基于资源重要性度量的动态协同虚拟网络映射算法研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:dragonfly
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随着云计算、大数据等新兴技术的出现,如何满足多样化的业务需求成为当前互联网亟需解决的问题。网络虚拟化在共享的物理网络基础设施上创建和运行多个异构虚拟网络,以满足不同业务需求并提高资源利用效率。虚拟网络映射是网络虚拟化的核心问题之一,其主要目标是将来自不同租户的带有节点和链路资源约束条件的虚拟网络请求映射到底层物理网络上,为多个租户构建独立的网络环境,同时为物理网络运营者创造尽可能多的收益。现有虚拟网络映射相关研究主要关注的是最大化当前虚拟网络请求被接受的可能,而忽视了其对未来虚拟网络请求的影响。这种贪婪型的映射策略在不同虚拟网络请求映射之间缺少资源分配的协同机制,会导致网络中关键节点和链路资源被先到来的请求过多占用,网络中资源分散而难以利用,降低后续虚拟网络请求的接受率,即导致资源碎片化问题。有研究者提出考虑不同请求间协同的映射算法,然而在度量资源重要性时仅考虑局部拓扑属性,无法体现资源在全局网络的重要性,导致协同效果有限,未能很好地解决这一问题。针对上述问题,本文提出一种基于拓扑感知度量节点和链路资源全局重要性,并协同节点和链路资源的虚拟网络映射算法。该方法通过拓扑感知计算节点和链路资源在全局网络的重要性指标,根据该指标设置物理资源的映射代价,重要性高的资源被占用的代价也相应更高,并将虚拟网络映射建模为线性规划问题,最小化映射代价进行求解。这种映射方法可以保护关键资源不被先到来的资源需求小的请求过多占用,保障后续资源需求大的请求能够得到满足,实现不同虚拟网络请求映射之间的协同,从而提高请求接受率和收益。随着虚拟网络请求的到来和到期,物理网络会产生负载不均衡、资源碎片化程度上升的问题。现有研究通过动态重映射机制进行负载均衡,然而没有区分不同重要性资源上的负载对网络连通性影响的差异,可能会产生新的资源瓶颈。因此,本文提出了一种基于关键节点保护的动态重映射机制。当检测到底层网络资源碎片化程度较高时,将负载超过一定阈值的关键物理节点上的部分虚拟节点重映射到非关键物理节点上,以降低底层物理网络资源的碎片化程度。本文首先分析了虚拟网络映射及动态重映射算法的研究现状和存在的问题,然后详细介绍本文提出的基于资源重要性度量的协同虚拟网络映射算法及基于关键节点保护的动态重映射机制,最后介绍仿真实验的设计和结果分析。仿真实验结果表明本文提出的算法能有效提高虚拟网络请求接受率和长期平均收益。
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