一種高效節能虛擬網絡映射的反饋控制方法
2023-09-23 18:35:25 1
一種高效節能虛擬網絡映射的反饋控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種高效節能虛擬網絡映射的反饋控制方法，依次包括以下步驟：建立虛擬網絡映射模型、定義底層網絡能耗、設置底層網絡休眠標誌算法和虛擬網絡映射反饋控制算法。本發明提出了尋找有效底層資源的虛擬網絡映射反饋控制方法，控制休眠鏈路數量為主線，逐步減小以至消除底層鏈路休眠數量的偏差，從而在底層網絡中找到穩定的可休眠資源量集合，提出了高效節能的虛擬網絡映射反饋控制算法，以虛擬網絡映射反饋控制方法為基礎，找到穩定的底層網絡激活資源集合，最終實現底層網絡節能。
【專利說明】一種高效節能虛擬網絡映射的反饋控制方法 【【技術領域】】
[0001] 本發明涉及網絡映射的反饋控制方法的【技術領域】，特別是一種高效節能虛擬網絡 映射的反饋控制方法的【技術領域】。 【【背景技術】】
[0002] 隨著電力成本不斷上漲和人們生態意識的提高，網絡運營商已經意識到能耗管理 的重要性，減少能耗已成為亟待解決的問題。當前網絡為高峰負荷而設計，網絡資源超量供 給確保了網絡的正常運行，然而也導致資源利用率低下。據統計，大型ISP骨幹網的平均鏈 路利用率大約30-40%，數據中心伺服器的平均利用率為11%?50%。過低的利用率造成 了巨大的電能浪費，促使綠色網絡研究的興起，網絡能耗問題成為研究熱點。
[0003] 網絡虛擬化，是未來網際網路、雲計算和軟體定義網絡的重要技術。其通過整合網絡 基礎設施資源，能夠合理有效地使用能量，使得智能能量感知網絡部署成為可能。虛擬網絡 映射是網絡資源虛擬化的關鍵問題。當前大部分映射算法是基於代價的虛擬網絡映射，即 以最小化底層資源代價映射虛擬網絡請求，以此獲得更多的底層物理資源，進而提高虛擬 網絡接收率與系統收益。然而，由於虛擬網絡請求是一個動態變化過程，而底層物理網絡根 據流量峰值設計，基於代價的虛擬網絡映射必然帶來不必要的能耗。以節能為目標的虛擬 網絡化映射應在滿足當前虛擬網絡請求的前提下最小化能耗。由於當前網絡設備對流量負 荷的功耗不敏感，因此在不影響虛擬網絡映射性能的情況下儘可能多關閉或休眠網絡節點 和鏈路是節能的有效方法。
[0004] 當前基於能量感知的虛擬網絡映射通過修改虛擬網絡映射算法，使得虛擬網絡盡 可能映射到活動的節點和鏈路，以達到系統節能目的。如：已有通過減少物理網絡設備數量 分配虛擬網絡請求集合，提出混合整數規劃的能量感知最優化模型，但是時間複雜度呈指 數增長，難以適應大規模網絡基礎設施的虛擬網絡映射；已有考慮到機箱能耗比路由能耗 低的特點，提出擴展流量到網絡資源的節能方法，但是適合對負載敏感的設備；已有提出虛 擬網絡重配置的最小化能耗的啟發式方法；北京郵電大學的蘇森等提出虛擬網絡映射能耗 模型以及能量感知兩階段映射算法；北方交通大學的常曉林、王冰等提出混合整數規劃能 耗模型及能量感知兩階段映射算法，已有在雲數據中心中應用蟻群優化算法求解虛擬網絡 節能映射。可見目前相關節能感知映射算法是通過修改虛擬網絡映射算法，被動地尋找有 效的底層網絡節點和鏈路集合，易受到虛擬網絡動態特徵帶來的幹擾。 【
【發明內容】
】
[0005] 本發明的目的就是解決現有技術中的問題，提出一種高效節能虛擬網絡映射的反 饋控制方法，能夠快速地找到適合當前穩定狀態的最小底層網絡資源集合，以提高休眠節 點和鏈路數量，實現底層網絡節能。
[0006] 為實現上述目的，本發明提出了一種高效節能虛擬網絡映射的反饋控制方法，依 次包括以下步驟：
[0007] a)建立虛擬網絡映射模型：通過無向圖
【權利要求】
