[发明专利]一种基于资源碎片避免的服务功能链部署算法

权利要求书

1.一种基于资源碎片避免的服务功能链部署算法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用资源碎片度度量底层网络物理节点和链路的资源碎片状态，并将资源碎片度最小化作为优化目标；

2)将遗传算法中个体染色体的适应度函数值作为空间解好坏的标准，使用融合模拟退火的遗传算法完成虚拟网络功能的映射；

3)采用改进的迪杰斯特拉算法完成虚拟链路的映射；

其中，步骤1)中，优化目标的目标函数通过以下过程得到：

1.1)底层网络用带权无向图G_s(N_s,E_s)来表示，其中N_s代表底层网络物理节点的集合，E_s代表物理链路的集合；如果物理节点n∈N_s与m∈N_s之间存在端到端的连接则说明存在物理链路e^nm∈E_s；用C_S(n)表示物理节点n可用的计算资源也即部署在节点n上的虚拟机可用资源之和，B_S(e^nm)表示物理链路e^nm可用的带宽资源；用|N_S|和|E_S|分别表示物理节点和物理链路的数目；

1.2)服务功能链请求用有向图G_v(N_v,E_v)来表示，其中N_v表示服务功能链的VNF节点集合，E_v表示服务功能链的虚拟链路集合；e^nm∈E_v表示VNF n∈N_v到VNFm∈N_v的一条虚拟链路；用C_v(n)表示虚拟节点n的计算资源需求，B_v(e^nm)表示虚拟链路e^nm的带宽资源需求；用|N_v|和|E_v|分别用来表示虚拟节点和虚拟链路的数目；

定义表示物理节点n_i∈N_s的CPU计算资源剩余率，表示物理链路e_j∈E_s的带宽资源剩余率，分别用来表示VNFn'∈N_v是否已经被映射到物理节点n_i∈N_s和虚拟链路e'∈E_v是否已经被映射到物理链路e_j∈E_s：

定义表示物理节点n_i∈N_s的相邻节点数，表示物理链路e'∈E_v的相邻链路数，表示两物理节点n_i和n_j之间链路的剩余带宽资源率，表示两物理链路e_i与e_j相交节点的剩余计算资源率；

定义物理节点的连通性影响矢量λⁿ如下：

定义邻接矩阵M^e表示链路与相邻节点的连通能力，邻接矩阵M^e如(4)式所示；由(3)式和(4)式得到物理节点的连通矢量kⁿ，如(5)式所示；

kⁿ＝λⁿ*M^e (5)

(5)式中物理节点的连通矢量定义Mⁿ表示物理节点与相邻链路的连通能力：

进一步得到物理链路的连通矢量k^e表达式如下：

k^e＝λ^e*Mⁿ (7)

上式中定义物理节点的连通矢量kⁿ、物理链路的连通矢量k^e表示物理节点和链路的RFD矢量，由物理节点n_i的资源碎片度和物理链路e_i的资源碎片度得物理节点n_i和链路e_i的RFD表达式如下；

1.3)在满足部署约束的条件下，使底层网络产生的资源碎片最小化，由资源碎片度得到目标函数如(10)式所示，式中R_s(n_i)、R_s(e_j)分别为物理节点n_i的剩余计算资源、物理链路e_j的剩余带宽资源：

约束条件：

底层网络需要满足虚拟节点的计算资源以及虚拟链路的带宽资源需求：

服务功能链中的每个VNF只能被映射一次：

为了满足流量守恒约束以确保服务功能链的连续性，得到链路映射约束条件：