虛擬網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)重配置算法研究.pdf

1、近年來，隨著云計(jì)算技術(shù)快速地發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)目與規(guī)模得到了空前的增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)面臨這隨之而來的一系列問題，其中網(wǎng)絡(luò)僵化問題尤為突出。如果采用以往的單純?cè)黾有碌奈锢砭W(wǎng)絡(luò)設(shè)備來解決互聯(lián)網(wǎng)僵化問題，多數(shù)情況下會(huì)遇到兩方面困難：一方面是增加新的設(shè)備將會(huì)產(chǎn)生高昂的成本代價(jià)，因?yàn)樾戮W(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增加必然會(huì)改變現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，導(dǎo)致硬件（路由器等）、軟件發(fā)生根本性變化；另一方面，由于現(xiàn)在的很多互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)具有多互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISPs），因此只有

2、得到了原本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中每個(gè)ISP的一致同意，才能對(duì)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行改變。正是因?yàn)樯鲜鲆蛩兀瑯?gòu)建全新的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的可行性就變得很低。為了解決互聯(lián)網(wǎng)所面臨的問題，網(wǎng)絡(luò)虛擬化(NV)發(fā)展迅速，成為解決網(wǎng)絡(luò)僵化相關(guān)問題的一個(gè)可行的方法。在網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的研究中，虛擬網(wǎng)絡(luò)映射（VNE）是其研究的一個(gè)重要內(nèi)容，即把多個(gè)不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求(VNR)映射到同一個(gè)底層物理網(wǎng)絡(luò)(SN)上，共享SN上的資源。而如何有效地實(shí)現(xiàn)VNR映射到SN上成為網(wǎng)絡(luò)虛擬化

3、中面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。如今，僅考慮如何映射還不夠，因?yàn)殡S著已映射資源生存周期結(jié)束離開SN后底層網(wǎng)絡(luò)會(huì)出現(xiàn)許多碎片化的資源，導(dǎo)致底層網(wǎng)絡(luò)以后的接受率下降、負(fù)載率不均衡，開啟冗余的物理設(shè)備還會(huì)增加額外的能耗問題，因此就需要對(duì)已經(jīng)映射的VNR進(jìn)行有目的性的遷移，來達(dá)到接受率、負(fù)載率、能耗等指標(biāo)的優(yōu)化。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容包括：⑴設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了啟發(fā)式節(jié)能重配置算法HEARA，該算法是一種以節(jié)能為目標(biāo)的算法，通過遷移負(fù)載小的物理設(shè)備上的虛擬

4、節(jié)點(diǎn)或虛擬鏈路到負(fù)載較多但不超過總資源一定閾值的其他物理設(shè)備上，關(guān)閉或休眠零負(fù)載的物理設(shè)備來達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)給遷移目標(biāo)加一些限制條件也能夠兼顧到負(fù)載均衡以及接受率，此外，本文在鏈路映射時(shí)加入路徑切割算法。實(shí)驗(yàn)表明，本文所提出的算法既能夠提升接受率，又能涉及負(fù)載均衡等其它性能指標(biāo)，是一種新穎的節(jié)能算法。⑵考慮到網(wǎng)絡(luò)映射中的低接受率與不均衡的物理底層網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種在動(dòng)態(tài)底層物理網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的的重配置算法DSNRA。該算法主要思路

5、為：在瓶頸物理節(jié)點(diǎn)附近創(chuàng)建新的物理節(jié)點(diǎn)以及相關(guān)鏈路，然后尋找在瓶頸節(jié)點(diǎn)以及其他距離約束內(nèi)負(fù)載率高于預(yù)設(shè)閾值的物理節(jié)點(diǎn)上的虛擬節(jié)點(diǎn)，比較遷移收益與成本之后再?zèng)Q定是否將這些虛擬節(jié)點(diǎn)遷移到新建的物理設(shè)備上。重復(fù)從創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)開始的過程，直到負(fù)載率低于預(yù)設(shè)閾值。實(shí)驗(yàn)表明，通過對(duì)底層物理網(wǎng)絡(luò)的更新和對(duì)虛擬請(qǐng)求的重配置，提高了虛擬網(wǎng)絡(luò)的接受率以及物理底層網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡率。⑶將HEARA算法與DSNRA算法進(jìn)行結(jié)合，在資源不足需要增加物理設(shè)備時(shí)優(yōu)先尋找是