1. 一種高效節能虛擬網絡映射的反饋控制方法，其特徵在於：依次包括以下步驟： a) 建立虛擬網絡映射模型：通過無向圖
~ 對底層網絡建模，其 中，為底層節點集合，I/為底層鏈路集合
為底層節點屬性集合，
為底層鏈路屬 性集合，所述底層節點屬性為CPU處理器資源，底層鏈路屬性為帶寬資源；通過無向圖 (
對虛擬網絡建模，其中Nv為虛擬節點集合，L v為虛擬鏈路集合，
,為 虛擬節點屬性集合，為虛擬鏈路屬性集合，所述虛擬節點屬性為CPU處理器資源，虛擬鏈 路屬性為帶寬資源，把虛擬節點和虛擬鏈路映射到滿足虛擬資源需求的底層節點和底層鏈 路上，上述映射過程可進一步分為節點映射和鏈路映射； b) 定義底層網絡能耗：底層網絡的能耗主要由底層節點能耗和底層鏈路能耗兩個部 分組成，底層節點的屬性為CPU處理器資源，底層節點的能耗與該底層節點承載的虛擬節 點總和成比例關係，定義第i個底層節點能耗為：
其中，Pb為節點的基本能耗，Pm為節點的最大能耗，Pi = Pm_Pb，u為能耗因子，定義底層 鏈路的能耗Pn為常量，則第j條鏈路能耗為：
c) 設置底層網絡休眠標誌算法：初始化已設置休眠底層鏈路數量，使得休眠的底層鏈 路數量sin = 0,初始化所有底層節點和底層鏈路的激活標誌，初始化底層網絡節點的度； 然後輸入sle印S當滿足sin小於sleep1的條件時，就進入設置休眠標誌的循環體，其中 sleep1為底層鏈路休眠數量，在循環過程中找到最小度的激活標誌節點，設置該激活標誌 節點以及與該激活標誌節點相連的底層鏈路的休眠標誌，並記錄設置休眠的底層節點和底 層鏈路數量，更新底層節點的度，以保證底層網絡的連通性； d) 虛擬網絡映射反饋控制算法：根據映射結果反饋記錄中給定的LNum作為輸入值， LNum是休眠鏈路的數量，調用c)步驟中設置底層網絡休眠標誌算法，實現底層節點和底層 鏈路的休眠標誌，並記錄新的LNum,具體步驟如下： 調用NodeEmbedO算法實現節點映射，如果節點映射成功，則進入鏈路映射，否則以步 長LDecrNum減少休眠的數量，LDecrNum表示休眠步長，直到LNum < 0,返回節點映射失敗 標誌，即表示該底層節點沒有休眠的可能性； 調用LinkEmbedO算法實現鏈路映射，如果鏈路映射成功，則設置映射成功標誌並記 錄新的LNum，否則以步長LDecrNum減少休眠的數量，LDecrNum表示休眠步長，直到LNum < 0,返回鏈路映射失敗標誌，即表示該底層鏈路沒有休眠的可能性。
2. 如權利要求1所述的一種高效節能虛擬網絡映射的反饋控制方法，其特徵在於：所 述步驟a)的節點映射中一個虛擬網絡的不同虛擬節點不允許映射到同一底層節點，所述 鏈路映射分為單路徑映射和多路徑映射，虛擬網絡全部接收的狀態為系統非飽和狀態；虛 擬網絡未全部接收的狀態為系統飽和狀態。
3. 如權利要求1所述的一種高效節能虛擬網絡映射的反饋控制方法，其特徵在於：所 述步驟c)設置底層網絡休眠標誌算法中，設置底層節點和地測鏈路的休眠標誌時應保持 底層網絡的連通性，即休眠底層節點的同時應該休眠相對應的底層鏈路，在休眠底層鏈路 的同時也應該休眠相對應的底層節點。
4. 如權利要求1所述的一種高效節能虛擬網絡映射的反饋控制方法，其特徵在於：所 述步驟d)中NodeEmbedO算法是在激活標誌的底層節點和底層鏈路中映射節點的算法， NodeEmbedO算法採用經典啟發式算法；LinkEmbedO算法是在激活標誌的底層節點和底 層鏈路中映射鏈路的算法，LinkEmbedO採用最短路徑單路徑鏈路算法。
【文檔編號】H04L12/46GK104158717SQ201410322998
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】蔣雲良, 陳曉華, 李春芝 申請人:湖州師範學院