[发明专利]基于动态资源需求及拓扑感知的虚拟网络映射的构建方法

权利要求书

1.一种基于动态资源需求及拓扑感知的虚拟网络映射的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立虚拟网络映射系统模型；

S2、依据虚拟网络请求的优先级对虚拟网络请求进行排序，对处于相同优先级的虚拟网络请求，依据其长期受益进行排序；

S3、对虚拟网络的拓扑信息进行pretag值标注，依据pretag值选择并跟进拓扑信息的子算法、进行映射；

S4、依据映射结果执行相应操作，

若映射失败，返回S2并按序继续执行后续步骤，

若映射成功，则依据ε参数判断虚拟网络请求是否变更需求，若ε＝0则表明需求变更，返回S2并按序继续执行后续步骤，若ε＝1则表明映射结束，释放所有底层资源；

S1具体包括如下步骤：

S11、将底层网络划分为物理节点与物理链路，底层网络可表示为有权的无向图

其中，N_S表示为底层物理节点的集合，L_s表示为底层物理链路的集合，则表示为底层网络的物理节点的属性，表示为底层网络的物理链路属性；

S12、将虚拟网络划分为虚拟节点与虚拟链路，虚拟网络可表示为加权的无向图

其中，N_v表示为虚拟节点的集合，L_v表示为虚拟链路的集合，则表示为虚拟节点的属性，表示为虚拟链路属性；

S13、虚拟网络请求可表示为VNRⁱ(G_V，t_a，t_d，f_i，g_i，ε，β)，

其中，t_a表示为虚拟网络请求到达时间，t_d表示虚拟网络的生命周期，i表示为第i个虚拟网络请求，f_i表示标志位，g_i表示虚拟网络请求的拓扑结构，g_i＝0表示一般拓扑、g_i＝1表示星型拓扑、g_i＝2表示环形拓扑，ε为一个二进制数、ε＝1表示释放资源、ε＝0表示改变需求，β为一个向量、β＝[β₁，β₂，β₃，β₄]、β₁＝1表示增加节点资源、β₂＝1表示减少节点资源、β₃＝1表示增加链路带宽、β₄＝1表示减少链路带宽，

当虚拟网络请求到达时，若底层网络资源满足需求，则接受其请求，反之则拒绝或延迟请求；

S14、将虚拟网络映射划分为虚拟节点映射与虚拟链路映射，得到节点映射方程f_i：N_v→N_s以及链路映射方程g_i：结合所述节点映射方程及链路映射方程，得到对于一个虚拟网络请求的虚拟网络映射；

S15、评估虚拟网络映射的质量，评价指标包括底层网络的长期平均收益、物理网络的开销、物理网络的长期收益开销比以及虚拟网络请求的接受率；

S2具体包括如下步骤：

S21、依据终端用户接入业务的优先级判断虚拟网络请求的优先级，设置标记位f_i对优先级进行区分，设虚拟网络请求的到来服从参数为λ的泊松分布，其中，低优先级的虚拟网络请求的到来服从参数为λ_L的泊松分布，f_i＝0，高优先级的虚拟网络请求的到来服从参数为λ_H的泊松分布，f_i＝1，λ＝λ_L+λ_H；

S22、对于相同优先级的虚拟网络请求，虚拟网络根据其长期的收益进行排序，虚拟网络请求的长期的收益表达式为

其中，θ表示为CPU资源与带宽资源的相对权重，cpu(d_v)表示为虚拟节点d_v的CPU的需求值，而bw(l_v)表示为带宽的需求值；

S3具体包括如下步骤：

S31、计算底层网络的负载平衡，定义一个具有权重的节点与链路均衡表达式

其中，ξ、σ是代表对于节点与链路的负载的权值，ξ+σ＝1；

S32、将节点的重要性的描述表示为使用上述表达式为节点排序，随后，虚拟网络请求在请求队列中检测其拓扑结构，并调用相应的子算法进行映射；

在S32中，当虚拟网络请求在请求队列中检测其拓扑结构为一般拓扑时，进行如下步骤：

S331、使用广度优先搜索法并根据一般拓扑请求资源的度量值，将虚拟网络请求转化为树型拓扑，对于虚拟网络的请求依次进行二二映射；

S341、按序进行节点映射，若二个节点映射成功后，利用多商品流的算法进行对应二个节点之间的链路映射；

S351、若映射成功，则计算LB(N_s，l_s)的值，反之则返回映射失败；

S361、若LB(N_s，l_s)的值大于设定的阀值，根据现有的底层网络的资源值重新计算一般拓扑请求资源的度量值，并返回S331进行重新映射，若LB(N_s，l_s)的值小于或等于设定的阀值，则表示映射成功并重新计算一般拓扑请求资源的度量值，进行下一轮映射；

S371、若虚拟网络的节点和链路全部完全映射成功则循环结束，反之则返回映射失败；

在S32中，当虚拟网络请求在请求队列中检测其拓扑结构为星型拓扑时，进行如下步骤：

S332、按照星型拓扑请求资源的度量值SRR(n_v)对虚拟网络请求进行排序，按照虚拟网络映射中接近度Close(n_i)的值对于底层网络的排序；

S342、将最大的SRR(n_v)与最大的Close(n_i)进行映射，利用多商品流的算法进行对应二个节点之间的链路映射；

S352、若映射成功，计算LB(N_s，l_s)的值，反之则返回映射失败

S362、若LB(N_s，l_s)的值大于设定的阀值，则重新计算SRR(n_v)与Close(n_i)，并返回S332进行重新映射，若LB(N_s，l_s)的值小于或等于设定的阀值，则表示二个节点和链路映射成功并重新计算SRR(n_v)与Close(n_i)，进行下一轮的映射；

S372、若虚拟网络的节点和链路全部完全映射成功则循环结束，反之则返回映射失败；

在S32中，当虚拟网络请求在请求队列中检测其拓扑结构为环形拓扑时，进行如下步骤：

S333、根据环形拓扑请求资源的度量值，对虚拟网络请求的节点进行排序，然后依次进行二二映射；

S343、按序进行节点映射，若二个节点映射成功后，利用多商品流的算法进行对应二个节点之间的链路映射；

S353、若映射成功，则计算LB(N_s，l_s)的值，反之则返回映射失败；

S363、若LB(N_s，l_s)的值大于设定的阀值，根据现有的底层网络的资源值重新计算环形拓扑请求资源的度量值，并返回S333进行重新映射，若LB(N_s，l_s)的值小于或等于设定的阀值，则表示映射成功并重新计算环形拓扑请求资源的度量值，进行下一轮映射；

S371、若虚拟网络的节点和链路全部完全映射成功则循环结束，反之则返回映射失败；

S4具体包括如下步骤：

依据映射结果执行相应操作，

若映射失败，返回S2并按序继续执行后续步骤，

若映射成功，利用改进后的时间窗口模型，判断虚拟网络请求是否发生改变，

若发生改变则进行再次映射，反之则释放资源；

所述改进后的时间窗口模型包括一属性需求变换队列，所述改进后的时间窗口模型执行如下操作：

虚拟网络请求完成映射后，依据ε参数判断虚拟网络请求是否变更需求，若ε＝0则表明需求变更，随即让该虚拟网络请求进入需求改变队列，在该队列中的虚拟网络请求在下一个时间窗口优先映射，若ε＝1则表明需求未变更，虚拟网络请求时间窗口到期后释放所有底层资源。