CN107332913B - 一种5g移动网络中服务功能链的优化部署方法 - Google Patents

一种5g移动网络中服务功能链的优化部署方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种5G移动网络中服务功能链的优化部署方法，属于移动通信领域。本发明在将底层网络的服务器资源和带宽资源分配给动态到来的每个服务功能链请求时，通过在部署时考虑VNF合并策略、虚拟重用策略以及临时链路策略的部署方式，提出了三种不同的映射方案：最小化计算资源成本：部署时限制每条虚拟链路能被服务提供商接受的最大映射成本；最短化服务功能链的路径长度：部署时限制每个虚拟网络功能能被服务提供商接受的最大映射成本；使用性别大战博弈论模型公平优化计算资源成本和链路资源成本。本发明的三种实现方案，均能达到在提高服务功能链请求的映射成功率、底层网络的资源利用率的同时，尽可能使得总的映射花销最小。

Description

一种5G移动网络中服务功能链的优化部署方法
技术领域
本发明属于移动通信领域，具体涉及5G移动网络中服务功能链的优化部署。
背景技术
随着无线流量和服务的大幅增长，因***(4G)将不能满足未来的网络需求，从而推动第五代(5G)移动无线网络的研究，以应对未来多样化差异化服务的巨大挑战。
随着移动无线流量的***式增长，移动运营商正在考虑使用云计算来扩展其服务，并应对移动数据流量的巨大增长。在传统的电信网络中，网络功能或中间盒子(如分组数据网网关、服务网关、防火墙、内容过滤器、代理服务器、广域网优化器、入侵检测***和入侵防御***)被一些专门的物理设备和设施实现。然而，随着用户对更多不同服务和新服务的需求的不断增加，服务供应商必须相应地购买、存储和运作新物理设备，以满足用户的要求。然而，新物理设备的采购将产生较高的资本支出和运营支出。并且这些物理设备需要进行过专门训练的人员进行部署和维护。
为解决上述难题，研究人员已经提出了网络功能虚拟化(NFV)，旨在将数据包的处理从硬件中间盒子映射到运行在商业硬件上的软件中间盒子上。运行在软件中间盒子上的网络功能称为虚拟网络功能(VNF)。在网络功能虚拟化中，多个虚拟网络功能通常按照一个特定的顺序连接构成服务功能链，来提供不同的网络服务。例如，在移动网络中，移动网络用户和服务终端之间的通信需要通过服务功能链：用户→服务网关→分组数据网网关→防火墙→入侵检测***→代理→终端，这个服务功能链一般部署在用户和服务终端之间执行流量过滤的安全策略。通常，服务功能链中的各个虚拟网络功能的类型和顺序是根据业务分类、服务水平协议和运营商的供应政策等确定的。
事实上，核心网络虚拟化和网络功能虚拟化表述了未来5G架构的两个关键愿景。作为5G的一个关键技术，网络功能虚拟化已经成为无线网络架构演进的一个重要方向。作为一种新兴技术，网络功能虚拟化已受到工业界、学术界和标准化机构的广泛关注。对于服务提供商，有效的部署/映射服务功能链到5G移动网络是至关重要的。目前，虚拟网络功能的放置也已成为一个研究热点，并且已经存在一些关于虚拟网络功能放置问题的研究。
当前已提出有关于虚拟网络功能或服务功能链(SFC)请求的放置/部署方案，但是因为处理的对象是虚拟网络或联合云，因此，已提出的大部分部署方式不适合5G移动网络。例如the Capacitated NFV Location算法，其主要思想是当放置网络功能时，尽量减少整体网络成本，同时满足网络节点的大小约束。虽然该方式能够实现虚拟网络功能的放置，但是它是为虚拟网络或联合云提出的，没有考虑5G网络的特性和相关约束，因此该方式不适合5G移动网络。而对于那些适合5G移动网络的虚拟网络功能或服务功能链的放置/部署方案，却只考虑到无线接入网络的虚拟网络功能(如，分组数据网网关和服务网关)的部署问题，并没有考虑到核心网络和数据中心网络的虚拟网络功能(如防火墙、内容过滤器、代理服务器、广域网优化器、入侵检测***和入侵防御***)的部署问题。例如通过竞价纳什理论来折中需要重放置的服务网关数量和路径大长度，虽然能够实现虚拟网络功能在5G移动网络中的放置，但是只考虑到无线接入网络的虚拟网络功能的部署问题，然而，他们没有考虑的核心网络和数据中心网络的虚拟网络功能的部署问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出一种已知5G移动网络(底层网络)和在线的服务功能链请求、移动网络用户的位置和服务终端的位置前提条件下，找出一种在考虑每个服务功能链请求中每个虚拟网络功能和链路连接情况和满足相关约束条件下以消耗最少的服务器资源，带宽资源和减小服务功能链请求的阻塞率为目标，将服务功能链请求进行放置的部署方法。本发明的部署方案综合考虑了服务功能链请求的特殊性，除了对常见的带宽资源需求和服务器资源需求做出了优化的配置外，还针对服务功能链请求在通信时延方面的严格要求提出了相应的解决策略。
