虚拟网络映射
虚拟网络映射
6
角色变化(1)
◆网络虚拟化环境与当前Internet的最大区别就 在于:当前的Internet仅仅由互联网服务提供商 (ISP)一个角色组成,而网络虚拟化环境由两个 不同的角色组成,即
–基础设施提供商(Infrastrueture Providers，InP) –服务提供商(Service Providers,SP)
Ri
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链路映射(1)
◆每条虚拟链路都要映射到不同的物理路径上,表 示为：
P –其中， sRi 表示该集合至少存在一条物理路径,该物理 路径的剩余带宽至少能满足虚拟网请求Ri中的一条虚 拟链路的带宽映射要求。
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链路映射(2)
◆物理路径的集合由Ps表示,其中源节点为ns,目的 节点为nt的物理路径可表示为Ps(ns,nt)。 ◆物理路径P的可用带宽B(P)等于该路径上具有最少 剩余带宽的链路的可用带宽:
k i 1 i
–流守恒约束： fi u, v 0 when u si , ti
–需求的满足：wV fi si , w di wV fi w, ti di
40
wV
◆下面举几个多商品流模型中的目标函数定义:
–在最小成本多商品流问题中,在(u,v)上传送需要成本 a(u,v)*fi(u,v)。目的是要最小化流传送成本:
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2
网络虚拟化资源管理架构
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CS854: Virtualization
资源管理目标
◆网络虚拟化的目标就是要实现底层基础设施资 源的共享，未来网络环境中,资源隶属于不同 的基础设施提供商(InP),资源会随着网络扩展 而增加,随着局部失效而减少;随着虚拟网络构 建与拆除请求到达以及虚拟网络中业务需求的 变化,资源的被占用与释放也随之动态变化。 ◆网络虚拟化的资源管理架构设计过程中要解决 的关键问题：
网络虚拟化中的虚拟网络映射技术研究
网络虚拟化中的虚拟网络映射技术研究
一、绪论
虚拟网络映射技术是网络虚拟化的一种重要技术，是指将物理网络中的网络资源映射到虚拟化节点上，实现对物理设备的抽象，从而实现虚拟网络服务的管理和运行的技术。
虚拟网络映射技术把虚拟网络和物理网络在技术上结合到一起，把物理网络中的网络资源、系统架构、协议以及对应的软件等映射到虚拟化的节点上，使得网络虚拟化的所有功能能够在一个完整的网络环境中进行结合。
虚拟网络映射技术的出现，为网络虚拟化的发展带来了新的可能，大大拓展了网络虚拟化的应用范围，也为网络技术的发展提供了新的思路。
二、虚拟网络映射技术
虚拟网络映射技术是将物理网络的网络资源和对应的软件映射到虚拟网络中，从而形成一个虚拟的网络环境，使得虚拟机能够在这个完整的环境中运行和管理，实现网络的完整性和可靠性。
虚拟网络映射技术实现了网络中的虚拟化管理，即将物理网络中的网络动态映射到虚拟网络节点中，使得物理网络中的网络资源能够在虚拟环境中实现资源的共享和高效的实现。
基于SDN的虚拟网络映射问题研究综述
综"与评％Review and Comment基于S D N的虚拟网络映射问题研究综述张鑫#，2,贾莹莹#，2,王晓璇#，2(1.南京邮电大学宽带无线通信与传感器技术教育部重点实验室，江苏南京21〇〇〇3;2.江苏省无线通信点实验室，江苏南京210003)摘要：传统；网络架构越来越不适应日益增长的网络业务与应用，一种新型的网络架构应运而生，即软件定义网络。
它实现 数据面和控制面相分离，同时具有集中控制、开放接口、可编程等特性。
研究了基于该网络架构的虚拟网络映射问题，即如何将带有约束条件的虚拟网络请求映射到由传统电信商提供的底层物理网络中。
首先给出虚拟网络映射问题的定义及目标，然后 对现有的多种经典映射算法进行分类，并同时对比与分析，最后在此基础上对未来虚拟网络映射算法提出一些建议与改进思路。
关键词：软件定义网络；虚拟网络映射；网络虚拟化；映射算法中图分类号：TP393 文献标识码：A D0I：10. 19358/j. iss n. 1674-7720. 2017. 22. 004引用格式：张鑫，贾莹莹，王晓璇.基于-D N的虚拟网络映射问题研究综述[J].