[发明专利]一种能耗感知的虚拟网络映射运输模型的方法

摘要

本发明公开了一种能耗感知的虚拟网络映射运输模型的算法，包括构建虚拟网络映射高效节能运输模型和虚拟网络映射最小能耗算法两个主要步骤。本发明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算法，降低系统能耗。

主权项

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Ai,i＝1,2,...,m，可供应CPU资源物资，CPU供应量分别为ai,i＝1,2,...,m，设定ai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Bj,j＝1,2,...,n，CPU需求量分别为bj,j＝1,2,...,n，设定bj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Ai到Bj分配单位CPU资源的能耗单价为cij，设定cij为：设定xij为从Ai到Bj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：j＝1,2,...,n，底层节点提供CPU资源约束：i＝1,2,...,m，CPU资源分配约束：xij≥0，将cij、bj和ai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；b2)首先判断是否映射所有的虚拟节点，用num记录映射成功的虚拟节点数量，req[index].nodes为虚拟网络index的节点数量，如果所有的虚拟节点都已映射，则说明虚拟网络映射成功，否则存在未映射的虚拟节点；然后调用GetMinNum()函数，该函数找到未映射的最小能耗单价及虚拟网络最大CPU请求资源的元素(sNode,vNode)，如果GetMinNum()＝＝1，则找到了最小单价最大销量元素(sNode,vNode)，虚拟节点vNode映射到底层节点sNode，否则说明不能映射虚拟节点，返回‑1，即映射失败；然后设置第i行及第j列映射标志：distance[i][].em＝1,distance[][j].em＝1，表示底层节点i已经分配，不能再分配CPU给其他任何虚拟节点，同时虚拟节点j已经分配，不能再接受其他底层节点的CPU资源；然后调用FindNoEmbedVLink()函数，该函数在已经映射虚拟节点中检测是否存在一条未映射的与虚拟节点vNode连接的虚拟链路，如果该函数返回1，说明找到了一条未映射的虚拟链路vFindLink及其带宽bw，对应的底层节点为sNode和sFNode，否则说明不存在未映射的虚拟链路；然后调用EmbedLinkBySpfa()函数，该函数在底层节点sNode到sFNode之间找到最短路径映射虚拟链路vFindLink，这条最短路径的所有链路剩余带宽必须大于等于bw，其中采用经典最短路径方法计算最短路径，链路之间的距离设置采用以下方法：如果底层链路带宽大于等于bw，则设置为1，表示该链路可以映射；如果底层链路小于bw，则设置为0，表示该底层链路不能映射，不参与最短路径的计算；如果EmbedLinkBySpfa()返回1，则说明找到了一条最短路径映射虚拟链路，然后记录链路映射结果，并更新vFindLink虚拟链路映射标志，否则链路映射失败，返回‑1。