虚拟网络资源动态重配置算法研究

发布时间：2018-02-22 03:57

本文关键词： 网络虚拟化虚拟网络映射网络重配置能耗感知负载均衡　出处：《山东师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,随着云计算技术快速地发展,互联网业务数目与规模得到了空前的增长,传统的互联网结构面临这随之而来的一系列问题,其中网络僵化问题尤为突出。如果采用以往的单纯增加新的物理网络设备来解决互联网僵化问题,多数情况下会遇到两方面困难:一方面是增加新的设备将会产生高昂的成本代价,因为新网络设备的增加必然会改变现在的网络架构,导致硬件(路由器等)、软件发生根本性变化;另一方面,由于现在的很多互联网业务具有多互联网服务提供商(Internet Service Providers,ISPs),因此只有得到了原本网络架构中每个ISP的一致同意,才能对现有的互联网架构进行改变。正是因为上述因素,构建全新的互联网架构的可行性就变得很低。为了解决互联网所面临的问题,网络虚拟化(Network Virtualization,NV)发展迅速,成为解决网络僵化相关问题的一个可行的方法。在网络虚拟化技术的研究中,虚拟网络映射(Virtual Network Embedding,VNE)是其研究的一个重要内容,即把多个不同的虚拟网络请求(Virtual Network Request,VNR)映射到同一个底层物理网络(Substrate Network,SN)上,共享SN上的资源。而如何有效地实现VNR映射到SN上成为网络虚拟化中面临的一个重要挑战。如今,仅考虑如何映射还不够,因为随着已映射资源生存周期结束离开SN后底层网络会出现许多碎片化的资源,导致底层网络以后的接受率下降、负载率不均衡,开启冗余的物理设备还会增加额外的能耗问题,因此就需要对已经映射的VNR进行有目的性的迁移,来达到接受率、负载率、能耗等指标的优化。本文的主要研究内容包括:(1)设计实现了启发式节能重配置算法HEARA,该算法是一种以节能为目标的算法,通过迁移负载小的物理设备上的虚拟节点或虚拟链路到负载较多但不超过总资源一定阈值的其他物理设备上,关闭或休眠零负载的物理设备来达到节能的目的,同时给迁移目标加一些限制条件也能够兼顾到负载均衡以及接受率,此外,本文在链路映射时加入路径切割算法。实验表明,本文所提出的算法既能够提升接受率,又能涉及负载均衡等其它性能指标,是一种新颖的节能算法。(2)考虑到网络映射中的低接受率与不均衡的物理底层网络负载,设计实现了一种在动态底层物理网络环境中的的重配置算法DSNRA。该算法主要思路为:在瓶颈物理节点附近创建新的物理节点以及相关链路,然后寻找在瓶颈节点以及其他距离约束内负载率高于预设阈值的物理节点上的虚拟节点,比较迁移收益与成本之后再决定是否将这些虚拟节点迁移到新建的物理设备上。重复从创建节点开始的过程,直到负载率低于预设阈值。实验表明,通过对底层物理网络的更新和对虚拟请求的重配置,提高了虚拟网络的接受率以及物理底层网络的负载均衡率。(3)将HEARA算法与DSNRA算法进行结合,在资源不足需要增加物理设备时优先寻找是否有休眠的物理节点或者链路,将休眠的设备重新激活并进行相应的迁移来达到在比DSNRA算法能耗更低、比HEARA负载更均衡的情况下对各项指标的综合优化。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP393.01

【相似文献】