[发明专利]一种基于历史数据实现拓扑感知的虚拟网络映射方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现虚拟网络映射的方法，属于计算机网络技术领域，特别是属于网络 虚拟化技术领域。

背景技术

网络虚拟化是指将一个共用的物理网络基础设施从逻辑上划分为多个相互隔离的、具有 不同网络拓扑的虚拟网络。虚拟网络一般包括多个虚拟节点和多条虚拟链路，每个虚拟节点 和每条虚拟链路都具有不同的资源需求，如虚拟节点对中央处理单元CPU的资源需求，虚拟 链路对物理链路带宽的需求。服务提供商SP通过租用底层物理网络的基础设施切片，充分利 用底层物理网络基础设施上提供的访问控制权，能够在不需进行相关物理网络硬件的投入前 提下，能够快速部署自定制的网络协议或架构即虚拟网络，给终端用户提供多样化的服务。

在虚拟网络向底层物理网络的映射过程中，由于需要同时满足节点和链路的资源需求， 网络虚拟化的映射问题是一个NP-hard问题。目前与其相关的解决方案普遍基于启发式方法 而设计，但目前的启发式虚拟网络映射方案存在如下问题：(1)目前的资源评分标准是将物 理节点的CPU能力值乘以该节点相邻链路带宽之和作为度量值，然而这种资源评分标准并不 准确，导致方案有可能选择CPU能力强而链路弱的物理节点进行映射，以致虚拟网路映射在 链路映射阶段失败；(2)总是使用贪婪算法选择评分最高的物理节点进行映射，而忽略了已 经映射好的虚拟节点的位置即未考虑虚拟网络的拓扑。因此，在进行虚拟网络映射的过程中， 如何更好的对底层物理网络资源能力进行评价，如何根据已经映射完毕的虚拟节点及其拓扑 结构，实现下一步节点映射的优化选择是目前计算机网络工程领域一个急需要解决的技术难 题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是发明一种实现虚拟网络映射的方法，能够利用底层网络积累 的大量的虚拟网络成功映射的历史数据集合，实现对底层物理网络资源能力的科学评价，并 能够结合已经映射完毕的虚拟节点及其拓扑结构，实现下一步节点映射的优化选择。

为了达到上述目的，本发明提出了一种基于历史数据实现拓扑感知的虚拟网络映射方法， 所述方法包括下列操作步骤：

(1)根据底层物理网络积累的虚拟网络成功映射的历史数据集合，计算底层物理网络节 点之间的依赖关系矩阵M，具体包括如下操作步骤：(11)对底层物理网络的所有物理节点从 1进行编号，直到编号n，n是一个自然数，等于底层物理网络的物理节点数目；(12)从 底层物理网络积累的虚拟网络成功映射的历史数据集合中，取出每一个映射记录；对每一个 映射记录，都构造一个n行n列的空矩阵P，初始时该矩阵P的每个元素值为0值；在该映 射记录中，如果第i个底层物理节点至少被该映射记录中一个虚拟节点成功映射过，则让矩 阵P的第i行第i列的元素a_ii取值为1；在该映射记录中，如果第i个底层物理节点和第j个 底层物理节点之间的一条物理路径至少被该映射记录中的一条虚拟链路成功映射过，则让矩 阵P的第i行第j列的元素a_ij和第j行第i列的元素a_ji都取值为该条物理路径的跳数的倒数， 其中i和j都是大于等于1、小于等于n的自然数，i和j必须不相等；(13)把步骤12中所构 造的所有矩阵P进行矩阵相加求和，得到一个新的n行n列矩阵S；(14)对矩阵S进行归一 化处理，得到底层物理网络节点之间的依赖关系矩阵M；归一化处理的具体方式是：对于矩 阵M第i行第i列的元素M_ii取值为该元素表示底层物理网络第i个物理节点的平均 重要度因子；对于矩阵M第i行第j列的元素M_ij取值为该元素表示底层物理网 络第i个物理节点和第j个物理节点之间的平均关联度因子；上述式中S_ii表示矩阵S第i行第 i列的元素，S_ij表示矩阵S第i行第j列的元素，i和j都是大于等于1、小于等于n的自然数， i和j必须不相等；

(2)对于一个需要进行映射的虚拟网络，根据该虚拟网络中虚拟节点对CPU资源的需 求大小，从大到小对该虚拟网络的所有虚拟节点进行排序；