用于多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法及抗毀資源分配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，屬于MVN【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明首先采集當(dāng)前物理網(wǎng)絡(luò)信息，從MVN的跟節(jié)點(diǎn)開始，依次為各虛擬節(jié)點(diǎn)分配對(duì)應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)，每映射完成一對(duì)虛擬節(jié)點(diǎn)和物理節(jié)點(diǎn)，則將其從對(duì)應(yīng)的待映射節(jié)點(diǎn)集合中剔除，在完成每個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的映射配置后，基于設(shè)定的時(shí)延窗口對(duì)其對(duì)應(yīng)的映射物理路徑進(jìn)行調(diào)整，使得得到的映射物理路徑滿足MVN的業(yè)務(wù)傳輸需求，完成對(duì)應(yīng)工作資源的配置。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)單失效區(qū)域下多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的抗毀資源分配方法，本發(fā)明在上述映射資源的配置基礎(chǔ)上，分別從物理網(wǎng)絡(luò)中剔除各失效區(qū)域所對(duì)應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)和鏈路，配置關(guān)于各失效區(qū)域的冗余備份資源。本發(fā)明用于MVN的映射配置，其效率高，具備抗毀性。
【專利說明】用于多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法及抗毀資源分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及多播虛擬網(wǎng)絡(luò)（Multicast Virtual Network, MVN)技術(shù)，具體涉及一 種用于多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法及抗毀資源分配方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 互聯(lián)網(wǎng)在定義當(dāng)今世界中獲取并交換信息方式的模型上取得了巨大的成功。在過 去的三十年中，互聯(lián)網(wǎng)通過支持大批分散的應(yīng)用以及大量不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，證實(shí)了自身結(jié) 構(gòu)的價(jià)值。然而，互聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用也成為了其進(jìn)一步發(fā)展的最大阻礙，由于其多供應(yīng)商的 特性，在互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中加入新的結(jié)構(gòu)或調(diào)整需要獲得所有運(yùn)營商的共同認(rèn)可，從而 使得現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到限制只能夠進(jìn)行遲緩簡單的更新，而無法進(jìn)行迅速的變革。網(wǎng)絡(luò) 虛擬化作為解決當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)僵化問題的技術(shù)手段，近年來受到了國內(nèi)外未來網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域研究 的廣泛關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)虛擬化的優(yōu)勢之一是支持多個(gè)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)共享物理基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò) 虛擬化技術(shù)其本質(zhì)是通過抽象、分配、隔離機(jī)制在一個(gè)公共物理網(wǎng)絡(luò)上獨(dú)立地運(yùn)營多個(gè)虛 擬網(wǎng)，從而能夠有選擇性地進(jìn)行最佳的資源分配與調(diào)度。
[0003] 絡(luò)虛擬化的目的就是實(shí)現(xiàn)分布式虛擬資源的廣泛共享，因此虛擬資源映射是網(wǎng)絡(luò) 虛擬化技術(shù)需要實(shí)現(xiàn)的重要功能。虛擬資源映射算法作為網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的關(guān)鍵問題之 一，它實(shí)現(xiàn)了將用戶的虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求合理地映射至底層物理網(wǎng)絡(luò)的物理資源上的過程，其 中如何高效分配物理網(wǎng)絡(luò)資源以滿足各虛擬網(wǎng)絡(luò)的鏈路帶寬和節(jié)點(diǎn)性能要求，是虛擬資源 映射問題的關(guān)鍵。
