On the Optimal Approach of Survivable Virtual Network Embedding in Virtualized SDN

Introduction and related work

云数据中心对于虚拟技术是理想的创新地方。

可生存性虚拟网络映射（surviavable virtual network embedding SVNE），保证虚拟网络在所映射物理节点原件失效时能正常运行。通常有两种方法：防护机制和恢复机制。

先前的对于SVNE的研究完全等价对待节点和连接而忽略拓扑和控制路径的丢失几率，而假定物理SDN总能正常操作。

这篇文章研究注意拓扑行可生存性网络映射，深入考虑不同节点的重要性（虚拟控制器和虚拟交换机）以及虚拟连接重要性（控制器到交换机、虚拟数据连接）。结合控制器到交换机多并发连接，路径多样性和网络时延映射，来使映射VN映射结合生存性的特点。例如虚拟控制器和虚拟控制器到交换机的连接要优先保证性能，而别的复杂的连接或节点可以稍微不满足来增加虚拟网络的请求。

大部分现有研究没有充分结合将网络拓扑的弹力和控制路径结合来优化VN生存性。

SVNE Modeling

底层物理模型，带权无向图G_p(N_p,L_p,A_n,A_l),

虚拟网络请求

Topology-Aware Survivable Embedding Approach

考虑拓扑的接近性和度。

1.拓扑因素

　　基于拓扑，进一步利用节点和连接与相邻点的重要性来评估节点或连接的重要性，并应用多路径来减少网络带宽崩溃，

并优化网络带宽利用率。

　　接近中心度考虑一个节点到其他所有节点。而度中心性仅考虑与其直接相邻的节点，用来测量

当地中心度和带宽。

　　节点的接近性

　　越靠近中心值越大

　　一个节点的度，指一个节点与相邻节点间直接相连的链路数，可以用一个节点与其它节点紧密连接的可能性来解释

　　一个节点的强度定义为：

　　

　　一个节点的资源数量定义为：

　

2.生存性因素　　

　　生存性虚拟网络映射可分为两个部分：虚拟SDN控制映射和剩余虚拟网络映射（采用多路径方法）

　　虚拟SDN的生存性主要取决于为控制器所选的物理节点和控制路径多样性。定义为

　　

　　平均控制器时延为：

　　

　　表示从源到目的节点最短路径

　　NCl为虚拟SDN映射的最大连通性。指的是转发设备和他们控制器实例间不相交路径的平均数。

　　n为虚拟节点的数量，c为控制器集合，s为交换机集合。Cc,s表示控制器c和交换机节点s间不相交路径。

　　

　　因此将控制器位置选择因素定义为：

Survivable Virtual Network Embedding Algorithm

　　算法1：将物理节点根据OLSF权重排序，类似于物理节点将，虚拟请求的控制器节点排序，挑选最大权重进行映射。

　　

　　算法2：将物理节点根据公式11进行排序，对到来的虚拟请求，将虚拟节点也按照公式（11）进行排序，挑选权重最大进行映射。

　　如果有没映射成功的虚拟节点就将这个请求加入等待队列。

　　

　　算法3：在虚拟节点映射成功后，对于控制器到交换机的连接用k最短路劲算法，映射到不相交的路径上。

　　由于不相交路径方法的限制减少了映射的成功率。为了改善带宽的使用，剩余的虚拟连接使用多产品路径来改善虚拟控制器到交换机的接受率。

　　为虚拟网络请求中剩余的连接产生一个商品集合r。算法将尝试为商品r寻找所有路径。然而由于资源限制映射仍可能失败。（就我理解，简单说来就是寻找所有的连接）

　　

　　有几点想法：

　　优点：1.通过不相交的映射方法，确实增加虚拟请求映射的生存性，也就是减少了一个物理原件失效对整体的影响。

　　2.并考虑了拓扑的因素将同一个虚拟请求的节点尽可能映射在较集中范围

　　疑虑：

　　1.将不相交性考虑进控制器位置选择中，并在控制器到交换机虚拟链路映射时也采用不相交的映射。这样做可以避免当物理原件失效的时候对整个虚拟服务造成较大的影响，

　　但是并没有对物理原件失效点上所映射的虚拟连接或者节点进行迁移或者调整，仍然会影响在失效点上的多个虚拟租户。

　　2.对于优先满足虚拟控制器和控制器到交换机的连接而略微不满足别的节点，为了保证控制器到交换机连接映射到不相交链路上，这并不会像上面所说的增加接受率，反而减少接受率。

　　3.没有考虑多个请求同时到来的时候，处理的先后顺序。

　　4.可能存在这样的情况：有些生存因素较大的且资源丰富的物理节点可能包含多个相同的不相交链路。这样在映射时多个虚拟请求会集中映射在这些路径中，造成拥塞。

　　而且这些链路如果失效将影响多个租户。

　　5.根据拓扑来映射，考虑了中心度这个条件，将虚拟请求较为集中的映射。但同时在虚拟连接映射阶段加了较为严格的不相交链路的限制。这可能会导致：

　　（1）由于限制严格，在较为集中的这几个点间较短路径无法满足需求，而饶较远路径，而增加时延，使中心性意义不大。

　　（2）增加映射复杂性。

　　6.对于每个请求都采用同样策略集中映射在资源最丰富的部分，且由于考虑中心度，又很集中。这样的话对于随后到来的请求，会不会为了满足资源需求而分布越来越分散，呈向外扩散趋势，

　　反而使考虑拓扑这个特性成为绊脚石。