[发明专利]基于最佳适应和最短路径算法的虚拟网络资源分配方法

说明书

本发明公开一种基于最佳适应和最短路径算法的虚拟网络资源分配方法，其实现步骤为：构建每个用户的虚拟网络，采用最佳适用算法，将每个虚拟网络中的每个虚拟节点映射到物理网络的一台服务器上，采用最短路径算法，将每个虚拟网络中的每条虚拟链路映射到物理网络服务器之间的一条路径上，该路径为虚拟链路的两个虚拟节点分别映射到的服务器之间的最短路径，将映射完成后服务器承载的所有虚拟节点作为虚拟网络资源的分配结果，使得本发明虚拟网络资源分配占用的服务器个数尽可能的少，从而提高了虚拟网络的接收率，降低了数据中心的系统能耗。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，更进一步涉及数据通信技术领域中的一种基于最佳适应和最短路径算法的虚拟网络资源分配方法。本发明可应用于数据中心环境中为虚拟网络资源进行合理分配。

背景技术

目前，云计算已经被广泛用于大规模数据的实时处理，云数据中心的物理资源管理可通过虚拟化技术来屏蔽底层资源的异构性和复杂性，能够根据用户的需求为其按需地分配虚拟化资源。由于智慧城市、云计算等应用带来的庞大需求持续刺激数据量的增长，进而推动数据中心耗电量增长，因此预计未来数据中心耗电量仍会高速增长。然而，现有的虚拟网络资源分配方案大多数只关注于虚拟网络的接收率、资源利用率以及成本比，很少关注能耗这个指标，导致虽然有其他性能指标的提升，却增加了能耗。同时，现有的资源分配方案虽然降低了系统能耗，却是以损失虚拟资源公平性为代价。

中国联合网络通信集团有限公司在其拥有的专利技术“一种虚拟网络的映射方法和装置”(申请号：2019112849534授权公告号：CN 111182037 B)中公开了一种虚拟网络资源分配方法。该方法的实现步骤是，第一步：获取虚拟网络中虚拟节点可映射的物理节点的集合和虚拟链路的带宽资源需求；第二步：确定目标虚拟节点可映射的第一物理节点的权重；第三步：目标虚拟节点为虚拟网络中的任一个虚拟节点，第一物理节点为目标虚拟节点可映射的任一个物理节点；第四步：将权重最大的第一物理节点确定为目标虚拟节点的映射节点，按照虚拟链路的带宽资源需求从大到小的顺序，依次对虚拟链路两端的虚拟节点对应的映射节点之间进行满足预设条件的路由和带宽资源分配。该方法存在的不足之处是，采用确定目标虚拟节点可映射的第一物理节点权重的方式，赋予了虚拟节点优先级，会损害虚拟网络的公平性，导致虚拟资源分配不当，增加了系统能耗。

Zhiyuan Wang,Chao Guo等人在其发表的论文“Frequency-Adaptive VDCEmbedding to Minimize Energy Consumption of Data Centers”(IEEE 2021-Transactions on Green Communications and Networking)中提出一种基于动态频率缩放机制的频率自适应虚拟资源分配方法。该方法的实现步骤是，第一步：每个硬件上应用的频率可以根据给定的业务需求自适应调整，在映射特定的虚拟网络时，将直流硬件的总能耗降至最低；第二步：提出了一个整数线性规划优化模型和有效的启发式算法，有效地降低了能耗。该方法虽然降低了数据中心系统的能耗，但是，该方法仍然存在的不足之处是，采用频率可以根据给定的业务需求自适应调整的方式本身会对CPU性能产生负面影响，降低虚拟网络的接收率。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于最佳适应和最短路径算法的虚拟网络资源分配方法，用于解决虚拟网络资源分配中以损害虚拟网络的公平性为代价，导致虚拟网络资源分配不当，增加了系统能耗的问题，以及用于解决采用频率可以根据给定业务需求自适应调整的方式本身会对CPU性能产生负面影响，降低虚拟网络的接收率的问题。