[0004] 眾所周知網(wǎng)絡(luò)間的通信有單播、多播、廣播等形式，其中多播已在許多需要高QoS 的實(shí)時(shí)性應(yīng)用中被廣泛使用，多播情況下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射問題可以先轉(zhuǎn)化成在下層網(wǎng)絡(luò)中 尋找多播子網(wǎng)。啟發(fā)式算法是解決虛擬資源映射問題的常用方法，其在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上定義函 數(shù)h(n)，用于評(píng)估從此節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最便宜的路徑。算法中包含節(jié)點(diǎn)資源分配和鏈路資 源分配兩部分。節(jié)點(diǎn)資源分配是指：根據(jù)虛擬節(jié)點(diǎn)的約束條件，將底層節(jié)點(diǎn)的資源分配給虛 擬節(jié)點(diǎn)。鏈路資源分配是指：根據(jù)虛擬鏈路的源節(jié)點(diǎn)和宿節(jié)點(diǎn)被映射的底層節(jié)點(diǎn)、以及虛擬 鏈路的約束條件，將底層網(wǎng)絡(luò)的一條底層鏈路或者多條底層鏈路的資源分配給虛擬鏈路。
[0005] 針對(duì) MVN 問題，VMNDDVCM (Virtual multicast network with delay and delay variation constraints mapping)算法是一種常見的解決多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的映射方法，該方 法綜合考慮了多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的特殊性，引入了多播網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)的特性，通過引 入窗口滑動(dòng)機(jī)制解決了映射過程中的時(shí)延抖動(dòng)約束，采用枚舉策略尋找滿足約束的最優(yōu)多 播樹以完成映射，保證了最優(yōu)的映射成本。雖然上述方法能夠?qū)崿F(xiàn)多播虛擬網(wǎng)絡(luò)映射，但是 在完成映射時(shí)采用了枚舉的機(jī)制，雖然保證了映射結(jié)果的最優(yōu)，但是算法復(fù)雜度較高、收斂 速度太慢，尤其不能適用于較大規(guī)模的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射問題；并且，該方法并未考慮到底層網(wǎng) 絡(luò)的突發(fā)失效的狀況，不能夠?qū)Φ讓泳W(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和鏈路的失效做出相應(yīng)的處理，即無法實(shí) 現(xiàn)多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的抗毀映射，無法解決多播虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的生存性問題。
[0006] 在關(guān)于虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法的研究中，CPP(Cluster Protecting Provision)和 VNP(Virtual Network Protecting)算法是比較常見的考慮抗毀性的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的方 法，能夠同時(shí)允許一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的映射服務(wù)器和一條底層數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)鏈路的失效，并及 時(shí)的從失效中進(jìn)行恢復(fù)。該方法是通過1 :1的方式對(duì)節(jié)點(diǎn)和鏈路進(jìn)行保護(hù)，以最小化映射 成本為目標(biāo)，將虛擬網(wǎng)絡(luò)映射到底層網(wǎng)絡(luò)上。在映射完成后，以相同的資源代價(jià)為映射完成 的工作中的虛擬網(wǎng)絡(luò)提供保護(hù)。雖然上述方法能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)的抗毀映射，但是其僅僅 針對(duì)單播虛擬網(wǎng)絡(luò)映射問題而提出的。