，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法，所述方法包括：
[0009]接受用户发起的VNF部署请求，分析当前待部署VNF的多维资源需求；
[0010]生成VNF迁移方案：根据当前服务器的负载和已部署VNF的多维资源需求判断是否需要将服务器中已经部署的相关VNF迁出至其他服务器中，并根据判断结果执行迁出或不迁出工作，调整服务器的剩余资源空间；
[0011]根据待部署VNF的多维资源需求和服务器的剩余资源空间生成部署方案，并根据方案将待部署的VNF进行部署；
[0012]部署完成后更新数据库中的部署信息。
[0013]具体的，所述生成VNF迁移方案中，根据判断执行迁出或不迁出工作的具体方式包括设定相关资源利用率阈值，若某一服务器存在一种或一种以上资源利用率超出阈值的情况，则判断该服务器下相应的VNF需要进行迁出。
[0014]具体的，所述生成VNF的迁移方案步骤中还包括确定需要迁出VNF种类，确定需要迁出VNF的种类的方法包括：
[0015]获取各服务器中不同类型的VNF数量及相关VNF对应的资源需求，当服务器中的某种或某些资源利用率超出阈值时，选择迁出该类资源利用率高而其他资源利用率低的VNF。
[0016]具体的，还包括根据VNF的多维资源需求具体确定需要待迁移的VNF，所述确定方法包括如下步骤：
[0017]将过负载服务器下的所有VNF进行多维资源需求的收集；
[0018]根据收集结果将零散的资源需求进行多向的归一化处理，整合成每个对应VNF的综合资源需求；
[0019]根据综合资源需求对比选出需要迁移的VNF。
[0020]具体的，设置第j个服务器的多维资源需求中第h种资源的资源利用率U
j
h表达式为：
[0021][0022]设置第j个服务器的第h种资源利用率阈值对该服务器下所有VNF第h种资源利用率和该服务器的第h种资源利用率阈值进行对比，根据对比的结果确定需要迁出的VNF类型。
[0023]具体的，所述多向的归一化处理包括将VNF零散的资源利用率进行综合运算，获得归一化值N
i
，归一化值N
i
的具体计算公式如下：
[0024][0025]式中指第j个服务器下的第i个VNF的第k种资源的资源需求，指第j个服务器下所有VNF的第k种资源的资源需求最大值，式中，k1、k2、
…
k
n
、k
n+1
、
…
k
m
是第h种资源的延伸，分别指代VNF所占用资源的资源种类，其中k1、k2、
…
k
n
指的是资源利用率大于资源利用率阈值时的资源种类，k
n+1
、k
n+2
、
…
k
m
指的是资源利用率不大于资源利用率阈值时的资源种类；
[0026]在确定需要迁出的VNF时，将归一化值N
i
最大的VNF迁出，其中分子无项时可设置为0判断不需要迁出，分母无项时采用数字1进行替代。
[0027]具体的，所述生成部署方案的方法包括如下步骤：
[0028]在部署VNF前，整合所有待部署VNF的请求并根据VNF的综合资源需求进行降序排列，得到序列VNFsSorted后，按照顺序依次对VNFsSorted中的VNF进行部署；
[0029]获取各服务器在拟部署VNF后不同类型的资源利用率，并设置部署过程中相应的资源利用率阈值，将服务器的各种资源利用率及其阈值分别表示为多维向量的形式，使用拟部署完成后该服务器下对应的多维资源利用率和多为资源利用率阈值的欧氏距离ρ与余弦相似度cos(θ)来表示服务器的资源使用程度与资源均衡程度；
[0030]根据服务器的资源使用程度与资源均衡程度为各个待部署VNF寻找最合适的服务器进行部署，优先选择欧氏距离ρ较小而余弦相似度cos(θ)较大的节点来部署VNF；
[0031]通过周期性更新各服务器的资源信息，优先选择已部署VNF的服务器进行部署，若所有已部署的服务器均无合适节点用于部署，则将该VNF部署到新的空闲服务器上，最终得到各个VNF的部署结果并更新在使用的服务器的数量。
[0032]具体的，还包括利用线性加权法将优化目标定义为多维资源失衡度MRU，所述多维资源失衡度MRU的计算公式为：
[0033]MRU＝α
×
ρ
‑
β
×
cos(θ)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0034]式中，α和β均为设定的权重参数。
[0035]具体的，所述方法将待迁出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：接收用户发起的VNF部署请求，分析当前待部署VNF的多维资源需求；生成VNF迁移方案：根据当前服务器的负载和已部署VNF的多维资源需求判断是否需要将服务器中已经部署的相关VNF迁出至其他服务器中，并根据判断结果执行迁出或不迁出工作，调整服务器的剩余资源空间；根据待部署VNF的多维资源需求和多个服务器的剩余资源空间生成部署方案，并根据部署方案将待部署的VNF进行部署；部署完成后更新数据库中的部署信息。2.根据权利要求1所述的一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法，其特征在于，所述生成VNF迁移方案中，判断执行迁出或不迁出工作的方式包括设定资源利用率阈值，若某一服务器存在一种或一种以上资源利用率超出阈值的情况，则判断该服务器下相应的VNF需要进行迁出。3.根据权利要求1所述的一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法，其特征在于，所述生成VNF迁移方案步骤中还包括确定需要迁出VNF的种类，确定需要迁出VNF的种类的方法包括：获取各服务器中不同类型的VNF数量及相关VNF对应的多维资源需求，当服务器中的某种或某些资源利用率超出阈值时，迁出该类资源利用率高而其他资源利用率低的VNF。4.根据权利要求3所述的一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法，其特征在于，还包括根据已部署VNF的多维资源需求具体确定需要待迁移的VNF，所述确定方法包括如下步骤：将过负载服务器下的所有VNF进行多维资源需求的收集；根据收集结果将零散的资源需求进行多向的归一化处理，整合成每个对应VNF的综合资源需求；根据综合资源需求对比选出需要迁移的VNF。5.根据权利要求4所述的一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法，其特征在于，设置第j个服务器的多维资源需求中第h种资源的资源利用率表达式为：设置第j个服务器的第h种资源利用率阈值对该服务器下所有VNF第h种资源利用率和该服务器的第h种资源利用率阈值进行对比，根据对比的结果确定需要迁出的VNF类型。6.根据权利要求5所述的一种多维资源均衡的虚拟网络功能部署方法，其特征在于，所述多向的归一化处理包括将VNF零散的资源利用率进行综合运算，获得归一化值N
i
，归一化值N
i
的具体计算公式如下：
式中指第j个服务器下的第i个VNF的第k种资源的资源需求，指第j个服务器下所有VNF的第k种资源的资源需求最大值，式中，k1、k2、
···
k
n
、k
n+1
、
···
k
m
是第h种资源的延伸，分别指代VNF所占用资源的资源种类，其中k1、k2、
···
k
n
指的是资源利用率大于资源利用率阈值时的资源种类，k...

【专利技术属性】
技术研发人员：江凌云，谷佳，朱洪波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：