虚拟功能服务链部署系统及其部署方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机网络领域，特别涉及一种虚拟功能服务链部署系统及其部署方法。
【背景技术】
[0002]随着互联网规模的不断增长和新型网络服务的不断涌现，如何充分利用网络资源以及调整、部署网络功能成为亟待解决的问题。传统的通过在网络中增加硬件来改变功能的方法成本高且缺乏灵活性。对此，研究者提出将网络功能同硬件平台相分离，使得网络功能能够被灵活部署在不同的物理平台上，实现对网络资源的有效利用。在这样的背景下，作为实现虚拟网络功能关键技术之一的虚拟功能服务链引起了人们的广泛关注。
[0003]虚拟功能服务链由若干虚拟网络功能单元及其间的有向连接组成。链路中的虚拟网络功能由用户对其定义。虚拟功能单元间的顺序由虚拟功能单元间的依赖性及用户需求共同决定。虚拟功能服务链需要被映射到物理网络中以实现服务功能。每个虚拟功能被映射到物理网络中的相关平台上，具体来说就是在相关可用平台上产生一个虚拟功能实例，这个实例可以通过虚拟机承载。在服务链部署过程中，不同的网络功能实例对数据流的速率会产生不同的影响，网络功能单元之间可能存在一些依赖性。特别地，当不同的虚拟网络功能实例部署到同一物理平台时，各个网络功能实例间会产生性能干扰。每个实例的执行性能同虚拟资源间的联系不是一个确定的状态，它是不断动态变化的。主要是因为虚拟网络功能实例的执行性能受到其本身工作负载大小的影响，如果工作负载发生变化，即使分配给实例的虚拟资源配置不改变，实例的执行性能也将发生变化。
[0004]另外，由于虚拟网络功能实例部署在相应物理平台上，虽然目前的虚拟化技术能够为这些实例间提供一些有效的性能隔离机制，但是物理平台上的监控管理单元将物理系统资源分配给不同虚拟网络功能实例时，这些实例将对平台的物理资源进行争夺，导致虚拟资源服务能力的变化，即实例间形成相互干扰。因此，在将虚拟功能服务链映射到物理网络中时，必须考虑其虚拟网络功能单元映射出的实例在对应平台受到的干扰程度。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的不足，本发明提供一种虚拟功能服务链部署系统及其部署方法。
[0006]按照本发明所提供的设计方案，一种虚拟功能服务链部署系统，包含:
虚拟功能干扰预测模块，为负载应用分配虚拟资源，对虚拟功能与虚拟资源需求见的关系进行分析，预测虚拟功能之间的性能干扰，与服务链映射模块进行信息交互；
服务链映射模块，将用户服务需求转换为形式化的服务功能模块，根据服务功能模块之间的顺序依赖性和用户需求对服务功能模块进行排序，并选择目标物理平台，将需要的服务功能模块信息及激活信息发送至目标物理平台；
虚拟功能承载平台，包含物理平台及平台控制系统，平台控制系统用于接收并处理来自服务链映射模块的功能激活请求、反馈激活信息，并监控虚拟功能运行状态，平台控制系统通过功能激活请求产生相应实例。
[0007]上述的，所述物理平台为单一服务器，或为聚拢服务器组成的数据中心。
[0008]一种虚拟功能服务链部署方法，具体包含如下步骤:
步骤1.服务链映射模块接收用户服务请求，并将服务请求形式化后发给虚拟功能干扰预测模块；
步骤2.虚拟功能干扰预测模块通过虚拟功能承载平台获得管辖范围内的物理平台的功能应用承载数据，对新功能实例部署后所受的性能干扰进行预测，并将预测结果反馈至服务链映射模块；
步骤3.服务链映射模块对服务链整体干扰进行评估，选出最优部署方案；
步骤4.服务链映射模块将最优部署方案映射到相应的虚拟功能承载平台，并激活功能实例；
步骤5.虚拟功能承载平台实时监控物理平台功能运行数据，服务链映射模块实时监控链路通道运行数据，根据数据丢包率的检测结果判断若出现过载或干扰过大情况，返回步骤2。
[0009]上述的虚拟功能服务链部署方法，所述步骤2具体包含如下内容:
步骤2.1.虚拟功能干扰预测模块接收用户请求后，收集物理平台的运行信息，识别资源冗余平台，并发送至服务链映射模块；
步骤2.2.服务链映射模块根据资源冗余平台，去除链路连通性差的物理平台，并反馈至虚拟功能干扰预测模块；
步骤2.3.虚拟功能干扰预测模块根据CPU利用率和I/O带宽资源考查物理平台功能应用的性能干扰度，建立干扰度预测模型；
步骤2.4.优化干扰度预测模型，利用线性回归方法求解，并将求解计算结果发送至服务链映射模块。
[0010]优选的，所述步骤2.4具体包含如下内容:
步骤2.4.1.基于干扰度预测模型，定义每个物理平台的干扰度属性，并标定一个虚拟功能，对所有物理平台进行干扰度遍历，推选出针对该虚拟功能干扰度最小的N个物理平台，其中，平台数量值N由优化复杂性决定；
