[发明专利]一种能耗感知的虚拟网络映射运输模型的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及能耗方法的技术领域，特别是能耗感知的虚拟网络映射运输模型的方法的技术领域。

【背景技术】

随着电力成本不断上涨和人们生态意识的提高，网络运营商已经意识到能耗管理的重要性，减少能耗已成为亟待解决的问题。当前网络为高峰负荷而设计，网络资源超量供给确保了网络的正常运行，然而也导致资源利用率低下。据统计，大型ISP骨干网的平均链路利用率大约30-40％，数据中心服务器的平均利用率为11％～50％。过低的利用率造成了巨大的电能浪费，促使绿色网络研究的兴起，网络能耗问题成为研究热点。

网络虚拟化，是未来因特网、云计算和软件定义网络的重要技术。其通过整合网络基础设施资源，合理有效地使用能量，使得智能能量感知网络部署成为可能。虚拟网络映射是网络资源虚拟化的关键问题。当前大部分映射方法是基于代价的虚拟网络映射，即以最小底层资源代价映射虚拟网络请求，从而获得更多的底层物理资源，以提高虚拟网络映射接收率。然而，由于底层物理网络节点的能耗与CPU的利用率关系较大，虚拟网络节点应尽可能映射到更加节能的底层物理节点。基于代价的虚拟网络映射并未考虑到底层节点的节能特点，这必然带来不必要的能耗。因此设计有效模型，尽可能把虚拟网络节点映射到底层节能节点是节能的有效方法。但是目前相关节能感知映射方法是通过资源整合方法实现虚拟网络映射，节约系统能耗，但缺乏考虑底层网络节点节能特点。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种能耗感知的虚拟网络映射运输模型的方法，根据底层网络能耗特点，利用其能够提供的CPU资源及虚拟网络CPU资源请求量特征，设定节能的运输单价参数、底层节点CPU资源生产量以及虚拟节点CPU资源消费量，增加节点和链路映射约束，建立虚拟网络映射高效节能运输模型，设计虚拟网络映射最小化能耗方法，降低系统能耗。

为实现上述目的，本发明提出了一种能耗感知的虚拟网络映射运输模型的方法，依次包括以下步骤：

a)构建虚拟网络映射高效节能运输模型：设定有m个底层网络节点提供CPU资源的生产地点A_i,i＝1,2,...,m，可供应CPU资源物资，CPU供应量分别为a_i,i＝1,2,...,m，设定a_i为：其中m值为底层网络节点的数量，为底层节点i的CPU资源量；设有n个虚拟节点需求CPU资源的销地B_j,j＝1,2,...,n，CPU需求量分别为b_j,j＝1,2,...,n，设定b_j为：其中n为等待映射的虚拟网络节点数量，为虚拟节点j的CPU资源量；从A_i到B_j分配单位CPU资源的能耗单价为c_ij，设定c_ij为：设定x_ij为从A_i到B_j的分配CPU资源量，在产销不平衡的条件下，要求得到总能耗最小的分配方案，能耗最小化数学模为：虚拟节点需求CPU资源约束：底层节点提供CPU资源约束：CPU资源分配约束：x_ij≥0，将c_ij、b_j和a_i分别带入和中，把虚拟网络映射节能运输问题转化为能耗最小化数学模型的求解；

b)虚拟网络映射最小能耗方法：

b1)步骤a)构建的虚拟网络映射节能运输模型，包括分配单位CPU的能耗代价、底层节点供应CPU资源量及虚拟节点需求CPU资源量，用distance表示承载运输模型数据的数据结构，当底层节点i的CPU资源量大于等于虚拟节点j请求的CPU资源量，则从i到j分配CPU资源的能耗单价为1.0/sub.cpu[i]，其中sub.cpu[i]为底层节点CPU总量；当底层节点i的CPU资源量小于虚拟节点j请求的CPU资源量，则从i到j分配CPU资源能耗单价为-1，表示不能从i到j的分配CPU资源；底层节点i可分配CPU资源为剩余CPU资源量，由subEmbed.cpu[i]表示；第index个虚拟网络的虚拟节点j需求CPU资源量，由req[index].cpu[j]表示；distance[i][j].em＝0表示底层节点i未映射给虚拟节点j，distance[i][j].em＝1表示底层节点i已经分配，虚拟节点j已经分配，i和j不可以再分配；