在實(shí)際應(yīng)用中，存在大量的多播虛擬網(wǎng)絡(luò)映射需求， 而已有的能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)的抗毀映射的方法因無法兼顧多播虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的各種特殊 性約束，特殊性約束主要是指時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)，即各虛擬節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)資源需求（比如網(wǎng)絡(luò) 容量、時(shí)延開銷，時(shí)延抖動(dòng)或者說時(shí)延差等），因而不能適用于多播虛擬網(wǎng)絡(luò)映射問題；另 夕卜，在1 :1的冗余備份資源分配機(jī)制（即每份工作資源對(duì)應(yīng)于一份等量的保護(hù)資源）方式 下的抗毀虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方案中，因其未引入資源共享策略，這將導(dǎo)致在虛擬網(wǎng)絡(luò)映射過程 中會(huì)消耗較高的資源成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問題，提供一種高效且能適用于大規(guī)模 多播虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的底層網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置方法。
[0008] 本發(fā)明的用于多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，包括下列步驟：
[0009] 步驟1 :獲取初始化信息：
[0010] 獲取當(dāng)前物理網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)資源信息，初始化未映射物理節(jié)點(diǎn)集合UMNS為當(dāng)前物理 網(wǎng)絡(luò)的所有物理節(jié)點(diǎn)n k ;未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV為當(dāng)前多播虛擬網(wǎng)絡(luò)MVN請(qǐng)求的所涉及 的所有虛擬節(jié)點(diǎn)Vi ;
[0011] 步驟2 :基于當(dāng)前MVN請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建關(guān)于各虛擬節(jié)點(diǎn)Vi的二層生成 樹，并為所述二層生成樹的虛擬根節(jié)點(diǎn)v分配對(duì)應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)：
[0012] 根據(jù)公式 Cost(v - nk) = (p'（nk) + (MC_Con(nk)))* ε (v)分別計(jì)算所述虛擬根節(jié) 點(diǎn)ν映射到各物理節(jié)點(diǎn)nk的資源開銷估計(jì)值Cost (ν - nk)，其中p'（nk) = p (nk) + a *AF (nk) 為物理節(jié)點(diǎn)nk的節(jié)點(diǎn)資源的虛擬單位成本，所述p (nk)表示物理節(jié)點(diǎn)nk的節(jié)點(diǎn)資源的單位 成本，AF(nk)表示影響物理節(jié)點(diǎn)n k的失效區(qū)域的數(shù)量，可調(diào)因子α為任意實(shí)數(shù)；所述MC是 當(dāng)前物理網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)圖中節(jié)點(diǎn)度最大的值，Con(n k) = |Adj(nk) |表示物理節(jié)點(diǎn)nk的 節(jié)點(diǎn)度，ε (v)表示虛擬根節(jié)點(diǎn)v的資源需求容量；
[0013] 取最小資源開銷估計(jì)值Cost (ν - nk)所對(duì)應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)nk為虛擬根節(jié)點(diǎn)ν的映 射節(jié)點(diǎn)，并記為ns ;
[0014] 步驟3 :將虛擬根節(jié)點(diǎn)v與物理ns的映射關(guān)系v - ns存儲(chǔ)到資源分配表Μ中；并 從未映射物理節(jié)點(diǎn)集合UMNS中刪除物理節(jié)點(diǎn)n s，從未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV中刪除虛擬節(jié) 占 V .
[0015] 步驟4 :對(duì)未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV進(jìn)行更新處理：
[0016] 根據(jù)公式=外·,) +》*'分別計(jì)算各虛擬節(jié)點(diǎn)Vi的權(quán)值DR(Vi)，其中ε (Vi)表 示虛擬節(jié)點(diǎn)Vi的資源需求容量，\表示虛擬根節(jié)點(diǎn)v與虛擬節(jié)點(diǎn)Vi的相連的虛擬鏈路ei的 帶寬資源需求值，可調(diào)因子λ為任意實(shí)數(shù)；
[0017] 基于各虛擬節(jié)點(diǎn)Vi的權(quán)值DR(vj，按降序排序得到更新后的未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合 UMNV ；
[0018] 步驟5 :基于當(dāng)前未映射物理節(jié)點(diǎn)集合UMNS，對(duì)當(dāng)前未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV中的 各虛擬節(jié)點(diǎn) Vi，從左到右依次進(jìn)行資源分配：