微型机与应用，2017,36(22):11-14.Research on virtual network embedding problems based on SDNZhang Xin12，Jia Yingying12，Wang Xiaoxuan1 2(1. Key Lab of Broadband Wireless Communication and Sensor Network Technology，Nanjing University of Posts and Telecommunications，Ministry of Education，Nanjing 210003，China；2. Jiangsu Key Lab of Wireless Communication，Nanjing 210003，China)Abstract ：Traditional IP networlc architecture is not adaptive to the increasing number of networlc services and applications ，and then a new type of network architecture is introduccd，which is software defined network. It enables data plane and control plane to separate，and has central control，open interfaces，and programmable features. Thii paper studies the virtual network embedding tecture，that is，how to map virtual networlc requests witli constraints to the underlying physical networlc tion operators. Firstly，the definition and goal of the virtual network embedding problem are given. Then， a variety of classical mapping algorithms are classified and compared with each other. Finally，the future virtual network embedding algor are offered.Key w ords ：software defined network; virtual network embedding; network virtualization; mapping algorithm〇引言目前传统互联网的架构难以应对日益复杂和多样的社会发展，在数据计算时代，面 种纷繁的用户需求与业务，的网络体系面临着巨大的压力与挑战。
网络虚拟化中的虚拟网络映射技术研究
网络虚拟化中的虚拟网络映射技术研究论文标题1：网络虚拟化中的虚拟网络映射技术研究网络虚拟化作为近年来云计算领域内的重要技术之一，为实现多租户资源共享和灵活性多样性提供了支持。
虚拟化技术可以将物理硬件资源抽象为虚拟资源并进行多重划分，从而满足不同用户的需求。
其中，虚拟网络映射技术是实现网络虚拟化的关键技术之一，主要应该是为虚拟网络提供映射和管理。
本篇论文将深入研究虚拟网络映射技术在网络虚拟化中的应用和实现，从理论上和实践上阐述该技术所涉及的关键问题和实际困难，并提出切实可行的解决方法。
通过对虚拟网络映射技术的详细介绍和实验验证，为推广虚拟化技术及其应用提供重要的实践指导和借鉴。
论文标题2：虚拟网络显示技术的研究进展虚拟网络显示技术是指实现虚拟网络链路(diagram)在物理拓扑上的展示和映射，目的是为了快速、精准地了解虚拟网络中各链路的联通性和状态，从而帮助管理员对虚拟化网络进行管理。
当虚拟网络覆盖物理网络拓扑时，虚拟网络的显示和管理是一项具有挑战性的任务。
因此，本篇论文将围绕虚拟网络显示技术进行研究，介绍其主要的研究进展和应用。
同时，通过实验测试，比较不同虚拟网络显示技术的优缺点，评估其性能和可行性，并提出未来研究方向和发展趋势。
论文标题3：基于虚拟化技术的网络资源管理机制研究网络资源是实现网络应用的重要组成部分，在高效地利用网络资源的同时，也需要合理地进行管理。
基于虚拟化技术的网络资源管理机制是一种新型的管理模式，可将物理网络资源转化为虚拟资源，并通过灵活的调度方式，实现资源高效分配和统一管理。
本篇论文将围绕基于虚拟化技术的网络资源管理机制进行深入研究，阐述其核心方法和技术架构，重点探讨虚拟网络资源的动态调度和负载均衡，基于该技术体系的实际应用效果，并总结未来研究方向和挑战。
论文标题4：网络虚拟化中的容器技术应用研究网络虚拟化中的容器技术是一种轻量级的虚拟化方式，被广泛应用于云计算、物联网等领域中。
虚拟网络映射模型和算法研究
虚拟网络映射课件
商业模型(1)
10
商业模型(2)
11
参与者
关系
Infrastructure Providers (InP)
管理底层物理网络
End Useiders (SP)
创建和管理虚拟网络 部署定制端到端服务
Broker
Service Provider
NPA SIA
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虚拟资源特征(1).