本发明在服务功能链请求的映射过程，为了有效的映射/部署服务功能链请求到5G移动网络，引入三种有效的策略来减少计算资源和链接资源的成本，从而提高服务功能链请求接收率。
(1)虚拟机重用策略。
在本发明中，为了提高服务器的资源利用率，引入虚拟机重用策略，即，当映射一个虚拟网络功能(VNF)时，可以重用实现相同的VNF的存在/已有虚拟机。虚拟机重用策略不仅可以提高服务器的资源利用率，而且当服务器资源受限的时候，还可以提高服务功能链请求的接收率。为了提高服务器的资源利用率和降低成本的计算资源，当映射一个VNF到服务器时，若考虑虚拟机重用，则首先判断放置当前VNF的服务器是否存在可重用的虚拟机，若存在，则将当前VNF托管到这个服务器上的可重用的虚拟机上；否则，就将当前VNF托管到这个服务器上的新虚拟机上。其中可重用的虚拟机为：带有重用标识符(表示当前虚拟机允许被重用)的已托管了至少一个与VNFi相同类型的VNF的虚拟机，且已托管的VNF与VNFi不属于同一服务功能链请求。
当VNF被托管在可重用的虚拟机上时，在该虚拟机的原始服务时间内，本发明不考虑计算资源成本，即计算资源的成本为零，但当VNF的服务时间超过该虚拟机的原始服务时间，则需要计算额外时间的计算资源成本。当VNF使用一个新的虚拟机，本发明需要计算VNF的整个服务时间的计算资源成本。因此，对一个服务功能链请求的任意VNF的计算资源成本的计算过程如下：
Cost(VNFi→nk)＝p(nk)×ε(VNFi)×Ti p
Figure BDA0001340546180000031
其中，Cost(VNFi→nk)表示第i个VNF(VNFi)被映射到服务器nk的计算资源成本，p(nk)表示服务器nk的资源单位成本，即本发明中用符号p(·)表示括号中对象的单位成本，ε(VNFi)表示VNFi对服务器的资源约束，如CPU、存储器和存储容量等。NV＝{VNF1,VNF2,…,VNFn}表示服务功能链请求中的虚拟网络功能集合，下标n表示一个服务功能链请求所包括的VNF的数目，Ti p表示VNFi需要付费的时间，Ti表示VNFi的服务时间，To表示被重用虚拟机的原始服务时间，πi表示托管在虚拟机上的VNF的数量，πi＝1表示当前虚拟机没有被重用，πi＞1表示被多个VNF重用。重用存在的虚拟机会影响其他VNF的性能，因此，定义δ作为托管在存在虚拟机上的VNF的最大数量，即：
Figure BDA0001340546180000032
(2)VNF合并策略。
在本发明中，当映射VNFi时，如果托管VNFi-1的服务器有足够的可用资源，则可以考虑映射VNFi到托管VNFi-1的服务器上，本发明称这个策略为VNF合并策略。在本发明中，并不在映射这个服务功能链请求之前合并某些VNF，而是在映射的过程中，映射第i个VNF到托管第i-1个VNF的服务器上，如果这个服务器有足够的可用资源。在VNF合并策略中，第i个VNF只能被映射到托管第i-1个VNF的服务器上，但是不能被映射到托管这个服务功能链请求的其他VNF的服务器上，以此避免乒乓路由问题。例如，当服务功能链请求的VNF1被映射到了物理节点B、VNF2被映射到了物理节点F后，在映射VNF3时，其能被映射到物理节点F，如果物理节点F有足够的可用资源，即允许将VNF2和VNF3合并在一起，这样VNF2和VNF3通信就不需要消耗带宽资源，因为VNF2和VNF3在物理节点F内部进行通信。但是，不允许映射VNF3到物理节点B，因为这样会导致乒乓路由，这是不希望发生的。
(3)临时链路映射策略。
在本发明中，当映射第i个VNF时，同时需要映射连接第i个VNF和第i-1个VNF的第i条链路ei，(虚拟链路)来保证在第i个VNF获得近似最优的映射方案。传统的方法是致力于找到第i个VNF的局部最优映射解决方案，但这不能保证整个服务功能链的近似最优的路径。为了保证近似最优的路径，提高整个服务功能链请求的接受率，本发明在计算虚拟链路ei的链路资源成本时，生成一条连接第i个VNF和服务终端的临时链路tei(虚拟链路)，这条临时链路的带宽需求等于第i+1条链路的带宽需求，并且映射这条临时链路tei到底层网络，得到映射路径。当映射第i个VNF和虚拟链路ei时，通过使用临时链路映射策略，以此找到第i个VNF的一个近似最优映射方案。在临时链路映射策略中，临时链路不需要消耗实际链路资源，它只是用来约束第i个VNF不偏离服务终端太远，以保证托管第i个VNF的物理服务器的邻接链路有足够的链路资源来映射下一条虚拟链路，从而提高服务功能链接受率。第i条虚拟链路的链路资源成本的计算方式如下：