[0019] 步驟501 :對(duì)虛擬節(jié)點(diǎn)Vi，基于當(dāng)前未映射物理節(jié)點(diǎn)集合UMNS，查找出滿足虛擬節(jié) 點(diǎn)Vi的網(wǎng)絡(luò)資源需求的從物理節(jié)點(diǎn)ns到候選物理節(jié)點(diǎn)nk的最短路徑，所述候選物理節(jié)點(diǎn) nk屬于當(dāng)前集合UMNS，并根據(jù)公式Cost - nk) = CNnk+CPnk計(jì)算各物理節(jié)點(diǎn)nk作為虛擬 節(jié)點(diǎn)Vi的候選映射節(jié)點(diǎn)時(shí)的資源開銷估計(jì)值Cost - nk);
[0020] 記錄資源開銷估計(jì)值Cost - nk),以及物理節(jié)點(diǎn)ns到物理節(jié)點(diǎn)nk的最短路徑 為虛擬鏈路ei的映射物理路徑凡若不存在從物理節(jié)點(diǎn)n s到候選物理節(jié)點(diǎn)nk的最短路徑， 則令對(duì)應(yīng)的資源開銷估計(jì)值Cost (Vi - nk)為預(yù)設(shè)極大值；
[0021] 其中CNnk = p'（nk)* ε (Vi)為虛擬節(jié)點(diǎn)Vi映射到物理節(jié)點(diǎn)nk上的資源虛擬開銷；
[0022] 所述為虛擬鏈路ei的映射物理路徑&的資源虛擬開銷，其中 p'（e) = p(e) + a *AF(e)，所述p(e)表示物理鏈路e的鏈路資源的單位成本，AF(e)表示影 響物理鏈路e的失效區(qū)域的數(shù)量，所述鏈路e屬于映射物理路徑
[0023] 步驟502 :取最小資源開銷估計(jì)值Cost (Vi - nk)所對(duì)應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)nk為當(dāng)前虛擬 節(jié)Vi的映射節(jié)點(diǎn)，并將映射關(guān)系Vi - nk、映射物理路徑存儲(chǔ)到資源分配表Μ中；同時(shí)從 未映射物理節(jié)點(diǎn)集合UMNS中刪除當(dāng)前物理節(jié)點(diǎn)n k，未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV中刪除當(dāng)前虛 擬節(jié)點(diǎn)Vi ;
[0024] 步驟503 :重復(fù)執(zhí)行步驟501、502,直到映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV為空；
[0025] 步驟6 :根據(jù)當(dāng)前MVN請(qǐng)求設(shè)置時(shí)延窗口 W = [Dmax-CDV，Dmax]，調(diào)整資源分配表Μ中 的映射物理路徑：判斷資源分配表Μ中的各映射物理路徑的時(shí)延是否在所述時(shí)延窗口 W內(nèi)， 若否，則調(diào)整當(dāng)前映射物理路徑八，更新資源分配表Μ :基于當(dāng)前映射物理路徑所對(duì)應(yīng)的映 射關(guān)系Vi - nk，在物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中查找出從物理ns到物理節(jié)點(diǎn)nk的前Κ條最短路徑，并 從所述K條最短路徑中選擇時(shí)延在所述時(shí)延窗口 W內(nèi)的最短路徑替換當(dāng)前映射物理路徑 A ;其中所述Dmax表示資源分配表Μ中的所有映射物理路徑中，最大的路徑時(shí)延；CDV表示當(dāng) 前MVN請(qǐng)求的鏈路最大時(shí)延差約束值。
[0026] 基于本發(fā)明的資源分配方法，本發(fā)明還提出了一種針對(duì)單失效區(qū)域下的多播虛擬 網(wǎng)絡(luò)的抗毀資源分配方法，以解決多播虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的生存性問題，即以給定的所有可能 的失效區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)，并且在允許底層網(wǎng)絡(luò)最多同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)區(qū)域失效的情況下，實(shí)現(xiàn)多播 虛擬網(wǎng)絡(luò)映射，并引入一定的容錯(cuò)機(jī)制，使得多播虛擬網(wǎng)絡(luò)映射成功后，能在底層物理網(wǎng)絡(luò) 出現(xiàn)任何一個(gè)區(qū)域失效的情況下正常工作。
[0027] 本發(fā)明的單失效區(qū)域下多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的抗毀資源分配方法，包括下列步驟：
[0028] 步驟S1 :基于權(quán)利要求1所述的資源分配方法為當(dāng)前MVN請(qǐng)求分配工作資源分配 表Μ ;
[0029] 步驟S2 :為當(dāng)前MVN請(qǐng)求分配備用資源分配表：
[0030] 步驟S201 :在當(dāng)前物理網(wǎng)絡(luò)中確定各個(gè)失效區(qū)域由各失效區(qū)域&構(gòu)成失效區(qū) 域集合R;
