[發明專利]一種基于細胞型P系統的虛擬網絡映射方法

有效

• 申請號: 201410288752.2
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104022937B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 余春艷;練琪;張棟;葉東毅
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H04L12/46
• 分類號: H04L12/46
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及網絡虛擬化技術領域，特別涉及一種基于細胞型P系統的虛擬網絡映射方法及系統。

背景技術

隨著時代發展，網絡的規模變得越來越大，各種新型應用層出不窮，傳統互聯網由于自身體系架構的缺陷，已經很難跟上當今網絡的發展節奏。輝煌的過去成為了現今互聯網架構升級的桎梏，任何針對互聯網底層架構的升級都可能牽一發而動全身，這個涉及到各方面利益沖突的問題阻礙了互聯網的發展。在單純依靠硬件升級擴展或者采用新的軟件技術越來越乏力的同時，學術界的研究者們開始思考未來互聯網體系架構的設計問題。網絡虛擬化技術正是在這種情況下提出的，其將傳統的互聯網服務提供商分割成為兩個獨立的角色：基礎設施提供商和服務提供商。基礎設施提供商只關注底層物理資源，而服務提供商則向基礎設施提供商租用這些資源并且向用戶提供服務，用戶需求可以具有不同的拓撲結構，采用不同的協議，如此網絡虛擬化便可以在共享的物理資源上支持各種異質的網絡體系共存。因此，網絡虛擬化技術被視為克服當前互聯網體系缺陷的一種有效的方案。

上述問題中提及的共存的各種異質的網絡體系，在網絡虛擬化環境中稱為虛擬網絡，由一組虛擬節點通過虛擬鏈路連接組成，它們的拓撲結構各不相同，其上使用的協議也是多種多樣，通過采用不同的拓撲結構以及協議，可以針對不同的需求，提供不同的服務。提供此種服務的關鍵問題是如何在底層物理資源有限的情況下，有效的為不同的虛擬網絡分配底層物理資源，從而使接受的虛擬網絡請求盡可能多。這個為虛擬網絡分配資源的問題就是虛擬網絡映射問題，即將虛擬網絡中的虛擬節點和虛擬鏈路按照一定的約束條件映射到底層物理網絡的物理節點和物理路徑之上。

由于虛擬網絡映射問題的復雜性，早期對于虛擬網絡映射的研究對問題進行了不同程度的限制：比如假設底層物理網絡資源是無限的；所有虛擬網絡請求都是已知的；忽略其中的某些需求比如節點或者鏈路需求；或者只關注某個指定拓撲結構的虛擬網絡。后續研究在不對問題進行不合理的限制的基礎上，提出了諸如鏈路分割，協同節點和鏈路映射，一階段映射，利用拓撲結構信息對節點排序等方法進行虛擬網絡的映射。但是現有的方法很多都無法有效的利用底層物理網絡的資源，其獲得的解往往不是最優解或者較好的解，因此對能有效利用底層物理網絡資源的方法的需求迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于細胞型P系統的虛擬網絡映射方法及系統，該方法及系統可以有效提高底層物理網絡的資源利用率。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于細胞型P系統的虛擬網絡映射方法，包括如下步驟：

步驟S1：按照物理網絡的物理節點數量來初始化膜結構；

步驟S2：將物理網絡信息轉換成物理膜局部信息；

步驟S3：接收虛擬網絡信息并將其轉換成虛擬局部信息；

步驟S4：設置參數初始種子膜數目initial_membranes和保留格局數目conf_numbers，復制initial_membranes個虛擬網絡映射膜，對每個虛擬網絡映射膜，選擇不同的物理膜執行物理膜初始化，溶解所有初始化失敗的虛擬網絡映射膜；

步驟S5：對每個虛擬網絡映射膜，執行虛擬網絡映射進化，溶解所有進化失敗的虛擬網絡映射膜；

步驟S6：刪除重復的虛擬網絡映射膜，以額外開支為適應性函數計算每個虛擬網絡映射膜的額外開支，選擇保留額外開支最小的前conf_numbers個虛擬網絡映射膜，溶解其他所有虛擬網絡映射膜；

步驟S7：如果當前不存在任何虛擬網絡映射膜則虛擬網絡映射失敗，跳轉到步驟S9，否則判斷虛擬網絡是否映射完全，是則跳轉到步驟S8，否則跳轉到步驟S5；

步驟S8：選擇額外開支最小的虛擬網絡映射膜作為輸出，溶解其他所有虛擬網絡映射膜，將映射信息送到虛擬網絡映射結果輸出膜中，分配物理網絡資源；

步驟S9：檢查虛擬網絡映射結果輸出膜中的所有映射信息，如果存在已經到期的虛擬網絡映射信息，根據虛擬網絡映射信息將物理資源返還給物理網絡，跳轉到步驟S3。

進一步的，上述步驟S1中，物理節點數量為n的膜結構初始化為其中，膜0是表層膜，膜1'是虛擬網絡輸入膜，膜2'₁是虛擬網絡映射膜，膜1到膜n是物理膜，膜n+1是虛擬局部信息膜，膜n+2是當前映射信息膜，膜3'是虛擬網絡映射信息輸出膜。