網(wǎng)絡(luò)虛擬化使多個虛擬網(wǎng)絡(luò)以邏輯隔離的形式運行在相同的物理網(wǎng)絡(luò)中,用戶可以在虛擬網(wǎng)絡(luò)中部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化將硬件網(wǎng)絡(luò)功能以軟件化的形式運行在通用的服務(wù)器、交換機或存儲設(shè)備等。虛擬網(wǎng)絡(luò)功能在網(wǎng)絡(luò)中以服務(wù)功能鏈的方式靈活部署、動態(tài)調(diào)度,可以極大地降低網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的運行成本。研究在網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境中編排服務(wù)功能鏈具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。在網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境中編排服務(wù)功能鏈包含虛擬網(wǎng)絡(luò)映射與服務(wù)功能鏈編排兩個階段,其中虛擬網(wǎng)絡(luò)映射為帶有節(jié)點和鏈路資源約束的虛擬網(wǎng)絡(luò)請求劃分物理資源,服務(wù)功能鏈編排在劃分的虛擬網(wǎng)絡(luò)中部署特定需求的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。目前網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境下服務(wù)功能鏈編排方法尚存在以下局限性:(1)運行在虛擬網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)功能鏈?zhǔn)褂肧DN技術(shù)完成業(yè)務(wù)流引導(dǎo),SDN設(shè)備的流表資源有限,現(xiàn)有的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射沒有考慮此特點;(2)現(xiàn)有服務(wù)功能鏈編排方法在網(wǎng)絡(luò)功能資源利用率與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可靠性等方面均有待提升;(3)現(xiàn)有的編排方法沒有深入探究抽象物理節(jié)點的具體拓撲形式對虛擬網(wǎng)絡(luò)功能部署產(chǎn)生的影響。針對以上存在的問題,本文的研究內(nèi)容如下:(1)針對SDN網(wǎng)絡(luò)中流表資源受限導(dǎo)致的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射接收率低的問題,設(shè)計了一種滿足流表資源限制的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射機制。首先,通過優(yōu)先映射帶寬資源需求量大的虛擬鏈路與該鏈路兩端的虛擬節(jié)點,降低虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的帶寬與流表資源消耗。其次,虛擬網(wǎng)絡(luò)映射完成后,為虛擬網(wǎng)絡(luò)選擇通信時延低的控制器節(jié)點。仿真實驗表明,所提出機制可以有效降低了虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的資源開銷,提高了虛擬網(wǎng)絡(luò)映射接受率。(2)針對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運行成本高且網(wǎng)絡(luò)功能資源利用率低的問題,提出一種開銷敏感的服務(wù)功能鏈編排機制。首先,綜合考慮了服務(wù)功能鏈編排產(chǎn)生的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能與帶寬資源消耗,在虛擬網(wǎng)絡(luò)功能計算資源充足的條件下,允許其同時處理多條服務(wù)功能鏈的業(yè)務(wù)流以提高網(wǎng)絡(luò)功能的資源利用率。其次,為了保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量,嚴格控制物理節(jié)點的計算資源負載不超過閾值。實驗表明,所提出機制在保證服務(wù)質(zhì)量的同時,有效降低了服務(wù)功能鏈編排的資源開銷,提高了虛擬網(wǎng)絡(luò)功能的資源利用率。(3)針對虛擬網(wǎng)絡(luò)功能故障概率高難以滿足網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可靠性需求的問題,提出一種可靠性保障且資源開銷低的服務(wù)功能鏈編排機制。所提出機制包含服務(wù)功能鏈編排與虛擬網(wǎng)絡(luò)功能備份兩個階段。首先,將服務(wù)功能鏈編排建模成隱馬爾可夫模型,使用維特比算法輸出可靠性高且資源開銷低的編排方案。其次,基于備份資源消耗與系統(tǒng)可靠性提升量化虛擬網(wǎng)絡(luò)功能的節(jié)點重要度,備份重要節(jié)點以減少備份資源消耗。仿真實驗表明,所提出機制在滿足網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可靠性需求的前提下,使用了較少的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能與帶寬資源。(4)針對數(shù)據(jù)密集型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)消耗大量帶寬資源的問題,提出了一種面向數(shù)據(jù)中心拓撲的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能部署策略。首先,將相互通信的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能組成的服務(wù)功能圖構(gòu)建成最小割樹并設(shè)計了子樹部署算法。其次,分析了三種常見數(shù)據(jù)中心拓撲(樹型、VL2和胖樹)的路由轉(zhuǎn)發(fā)策略,按照從頂層至底層的順序遞歸調(diào)用子樹部署算法,直至將虛擬網(wǎng)絡(luò)功能部署到服務(wù)器中。仿真實驗表明,所提出策略可以減少數(shù)據(jù)中心內(nèi)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能通信的帶寬資源消耗,降低網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運行的經(jīng)濟成本。
【學(xué)位單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP393.01
【部分圖文】：

第七章作為結(jié)束語，總結(jié)了本文的研宄成果和存在的不足，并提出下一步的逡逑研宄方向。逡逑本文各章之間的邏輯關(guān)系可以用圖１－１表示。第一章為全文概述，第二章介逡逑紹了網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境下服務(wù)功能鏈編排問題及其研究現(xiàn)狀。第三章介紹了滿足流逡逑表資源限制的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射機制，為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運行提供了虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境保障。第逡逑四章與第五章從不同的角度出發(fā)，在多數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中編排ＳＦＣ。其中，第四章逡逑從資源消耗的角度出發(fā)，提出開銷敏感的服務(wù)功能鏈編排機制；第五章從網(wǎng)絡(luò)服逡逑務(wù)可靠性的角度出發(fā)，提出可靠性保障的服務(wù)功能鏈編排機制。第六章深入抽象逡逑物理節(jié)點內(nèi)部，研宄面向數(shù)據(jù)中心拓撲的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能部署策略。最后，在第七逡逑章中對全文內(nèi)容進行總結(jié)，并展望未來研宄工作。逡逑７逡逑

由虛擬節(jié)點和虛擬鏈路共同構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)虛擬化對基礎(chǔ)設(shè)施資源進行抽象、分逡逑配和隔離，使部署在虛擬網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可以獨立地運行，最終實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)即服逡逑務(wù)的思想［４８］。圖２－１展示了邋ＩＴＵ－Ｔ標(biāo)準(zhǔn)Ｙ．３０１１設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)虛擬化體系架構(gòu)，該逡逑架構(gòu)將從底層向頂層將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分為四層：基礎(chǔ)設(shè)施層、虛擬資源層、虛擬網(wǎng)逡逑絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層［４９］。下面分別對這四層進行簡要介紹：逡逑眺柋逡逑虛擬網(wǎng)絡(luò)１邋＿＿＿＿＿Ｌ氣擬網(wǎng)絡(luò)２邋Ｊ＿邐＼逡逑：虛擬網(wǎng)絡(luò)＼０窗疆｜逡逑虛＿絡(luò)層（＾＾‘＾１[緙輻H

本文編號：2829115