[发明专利]一种基于地理位置约束的批量虚拟网络映射方法

说明书

技术领域

本发明属于互联网通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于地理位置约束的批量虚拟网络映射方法。

背景技术

随着越来越多的互联网新型应用的出现，现有的互联网架构很难满足这些不同应用对互联网架构的要求，令互联网发展呈现出僵化现象。网络虚拟化技术是一种解决互联网僵化问题的有效手段。网络虚拟化技术对公用的底层基础网络设施进行抽象并提供统一的可编程接口，将多个彼此隔离且具有不同拓扑的虚拟网络（Virtual Network，VN）映射到公用的基础设施网络（Substrate Network，SN）上，为用户提供差异化服务。

图1是虚拟网络映射示意图。如图1所示，虚拟网络映射包括虚拟节点的映射和虚拟链路的映射。因为不同的虚拟网络可以映射到同一个物理网络上，所以为了增加接受率，映射方法的选择是非常重要的。即使提前知道所有的虚拟网络请求，但由于虚拟节点和虚拟链路对资源的要求、地理位置对虚拟节点的约束以及映射的复杂性，使得虚拟网络映射变得非常困难。大多数方法的建议是先使用贪婪算法去预先映射虚拟节点，然后集中进行虚拟链路映射。然而即使所有的虚拟节点映射完成，虚拟链路的映射也相当复杂。并且预先进行虚拟节点映射而不考虑其与虚拟链路映射的关系往往限制了解决方案，得不到一个较好的映射结果。所以，目前使用的虚拟网络映射算法，在映射虚拟节点的时候，也同时映射虚拟链路。

在进行虚拟网络映射时，还需要关注映射成本最小化和节点生存性问题。映射成本最小化是指最终得到的虚拟网络映射方案所产生的成本最小。节点生存性问题是指虚拟网络映射完成后，如果物理网络中的物理节点失效，如何将其上映射的虚拟节点及其链路迁移至其他有效的物理节点和物理链路上。

目前很多虚拟网络映射方法都是在映射的时候考虑节点生存性问题。通常在某一时刻只有一个虚拟网络需要映射的时候，考虑在某一时刻最多只有一个虚拟节点失效的情况下，为原虚拟网络增加K个备份节点，一般情况下备份节点与原虚拟节点一一对应，以保证在有虚拟节点失效的情况下（因为最多只有一个节点映射失效）能成功迁移恢复，简称K-冗余映射方案。该方案的主要思路如下：首先增强原始虚拟网络，为原始的虚拟网络的增加K个备份节点及相应的备份链路。图2是增强型虚拟网络示意图。如图2所示，V0至V3表示虚拟节点，其上所标示的数值为节点资源需求，虚拟节点之间的连线为虚拟链路，其上所标示的数值为链路资源需求。在该增强型虚拟网络中，每个虚拟节点都设置了备份节点，即K=4，其对应的节点资源需求和链路资源需求与原始节点一致。在映射的过程中，首先映射原始虚拟网络，然后再映射备份节点和备份链路，显而易见，备份节点与原始节点不可映射至同一物理节点。由于只考虑某一时刻最多只有一个虚拟节点失效的情况，因此不同的备份节点可以映射至同一个物理节点，备份链路也可以与工作链路资源共享。

此方案主要有两个缺点：第一，此方案中在进行虚拟网络映射的时候，同时到达的虚拟网络只有一个，这只考虑了实际情况中的一种，还有另外一种情况就是：即使在进行静态虚拟网络映射的时候，在某一时刻也可能有多个虚拟网络同时到达，那么在这种情况下，不仅要考虑各个虚拟网络内部的资源共享，还要考虑同时到达的多个虚拟网络之间的资源共享情况；第二，虚拟节点的映射没有考虑到地理位置的约束，只要满足虚拟节点的容量要求以及相应的虚拟链路容量要求，虚拟节点就可以映射到物理网络中的任意物理节点上，这和实际情况是不相符的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于地理位置约束的批量虚拟网络映射方法，在考虑地理位置约束的同时，通过反向生成新虚拟网络提高备份资源共享程度，节约网络资源。

为实现上述发明目的，本发明基于地理位置约束的批量虚拟网络映射方法，包括以下步骤：

S1：在到达的每个虚拟网络请求中，以虚拟节点的地理位置坐标为圆心，根据预设的映射半径确定每个虚拟节点的可映射物理节点集合；

S2：依次映射每个虚拟网络，映射虚拟节点时，在其可映射物理节点中，优先选择本次映射中之前虚拟网络已映射的物理节点进行映射；

S3：根据已映射的物理节点拓扑反向生成新虚拟网络，其虚拟节点与步骤S2中映射的物理节点对应，节点资源需求为与该物理节点上所映射的原虚拟节点的节点资源需求之和，虚拟链路的链路资源需求为对应的物理路径上所承载的原虚拟链路的链路资源需求之和；

S4：生成步骤S3中得到的新虚拟网络的增强型虚拟网络，并将备份节点和备份链路进行映射。