[發明專利]一種能耗感知的虛擬網絡映射運輸模型的方法

有效

• 申請號: 201410088961.2
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103856355B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 蔣云良;陳曉華;李春芝
• 申請（專利權）人: 湖州師范學院
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/46
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 韓洪

【技術領域】

本發明涉及能耗方法的技術領域，特別是能耗感知的虛擬網絡映射運輸模型的方法的技術領域。

【背景技術】

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骨干網的平均鏈路利用率大約30-40％，數據中心服務器的平均利用率為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。

網絡虛擬化，是未來因特網、云計算和軟件定義網絡的重要技術。其通過整合網絡基礎設施資源，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。當前大部分映射方法是基于代價的虛擬網絡映射，即以最小底層資源代價映射虛擬網絡請求，從而獲得更多的底層物理資源，以提高虛擬網絡映射接收率。然而，由于底層物理網絡節點的能耗與CPU的利用率關系較大，虛擬網絡節點應盡可能映射到更加節能的底層物理節點。基于代價的虛擬網絡映射并未考慮到底層節點的節能特點，這必然帶來不必要的能耗。因此設計有效模型，盡可能把虛擬網絡節點映射到底層節能節點是節能的有效方法。但是目前相關節能感知映射方法是通過資源整合方法實現虛擬網絡映射，節約系統能耗，但缺乏考慮底層網絡節點節能特點。

【發明內容】

本發明的目的就是解決現有技術中的問題，提出一種能耗感知的虛擬網絡映射運輸模型的方法，根據底層網絡能耗特點，利用其能夠提供的CPU資源及虛擬網絡CPU資源請求量特征，設定節能的運輸單價參數、底層節點CPU資源生產量以及虛擬節點CPU資源消費量，增加節點和鏈路映射約束，建立虛擬網絡映射高效節能運輸模型，設計虛擬網絡映射最小化能耗方法，降低系統能耗。

為實現上述目的，本發明提出了一種能耗感知的虛擬網絡映射運輸模型的方法，依次包括以下步驟：

a)構建虛擬網絡映射高效節能運輸模型：設定有m個底層網絡節點提供CPU資源的生產地點A_i,i＝1,2,...,m，可供應CPU資源物資，CPU供應量分別為a_i,i＝1,2,...,m，設定a_i為：其中m值為底層網絡節點的數量，為底層節點i的CPU資源量；設有n個虛擬節點需求CPU資源的銷地B_j,j＝1,2,...,n，CPU需求量分別為b_j,j＝1,2,...,n，設定b_j為：其中n為等待映射的虛擬網絡節點數量，為虛擬節點j的CPU資源量；從A_i到B_j分配單位CPU資源的能耗單價為c_ij，設定c_ij為：設定x_ij為從A_i到B_j的分配CPU資源量，在產銷不平衡的條件下，要求得到總能耗最小的分配方案，能耗最小化數學模為：虛擬節點需求CPU資源約束：底層節點提供CPU資源約束：CPU資源分配約束：x_ij≥0，將c_ij、b_j和a_i分別帶入和中，把虛擬網絡映射節能運輸問題轉化為能耗最小化數學模型的求解；

b)虛擬網絡映射最小能耗方法：

b1)步驟a)構建的虛擬網絡映射節能運輸模型，包括分配單位CPU的能耗代價、底層節點供應CPU資源量及虛擬節點需求CPU資源量，用distance表示承載運輸模型數據的數據結構，當底層節點i的CPU資源量大于等于虛擬節點j請求的CPU資源量，則從i到j分配CPU資源的能耗單價為1.0/sub.cpu[i]，其中sub.cpu[i]為底層節點CPU總量；當底層節點i的CPU資源量小于虛擬節點j請求的CPU資源量，則從i到j分配CPU資源能耗單價為-1，表示不能從i到j的分配CPU資源；底層節點i可分配CPU資源為剩余CPU資源量，由subEmbed.cpu[i]表示；第index個虛擬網絡的虛擬節點j需求CPU資源量，由req[index].cpu[j]表示；distance[i][j].em＝0表示底層節點i未映射給虛擬節點j，distance[i][j].em＝1表示底層節點i已經分配，虛擬節點j已經分配，i和j不可以再分配；