[0031] 步驟S202 :分別為每個(gè)失效區(qū)域ri分配備用資源分配表Mi :將失效區(qū)域ri所涉及 的物理節(jié)點(diǎn)和鏈路從當(dāng)前物理網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲刑蕹?；再基于剔除處理后的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源信息，根據(jù)權(quán)利要求1所述的資源分配方法所述MVN請(qǐng)求分配對(duì)應(yīng)失效 區(qū)域A的備用資源分配表Mi;
[0032] 步驟S3 :存儲(chǔ)所述工作資源分配表Μ和各個(gè)失效區(qū)域ri的備用資源分配表吣，并 發(fā)送至各物理節(jié)點(diǎn)。
[0033] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能高效實(shí)現(xiàn)大 規(guī)模多播虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的資源優(yōu)化配置，同時(shí)為多播虛擬網(wǎng)映射預(yù)留了備份資源，使多播 虛擬網(wǎng)絡(luò)在任意給定的一個(gè)區(qū)域失效的情況下能繼續(xù)正常工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1是單區(qū)域失效時(shí)的MUV映射實(shí)例，其中圖（a)中的節(jié)點(diǎn)a、b、c表示MVN請(qǐng)求 所涉及的虛擬節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)各虛擬節(jié)點(diǎn)的矩形框中的數(shù)字（數(shù)字"4"、"5"）表示MVN請(qǐng)求中各 虛擬節(jié)點(diǎn)資源的要求，兩個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)間連線上的3個(gè)數(shù)字分別表示對(duì)鏈路資源、時(shí)延和時(shí) 延抖動(dòng)的需求信息；圖（b)的節(jié)點(diǎn)A、B、C、D、E、F表示物理節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)各物理節(jié)點(diǎn)中矩形框 中的數(shù)字（數(shù)字"20|3"、"20|4"）左邊是物理節(jié)點(diǎn)的可用資源總量，右邊是單位節(jié)點(diǎn)資源的 成本，各物理鏈路上的數(shù)字（數(shù)字"30 | 5 | 3"、"30 | 3 11"、"30 | 4 | 2"等）左邊是物理鏈路的可 用物理鏈路資源總量，中間數(shù)字是單位物理鏈路資源的成本，右邊數(shù)字是物理鏈路時(shí)延；
[0035] 圖2是最小開銷集合覆蓋示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì)本發(fā) 明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0037] 為了便于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明中將MVN的請(qǐng)求構(gòu)建為無向加權(quán)圖Gv = (Nv，Ev，CN，Cu CD，CDV)模型，具體來說，面向服務(wù)的MVN請(qǐng)求可以表示為一個(gè)兩層的樹，如圖 1中的（a)圖，其中,NV = {v^ v2, . . .，Vi, . . . ντ}表示MVN的虛擬節(jié)點(diǎn)集合,Τ為虛擬節(jié)點(diǎn)的 總個(gè)數(shù)，Ev = {ep e2,--，ep . . . , eT}表示MVN的虛擬鏈路集合，ei表示連接虛擬根節(jié)點(diǎn)v 至IJ葉子節(jié)點(diǎn)Vi的虛擬鏈路，CN表示個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)資源約束信息，Q ，…氣，…，&}表 示各虛擬鏈路帶寬約束信息，CDV表示虛擬鏈路最大時(shí)延差約束信息，Gv所涉及的上述信息 均可以基于MVN的請(qǐng)求獲取到。
[0038] 類似地，本發(fā)明中將物理網(wǎng)絡(luò)（底層網(wǎng)絡(luò)）構(gòu)建為無向加權(quán)圖Gs = (Ns，Es，CN，C1) 模型，其中N s物理網(wǎng)絡(luò)的所有物理節(jié)點(diǎn)的集合（例如圖1中途（b)所示的節(jié)點(diǎn)A、B、C、D、 E、F)，Es物理網(wǎng)絡(luò)的所有物理鏈路的集合，對(duì)于每一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)nk e Ns都可以為MVN節(jié)點(diǎn) 提供資源，（^表示物理節(jié)點(diǎn)資源屬性，如節(jié)點(diǎn)的資源容量，t表示各物理鏈路屬性，包括帶 寬和時(shí)延等信息；
[0039] 類似地，定義MVN虛擬鏈路集合Ev到底層物理網(wǎng)絡(luò)路徑的映射集合為 ^ = ，…,/V···，^}，/?表示對(duì)應(yīng)虛擬鏈路ei在物理網(wǎng)絡(luò)中的映射物理路徑，因此每 一條映射物理路徑是Es的子集。所以端到端的映射物理路徑化的時(shí)延和可用帶寬資源 可以表示為以& )和餌A, )，D(八）和風(fēng)A )可以按照下面的公式計(jì)算：
