[發明專利]一種邊緣設備上虛擬網絡功能鏈的部署方法和設備

有效

• 申請號: 202010336838.3
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111538567B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 夏飛;宋滸;鄒昊東;巫乾軍;董清泉;陳宇航;俞俊
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司信息通信分公司;國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;H04L41/0823;H04L67/1001
• 代理公司: 南京泉為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32408
• 代理人: 許丹丹

本發明公開了一種邊緣設備上虛擬網絡功能鏈的部署方法和設備。方法包括：根據邊緣網絡的物理拓撲信息以及虛擬網絡功能鏈的請求信息，結合鏈內虛擬網絡功能之間通信對CPU資源的消耗，構建虛擬網絡功能鏈CPU消耗模型，得到鏈整體要消耗的CPU資源；根據鏈整體要消耗的CPU資源，在滿足鏈時延約束的候選部署路徑上，利用動態規劃算法查找從請求的源邊緣設備到目的邊緣設備的最小成本部署方案，所述成本以節點當前負載的指數來衡量。本發明能夠在找到一條時延滿足要求的路徑的同時，做虛擬網絡功能的部署，均衡各邊緣設備的負載。

技術領域

本發明涉及無線邊緣設備的負載均衡技術，具體涉及一種邊緣設備上虛擬網絡功能鏈的部署方法和設備。

背景技術

網絡功能虛擬化(Network?Functions?Virtualization，NFV)利用虛擬化技術，使傳統上運行在專有專用硬件上的網絡功能可以部署在虛擬實例(如虛擬機和容器)上。通過NFV，以前硬件實現的網絡功能，如負載均衡器、入侵檢測系統現在可以部署在通用x86甚至是ARM平臺上，大大降低了成本并提供了高度的靈活性和彈性。

另一方面，邊緣計算是允許在網絡邊緣執行計算任務的技術。與云計算相比，邊緣計算在用戶附近部署服務，從而具有低延遲的優勢。這對于與延遲敏感的應用尤其重要，例如虛擬現實(Virtual?Reality，VR)、流媒體視頻等。結合高帶寬低時延5G技術的發展，邊緣計算在建立靠近用戶的超低延遲和高吞吐量服務方面具有很大的潛力。

然而，在邊緣部署虛擬網絡功能的現有框架面臨一個主要問題，即沒有考慮邊緣設備的資源稀缺性。與云中的服務器相比，邊緣設備通常具有稀缺的CPU資源。例如，最先進的Netgear?RAX120無線路由器僅具有雙核2.2GHz處理器。即使像桌面計算機這樣功能更強大的邊緣服務器也很容易因突發和周期用戶請求而過載。更糟糕的是，根據發明人從實際的實驗中發現，除了計算消耗CPU之外，鏈中連續網絡功能之間的通信也會消耗大量的CPU。然而現有的工作尚未探討這種情況，這可能使邊緣設備負載不均衡甚至過載。

由此可知，現有的工作在資源稀缺的邊緣設備上部署虛擬網絡功能鏈的問題上，尚未有可行的解決方法。因此，需要提出一種針對資源稀缺的邊緣設備上虛擬網絡功能鏈的部署方法。

發明內容

發明目的：針對現有技術的不足，本發明提出一種邊緣網絡設備上的虛擬功能鏈部署方法和裝置，通過總結鏈的資源消耗模型，在保障滿足虛擬網絡功能鏈時延約束的情況下，實現均衡各邊緣設備的負載。

技術方案：為了實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

第一方面，一種邊緣設備上虛擬網絡功能鏈的部署方法，包括以下步驟：

根據邊緣網絡的物理拓撲信息以及虛擬網絡功能鏈的請求信息，結合鏈內虛擬網絡功能之間通信對CPU資源的消耗，構建虛擬網絡功能鏈CPU消耗模型，得到鏈整體要消耗的CPU資源；

根據鏈整體要消耗的CPU資源，在滿足鏈時延約束的候選部署路徑上，利用動態規劃算法查找從請求的源邊緣設備到目的邊緣設備的最小成本部署方案，所述成本以節點當前負載的指數來衡量。

進一步地，所述虛擬網絡功能鏈CPU消耗模型如下：

其中，表示某一個虛擬網絡功能鏈請求，其中f₁…f_r是請求的虛擬網絡功能的集合，r表示鏈的長度；表示某個虛擬網絡功能f處的入口流速，表示f處的出口流速；α_f是計算/通信消耗資源比率。

進一步地，所述滿足鏈時延約束的候選部署路徑為提前給定的滿足鏈時延約束的路徑或通過下式得到的跳數最多的路徑：

P(u,l)＝max{P(u,l-1),max_{e＝(v,u)∈E}P(v,l-l_e)+e}