◆ 异构性
–网络虚拟化环境中的虚拟资源种类繁多、功能各异, 访问配置方式、本地管理系统操作、共享规则之间的 区别很大„
–虚拟资源分布在地理位置上的不同地方,隶属于多个 基础设施提供商„
◆ 分布性 ◆ 自治性
–虚拟资源首先是属于某个基础设施提供商的,基础设 施提供商作为虚拟资源的拥有者,对资源具有最高级 别的管理权限,具有自主的管理能力,因此具有自治性
虚拟网络映射
1
网络虚拟化概述
网络虚拟化资源管理架构
2
3
虚拟网络映射问题
2
1
网络虚拟化概述
3
CS854: Virtualization
什么是网络虚拟化
◆ 网络虚拟化技术是指:通过抽象、分配、隔离机 制,在一个公共物理网络(Substrate Network,SN) 上支持多个虚拟网络(Virtual Network),各个虚拟 网络可以使用相互独立的协议体系,并能够根据 动态变化的用户需求对整个网络中的节点资源 和链路资源进行合理分配。 ◆ 每一个虚拟网络是底层网络的一份资源片，它 由虚拟节点(例如，虚拟路由器)和虚拟链路组 成。 ◆ 网络虚拟化的优势之一是支持多个异构的网络 架构共亨物理基础设施。
–实现对底层网络基础设施中异构化、分布式、动态 变化的资源进行高效的管理与调度
基于SDN的虚拟网络映射技术的研究与实现
基于 Ｓ Ｄ Ｎ 的虚 拟 网络 映射 技 术 的研 究 与 实现
： Ｉ 大 学 计 算机 学 院 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ３ ）
摘 要 ： 基 于 Ｓ Ｄ Ｎ技 术 的 虚拟 租 户 网络 （ Ｖ Ｔ Ｎ） 能 够 使 得 数 据 中 心 网络 向 多 个 租 户 提 供 互 相 隔 离 的 虚 拟 网 络 。Ｖ Ｔ Ｎ 提 供 了 ＶＬ Ａ Ｎ 映射 、 端 口 映 射 用 于 将 虚 拟 网 络 节 点 与 物 理 网 络 节 点 进 行 映 射 。其 中 Ｖ Ｌ Ａ Ｎ 映 射 需 要 对 每 个 主机 配 置 Ｖ Ｌ Ａ Ｎ ｉ ｄ， 增 加 了映 射 的 复 杂 性 ： 端 口 映 射 时 一 旦 出 现 交 换 机 端 口 故 障便 不 能成 功 映射 。为 解 决 上 述 问题 ， 本 文 提 出 了 基 于 ＭＡＣ地 址 映 射 方 法 ， 即 通 过 主 机 的 ＭＡ Ｃ 地 址 直 接 与 虚 拟 节 点 进 行 映 射 。 通 过 搭 建 Ｏｐ ｅ ｎ Ｄａ ｙ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ实验 平 台 验 证 了 该 方 法 的 可 行 性 。 结 果 表 明 。 该 方
ｏ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｓ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｏ ｔｃ ｒ ｏ ｍｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ＶＬ ＡＮ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｒ ｔ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｂ ｓｅ ａ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ＭＡＣ ａ ｄ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ａ ｈ ｏ ｓ ｔ ．