Figure BDA0001340546180000041
其中，
Figure BDA0001340546180000042
表示连接VNFi和VNFi-1的第i条虚拟链路(ei)的链路资源成本，pei表示虚拟链路ei在底层网络的映射路径(底层路径)，ptei表示临时链路tei在底层网络的的映射路径(底层路径)，es表示底层网络的物理链路，xi表示虚拟链路ei的资源约束，如带宽等，而xi+1则表示连接第VNFi+1和VNFi的第i+1条虚拟链路的资源约束。本发明中，默认连接第一个VNF与用户的虚拟链路为虚拟链路e1。对服务功能链路请求的映射可分为两个部分。第一部分是放置和分配资源给服务功能链请求的VNF。第二部分是映射和分配带宽资源给服务功能链请求的虚拟链路。服务功能链的映射过程描述如下。
(1)VNF映射：
VNF映射过程可以表示为：
Figure BDA0001340546180000043
Figure BDA0001340546180000044
Figure BDA0001340546180000051
Figure BDA0001340546180000052
Figure BDA0001340546180000053
Figure BDA0001340546180000054
Figure BDA0001340546180000055
其中NS1表示分配给当前服务功能链请求的底层网络的服务器和路由器的集合，CN1表示分配给当前服务功能链请求的服务器资源，MN＝{M(VNF1),M(VNF2),...,M(VNFn)}表示当前服务功能链请求的每个VNF的映射记录。M(VNFi)表示托管VNFi的服务器，R(M(VNFi))表示服务器M(VNFi)的可用资源。CN＝{ε(VNF1),ε(VNF2),...,ε(VNFn)}表示所有虚拟网络功能的资源约束集合，VMi表示托管VNFi的虚拟机(存在的)ε(VMi)表示这个存在的虚拟机的计算资源，y∈{0,1,2,...,Y}表示网络区域的编号，L(M(VNFi))表示服务器M(VNFi)所在的网络区域的编号，并且一个服务器只能属于一个网络区域，
Figure BDA0001340546180000056
表示VNFi能被映射到这个网络区域，
Figure BDA0001340546180000057
表示VNFi不能被映射到这个网络区域，
Figure BDA0001340546180000058
表示服务器M(VNFi)满足VNFi的位置约束；若
Figure BDA0001340546180000059
则不满足。在5G移动网络中，服务网关和分组数据网关属于无线接入网络的功能，他们通常只部署在无线接入网络中，而防火墙、内容过滤器、代理服务器、广域网优化器、入侵检测***和入侵防御***是数据中心网络或核心网络的功能，他们通常只部署在核心网络和数据中心网络中。
(2)服务功能链的链路映射：
服务功能链的链路映射描述如下：
Figure BDA00013405461800000510
Figure BDA00013405461800000511
Figure BDA00013405461800000512
Figure BDA00013405461800000513
其中，ME＝{M(e1),M(e2),...,M(e|Ev|)}表示当前服务功能链请求的每条虚拟链路的映射记录，
Figure BDA0001340546180000061
表示当前服务功能链请求的虚拟链路集合，|Ev|表示集合EV的元素个数，即当前服务功能链请求的虚拟链路数量。
Figure BDA00013405461800000618
表示当前服务功能链请求的所有虚拟链路的资源约束集合。P1表示当前服务功能链请求所映射的端到端的底层路径集合，并且P1的每条底层路径
Figure BDA0001340546180000062
是底层网络的物理链路集合ES的一个子集合。CE1表示分配给这个服务功能链请求的链路资源。
Figure BDA0001340546180000063
表示底层路径
Figure BDA0001340546180000064
的可用带宽资源，b(es)表示物理链路es的可用带宽资源，
Figure BDA0001340546180000065
表示底层路径
Figure BDA0001340546180000066
的路径时延，d(es)表示物理链路es的时延。
因此，每个服务功能链请求在5G移动网络中的部署问题，I)链路资源成本最小化；II)计算资源的成本最小化，可以根据下面的线性规划(1)描述：
Figure BDA0001340546180000067
Figure BDA0001340546180000068
s.t.
