[發(fā)明專利]一種面向多維資源負載均衡的VNF復(fù)用和遷移方法

在審

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• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112860384A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙莎莎;寧越強;張登銀;肖毅;何林燦
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種面向多維資源負載均衡的VNF復(fù)用和遷移方法，包括：對客戶端發(fā)起的請求編排生成對應(yīng)的服務(wù)鏈，然后對編排生成的服務(wù)鏈以源目節(jié)點相同為特征進行分組；對于每組服務(wù)鏈計算出源節(jié)點到目的節(jié)點之間的前K條最短路徑并進行緩存；根據(jù)前K條最短路徑制定每條服務(wù)鏈的映射；服務(wù)鏈映射成功后，若有節(jié)點出現(xiàn)資源負載的情況則觸發(fā)對該節(jié)點上VNF進行遷移的操作。本發(fā)明通過快速匹配法復(fù)用VNF，在VNF?FG設(shè)計階段保證負載均衡的同時盡可能減少VNF個數(shù)，不僅優(yōu)化VM的啟動成本和VNF的實例化成本，也為后期在VNF遷移場景中通過VNF復(fù)用減少了遷移成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向多維資源負載均衡的VNF復(fù)用和遷移方法。

背景技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動互連網(wǎng)局勢的迅猛發(fā)展，諸多新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用逐漸興起，云計算，移動邊緣計算，大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心，軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)虛擬化等成為研究的熱點。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的不斷擴張，網(wǎng)絡(luò)功能的不斷更新，這對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的管理和數(shù)據(jù)中心資源分配的要求變得更加嚴格。目前大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是基于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建立的，這種架構(gòu)由極其復(fù)雜的交換機、路由器、終端以及其他設(shè)備組成，這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用著封閉、專有的內(nèi)部接口，并運行著大量的分布式協(xié)議；其局限性在于無法對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做到統(tǒng)一的管理，同時無法對數(shù)據(jù)中心中的網(wǎng)絡(luò)資源進行統(tǒng)一的調(diào)度因而無法最大限度的提高資源的利用率。

SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))架構(gòu)的核心設(shè)計是控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面分離，NFV(網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)技術(shù)可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化，將功能與硬件設(shè)備解耦，易于服務(wù)鏈的編排和管理。目前，網(wǎng)絡(luò)中已存在將SDN技術(shù)和NFV技術(shù)融合來進行服務(wù)功能鏈的映射，以此來解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系的諸多缺點，在SDN和NFV部署的可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，可編程交換機將目的流量轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)功能單元進行處理，通常運營商為了減少服務(wù)器的資源消耗和提升用戶的QoS(Quality of Service)，會將多條服務(wù)功能鏈的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能集中映射到固定的部分服務(wù)器上，此時網(wǎng)絡(luò)功能的動態(tài)部署可能導(dǎo)致各服務(wù)器之間的資源負載不均衡，導(dǎo)致負載失衡的資源可能是計算資源，存儲資源等。同時，運營商的這種方案缺乏流量高峰期的應(yīng)對機制，易導(dǎo)致較高的服務(wù)請求拒絕率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種面向多維資源負載均衡的VNF復(fù)用和遷移方法，通過利用VNF的可復(fù)用特性致力于綠色節(jié)能，在降低能源消耗的同時，又解決了流量高峰期因節(jié)點服務(wù)器過載而引起資源負載失衡問題，避免了導(dǎo)致較高的服務(wù)請求拒絕率。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種面向多維資源負載均衡的VNF復(fù)用和遷移方法，包括：

對客戶端發(fā)起的請求編排生成對應(yīng)的服務(wù)鏈；

對服務(wù)鏈以源目節(jié)點相同為特征進行分組；

對于每組服務(wù)鏈，計算出源節(jié)點到目的節(jié)點之間的前K條最短路徑；

根據(jù)前K條最短路徑制定每條服務(wù)鏈的映射；

響應(yīng)于服務(wù)鏈映射成功后存在節(jié)點出現(xiàn)資源負載，對該節(jié)點上VNF進行遷移操作。

進一步地，根據(jù)前K條最短路徑制定每條服務(wù)鏈的映射，具體過程為：

從前K條短路徑中最短的路徑開始選取，直至選取出資源未發(fā)生過載的路徑，將其作為當前服務(wù)鏈的待映射路徑；

獲取待映射路徑中每個節(jié)點所對應(yīng)的所有VNF信息，采用快速匹配的策略將各VNF信息映射到對應(yīng)的源目節(jié)點上。

進一步地，選取出資源未發(fā)生過載的路徑，具體過程為：

統(tǒng)計出當前服務(wù)鏈待選路徑上所有節(jié)點中r種資源最少的可用剩余量再統(tǒng)計出待映射服務(wù)鏈中所有VNF中所需要的r種資源最大需求量