Ｂ ｙ ｓ ｅ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｕ ｐ Ｏｐ ｅ ｎ Ｄａ ｙ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｐ ｌ ａ ｆ ｔ ｏ ｒ ｍ ｔ ｏ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ｓｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｈａ ｔ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｃ ａ ｎ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｏ ｖ ｅ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｉ ｅ ｓ ．ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｉ ｆ ｅ ｓ ｖＴ Ｎ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｏｖ ｒ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ＶＴＮ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｓ Ｄ Ｎ ；Ｖ Ｉ ＇ Ｎ； ＶＬ ＡＮ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ；ｐ ｏ ｒ ｔ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ； ＭＡＣ ａ ｄ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ
虚拟网络映射算法
虚拟网络映射问题1网络虚拟化概述网络虚拟化技术是指：通过抽象、分配、隔离机制，在一个公共物理网络(Substrate Network,SN)上支持多个虚拟网络，各个虚拟网络可以使用相互独立的协议体系，并能够根据动态变化的用户需求对整个网络中的节点资源和链路资源进行合理配。
每一个虚拟网络是底层网络的一份资源片，它由虚拟节点(例如，虚拟路由器)和虚拟链路组成。
网络虚拟化的优势之一是支持多个异构的网络架构共亨物理基础设施。
网络虚拟化环境与当前Internet的最大区别就在于：当前的Internet仅仅由互联网服务提供商(ISP)一个角色组成，而网络虚拟化环境由两个不同的角色组成，即基础设施提供商(Infrastrueture Providers,InP)和服务提供商(Service Providers,SP)。
当前网络环境中ISP不仅提供物理的基础设施，而且直接为用户提供相应的网络服务来满足终端用户需求。
然而在网络虚拟化环境中把服务提供从ISP中解耦出来,新增了服务提供商(SP)和虚拟网络提供商(VNP)两个角色，而原来的ISP只负责提供并管理底层网络设备成为网络基础设施提供商(InP)，由SP代替它负责网络服务的运营。
其中VNP相当于中间商或经纪人(Broker)为SP代理构建虚拟网络的服务。
2网络虚拟化模型图1展示了现有网络模型向网络虚拟化环境下的模型的转变：在网络虚拟化的环境中，基础设施层由各个基础设施提供商(InP)建造和部署的物理网络组成，这些底层的物理网络包括大量支持虚拟化的可编程节点，例如可重构的虚拟路由器、服务器及终端等。
InP通过将底层网络资源虚拟化为多个“切片”的资源，然后对虚拟化的资源以统一描述方式将底层资源的细节屏蔽，为上层提供统一的虚拟资源抽象SP通过中间商Broker向InP申请和“租赁”物理资源，构建独立的虚拟网络，并在该虚拟网络上部署自己的网络架构，运行独立的定制协议，来为用户提供服务。
[模型,网络]虚拟网络映射模型及优化研究
![[模型,网络]虚拟网络映射模型及优化研究](https://img.taocdn.com/s3/m/5f7bbf0584254b35effd344c.png)
