[发明专利]在线多播虚拟网络的资源分配方法

权利要求书

1.在线多播虚拟网络的资源分配方法，其特征在于，包括下列步骤：

接收并存储MVN请求：基于各MVN请求的网络拓扑结构，构建并存储关于当前MVN请求的各虚拟节点的二层生成树，并记录各MVN请求的到达时间和生存时间；

基于当前物理网络的网络资源信息，在满足负载均衡的条件下为当前接收的MVN请求的各虚拟节点映射物理节点，若映射失败，则将当前MVN请求存入等待队列中，否则输出映射表；

系统空闲时，为等待队列中的MVN请求进行映射处理：若当前MVN请求的最大等待时间小于零，则拒绝所述MVN请求；否则，基于当前物理网络的网络资源信息，在满足负载均衡的条件下为所述MVN请求的各虚拟节点映射物理节点，若映射失败，则将当前MVN请求存入等待队列中，否则输出映射表；所述最大等待时间为MVN请求的生存时间与存储时间的差，存储时间为当前系统时间与到达时间的差；

所述负载均衡的条件为：

若当前虚拟节点为MVN请求的根节点，则为：

其中N_s表示当前物理网络的物理节点集合，n_s表示集合N_s的元素，表示映射到物理节点n_s上的当前MVN请求的节点集合，n_v表示集合的元素，ε(n_v)表示虚拟节点n_v的资源需求容量；n_u表示预设时间T后，所释放的映射到物理节点n_s上的虚拟节点，表示关于虚拟节点n_u的集合，ε(n_u)表示虚拟节点n_u的资源需求容量；c(n_s)表示物理节点n_s的节点个数，|Adj(n_s)|表示与物理节点n_s邻接的链路集合Adj(n_s)的元素个数，表示Adj(n_s)中所有链路的可用带宽资源；

若当前虚拟节点为MVN请求的叶子节点，则为：

其中e_s表示物理链路，E_s表示当前物理网络的物理链路集合，b(e_s)表示链路e_s的可用带宽资源，表示映射到物理链路e_s上的MVN请求的链路集合，i表示集合的标识，x_i表示各集合的元素个数，表示预设时间T后，所离开的MVN请求的链路集合，j表示集合的标识，x_j表示各集合的元素个数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载均衡的条件为：

若当前虚拟节点为MVN请求的根节点，则为：

若当前虚拟节点为MVN请求的叶子节点，则为：

和

其中，p^*(e)表示物理链路e的链路资源的虚拟成本，p^*(n_s)表示物理节点n_s的节点资源的单位成本，p(e)表示物理链路e的链路资源的单位成本，p(n_s)表示物理节点n_s的节点资源的单位成本，λ和θ为0到1之间的任意实数。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设时间T为当前连续到达的各MVN请求的相邻到达时间差的均值。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为当前接收的MVN请求的各虚拟节点映射物理节点具体包括：

步骤S1：根据公式Cost(v→n_k)＝(p'(n_k)+(MC-Con(n_k)))*ε(v)分别计算MVN请求的虚拟根节点v映射到各物理节点n_k的资源开销估计值Cost(v→n_k)，其中p'(n_k)＝p(n_k)+α*AF(n_k)为物理节点n_k的节点资源的虚拟单位成本，所述p(n_k)表示物理节点n_k的节点资源的单位成本，AF(n_k)表示影响物理节点n_k的失效区域的数量，可调因子α为任意实数；所述MC是当前物理网络的网络拓扑结图中节点度最大的值，Con(n_k)＝|Adj(n_k)|与物理节点n_k邻接的链路集合Adj(n_k)的元素个数，ε(v)表示虚拟根节点v的资源需求容量；

取最小资源开销估计值Cost(v→n_k)所对应的物理节点n_k为虚拟根节点v的映射节点，并记为n；

步骤S2：将虚拟根节点v与物理n的映射关系v→n存储到资源分配表M中；并从未映射物理节点集合UMN^S中删除物理节点n，从未映射虚拟节点集合UMN_V中删除虚拟节点v；

步骤S3：对未映射虚拟节点集合UMN_V进行更新处理：

根据公式分别计算各虚拟节点v_i的权值DR(v_i)，其中ε(v_i)表示虚拟节点v_i的资源需求容量，表示虚拟根节点v与虚拟节点v_i的相连的虚拟链路e_i的带宽资源需求值，可调因子λ为任意实数；

基于各虚拟节点v_i的权值DR(v_i)，按降序排序得到更新后的未映射虚拟节点集合UMN_V；

步骤S4：基于当前未映射物理节点集合UMN^S，对当前未映射虚拟节点集合UMN_V中的各虚拟节点v_i，从左到右依次进行资源分配：

步骤S4-1：对虚拟节点v_i，基于当前未映射物理节点集合UMN^S，查找出满足虚拟节点v_i的网络资源需求的从物理节点n_s到候选物理节点n_k的最短路径，所述候选物理节点n_k属于当前集合UMN^S，并根据公式Cost(v_i→n_k)＝CNn_k+CPn_k计算各物理节点n_k作为虚拟节点v_i的候选映射节点时的资源开销估计值Cost(v_i→n_k)；

记录资源开销估计值Cost(v_i→n_k)，以及物理节点n_s到物理节点n_k的最短路径为虚拟链路e_i的映射物理路径p_ei；若不存在从物理节点n_s到候选物理节点n_k的最短路径，则令对应的资源开销估计值Cost(v_i→n_k)为预设极大值；

其中CNn_k＝p'(n_k)*ε(v_i)为虚拟节点v_i映射到物理节点n_k上的资源虚拟开销；

所述为虚拟链路e_i的映射物理路径资源虚拟开销，其中p'(e)＝p(e)+α*AF(e)，所述p(e)表示物理链路e的链路资源的单位成本，AF(e)表示影响物理链路e的失效区域的数量，所述链路e属于映射物理路径

步骤S4-2：取最小资源开销估计值Cost(v_i→n_k)所对应的物理节点n_k为当前虚拟节v_i的映射节点，并将映射关系v_i→n_k、映射物理路径存储到资源分配表M中；同时从未映射物理节点集合UMN^S中删除当前物理节点n_k，未映射虚拟节点集合UMN_V中删除当前虚拟节点v_i；

步骤S4-3：重复执行步骤S4-1、S4-2，直到映射虚拟节点集合UMN_V为空；

步骤S5：根据当前MVN请求设置时延窗口W＝[D_max-C_DV,D_max]，调整资源分配表M中的映射物理路径：判断资源分配表M中的各映射物理路径的时延是否在所述时延窗口W内，若否，则调整当前映射物理路径更新资源分配表M：基于当前映射物理路径所对应的映射关系v_i→n_k，在物理网络拓扑图中查找出从物理n_s到物理节点n_k的前K条最短路径，并从所述K条最短路径中选择时延在所述时延窗口W内的最短路径替换当前映射物理路径其中所述D_max表示资源分配表M中的所有映射物理路径中，最大的路径时延；C_DV表示当前MVN请求的链路最大时延差约束值。