引用本文:
韩禄,袁俊岭,申浩阳. 一种用于IDC-EON优化VNF-SC部署的联合多段路径算法[J]. 光通信技术,2022,46(5):34-39.
韩 禄,袁俊岭*,申浩阳
(郑州轻工业大学 计算机与通信工程学院,郑州450000)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:在虚拟网络功能服务链(VNF-SC)中,当用户申请服务请求,网络运营商为请求分配频谱和互联网技术(IT)资源后,由于业务请求、释放资源时间均不相同,经常出现频谱资源利用率低、产生频谱碎片和阻塞后续VNF-SC请求的情况。提出了一种用于数据中心间的弹性光网络(IDC-EON)优化VNF-SC部署的联合多段路径算法,该算法以数据中心为边界,将每个端到端路径划分为多个路径段,考虑频谱资源开销和利用率对每个路径段的影响,选择目标函数值最小的端到端路径部署VNF-SC。仿真结果表明,所提出的算法比现有算法阻塞率更低。
关键词:光通信;网络功能虚拟化;服务链;数据中心;联合多段路径算法
中图分类号:TN91 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2022)05-0034-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2022.05.006
0 引言
随着云计算、第五代(5G)移动通信和虚拟化等技术的快速发展,数据量呈指数级增加,网络功能虚拟化(NFV)技术和数据中心(DC)越来越受到网络运营商的青睐[1-2]。虚拟网络功能(VNF)通常以规定顺序[5]部署在高性能DC服务器上[4],用户请求服务时,不同类型的VNF单元通过虚拟路径连接。这种用户请求被称为虚拟网络功能服务链(VNF-SC)[5-11]。
文献[5]针对DC资源不受限场景中基于最长公共子序列(LCS)概念,最大限度重用已部署的VNF策略,提出了采用LCS算法联合分配频谱和信息技术(IT)资源,并针对路由和频谱分配(RSA)问题依据最小化最大频片索引(MFSI),选择合适的端到端路径。文献[12]将服务请求方式分为线性和多分支数据密集型2种VNF-SC请求,针对前者以最小化服务完成时
间为目标提出了基于动态规划的VNF-SC部署和业务调度算法,针对后者以最小化平均服务完成时间为目标进行优化部署。这种算法和优化部署方式都能够降低数据密集型VNF-SC请求的平均服务完成时间。文献[13]针对优化传统组播服务链(MSC),提出了合并组播服务链(MSC-M)模型;通过最小化VNF部署和合并链路的花费,设计了一种启发式算法来确定VNFs的部署和路由信息。与MSC模型相比,MSC-M模型降低了服务链部署的总花费和完成时间。文献[14]在针对DC间VNF-SC部署问题的基础上额外考虑了网络中DC的数量和位置问题,提出了一个双层规划模型,并基于该模型设计了一种高效的双层混合模因算法(BiHMA),降低了网络中DC数量,确定了VNF-SC请求的最佳部署路径信息。文献[15]提出了一种高效的VNF过度部署和迁移算法,这种算法能够在满足用户请求资源的前提下提高网络中的资源利用率。文献[16]提出了一种在边缘网络场景下的VNF需求预测方法,通过将支持向量回归(SVR)和门控循环单元(GRU)神经网络模型组合,达到降低预测误差提高预测准确率的效果。文献[17]针对频谱资源和DC处理数据能力有限的问题提出了延迟和容量感知的VNF部署算法(H-LCA),将VNF部署过程中的延迟和容量感知与路由策略相结合,提高了VNF部署效率,降低了阻塞率。
在DC中IT资源不受限场景下,上述算法虽然最大化重用了网络中已部署的VNF,但是未考虑如何合理分配光路上的频谱资源。随着业务不断请求与释放,光路上将会产生大量频谱碎片,导致业务阻塞率增加。因此,本文在相同场景下提出一种用于 DC间的弹性光网络(IDC-EON)优化VNF-SC部署的联合多段路径(JMP)算法。
4 结束语
本文针对DC中IT资源不受限场景研究VNF-SC部署问题,将端到端路径以DC为边界划分为多段路径,不同路径段所请求频片数量不同。在此基础上,考虑频谱资源开销和利用率对不同路径段的影响,提出了JMP算法。该算法通过最小化目标函数来选择合适的端到端路径部署VNF-SC。仿真结果表明:与LCS算法相比,JMP算法在2种网络拓扑、不同流量密度下阻塞率更低。我们今后将针对DC中IT资源受限场景研究VNF-SC部署问题。