Figure BDA0001340546180000069
Figure BDA00013405461800000610
Figure BDA00013405461800000611
Figure BDA00013405461800000612
Figure BDA00013405461800000613
Figure BDA00013405461800000614
Figure BDA00013405461800000615
Figure BDA00013405461800000616
Figure BDA00013405461800000617
第一个目标的目的是尽可能地降低计算资源的成本。这将增加服务功能链有一个更长的路径的概率。第二个目标的目的是最大限度地减少链路资源的成本，即，尽可能多的缩短整个服务功能链的路径。同时，在线性规划(1)中的约束条件被用于确保以下约束：
约束1用于确保托管在虚拟机上的VNF的数量不超过服务供应商所给定的数量δ。
约束2给出了VNF需要付费的时间。
约束3和4确保被使用的服务器满足VNF的计算资源需求。
约束5和6保证所使用的物理链路满足虚拟链路的约束。
约束7、8和9确保被使用的服务器满足VNF的位置约束。
因线性规划(1)为多目标问题，无法直接求解，因此，在本发明提出了三个解决方案，来解决多目标问题(1)。提出的第一个解决方案是：最大限度地减少计算资源的成本；第二个解决方案是：缩短整个服务功能链的路径；第三解决方案是：通过利用性别大战博弈(BOS)模型为VNF分配资源和路由，以此为计算资源成本和链路资源成本找到一个公平的解决方案。上述三个解决方案具体描述如下：
(1)最小化计算资源的成本(简称MC方案)。
在该解决方案中，定义
Figure BDA0001340546180000071
为服务功能链请求中每条虚拟链路能被服务提供商接受的最大映射成本，即
Figure BDA0001340546180000072
由服务提供商给定，其通常不超过每条虚拟链路的收费。这个优化模型以降低计算资源成本为目标，可描述为如下的线性规划(2)：
Figure BDA0001340546180000073
s.t.
Figure BDA0001340546180000074
Figure BDA0001340546180000075
Figure BDA0001340546180000076
Figure BDA0001340546180000077
Figure BDA0001340546180000078
Figure BDA0001340546180000079
Figure BDA00013405461800000710
Figure BDA00013405461800000711
Figure BDA00013405461800000712
Figure BDA00013405461800000713
即在将底层网络的服务器资源和宽带资源分配给动态到来的每个服务功能链请求时，通过下列步骤得到当前服务功能链请求的最优部署方案：
步骤1：从待映射的服务功能链请求的虚拟网络功能集合NV＝{VNF1,VNF2,...,VNFn}的第一个VNF开始，依次为当前服务功能链请求的每个VNFi(i＝1,…,n)确定备选映射方案集：
(1)确定当前待映射的VNFi的备选服务器集：
从底层网络的可用服务器集US中，将满足位置约束、计算资源需求且未曾被集合
Figure BDA0001340546180000081
中的各VNF选择过的服务器作为VNFi的备选服务器集，即VNFi可选的备选服务器包括：其他VNF未曾选择过的服务器、VNFi-1所选择的服务器(VNF合并策略)，因此
Figure BDA0001340546180000082
也可以表示为：
Figure BDA0001340546180000083
(2)确定VNFi的备选映射方案集：
用M(VNFi)表示放置VNFi的任意备选服务器，并确定服务器M(VNFi)上用于托管VNFi的虚拟机：判断是否存在可重用的虚拟机，若是，则将VNFi托管在可重用的虚拟机上；否则将VNFi托管在一个新的虚拟机上；
在满足ei(连接VNFi-1与VNFi的虚拟链路)的链路资源需求xi和时延需求的前提下，对ei进行底层路径映射，得到ei的映射路径
Figure BDA0001340546180000084
其中VNF0表示用户；
生成一条连接VNFi与用户终端的临时链路tei，并将ei+1(连接VNFi与VNFi+1的虚拟链路)的链路资源需求xi+1作为tei的链路资源需求；在满足tei的链路资源需求的前提下，对tei进行底层路径映射，得到tei的映射路径
Figure BDA0001340546180000085
即通过临时链路映射策略来约束放置VNFi的服务器不偏离用户终端太远；
其中映射路径
Figure BDA0001340546180000086
映射路径