虚拟网络映射模型及优化研究【摘要】网络虚拟化是构建互联网络体系的重要技术，也是促进网络底层资源共享的重要应用，针对当前网络用户定制化服务的发展需求，建立虚拟网络映射，能够从当前网络资源现状来构建虚拟解决方案，突破在线请求、资源约束等问题。
为此，本文将从虚拟网络映射模型及技术优化上来探讨相应热点问题，并提出解决虚拟网络映射模型优化的思路和方法。
【关键词】网络虚拟化虚拟网络映射问题整数规划虚拟网络技术在构建新一代互联网络体系架构中，能够从底层物理物理结构上创建多个虚拟网络，从而满足用户自定义的端到端的服务。
作为当前重要的网络技术，在底层物理层进行网络系统共享中，通常可以实现多个节点对连接节点的虚拟链路生成。
如借助于路由协议可以共享专线资源，实现虚拟网上IP语音的多通道服务，同时还可以利用自认证地址和路由协议来提供安全保障。
因此，虚拟网络技术中的虚拟网络映射在实现底层物理物理共享中发挥了重要作用。
一、当前虚拟网络映射面临的问题及挑战虚拟网络映射是构建虚拟网络植入的主要内容，也是实现底层物理物理中各节点及数据链路连接的重要技术，其主要目标在于从虚拟技术上实现底层物理网络的高效利用。
然而，在研究虚拟网络映射中，还有几个难题一直制约着其应用。
主要有：一是对底层资源的约束，从技术上来看，虚拟网络映射必须满足虚拟网络请求，如对某一节点或链路带宽资源的使用，从实验中来看，对于某一虚拟节点所占资源是有限的，而这个限值往往给虚拟网络带来特定的约束；二是准入控制难题，对于网络实体底层各资源的分配，在虚拟网络下需要设置准入控制，以确保可用资源的充足和有效，然而，对于底层资源来说本身是有限的，因此每一虚拟网络请求都将被延迟或拒绝，从而造成虚拟网络请求门槛难题；三是在线请求过多带来的动态响应不及时，虚拟网络请求是动态的，对于物理资源的占用也是随机的，有时很长，而在资源提供上所采用的映射算法往往难以保障及时响应，特别是对于大量请求并发时则更无法进行在线满足；四是网络拓扑结构多样化，针对虚拟网络环境下的网络拓扑结构，不同映射算法所设置的结构也不尽相同，如星型、树型及其他类型等，而对于各拓扑结构下的虚拟网络，如何更好的发挥各自的效率都是映射算法面临的难题。
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节点映射.
◆每个虚拟节点都要映射到不同的物理节点上,表 示为：
N –其中， s 表示该集合至少存在一个物理节点，该物理 节点的剩余CPU资源至少能满足虚拟网请求Ri中的一个 虚拟节点的CPU映射要求。 –物理节点剩余CPU资源Rcpu ns 定义为物理节点的总CPU 减去该节点已映射使用的CPU：
–实现对底层网络基础设施中异构化、分布式、动态 变化的资源进行高效的管理与调度
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◆虚拟网络的管理机制是虚拟网用户与底层物理网 络之间的桥梁
–向虚拟网用户提供良好的交互界面,需要为虚网用户选 择满足用户要求的资源集合并允许用户对自己的虚网 资源进行配置管理操作 –负责与底层物理网络不断沟通,掌握资源的信息,知道 哪些资源是可用的,具有怎样的功能属性,以实现虚网 对底层物理网资源的使用与调度等等„
虚拟网络映射
1
网络虚拟化概述
网络虚拟化资源管理架构
2
3
虚拟网述
3
CS854: Virtualization
什么是网络虚拟化
◆网络虚拟化技术是指:通过抽象、分配、隔离机 制,在一个公共物理网络(Substrate Network,SN) 上支持多个虚拟网络(Virtual Network),各个虚拟 网络可以使用相互独立的协议体系,并能够根据 动态变化的用户需求对整个网络中的节点资源 和链路资源进行合理分配。 ◆每一个虚拟网络是底层网络的一份资源片，它 由虚拟节点(例如，虚拟路由器)和虚拟链路组 成。 ◆网络虚拟化的优势之一是支持多个异构的网络 架构共亨物理基础设施。
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虚拟资源特征(1).
