[發(fā)明專(zhuān)利]一種面向NUMA架構(gòu)服務(wù)器的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能鏈部署方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010148070.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111371616B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢(qián)柱中;陳元;陸桑璐
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/24
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/24;H04L29/08;G06F9/455;G06N7/00
• 代理公司: 南京泉為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32408
• 代理人: 許丹丹

1.一種面向NUMA架構(gòu)服務(wù)器的虛擬功能鏈部署方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據(jù)服務(wù)器集群中每臺(tái)服務(wù)器的容量信息，包括CPU數(shù)量、內(nèi)存大小，以及待部署的網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)鏈及其所需資源信息，建立需求模型；其中，一臺(tái)NUMA架構(gòu)的服務(wù)器中，CPU分為多個(gè)Socket，每個(gè)Socket中都各自有一些核；所述需求模型以最大化VNF鏈的吞吐量之和為目標(biāo)，同時(shí)滿(mǎn)足內(nèi)存、CPU、鏈路帶寬資源的約束，將VNF鏈中的每個(gè)VNF部署在服務(wù)器的Socket上，所述需求模型具體描述如下：

問(wèn)題的輸入為服務(wù)器的集合V，第i臺(tái)服務(wù)器的上、下行鏈路帶寬W^u_i與W^d_i，第i臺(tái)服務(wù)器Socket的集合N_i，第i臺(tái)服務(wù)器第j個(gè)Socket所對(duì)應(yīng)的NUMA節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存帶寬上限D(zhuǎn)_ij，第k臺(tái)服務(wù)器的Socket i、j之間的QPI帶寬第k臺(tái)服務(wù)器上第i個(gè)Socket的資源VNF鏈的集合U，第k條鏈的VNF集合S_k，第k條鏈上第i個(gè)VNF需要的資源第k條鏈上第i個(gè)VNF進(jìn)出流量的比例以F_ki表示第k條鏈上第i與第i+1個(gè)VNF之間流的大小，定義F_k0代表進(jìn)入鏈上首個(gè)VNF的流量；

問(wèn)題的輸出為決策變量當(dāng)決策變量為1時(shí)表示第k條鏈的第l個(gè)VNF在第i臺(tái)服務(wù)器的第j個(gè)Socket上，否則為0；

問(wèn)題的優(yōu)化目標(biāo)為最大化VNF鏈的吞吐量之和，如下：

約束條件為：

對(duì)于

對(duì)于

對(duì)于

對(duì)于

對(duì)于

對(duì)于

對(duì)于

利用基于蒙特卡洛樹(shù)搜索的算法對(duì)所建立的需求模型進(jìn)行求解，得到部署方案；其中所述蒙特卡洛樹(shù)按下述方式構(gòu)建：首先建立根節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)代表著下一個(gè)VNF的所有可能的放置情況，然后循環(huán)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)選擇、節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展、模擬、反向傳播的過(guò)程直到運(yùn)行一定的時(shí)間或次數(shù)為止，具體包括：

1)節(jié)點(diǎn)選擇：從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始并選擇連續(xù)的子節(jié)點(diǎn)，直到到達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)，葉子節(jié)點(diǎn)是尚未進(jìn)行模擬的任何節(jié)點(diǎn)；

2)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展：如果該節(jié)點(diǎn)沒(méi)有子節(jié)點(diǎn)，并且該節(jié)點(diǎn)不是終止節(jié)點(diǎn)，則創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)子節(jié)點(diǎn)并從其中選擇一個(gè)子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)數(shù)量取決于可行解；其中，到達(dá)某個(gè)節(jié)點(diǎn)后，下一個(gè)VNF無(wú)法被放置到任何服務(wù)器上或完成了所有的VNF放置，則該節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為終止節(jié)點(diǎn)；

3)模擬：從該節(jié)點(diǎn)開(kāi)始完成一個(gè)隨機(jī)模擬，滿(mǎn)足約束條件下隨機(jī)放置一個(gè)VNF，若未到達(dá)終止節(jié)點(diǎn)，則再隨機(jī)選擇子節(jié)點(diǎn)，直到到達(dá)終止節(jié)點(diǎn)；

4)反向傳播：使用上一步模擬的結(jié)果從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)往前遍歷，更新路徑上節(jié)點(diǎn)中的信息，包括2個(gè)信息，首先將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)加1，其次將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)值加上對(duì)應(yīng)VNF放置的優(yōu)化目標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向NUMA架構(gòu)服務(wù)器的虛擬功能鏈部署方法，其特征在于，節(jié)點(diǎn)選擇時(shí)，優(yōu)先選擇尚未訪(fǎng)問(wèn)過(guò)的節(jié)點(diǎn)，若都訪(fǎng)問(wèn)過(guò)，則根據(jù)以下公式進(jìn)行降序選擇：

其中，W_i代表第i次迭代后節(jié)點(diǎn)的權(quán)值，n_i代表第i次迭代后節(jié)點(diǎn)的訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)，N_i代表第i次迭代后該節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)的訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)，c是勘探參數(shù)。

3.一種面向NUMA架構(gòu)服務(wù)器的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能鏈部署系統(tǒng)，其特征在于，包括控制模塊、監(jiān)控模塊、虛擬機(jī)管理模塊和虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理模塊，所述控制模塊根據(jù)需要被部署的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能鏈，自動(dòng)地根據(jù)NUMA服務(wù)器的當(dāng)前狀態(tài)，與虛擬機(jī)管理模塊和虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理模塊交互，將虛擬網(wǎng)絡(luò)功能部署到某個(gè)服務(wù)器上，其中部署方案根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的方法計(jì)算得到；所述監(jiān)控模塊時(shí)刻監(jiān)控服務(wù)器以及該服務(wù)器上的Socket狀態(tài)信息；所述虛擬機(jī)管理模塊根據(jù)控制模塊的指令請(qǐng)求在指定的服務(wù)器中創(chuàng)建虛擬機(jī)，并將虛擬機(jī)所使用的CPU與內(nèi)存綁定到指定的Socket節(jié)點(diǎn)中；所述虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理模塊根據(jù)控制模塊的指令請(qǐng)求將虛擬網(wǎng)絡(luò)功能部署到服務(wù)器中的虛擬機(jī)中。