步骤2.4.2.随机从N个物理平台中选取一个物理平台，将前序步骤中标定的虚拟功能部署到该物理平台，并将该物理平台作为服务链的起始点；
步骤2.4.3.根据干扰度预测模型，继续标定剩余的虚拟功能，通过对除去前序步骤中已部署的物理平台外的所有物理平台进行干扰度遍历，计算其中每一个物理平台干扰值与步骤2.4.1中标定的虚拟功能的干扰值的差值，选取差值中最小的M个平台，平台数量值M根据优化复杂性决定；
步骤2.4.4.随机从M个物理平台中选取一个物理平台，将步骤2.4.3中标定的虚拟功能部署到该物理平台上，按照步骤2.4.3依次部署剩余的虚拟功能，并记录决定优化复杂性的平台数量值；
步骤2.4.5.按照服务链顺序检查对应的平台数量值，虚拟功能所对应的平台数量值等于1，则按照顺序依次检查后续的虚拟功能的平台数量值，直至所有的平台数量值全部为I时，终止其功能链路选择，虚拟功能对应的平台数量值大于I时，则将其减1，并同时从原对应物理平台中删除对应的已使用物理平台，并跳转至步骤2.4.3中重新执行该虚拟功能部署；
步骤2.4.6.对剩余服务链执行步骤2.4.1-2.4.5，计算出每条服务链的干扰度均值，比较各服务链的干扰度均值，选出均值最小的链路作为最优部署方案。
[0011 ] 上述的虚拟功能服务链部署方法，所述步骤5还包含:
步骤5.1.检查用户服务需求中每一个虚拟功能使用要求是否被映射到相应的物理平台，若虚拟功能使用要求所需的总资源小于或等于该物理平台可提供的资源，则进行下一步骤，否则，切换平台考查对象，考查新的物理平台；
步骤5.2.激活功能实例，并将激活信息返回至服务链映射模块；
步骤5.3.服务链映射模块收集整理服务链各个虚拟功能部署情况，在各个虚拟功能部署平台间选择非过载通道创建链路；
步骤5.4.服务链映射模块激活整个服务链并监控各个虚拟功能的性能运行情况以及数据传输速率。
[0012]上述的虚拟功能服务链部署方法，步骤I中的服务请求形式化内容为将用户服务需求分成若干执行模块，所有执行模块类型作为形式化的集合，在分解任务需求过程中，从集合中调用相应的执行模块。
[0013]本发明的有益效果:
1.本发明通过虚拟功能干扰预测模块，预测虚拟功能之间的性能干扰，为服务链的动态调整提供决策依据；服务链映射模块，能够处理用户服务请求，实时监控服务链运行状态并实现服务链映射；本发明在基于虚拟功能干扰预测的情况下，能够有效提高服务链的执行性能，满足部署优化的目标，大大降低成本。
[0014]2.本发明利用模拟退火思想设计基于干扰度的功能组合和服务链选择方法，考虑服务链中各个虚拟网络功能单元间的依赖性、顺序性、功能部署的性能干扰，大大降低实例在对应平台的干扰程度，服务链部署的灵活性。
[0015]【附图说明】:
图1为本发明的虚拟功能服务链部署系统原理图；
图2为本发明的虚拟功能服务链部署方法流程示意图；
图3为本发明的性能干扰进行预测流程示意图；
图4为本发明的优化干扰度预测模型并求解流程示意图；
图5为本发明的服务链映射流程示意图。
[0016]【具体实施方式】:
下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。
[0017]实施例一，参见图1所示，一种虚拟功能服务链部署系统，包含:
虚拟功能干扰预测模块，为负载应用分配虚拟资源，对虚拟功能与虚拟资源需求见的关系进行分析，预测虚拟功能之间的性能干扰，与服务链映射模块进行信息交互；
服务链映射模块，将用户服务需求转换为形式化的服务功能模块，根据服务功能模块之间的顺序依赖性和用户需求对服务功能模块进行排序，并选择目标物理平台，将需要的服务功能模块信息及激活信息发送至目标物理平台；
虚拟功能承载平台，包含物理平台及平台控制系统，平台控制系统用于接收并处理来自服务链映射模块的功能激活请求、反馈激活信息，并监控虚拟功能运行状态，平台控制系统通过功能激活请求产生相应实例。
[0018]优选的，所述物理平台为单一服务器，或为聚拢服务器组成的数据中心。
[0019]实施例二，参见图2所示，一种虚拟功能服务链部署方法，具体包含如下步骤: 步骤1.服务链映射模块接收用户服务请求，并将服务请求形式化后发给虚拟功能干扰预测模块，其中用户服务包含服务的类型、持续时间及QoS需求；
步骤2.虚拟功能干扰预测模块通过虚拟功能承载平台获得管辖范围内的物理平台的功能应用承载数据，对新功能实例部署后所受的性能干扰进行预测，并将预测结果反馈至服务链映射模块；
步骤3.服务链映射模块对服务链整体干扰进行评估，选出最优部署方案；
步骤4.服务链映射模块将最优