[发明专利]一种基于遗传算法的虚拟网络功能的放置方法

说明书

本发明涉及通信领域，更具体地，涉及一种基于遗传算法的虚拟网络功能的放置方法。包括以下步骤：S1.查询系统缓存，判断是否存在当前类型的SFC请求的部署结果，若有，转到步骤S4；若没有，转到步骤S2；S2.结合遗传算法的计算步骤，为该服务链中的VNF有序选择应放置的物理节点与实例；S3.根据S2步骤求得的VNF放置的情况，对SFC的虚拟链路进行映射，引导数据流量有序传输；S4.根据部署结果，为SFC分配所请求的物理资源。本发明中阐明了部署的VNF实例与实际运行的VNF之间的资源关系，限制了VNF实例化的次数以模拟虚拟网络运营商拥有的有限资源；用尽可能少的VNF实例实现了对SFC请求的处理，促进了整个网络底层物理资源的合理利用，节省了开支。

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地，涉及一种基于遗传算法的虚拟网络功能的放置方法。

背景技术

现有网络功能虚拟化(NFV，NetworkFunctionsVirtualization)是一种重要的新型网络技术。该技术是以虚拟化技术为基础，将网络服务功能从专用物理设备上解耦，以软件的形式灵活地部署在商业通用设备上，从而动态地处理用户的服务请求。这些虚拟化后的网络功能就被称为虚拟网络功能(VirtualNetwork Functions)。由于在NFV网络的设计范式下，一个确定的网络服务的实现方式为服务功能链(ServiceFunctionChains)。它是由一系列的VNF有序组成的，处理用户的服务请求也就意味着在网络中实现对SFC高效合理的部署。因此，为了实现NFV的经济效益最大化，VNF的放置问题首先必须被解决。然而，使用默认的VNF放置方案会导致底层物理资源出现过度负载或过度空闲的情况，严重影响了网络的性能。因此需要设计合适的算法实现对VNF的放置与SFC的编排，重点是要确定哪些网络功能放在哪些底层物理设备(服务器)上，从而确保底层资源的有效利用，并保持链路端到端时延在一定范围内可控。

高效灵活的VNF放置方案主要取决于组成SFC的各个VNF放置的网络节点的位置及其相互之间的路由选择。因此，在一个给定的NFV架构网络中，如何实现对VNF的有效放置，成为了提高物理底层资源利用率与保持链路端到端时延可控的关键问题。该问题称为VNF放置问题。已有的许多文献从不同角度对该问题进行了建模，并尽可能提供了实用有效的SFC编排与部署方法。对已有的文献进行检索、比较和分析，筛选出如下与本发明相关度比较高的技术信息：

文献方案1：《VNF-P:AModelforEfficientPlacementofVirtualizedNetworkFunctions》展示并评估了一个在NFV架构下的有关虚拟网络功能资源分配的形式化模型，称为VNF放置模型。该模型最先将VNF的放置与资源分配请求问题抽象化，并在一个小型服务提供商的网络环境下对两种类型的服务链进行研究。

文献方案2：《Virtualnetworkfunctionscheduling:Conceptandchallenges》总结了VNF调度的概念与当前面临的挑战，并提出了几个重要的研究方向。同时，作者所建立的数学模型涉及到了一些重要的参数，而且为此提出了相关的评价指标。

文献方案3:《DesignandEvaluationofAlgorithmsforMappingandSchedulingofVirtualNetworkFunctions》解决的是在线情形的VNF映射与调度问题。作者研究该问题的一个前提是已知SFC请求的类型与数目，根据其资源、时延需求，对这些服务请求进行合理的编排与调度。为此，作者提出了三个贪婪算法和一个禁忌搜索算法解决该问题。