多播虚拟网络映射算法研究

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1、摘要摘要网络虚拟化技术将网络服务提供商所提供的服务抽象为各种异构的虚拟网络，并在底层基础设施网络上实现共存，从而解决了底层物理网络的僵化问题。虚拟网络映射作为网络虚拟化中的一个关键技术，其映射结果也直接影响着底层设施提供商与服务提供商的切身利益。虚拟网络映射即是把服务提供商所提交需求抽象为一个个虚拟的网络，并为各个虚拟节点与虚拟链路分配相应的物理资源（计算资源和带宽资源），这便是虚拟节点到底层基础设施节点的映射，以及虚拟链路到底层物理路径的映射过程。在当前网络服务多样化的时代下，具有多播特性的网络服务越来越多。所以本文研究了非确定性的多播虚拟网络的抗毁映射、单失

2、效区域情况下的多播虚拟网络的抗毁映射以及负载预测的在线多播虚拟网络映射问题。首先，在非确定性多播虚拟网络的抗毁映射研究中，我们将多播虚拟网络的链路带宽需求总量抽象为相互独立的服从正态分布的随机变量，并在假定任意时刻只有一个物理服务器失效的情况下，设计了相应的启发式映射算法，即一种基于非确定性资源需求的多播虚拟网络的抗毁映射算法（theonlinesurvivablemappingforstochasticMVNrequests:SM-SMVN）。算法中改进了传统的最小集合覆盖算法以实现多播虚拟网络的叶子节点映射，以实现叶子节点共享备份资源，然后根据叶子节点的映射

3、，寻找根节点的映射物理节点。并且在映射过程中利用随机统计复用的策略分配链路带宽资源，从而提高物理资源利用率。其次，针对区域失效的映射场景，我们在第三章中将多个失效区域下的映射问题，分解为各个失效区域下的独立映射问题，根据这一思路，我们设计了SOUM*-M算法（SeparateOptimizationwithUnconstrainedMappingforMVN），该算法为各个独立的失效区域下的多个映射整合为一个应对任意单个区域失效的抗毁映射。在第三章中我们针对多播虚拟网络，设计了一种不考虑生存性的映射（Non-survivableMVNrequestmapping

4、:NSMVNM）策略。在针对各失效区域的映射中引入了资源共享策略，并利用最小成本集合覆盖算法，消除了冗余的映射。传统的在线虚拟网络映射处理中，映射过程往往对于映射不成功的请求选择丢弃，而且在映射时也只考虑当前时刻的负载均衡。所以在第四章中，我们针对传统方案的不足，提出了等待容忍（waiting-tolerant）和负载预测（load-prediction）策略，并将其引入了我们所设计的在线多播虚拟网络映射算法MVNE-WL（MVNembeddingwithwaiting-tolerantandload-prediction）中。该算法，允许多播虚拟网I摘要络业务

5、在映射失败时等待一段时间，并且考虑了未来一段时间的底层负载来实现负载均衡，从而提高底层资源利用率。关键词：多播虚拟网络，抗毁性，区域失效，等待容忍，负载预测IIABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftheInternetandtheCloudcomputing,kindsofserviceshaveappeared.AndtheossificationofthecurrentInternetarchitecturepreventsitfromsupportingdiverseapplicationsandservice

6、s.NetworkvirtualizationtechnologycanpreventthisossificationanddiversifytheInternetbyallowingmultipleheterogeneousvirtualnetworks(VNs)sharetheresourcesofthesameunderlyingsubstratenetwork.Virtualnetworksareabstractedfromserviceproviders’demands,andvirtualnetworksmappingmeansallocatingr

7、esourcefromsubstratenetworktovirtualnodesandlinksofvirtualnetworks.Italsomeansmappingvirtualnodestosubstratenodesandmappingvirtuallinkstosubstratepaths.Asthemulticastnetworkservicehasbecomemoreandmorepopular,weinvestigatetheproblemofsurvivablemappingofmulticastvirtualnetworkwithdynam

8、icresourcede