面向组播的虚拟网络功能调度问题研究

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传统网络中,使用专用硬件设备实现网络功能。专用硬件设备开发维护成本高,部署也不够灵活。网络功能虚拟化(Network Function Vitualization,NFV)被认为是一种具有吸引力的解决方案。NFV利用虚拟化技术将网络功能与专用硬件设备解耦,形成可以部署到通用硬件设备上的虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)。服务提供商可以根据业务需求灵活动态地部署虚拟网络功能,从而有效降低成本。在NFV的体系下,网络服务通过一组具有顺序约束的VNF组合来实现,这些VNF组成的链被称作服务功能链(Service Function Chain,SFC)。虚拟网络功能调度问题(Virtual Network Function Scheduling,VNF-S)研究的重点是确定各个节点上VNF的执行顺序,在满足顺序约束的基础上,最小化所有SFC执行的总时间。目前学术界对于VNF-S问题的研究还比较少,并且大部分研究集中于传统的单播服务方面。针对在组播VNF-S研究不足的情况,本文的研究主要为以下两部分:1)针对静态场景,提出一种静态场景下的组播VNF-S问题模型。对于网络中已经存在的组播服务,合理调度网络中VNF的运行顺序,使网络中所有网络服务的最大完成时间最小。提出一种改进水波优化算法解决静态组播VNF-S问题。该算法针对虚拟网络功能调度问题调整了算法的编码和算子,使其更适合解决组播VNF-S问题,通过仿真实验证明,改进的水波优化算法具有更好的效果。2)针对动态场景,提出一种动态场景下的组播VNF-S问题模型。对于新到达的服务请求,在满足VNF放置的资源约束的同时,尽可能减小网络中所有网络服务的最大完成时间。提出一种改进旗鱼优化算法解决动态组播VNF-S问题。改进算法采用了多种群策略增强算法的搜索能力,通过实验分析改进的旗鱼优化算法可以较好的解决动态组播VNF-S问题。
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