[发明专利]一种双向排序的虚拟网络映射方法

说明书

技术领域

网络虚拟化技术是推动互联网体系架构发展的重要方法之一，其本质是通过抽象、分配、隔离机制在一个公共物理网络上独立地运营多个虚拟子网，各虚拟子网可以使用相互独立的协议体系，并能够根据用户动态变化的需求对整个网络中节点和链路资源进行合理配置，从而增强网络的灵活性与多样性，实现网络的可测可控性，最优化网络资源的分配与调度，提高安全和服务质量、降低运营维护成本，以求根本性地解决互联网现有的僵化、以补丁和更新为主的发展现状。

网络虚拟化技术可以用于为新型网络体系结构的研究提供共享物理实验网络的基础，同时它还能够将底层物理设施提供商与网络服务运营商相分离，允许多个运营商的网络共享同一个公共的底层物理网络基础架构(链路、交换节点等)，每个网络都在其中拥有既不受其他网络影响又可以灵活调整的网络资源份额，不同网络运营商可以采用不同的网络协议，提供创新的端到端服务，因此网络虚拟化也很有希望成为一种未来网络的主流运营模式。

背景技术

虚拟网络映射问题则是网络虚拟化技术中必不可少的环节，它的主要功能是将用户的虚拟网络请求(Virtual Request)合理地映射至运营商提供的底层物理网络设施(Substrate Network)，映射过程不仅要实现虚拟网络之间的分隔与互不影响，从而保证每个虚拟网络用户的服务质量(QoS)，同时也要尽量合理地分配底层物理网络资源，提高资源利用率。

由于虚拟网络请求拓扑的多样性，以及节点和链路两组限制条件需要同时考虑，使得将多个不同的虚拟网络映射到一个公共底层物理网络成为NP-hard问题。为解决该问题，国内外很多研究人员已经基于时间窗模型提出了一些实现次优解的映射方法。时间窗模型是指，在每个时间窗内统计当前所有的虚网映射请求，并进行一次映射，对映射成功的请求，相应更新底层物理网络状态；对映射失败的请求，将请求放入等待队列；或满足一定条件后直接拒绝该请求。这一过程如图1所示。

在图1中，在当前时间窗内使用映射算法对虚拟网络请求进行映射前，都要对时间窗内的虚拟网络进行预处理，目前基本所有算法使用的方法都是对虚网请求按照其收入(Revenue)从大到小排序，这一方法的根据是：优先映射收入较大的虚网请求，可以使这些请求映射成功的机率增大，因而可以提升总体映射成功的收入数量。但是，这种方法仅适用于虚网请求规模小于底层物理网络剩余资源规模的情况，其中，虚网和物理网的规模是指网络的节点处理能力(CPU)或链路带宽(BW)的大小，而当虚网请求规模等于底层物理网络剩余资源规模时，使用这种方法会导致映射成功率迅速下降，总体映射成功的收入也迅速下降，这是由于在等规模情况下优先映射收入较大的虚网请求，会导致规模相当的物理网络剩余资源的关键部分被占用，由此在底层物理网络中产生了节点或链路瓶颈，这些瓶颈将会使后续的物理网络剩余资源无法得到顺利使用，从而造成映射成功率下降。

另外，虚网请求规模等于底层物理网络剩余资源规模的情况在虚网映射问题中具有重要意义：首先，当虚网请求规模大于底层物理网络剩余资源规模时，对映射系统的影响与等规模情况类似，因此可以归类为等规模情况处理；其次，当虚网请求规模等于底层物理网络剩余资源规模时，需要新的虚网请求排序方法以提升总体映射成功的收入数量；第三，当虚网请求规模小于底层物理网络剩余资源规模时，随着先前映射成功且没有完成服务的虚网请求对底层物理网资源的不断占用，底层物理网剩余资源会逐渐减少并达到与虚网请求规模相等的情况。综上所述，虚网请求规模等于底层物理网络剩余资源规模是一种关键的情况，需要一种合理的方法提升此时的映射成功率和总体映射成功的收入数量。

发明内容

本发明分析了虚网请求规模等于底层物理网络剩余资源规模的情况，发现此时将虚网请求按收入从大到小排序的方法容易导致底层物理网络出现瓶颈，即某个已经映射成功、且收入较大的虚网请求会占据底层物理网剩余资源的若干关键部分，可能导致剩余资源被割裂，从而不能为后续的虚网请求服务，降低了映射成功的虚网请求总收入。为了解决这个问题，一个合理的出发点应该是：在等规模的底层物理网剩余资源上，尽量增加映射成功的虚网请求总收入。

本发明根据该出发点，提出使用虚网请求按收入从小到大排序(反向排序)的方法，用于虚网请求规模等于底层物理网络剩余资源规模的情况。这种反向排序的方法，使得收入较小的虚网请求得到优先考虑，提高了映射的成功率，减小了底层物理网络瓶颈出现的可能性。同时，由于虚网粒度的减小，物理网剩余资源得到了更加充分的利用，即映射成功的虚网请求总收入得到了提升。