[0040]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，其特征在于，包括下列步驟： 步驟1 :獲取初始化信息： 獲取當(dāng)前物理網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)資源信息，初始化未映射物理節(jié)點(diǎn)集合UMNS為當(dāng)前物理網(wǎng)絡(luò) 的所有物理節(jié)點(diǎn)nk ;未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV為當(dāng)前多播虛擬網(wǎng)絡(luò)MVN請(qǐng)求的所涉及的所 有虛擬節(jié)點(diǎn)Vi ; 步驟2 :基于當(dāng)前MVN請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建關(guān)于各虛擬節(jié)點(diǎn)Vi的二層生成樹，并 為所述二層生成樹的虛擬根節(jié)點(diǎn)v分配對(duì)應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)： 根據(jù)公式Cost(v -nk) = (p'（nk) + (MC-Con(nk)))*e (v)分別計(jì)算所述虛擬根節(jié)點(diǎn)v 映射到各物理節(jié)點(diǎn)nk的資源開銷估計(jì)值Cost (v - nk)，其中p'（nk) = p (nk) + a *AF(nk)為 物理節(jié)點(diǎn)nk的節(jié)點(diǎn)資源的虛擬單位成本，所述p (nk)表示物理節(jié)點(diǎn)nk的節(jié)點(diǎn)資源的單位成 本，AF(nk)表示影響物理節(jié)點(diǎn)n k的失效區(qū)域的數(shù)量，可調(diào)因子α為任意實(shí)數(shù)；所述MC是當(dāng) 前物理網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)圖中節(jié)點(diǎn)度最大的值，Con(n k) = |Adj(nk) |表示物理節(jié)點(diǎn)nk的節(jié) 點(diǎn)度，ε (v)表示虛擬根節(jié)點(diǎn)v的資源需求容量； 取最小資源開銷估計(jì)值Cost (ν - nk)所對(duì)應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)nk為虛擬根節(jié)點(diǎn)ν的映射節(jié) 點(diǎn)，并記為ns ; 步驟3 :將虛擬根節(jié)點(diǎn)v與物理ns的映射關(guān)系v - ns存儲(chǔ)到資源分配表Μ中；并從未 映射物理節(jié)點(diǎn)集合UMNS中刪除物理節(jié)點(diǎn)ns，從未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV中刪除虛擬節(jié)點(diǎn) v ； 步驟4 :對(duì)未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV進(jìn)行更新處理： 根據(jù)公式M(>:) =咖) + &、:.分別計(jì)算各虛擬節(jié)點(diǎn)\的權(quán)值DR(Vi)，其中ε (Vi)表示虛 擬節(jié)點(diǎn)Vi的資源需求容量，'表示虛擬根節(jié)點(diǎn)V與虛擬節(jié)點(diǎn)Vi的相連的虛擬鏈路ei的帶 寬資源需求值，可調(diào)因子λ為任意實(shí)數(shù)； 基于各虛擬節(jié)點(diǎn)Vi的權(quán)值DR(vj，按降序排序得到更新后的未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合 UMNV ； 步驟5 :基于當(dāng)前未映射物理節(jié)點(diǎn)集合UMNS，對(duì)當(dāng)前未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV中的各虛 擬節(jié)點(diǎn)Vi，從左到右依次進(jìn)行資源分配： 步驟501 :對(duì)虛擬節(jié)點(diǎn)Vi，基于當(dāng)前未映射物理節(jié)點(diǎn)集合UMNS，查找出滿足虛擬節(jié)點(diǎn)Vi 的網(wǎng)絡(luò)資源需求的從物理節(jié)點(diǎn)ns到候選物理節(jié)點(diǎn)nk的最短路徑，所述候選物理節(jié)點(diǎn)nk屬 于當(dāng)前集合UMN S，并根據(jù)公式Cost - nk) = CNnk+CPnk計(jì)算各物理節(jié)點(diǎn)nk作為虛擬節(jié)點(diǎn) Vi的候選映射節(jié)點(diǎn)時(shí)的資源開銷估計(jì)值Cost - nk); 記錄資源開銷估計(jì)值Cost - nk),以及物理節(jié)點(diǎn)ns到物理節(jié)點(diǎn)nk的最短路徑為虛 擬鏈路ei的映射物理路徑A ;若不存在從物理節(jié)點(diǎn)ns到候選物理節(jié)點(diǎn)nk的最短路徑，則令 對(duì)應(yīng)的資源開銷估計(jì)值Cost (Vi - nk)為預(yù)設(shè)極大值； 其中CNnk = p'（nk)* ε (Vi)為虛擬節(jié)點(diǎn)Vi映射到物理節(jié)點(diǎn)nk上的資源虛擬開銷； 所述為虛擬鏈路ei的映射物理路徑資源虛擬開銷，其中p'（e)= p (e) + a *AF(e)，所述p (e)表示物理鏈路e的鏈路資源的單位成本，AF(e)表示影響物理鏈 路e的失效區(qū)域的數(shù)量，所述鏈路e屬于映射物理路徑A ; 步驟502 :取最小資源開銷估計(jì)值Cost - nk)所對(duì)應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)nk為當(dāng)前虛擬節(jié)Vi 的映射節(jié)點(diǎn)，并將映射關(guān)系Vi - nk、映射物理路徑A,存儲(chǔ)到資源分配表Μ中；同時(shí)從未映射 物理節(jié)點(diǎn)集合UMNS中刪除當(dāng)前物理節(jié)點(diǎn)nk，未映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV中刪除當(dāng)前虛擬節(jié)點(diǎn) Vi ； 步驟503 :重復(fù)執(zhí)行步驟501、502,直到映射虛擬節(jié)點(diǎn)集合UMNV為空； 步驟6 :根據(jù)當(dāng)前MVN請(qǐng)求設(shè)置時(shí)延窗口 W = [Dmax-CDV，Dmax]，調(diào)整資源分配表Μ中的映 射物理路徑：判斷資源分配表Μ中的各映射物理路徑的時(shí)延是否在所述時(shí)延窗口 W內(nèi)，若 否，則調(diào)整當(dāng)前映射物理路徑，更新資源分配表Μ :基于當(dāng)前映射物理路徑所對(duì)應(yīng)的映射 關(guān)系Vi - nk，在物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中查找出從物理ns到物理節(jié)點(diǎn)nk的前Κ條最短路徑，并從 所述K條最短路徑中選擇時(shí)延在所述時(shí)延窗口 W內(nèi)的最短路徑替換當(dāng)前映射物理路徑八〃 其中所述Dmax表示資源分配表Μ中的所有映射物理路徑中，最大的路徑時(shí)延；C DV表示當(dāng)前 MVN請(qǐng)求的鏈路最大時(shí)延差約束值。
2. -種單失效區(qū)域下多播虛擬網(wǎng)絡(luò)的抗毀資源分配方法，其特征在于，包括下列步 驟： 步驟S1 :基于權(quán)利要求1所述的資源分配方法為當(dāng)前MVN請(qǐng)求分配工作資源分配表Μ ; 步驟S2 :為當(dāng)前MVN請(qǐng)求分配備用資源分配表： 步驟S201 :在當(dāng)前物理網(wǎng)絡(luò)中確定各個(gè)失效區(qū)域ri，由各失效區(qū)域ri構(gòu)成失效區(qū)域集 合R; 步驟S202 :分別為每個(gè)失效區(qū)域ri分配備用資源分配表％ :將失效區(qū)域ri所涉及的物 理節(jié)點(diǎn)和鏈路從當(dāng)前物理網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲刑蕹?；再基于剔除處理后的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌鶎?duì) 應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源信息，根據(jù)權(quán)利要求1所述的資源分配方法所述MVN請(qǐng)求分配對(duì)應(yīng)失效區(qū)域 h的備用資源分配表吣； 步驟S3 :存儲(chǔ)所述工作資源分配表Μ和各個(gè)失效區(qū)域ri的備用資源分配表％，并發(fā)送 至各物理節(jié)點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中還包括： 步驟S203 :分別計(jì)算各備用資源分配表％關(guān)于所有虛擬節(jié)點(diǎn)和鏈路的最小映射開銷 和c⑷； 步驟S204 :根據(jù)公式min {c㈨)/ | U (Μ) |}選擇吣，將所述吣存儲(chǔ)到最小備用資源分配 表M*中，并更新工作資源分配表Μ = Μ-Μρ同時(shí)更新失效區(qū)域集合R :在失效區(qū)域集合R中 刪除能從備用資源分配表％中恢復(fù)的失效區(qū)域； 其中所述|U(Mi) |表示能從備用資源分配表％中恢復(fù)的失效區(qū)域個(gè)數(shù)； 步驟S205 :基于步驟S204更新后的失效區(qū)域集合R包含的各失效區(qū)域ri所對(duì)應(yīng)的最 小映射開銷和c (Μ》，繼續(xù)執(zhí)行步驟204,直到失效區(qū)域集合R為空； 步驟S3 :存儲(chǔ)當(dāng)前分配工作資源分配表Μ和最小備用資源分配表M%并發(fā)送至各物理 節(jié)點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】H04L12/917GK104144135SQ201410359412
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】廖丹, 孫罡, 肖克祥, 趙東成, 虞紅芳 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)