◆异构性
–网络虚拟化环境中的虚拟资源种类繁多、功能各异, 访问配置方式、本地管理系统操作、共享规则之间的 区别很大„
◆分布性
–虚拟资源分布在地理位置上的不同地方,隶属于多个 基础设施提供商„
◆自治性
–虚拟资源首先是属于某个基础设施提供商的,基础设 施提供商作为虚拟资源的拥有者,对资源具有最高级 别的管理权限,具有自主的管理能力,因此具有自治性
◆物理链路剩余带宽资源RBW(es)定义为物理链路的 总带宽减去该链路已映射使用的带宽:
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虚网映射示意图
给出虚拟网映射问题的一个实例,解释虚拟网映射问题
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贪婪式的节点映射
◆ 步骤一：对所有的虚拟网络请求，按照他们的收益进行排 序； ◆ 步骤二：判断是否有请求，如果无请求则停止； ◆ 步骤三：取出最大收益的请求； ◆ 步骤四：找到可用CPU的能力满足节点约束的物理节点子 集S(CPU的能力应比虚拟网络的需求大)，如果S==Ø，将此 需求重新放回到请求队列，然后跳转到步骤二； ◆ 步骤五：对于每个虚拟节点，都在物理节点集合S中找到 最大可用资源节点H ，然后跳转到步骤二。
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虚拟网络映射问题
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CS854: Virtualization
虚拟网络
◆一组虚拟节点和虚拟链路形成的虚拟拓扑
–物理拓扑的子集 –基于网络虚拟化环境的实体
◆虚拟节点映射到物理节点
–多个虚拟节点可以共存
◆虚拟链接映射到物理路径上
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虚拟网络映射
◆虚拟网络映射是根据服务提供商(SP)的请求建立 虚拟网络(VN)(包括拓扑、资源需求和位置限定 等要素)
8
基于新模式的优势
– 以前ISP以外的用户只能对传输层及以上的网络技术进行 创新,引入SP代替ISP为用户提供服务以后,SP可以提供链 路层及以上的所有服务； – 由于InP只负责管理物理资源不负责网络运营,SP可以向多 个InP申请资源,构建自己的服务网络,对于某个业务服务 而言,它运行的网络是由同一个SP负责运营的,就无需再担 心跨InP带来的网络策略的不一致,这就使得网络服务质量 得到提高； – SP通过向InP申请新的资源构建新的虚拟子网来部署新业 务,而不影响其他SP部署的正在运行的服务,减小了新技术 部署的时间成本和对现有网络的冲击,加快了新技术的部 署周期。
28
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虚网映射算法符号.
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网络模型
◆物理拓扑通常用加权无向图 Gs Ns , Es 表示： –每个物理节点 n s 具有属性集合Ans ，包括CPU资
源C ns 、地理位置 locns –每条物理链路 e s 具有属性集合Aes ，其中包括带宽 资源 Bes
◆虚网拓扑多样性
–虚拟网会有多样化的拓扑结构
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虚网映射分类(1)
◆虚网映射算法是一种资源调度算法,利用底层提 供的虚拟资源进行有效地资源管理和调度。已有 的虚网映射算法分为两类： ◆静态映射
–静态映射算法是在虚网生命周期内不允许资源分配的 任何改变
◆动态映射
–动态映射算法则允许基于虚网的当前业务需求及服务 性能自适应改变资源分配
– VN中节点和链接对资源的需求。例如在一个VN中,每 个节点需要1GHz的CPU资源,每条链接需要10Mbps的 带宽资源等 –节点对地理位置约束以及链接传输数据时对延迟时 间的约束等
◆访问控制
–在基础设施资源有限时,当VN数量非常大时,会出现 基础设施资源无法完全满足VN需求的情况,此时必须 有选择性的拒绝某些VN请求
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虚拟资源特征(2)
◆可扩展性
–由于设施建设的需要,已有基础设施提供商会增加新的 网络设备资源,扩大网络规 –由于业务拓展的需求,虚拟网可能会跨越新的基础设施 提供商,需要将新的基础设施提供商包括到管理架构中
◆动态性
–网络虚拟化环境中,虚拟资源可以动态地加入或离开系 统
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◆虚拟资源的特点决定了虚拟资源管理机制应该具 备的功能和特点：即要具有可扩展性,隐藏物理网 络资源的异构性,为虚网用户提供统一的访问接口 来屏蔽物理网络资源的动态性,又要尊重物理网络 资源的本地管理机制和策略,使虚拟资源更好地为 虚网用户服务„
9
商业模型(1)
10
商业模型(2)
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参与者
关系
Infrastructure Providers (InP)
管理底层物理网络
End User
SLA
Service Providers (SP)
创建和管理虚拟网络 部署定制端到端服务
Broker
Service Provider
NPA SIA
–在最大多物网络流问题中,在每件物品都没有硬性的需 求情况下实现最大化流的传送：
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42
43
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路径的切割和迁移
◆路径切割方法：主要用于处理虚拟链路映射的问 题,通过该方法,一条虚拟链路能够映射到底层物 理网络中的多条底层路径上. ◆路径迁移方法：主要用于处理在线虚拟网络请求 的问题,该方法周期性地优化已有的映射关系,采 取的方法有重新映射到新的底层路径或者改变路 径分割率.
