[发明专利]一种基于学习和推理的虚拟网络映射方法

摘要

一种基于学习和推理的虚拟网络映射方法，包括下列操作步骤：(1)根据历史数据生成底层物理网络节点之间的依赖关系矩阵M；(2)根据虚拟节点对CPU计算资源的需求大小，从大到小对虚拟节点进行排序；(3)根据依赖关系矩阵M、虚拟节点映射的先后顺序和当前待映射虚拟节点与已完成映射的虚拟节点的拓扑关系，采用贝叶斯推理判决选择当前待映射虚拟节点对应的最佳底层物理节点，进行虚拟节点到底层物理节点的节点映射；(4)按照设定的链路映射算法实现虚拟网络上虚拟节点之间的虚拟链路到底层物理网络上物理路径之间的链路映射。

主权项

1.一种基于学习和推理的虚拟网络映射方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：(1)根据虚拟网络请求在底层物理网络上成功映射的历史数据集合，统计生成底层物理网络节点之间的依赖关系矩阵M，具体过程包括如下操作子步骤：(101)对底层物理网络的所有物理节点进行编号，编号从1开始直到n，n是一个自然数，其大小等于该底层物理网络的物理节点总数；(102)从虚拟网络请求在底层物理网络上得以成功映射的历史数据集合中，取出每一条映射记录，都构造一个n行n列的节点映射矩阵I_k，其中每个元素初始值均为零值，下标k表示第k条映射记录；在该映射记录中，如果编号为i的底层物理节点被该映射记录中的一个虚拟节点成功映射过，则让所述的节点映射矩阵I_k的第i行第i列的元素a_ii取值更新为等于该虚拟节点的CPU计算资源需求值，这里i是大于等于1、小于等于n的自然数；把前面得到的所有的节点映射矩阵进行矩阵求和，得到节点映射总矩阵I，即其中Q表示所述的虚拟网络请求在底层物理网络上得以成功映射的历史数据集合的大小；(103)从虚拟网络请求在底层物理网络上得以成功映射的历史数据集合中，取出每一条映射记录，都构造一个n行n列的链路映射矩阵R_k，其中每个元素初始值均为零值，下标k表示第k条映射记录；在该映射记录中，如果编号为i的底层物理节点和编号为j的底层物理节点之间的一条物理路径被该映射记录中的一条虚拟链路成功映射过，则让所述的链路映射矩阵R_k的第i行第j列的元素b_ij取值为物理节点i的节点度数值除以该条物理路径的跳数值，让所述的链路映射矩阵R_k的第j行第i列的元素b_ji取值为节点j的节点度数值除以该条物理路径的跳数值；其中i和j都是大于等于1、小于等于n的自然数，i和j不能相等；把前面得到的所有的链路映射矩阵进行矩阵求和，得到链路映射总矩阵R，即其中Q表示所述的虚拟网络请求在底层物理网络上得以成功映射的历史数据集合的大小；(104)将所述的节点映射总矩阵I和链路映射总矩阵R进行归一化处理，得到底层物理网络节点之间的依赖关系矩阵M；归一化处理的具体方式是：依赖关系矩阵M的第i行第j列的元素M_ij取值为式中I_ij表示节点映射总矩阵I的第i行第j列元素，R_ij表示链路映射总矩阵R第i行第j列元素，i和j都是大于等于1、小于等于n的自然数；这样当i等于j时，元素M_ii是底层物理网络中编号为i的物理节点的节点重要程度值,而当i不等于j时，元素M_ij是底层物理网络中编号为i的物理节点到编号为j的物理节点的链路紧密程度值；(2)对于当前等待进行映射的虚拟网络请求，根据该虚拟网络中虚拟节点对CPU计算资源的需求大小，从大到小对该虚拟网络的所有虚拟节点进行排序，此顺序即为虚拟节点映射的先后顺序；(3)根据前述所生成的依赖关系矩阵M和所述的虚拟节点映射的先后顺序，根据当前待映射虚拟节点与已完成映射的虚拟节点的拓扑关系，采用贝叶斯推理判决选择当前待映射虚拟节点对应的最佳底层物理节点，进行虚拟节点到底层物理节点的节点映射；具体内容是包括如下操作子步骤：(301)按照所述的虚拟节点映射的先后顺序，取出当前还未进行映射的排在最前面的虚拟节点；(302)如果该虚拟节点没有父节点，则找出当前能够满足该虚拟节点的CPU计算资源要求的所有候选底层物理节点，然后从中选出节点重要程度值最高的那个底层物理节点进行节点映射，即从依赖关系矩阵M中选出候选底层物理节点所对应的M_ii值最高的那个物理节点，将该虚拟节点映射到此物理节点上，其中下标i表示所述的候选底层物理节点的编号；转步骤(304)；(303)如果该虚拟节点有m个父节点，则首先确定与该虚拟节点所有父节点有对应映射关系的m个底层物理节点，并找出当前能够满足该虚拟节点的CPU计算资源要求的所有候选底层物理节点，然后从所述的候选底层物理节点中选出那个使得其与该虚拟节点的m个父节点所对应的底层物理节点的链路紧密程度值的联乘积最大的物理节点进行节点映射，即从所述的候选底层物理节点中选出满足下式的那个底层物理节点W，把该虚拟节点映射到此底层物理节点W上：上式中，p^l表示所述虚拟节点的父节点所对应映射的底层物理网络节点的编号，l取值从1到m；j表示所述的候选底层物理节点；m是一个大于等于1的自然数；所述的虚拟节点的父节点是指在虚拟网络中与该虚拟节点邻接并且先于该虚拟节点已经成功映射的虚拟节点；(304)重复以上步骤，直到所有虚拟节点完成映射，此时节点映射阶段完成；(4)节点映射全部成功完成之后，按照设定的链路映射算法实现虚拟网络上虚拟节点之间的虚拟链路到底层物理网络上物理路径之间的链路映射。