[发明专利]软件定义网络虚拟网络映射方法

权利要求书

1.软件定义网络虚拟网络映射方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：建模软件定义网络SDN底层网络特性；

S2：建模底层节点及底层链路状态标识；

S3：建模虚拟网络请求资源需求；

S4：建模虚拟网络请求节点及链路映射标识；

S5：建模虚拟网络请求联合开销函数；

S6：建模虚拟网络请求映射成本；

S7：建模虚拟网络请求映射功耗；

S8：建模虚拟节点映射限制条件；

S9：建模虚拟链路映射限制条件；

S10：基于联合开销函数最小化确定虚拟网络请求映射策略；

所述步骤S1具体为：基于图论理论建模SDN底层网络模型，以带权无向图表示底层网络拓扑，其中，表示底层网络中节点集合，表示底层网络中第i个底层节点，M表示底层节点数量；表示底层网络中链路集合，表示连接和的底层链路；表示底层节点属性集合，其中，和分别表示的CPU计算资源和TCAM流表处理资源，1≤i≤M；表示底层链路属性集合，其中，和分别表示的带宽资源和链路传播时延，1≤i,j≤M,i≠j；令表示与相邻的底层节点集合，表示底层网络最大度数，|x|表示集合x中元素数目；

所述步骤S2具体为：该底层网络模型中的底层节点和底层链路可处于激活或休眠两种状态；令x_i,t∈{0,1}表示t时刻激活标识，x_i,t＝1表示在t时刻处于激活状态，否则，x_i,t＝0；令x_i,j,t∈{0,1}表示t时刻激活标识，x_i,j,t＝1表示在t时刻处于激活状态，否则，x_i,j,t＝0；

所述步骤S3具体为：令表示第k个到达的虚拟网络请求，其中，表示第k个虚拟网络拓扑，表示第k个虚拟网络请求到达时刻，表示第k个虚拟网络请求结束时刻，即若则VNR_k失效；令表示VNR_k到达标识，若否则，令表示VNR_k失效标识，若否则，以带权无向图表示VNR_k的虚拟网络拓扑，其中，表示VNR_k中虚拟节点集合，表示VNR_k中第u个虚拟节点，M_k表示VNR_k中虚拟节点数量；表示VNR_k中虚拟链路集合，表示连接和的虚拟链路；表示虚拟节点属性集合，和分别表示的CPU资源需求和TCAM流表处理资源需求；表示虚拟链路属性集合，及分别表示的带宽需求和最大可容忍链路传播时延，1≤k≤K，K表示虚拟网络请求数目；

所述步骤S4具体为：令α_k,u,i∈{0,1}表示VNR_k节点映射标识，α_k,u,i＝1表示VNR_k中映射至否则，α_k,u,i＝0；令β_k,u,r,i,j∈{0,1}表示VNR_k链路映射标识，β_k,u,r,i,j＝1表示VNR_k中映射至否则，β_k,u,r,i,j＝0；

在步骤S5中，根据公式建模时间T内虚拟网络请求联合开销函数，其中，Θ_k,t表示VNR_k在t时刻的联合开销，

所述Θ_k,t建模为Θ_k,t＝μ_QQ_k,t+μ_PP_k,t，其中，Q_k,t表示VNR_k在t时刻的映射成本，P_k,t表示VNR_k在t时刻的映射功耗，μ_Q和μ_P分别表示映射成本及映射功耗的加权系数；

在步骤S6中，所述Q_k,t建模为其中，表示VNR_k在t时刻的节点映射成本，建模为η_i,t表示t时刻的节点资源利用率，Γ_N(η_i,t)表示η_i,t的单位节点资源映射成本函数；表示VNR_k在t时刻的链路映射成本，建模为η_i,j,t表示t时刻的链路资源利用率，Γ_L(η_i,j,t)表示η_i,j,t的单位链路资源映射成本函数；

所述η_i,t建模为其中，和分别表示t时刻已占用CPU资源及TCAM资源，δ_C和δ_T分别表示CPU资源利用率及TCAM资源利用率的加权系数，δ_C+δ_T＝1；所述Γ_N(η_i,t)建模为所述η_i,j,t建模为其中，表示t时刻已占用带宽资源；所述Γ_L(η_i,j,t)建模为

所述建模为所述建模为所述建模为

在步骤S7中，所述P_k,t建模为其中，表示VNR_k在t时刻的节点功耗，建模为其中，P_i^ON表示由休眠状态切换至激活状态对应的功耗，P_i^MAX表示的满载功耗，z表示校正参数；表示VNR_k在t时刻的链路功耗，建模为其中，表示由休眠状态切换至激活状态对应的功耗，表示的满载功耗；

在步骤S8中，建模虚拟节点映射约束条件：1)同一个虚拟网络请求中每个虚拟节点只能映射到一个底层节点上：2)同一个虚拟网络请求中不同的虚拟节点不能同时映射到相同的物理节点上：3)底层节点CPU计算资源约束条件：4)底层节点TCAM流表处理资源约束条件：5)节点映射标识域约束条件：α_k,u,i∈{0,1}；6)底层节点激活状态约束条件：

在步骤S9中，建模虚拟链路映射约束条件为：1)流守恒约束条件：2)底层链路带宽资源约束条件：3)虚拟链路时延约束条件：4)链路映射标识域约束条件：β_k,u,r,i,j∈{0,1}；5)底层链路激活状态约束条件：

步骤S10中，在满足虚拟网络请求节点映射和链路映射约束条件下，以虚拟网络请求联合开销函数最小化为目标，优化确定虚拟网络请求映射策略，即其中，和分别表示VNR_k中和的最优映射策略，Θ(·)表示虚拟网络请求联合开销函数。