[发明专利]一种SDN和NFV融合的资源优化方法

权利要求书

1.一种SDN和NFV融合的资源优化方法，其特征在于，包括两个方面，一方面是基于节点优先级的虚拟网络功能放置机制，另一方面是业务需求感知的路由选择策略；SDN控制器和VNF管理编排器中包含虚拟网络功能信息模块、服务链需求分析模块、交换机节点资源监测模块、拓扑链路管理模块、节点功能放置模块以及交换机流表下发模块；

当服务链请求到达时，服务链需求分析模块分析其源节点、目的节点、带宽需求以及所需的虚拟网络功能及次序，继而转向虚拟网络功能信息模块，查找该服务链所需的VNFs对各类资源的需求；然后，SDN控制器以及VNF管理编排器通过其中的交换机节点资源监测模块和拓扑链路管理模块检测底层物理网络中节点和链路的可用资源以及带宽余量，作为资源优化方法的决策输入；SDN控制器以及VNF管理编排器基于节点优先级的虚拟网络功能放置机制，将决策结果返回至节点功能放置模块，基于业务需求感知的路由选择策略，将选路结果发送至交换流表下发模块，完成虚拟网络功能的放置和服务链的路由选择；

基于节点优先级的虚拟网络功能放置机制，具体步骤如下：

步骤3-1)根据该阶段所有服务链的带宽需求降序排序，标注优先级，交换机节点优先向SDN控制器以及VNF管理编排器发送带宽需求大的服务链请求，未发送的服务链请求进行等待计时；若等待时间小于其容忍时间，则继续等待；若等待时间大于容忍时间，则将此服务链请求的优先级提高；

步骤3-2)SDN控制器以及VNF管理编排器对交换机节点发送的服务链请求包进行解析，获取该请求逻辑节点，即源节点、目的节点以及一系列预定义顺序的虚拟网络功能，得到信息跳转至步骤3-3)；

步骤3-3)SDN控制器和VNF管理编排器根据服务链需求分析模块，依次比对在虚拟网络功能集合中F的资源需求量，跳转至步骤3-4)；

步骤3-4)根据交换机节点资源监测模块以及拓扑链路管理模块，根据逻辑节点的次序，根据前一节点，搜索下一跳VNF需要放置的节点，如包括根据源节点sⁱ，搜索f₁ⁱ需要放置的节点，此时对底层网络的交换机节点进行优先级排序，引入节点v_n的优先级计算公式其中，hop_n表示从源节点到该节点的转发跳数，rec_n表示该节点的可用资源总量，max_j∈N(hop_j)表示最大转发跳数，max_j∈N(rec_j)表示最大的可用资源量；在节点中选择使得权重系数最大的节点放置当前的跳转至步骤3-5)；

步骤3-5)判断步骤3-4)中选定的节点是否有足够的资源承载该虚拟网络功能，若满足，更新节点的可用资源量，转步骤3-6)，若不满足，跳转步骤3-7)；

步骤3-6)重复步骤3-4)、3-5)依次为接下来的VNFs选择优先级最大的节点进行放置，直至所有的VNFs都放置在底层网络中，完成该条服务链的功能放置；

步骤3-7)继续搜索优先级次高的节点作为当前最佳节点放置该VNF，直至满足资源需求，否则，拒绝该条服务链，并释放该条服务链已经放置的VNFs；

步骤3-8)重复步骤3-3)至步骤3-7)，直至所有的服务链功能均被放置或拒绝，结果保存在节点功能放置模块中；

业务需求感知的路由选择策略，具体步骤如下：

步骤4-1)根据服务链Sⁱ的带宽需求，若rⁱ≥λ，将λ视为一个阈值，超出该阈值，则判定该条服务链请求为高带宽需求，转向步骤4-2)，否则，则视为低速率服务链请求，转向步骤4-6)；

步骤4-2)根据SDN控制器中的节点功能放置模块，为相邻的两个逻辑节点，包括源节点sⁱ和第一个子功能f₁ⁱ，放置的节点规划路径，搜索这两个节点之间的最短路径作为最佳路径；

步骤4-3)判断当前选择的最佳路径的链路剩余带宽是否满足服务链的带宽需求，若不满足，转步骤4-4)，否则转向步骤4-5)；

步骤4-4)继续搜索这两个节点间的次短路径，直至满足带宽需求，向交换机下发流表，更新链路剩余带宽，否则拒绝该条服务链；

步骤4-5)重复步骤4-2)-4-4)，依次为服务链需求的两个相邻的子功能放置的节点选择最佳路径，向交换机下发流表，更新链路剩余带宽，直至路径指向目的节点；

步骤4-6)根据SDN控制器中的节点功能放置模块，为相邻的两个逻辑节点包括源节点sⁱ和第一个子功能f₁ⁱ，放置的节点规划路径，搜索这两个节点之间的前K条最短路径中剩余带宽最多的路径作为最佳路径；

步骤4-7)判断当前选择的最佳路径的链路剩余带宽是否满足服务链的带宽需求，若满足，向交换机下发流表，更新链路剩余带宽，转步骤4-8)，否则拒绝该条服务链；

步骤4-8)重复步骤4-6)-4-7)，依次为服务链需求的两个相邻的子功能放置的节点选择最佳路径，向交换机下发流表，更新链路剩余带宽，直至路径指向目的节点；

步骤4-9)重复步骤4-1)至步骤4-8)，直至为所有服务链选择路由或拒绝。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的SDN控制器和VNF管理编排器包括：

虚拟网络功能信息模块：虚拟网络功能集合为F，其中某种虚拟网络功能记为f_x，该模块分析计算虚拟网络功能对于计算、存储、网络资源的需求量，记T＝{CPU,storage,network}；

服务链需求分析模块：服务链作为一种业务形式，将按照既定的顺序经过业务节点，第i条服务链记为Sⁱ，因此该模块包含业务的第i条服务链Sⁱ的源节点sⁱ、目的节点dⁱ以及一系列预定义顺序的虚拟网络功能其中M表示第i条服务链Sⁱ上有M个网络功能，表示服务链Sⁱ的第m个网络功能，服务链Sⁱ的带宽需求rⁱ，将记为服务链Sⁱ的逻辑节点集合Nⁱ，Nⁱ表示服务链Sⁱ上有N个节点，则表示该条服务链的逻辑链路集合，此外，需要将服务链的VNFs与功能集合中的VNFs建立对应关系，以获取资源需求量；

交换机节点资源监测模块：代表每个交换机的一些参数属性和可用资源，包括交换机的Mac地址，IP地址，端口发送或接收的字节数和包数以及可用带宽；每一交换机节点具有一定的可用资源，包括计算、存储与网络资源，T＝{计算，存储，网络}，表示交换机节点v_n仅具有转发能力，称其为纯转发节点，若则该节点不止具有转发功能，还承载各种各样的虚拟网络功能，用以处理数据包；

拓扑链路管理模块：管理监测底层的客户端和交换机节点的连接关系，建立映射表，形成网络拓扑，显示网络中链路的剩余带宽信息；

节点功能放置模块：SDN控制器以及VNF管理编排器根据上述模块获得的信息，进行VNFs放置的决策；

交换机流表下发模块：SDN控制器以及VNF管理编排器在对服务链进行部署时，根据服务链需求以及检测到的拓扑信息制定灵活的路由策略，并将路由转发表下发至交换机。