网络功能虚拟化高效可靠的部署方法研究与实现

发布时间：2020-11-21 05:59

　　 网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)作为下一代互联网的关键技术之一,是解决传统网络瓶颈的重要方式。NFV把网络功能和运行其的物理网络设备解耦,把网络功能放到通用服务器上运行。NFV的主要理念是利用虚拟化技术来设计,部署和管理定制的网络服务。NFV实现过程中的主要挑战之一是把网络硬件设备的资源分配给请求的网络服务的问题,本文重点解决NFV资源分配问题的第二阶段,即NFV的部署问题。因为可用性是服务等级协议中的关键指标之一,所以本文研究可靠NFV部署问题,利用备份来保证网络的可用性。本文针对可靠NFV部署问题进行了深入地研究。总结了可靠NFV部署问题的相关工作,对影响可靠NFV部署问题的关键因素进行了分析。现有工作大部分假设虚拟网络功能需要部署到不同的服务器上。本文将多个虚拟网络功能部署到同一个服务器的现象称为虚拟网络功能重合。本文既考虑了不允许重合时如何进行高效可靠的部署,也考虑了允许重合时如何进行部署。具体来说,在假设虚拟网络功能不能部署到同一个服务器的时候,研究虚拟网络功能的多样性和服务器的多样性对可靠NFV部署的影响,提出一种新的机制来量化虚拟网络功能的多样性和服务器的多样性。在部署中利用它们的多样性来提升解决可靠NFV部署问题的效率,将可靠NFV部署问题建模为非线性0-1规划模型,并提出一个启发式算法。在假设虚拟网络功能可以部署到相同的服务器的时候,研究在可靠NFV部署问题中允许重合的影响,包括允许重合对可用性,链路资源消耗和网络中依赖关系的影响。分析了允许重合的挑战,包括重合的一些限制,提出了允许重合时虚拟网络功能之间链路连接的规则和服务链可用性计算的方法。然后提出了允许重合时部署问题的非线性0-1规划模型和启发式算法,在保证可用性约束的条件下减小部署的资源消耗。最后,本文用提出的算法和现有工作做了对比实验,实验结果表明本文提出的算法能够较大程度上提升NFV的可用性和部署的资源利用率。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP393.01
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究历史与现状
        1.2.1 部署问题的研究
        1.2.2 网络可用性的研究
        1.2.3 可靠NFV部署问题相关的研究
    1.3 本文的研究目标和内容
    1.4 本文的主要贡献与创新
    1.5 本论文的结构安排
第二章 NFV部署问题的分析
    2.1 NFV中的资源分配问题
    2.2 NFV的部署问题的定义
    2.3 NFV部署问题和其他部署问题的区别
    2.4 NFV部署问题的方法和评价指标
    2.5 可靠NFV部署问题
        2.5.1 可用性的定义和网络出错的原因
        2.5.2 提升可用性的方法
    2.6 本章小节
第三章 非可重合的可靠NFV部署问题的研究
    3.1 虚拟网络功能和服务器的多样性对该部署问题的影响
        3.1.1 问题假设
        3.1.2 虚拟网络功能对部署的影响
        3.1.3 服务器对部署的影响
    3.2 非可重合的可靠NFV部署模型
        3.2.1 服务链的可用性
        3.2.2 模型的优化目标
        3.2.3 模型的约束条件
    3.3 非可重合的可靠NFV部署算法
        3.3.1 更新虚拟网络功能的可用性要求
        3.3.2 部署虚拟网络功能
        3.3.3 部署虚拟网络链路
    3.4 本章小节
第四章 可重合的可靠NFV部署问题的研究
    4.1 虚拟网络功能重合的优点
        4.1.1 提升可用性
        4.1.2 减少链路资源消耗
        4.1.3 减少服务链的互相依赖
    4.2 允许虚拟网络功能重合的难点
        4.2.1 虚拟节点重合的情况分析
        4.2.2 链路设计
        4.2.3 服务链的可用性计算
    4.3 可重合的可靠NFV部署模型
        4.3.1 模型的优化目标
        4.3.2 模型的约束条件
    4.4 可重合的可靠NFV部署算法
    4.5 本章小节
第五章 实验测试与结果分析
    5.1 非可重合的可靠NFV部署算法评价
        5.1.1 对比算法
        5.1.2 参数设计
        5.1.3 实验结果及分析
    5.2 可重合的可靠NFV部署算法评价
        5.2.1 对比算法
        5.2.2 参数设计
        5.2.3 实验结果及分析
    5.3 本章小节
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

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本文编号：2892637