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虚网映射分类(3)
◆动态映射算法
–静态算法中,虚网映射不随时间变化,而动态算法是指 虚拟网络运行过程中,对已经映射的资源进行重新分配, 以优化底层物理网络资源的使用。 –静态算法典型地导致物理资源利用率低。为了解决静 态分配映射效率低的问题,可设计动态的映射算法,将 零散的资源整理为整块易管理的资源,以释放网络中某 些瓶颈节点或瓶颈链路的资源,保证网络的连通性。
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2
网络虚拟化资源管理架构
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CS854: Virtualization
资源管理目标
◆网络虚拟化的目标就是要实现底层基础设施资 源的共享，未来网络环境中,资源隶属于不同 的基础设施提供商(InP),资源会随着网络扩展 而增加,随着局部失效而减少;随着虚拟网络构 建与拆除请求到达以及虚拟网络中业务需求的 变化,资源的被占用与释放也随之动态变化。 ◆网络虚拟化的资源管理架构设计过程中要解决 的关键问题：
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虚网映射分类(2)
◆静态映射算法
–两阶段虚网映射算法：将节点映射和链路映射分开且 顺序执行。已有的虚网映射算法均采用贪婪式的节点 映射结合基于启发式方法的链路映射方案映射虚拟网。 在节点映射完成的情况下,链路映射可以采取K最短径 或者基于多商品流的映射方案 –单阶段虚网映射算法：将虚网节点与链路同时进行映 射,以获取最优的映射效果。
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多商品流问题(MCF)
◆多商品流问题(Multi-commodity Flow Problem) 是多种商品(或货物)在网络中从不同的源节点流 向不同的宿节点的网络流问题。
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多商品流算法
◆已知一商品流网络G=(V,E),其中边(u,v) E的容 量为c(u,v)。有k个商品流K1,K2,„,Kk,每个商品 流定义为Ki=(si,ti,di)，其中si和ti是物品i的源 节点和宿节点，而di是需求。物品i沿边(u,v)的 流量是fi(u,v)。多商品流问题(MCF)就是求一个 符合以下限制条件的流量分配问题： f u , v cu , v –容量的限制：
Ri
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链路映射(1)
◆每条虚拟链路都要映射到不同的物理路径上,表 示为：
P –其中， sRi 表示该集合至少存在一条物理路径,该物理 路径的剩余带宽至少能满足虚拟网请求Ri中的一条虚 拟链路的带宽映射要求。
34
链路映射(2)
◆物理路径的集合由Ps表示,其中源节点为ns,目的 节点为nt的物理路径可表示为Ps(ns,nt)。 ◆物理路径P的可用带宽B(P)等于该路径上具有最少 剩余带宽的链路的可用带宽:
4
网络虚拟化的抽象模型
5
为什么要虚拟化网络
◆现有的互联网几乎是“僵化”的
–指随着新型技术的出现,尤其是在NAT(Network Address translation, 网络地址转换)、IPv4/6 等技术出现后,使得互联网架构越来越无法满足网 络运营、管理、扩展、业务部署的需求 –由于多重利益相关者在目标和策略方面的不同，对 现有互联网的改变仅限简单的增量更新，部署任何 新的、完全不同的技术几乎是不可能的 –急需一个新的架构