虛擬網(wǎng)絡資源動態(tài)重配置算法研究.pdf

1、近年來，隨著云計算技術(shù)快速地發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務數(shù)目與規(guī)模得到了空前的增長，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)絡僵化問題尤為突出。如果采用以往的單純增加新的物理網(wǎng)絡設(shè)備來解決互聯(lián)網(wǎng)僵化問題，多數(shù)情況下會遇到兩方面困難：一方面是增加新的設(shè)備將會產(chǎn)生高昂的成本代價，因為新網(wǎng)絡設(shè)備的增加必然會改變現(xiàn)在的網(wǎng)絡架構(gòu)，導致硬件（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)務具有多互聯(lián)網(wǎng)服務提供商（ISPs），因此只有

2、得到了原本網(wǎng)絡架構(gòu)中每個ISP的一致同意，才能對現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)進行改變。正是因為上述因素，構(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)絡虛擬化(NV)發(fā)展迅速，成為解決網(wǎng)絡僵化相關(guān)問題的一個可行的方法。在網(wǎng)絡虛擬化技術(shù)的研究中，虛擬網(wǎng)絡映射（VNE）是其研究的一個重要內(nèi)容，即把多個不同的虛擬網(wǎng)絡請求(VNR)映射到同一個底層物理網(wǎng)絡(SN)上，共享SN上的資源。而如何有效地實現(xiàn)VNR映射到SN上成為網(wǎng)絡虛擬化

3、中面臨的一個重要挑戰(zhàn)。如今，僅考慮如何映射還不夠，因為隨著已映射資源生存周期結(jié)束離開SN后底層網(wǎng)絡會出現(xiàn)許多碎片化的資源，導致底層網(wǎng)絡以后的接受率下降、負載率不均衡，開啟冗余的物理設(shè)備還會增加額外的能耗問題，因此就需要對已經(jīng)映射的VNR進行有目的性的遷移，來達到接受率、負載率、能耗等指標的優(yōu)化。
　　本文的主要研究內(nèi)容包括：⑴設(shè)計實現(xiàn)了啟發(fā)式節(jié)能重配置算法HEARA，該算法是一種以節(jié)能為目標的算法，通過遷移負載小的物理設(shè)備上的虛擬

4、節(jié)點或虛擬鏈路到負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)閉或休眠零負載的物理設(shè)備來達到節(jié)能的目的，同時給遷移目標加一些限制條件也能夠兼顧到負載均衡以及接受率，此外，本文在鏈路映射時加入路徑切割算法。實驗表明，本文所提出的算法既能夠提升接受率，又能涉及負載均衡等其它性能指標，是一種新穎的節(jié)能算法。⑵考慮到網(wǎng)絡映射中的低接受率與不均衡的物理底層網(wǎng)絡負載，設(shè)計實現(xiàn)了一種在動態(tài)底層物理網(wǎng)絡環(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)點附近創(chuàng)建新的物理節(jié)點以及相關(guān)鏈路，然后尋找在瓶頸節(jié)點以及其他距離約束內(nèi)負載率高于預設(shè)閾值的物理節(jié)點上的虛擬節(jié)點，比較遷移收益與成本之后再決定是否將這些虛擬節(jié)點遷移到新建的物理設(shè)備上。重復從創(chuàng)建節(jié)點開始的過程，直到負載率低于預設(shè)閾值。實驗表明，通過對底層物理網(wǎng)絡的更新和對虛擬請求的重配置，提高了虛擬網(wǎng)絡的接受率以及物理底層網(wǎng)絡的負載均衡率。⑶將HEARA算法與DSNRA算法進行結(jié)合，在資源不足需要增加物理設(shè)備時優(yōu)先尋找是