【摘 要】
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目前网络规模不断扩大,各类网络请求与日俱增,这需要网络服务提供商能够应对不同状态下的网络请求,合理地利用网络资源。在能够容纳足够多的网络请求的同时保障客户的服务质量。传统的通信网络通常依靠专有的通信设备对数据进行层层处理,其结果限制了网络的可扩展性,无法做到对用户请求的及时响应,所以更不能做到对用户通信质量的感知。网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NF
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目前网络规模不断扩大,各类网络请求与日俱增,这需要网络服务提供商能够应对不同状态下的网络请求,合理地利用网络资源。在能够容纳足够多的网络请求的同时保障客户的服务质量。传统的通信网络通常依靠专有的通信设备对数据进行层层处理,其结果限制了网络的可扩展性,无法做到对用户请求的及时响应,所以更不能做到对用户通信质量的感知。网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)技术的出现给通信网络建设提供了一条新的思路。网络功能虚拟化借助虚拟化技术通过运行容器的方式将专有通信设备的功能软件化,使网络功能运行在通用的X86平台。NFV使通信设备与传统硬件设备解耦,不再依靠专有硬件建立通信服务。服务商可以更有效地利用底层资源,将功能统一部署并集中管理达到感知用户服务质量的目的。网络服务提供商通过虚拟化技术将传统的通信功能软件化形成虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF),使其运行在通用的服务器网络中。通过组链的方式,使用户请求的流量依次传输经过数据中心网路中的不同功能形成服务功能链(Service Function Chain,SFC)。针对SFC部署时的时延优化问题,本文首先通过M/M/1队列模型对底层网络节点与链路的时延进行建模,使网络资源变化与时延相关联。然后从SFC的部署策略与迁移策略两个方面进行了相关的研究工作。首先从资源均衡的角度考虑优化整体SFC映射效率。因为数据中心网络存在尾重现象,所以会加剧因节点资源与链路资源分配不均对整体部署产生的影响,使SFC部署的Qo S质量下降。数据中心网络中底层资源有限,如何高效部署VNF控制节点资源与链路资源两个环境因素是保障服务质量并提高整体的容纳量的首要目标。其次,在映射方式上,以往研究通常注重VNF服务于一条SFC的情况。本文采用了基于多租户技术的可共享VNF实例,提高节点资源利用效率。依据节点资源与尾链路资源在连续部署过程中的消耗程度,基于遗传算法提出了与当前网络状态相匹配的DAO-GA部署算法。算法检测每个服务器的节点资源利用率以及尾链路资源利用率构建底层网络状态向量,通过分析部署列表中前后节点的关联评估与当前网络状态的适配程度并做为遗传算法的适应度函数。然后通过遗传算法中典型的选择、交叉、变异过程得到接近最优的部署方案。除了对SFC部署的研究,VNF的迁移对网络优化同样起到至关重要的作用。网络流量通常存在波动性,在对应的时段存在高峰期和低谷期。当网络流入量从峰值转而进入低谷,势必会导致底层网络中出现冗余的VNF实例,这既浪费了服务器节点的能耗,也降低了服务器的有效利用率。本文针对以上情况从VNF合并的角度结合动态规划算法提出了VNF的合并迁移策略。将已部署的SFC的每个VNF实例作为状态空间,并将当前网络中现存的相关VNF实例加入形成完整的状态空间链,通过动态规划算法以最短路径为目标优化已部署SFC的时延。
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