软件定义网络中资源优化的虚拟网络功能部署策略研究

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随着网络技术的快速发展,互联网用户数量以及用户对业务流量的需求急剧增加。使得网络运营商需要持续扩大网络基础设施的建设,以满足用户对业务流量的需求,这使得网络规模不断膨胀,导致了诸多问题。软件定义网络(Software Defined Network,SDN)和网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)技术使网络功能从专用的硬件设备解耦,并以软件的形式部署到商用服务器上。在NFV网络中,用户服务请求通常需要以特定的顺序依次通过一组虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF),这样一组VNF形成了一条服务功能链(Service Function Chain,SFC)。然而,网络中的资源往往是有限的,如何实现资源优化的服务功能链部署是有意义的。本文主要研究在引入NFV技术的网络中,服务功能链的虚拟网络功能部署问题。主要研究内容如下:1.针对现有部署方法考虑网络资源利用率较为单一的问题,本文同时考虑了链路和节点资源的利用,以达到优化利用整个网络资源的目的,设计了一种启发式搜索的服务功能链部署方法。首先描述了服务功能链部署的网络模型,并对服务功能链部署问题建立数学模型。接着,分别将链路带宽资源和节点计算资源刻画成资源相对成本的形式,并以最小化链路以及节点资源的相对成本作为优化目标,提出一种启发式搜索的服务功能链部署算法来实现服务功能链的优化部署,该算法由虚拟网络功能的部署和链路映射的两阶段组成。通过仿真实验结果表明,本文方法可以在满足用户服务需求的同时,充分利用网络资源,并提高了请求接受率和资源利用率。2.针对服务功能链的部署问题,设计了另一种思路的优化资源的部署方法。该方法对计算资源和链路资源的考虑作为一个整体,以最小化两者资源相对成本之和作为优化目标,并进行数学建模。依据服务功能链中的VNF部署问题具有隐马尔科夫特性,提出一种基于维特比算法资源优化的服务功能链部署方法。该方法根据链路资源和节点资源选出满足约束的资源总成本最小的路径,通过对最短路径中节点的回溯得到部署方案,是一种先确定最优路径,再确定VNF部署位置的方法。通过仿真实验结果表明,该方法不仅优于对比的其它部署方法,还较本文提出的启发式搜索的服务功能链部署方法略优,其请求接受率和资源利用率得到进一步的提升。
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