Figure BDA0001340546180000087
可能存在多条。
将满足条件
Figure BDA0001340546180000088
的最短映射路径
Figure BDA0001340546180000089
作为对应当前M(VNFi)的ei的最终映射路径，从而保证对ei的底层路径映射所对应的链路资源成本不会超过
Figure BDA00013405461800000810
将对应当前M(VNFi)的备选映射方案保存到备选映射方案集中，其中备选映射方案包括：M(VNFi)、托管VNFi的虚拟机、ei的最终映射路径；
由当前服务功能链请求的所有VNF的不同备选映射方案的组合，可以得到不同的映射集合MN；
最后，根据公式
Figure BDA0001340546180000091
分别计算每个映射集合的总计算资源成本，由最小总计算资源成本对应的映射集合得到当前服务功能链请求的优化部署方案。
(2)最短化服务功能链的路径长度(简称SL方案)。
在该解决方案中，定义
Figure BDA0001340546180000092
为服务功能链请求中每个VNF能被服务提供商接受的最大映射成本，即
Figure BDA0001340546180000093
由服务提供商给定，其通常不超过每个VNF的收费。这个优化模型旨在最短化服务功能链的路径长度，可描述为如下的线性规划(3)：
Figure BDA0001340546180000094
s.t.
Figure BDA0001340546180000095
Figure BDA0001340546180000096
Figure BDA0001340546180000097
Figure BDA0001340546180000098
Figure BDA0001340546180000099
Figure BDA00013405461800000910
Figure BDA00013405461800000911
Figure BDA00013405461800000912
Figure BDA00013405461800000913
Figure BDA00013405461800000914
即在将底层网络的服务器资源和宽带资源分配给动态到来的每个服务功能链请求时，通过下列步骤得到当前服务功能链请求的最优部署方案：
步骤1：从待映射的服务功能链请求的虚拟网络功能集合NV＝{VNF1,VNF2,...,VNFn}的第一个VNF开始，依次为当前服务功能链请求的每个VNFi(i＝1,…,n)确定备选映射方案集：
101：从底层网络的可用服务器集中，将满足位置约束、计算资源需求且未曾被集合
Figure BDA00013405461800000915
中的各VNF选择过的服务器作为VNFi的初始备选服务器集Ui′；
分别确定每个初始备选服务器上用于托管VNFi的虚拟机：判断是否存在可重用的虚拟机，若是，则将VNFi托管在可重用的虚拟机上；否则将VNFi托管在一个新的虚拟机上；
对每个初始备选服务器nk∈Ui′，分别确定其上用于托管VNFi的虚拟机：判断是否存在可重用的虚拟机，若是，则将VNFi托管在可重用的虚拟机上；否则将VNFi托管在一个新的虚拟机上。并将其计算资源成本Cost(VNFi→nk)与
Figure BDA0001340546180000101
比较，将小于或等于
Figure BDA0001340546180000102
的初始备选服务器nk作为VNFi的备选服务器nm，并记录备选服务器nm上托管VNFi的虚拟机；由所有备选服务器nm得到VNFi的备选服务器集Ui。
102：确定VNFi的备选映射方案集：
对每个备选服务器nm∈Ui，在满足ei的链路资源需求xi和时延需求的前提下，从服务器nm到VNFi-1的备选服务器的底层路径中，查找一条最短路径作为ei的映射路径
Figure BDA0001340546180000103
其中VNF0表示用户，即对于同一个服务器nm来说，VNFi-1存在多少个备选服务器，则就存在多少条其关于ei的映射路径
Figure BDA0001340546180000104
生成一条连接VNFi与用户终端的临时链路tei，并将ei+1的链路资源需求xi+1作为tei的链路资源需求；在满足tei的链路资源需求的前提下，从服务器nm到用户终端的底层路径中，查找一条最短路径作为tei的映射路径
Figure BDA0001340546180000105
将对应当前nm的备选映射方案保存到VNFi的备选映射方案集中，其中备选映射方案包括：nm、托管VNFi的虚拟机、映射路径
Figure BDA0001340546180000106
步骤2：由当前服务功能链请求的所有VNF的不同备选映射方案的组合，得到不同的映射集合；
根据公式
Figure BDA0001340546180000107
分别计算每个映射集合所对应的总链路资源成本，由最小总链路资源成本对应的映射集合得到当前服务功能链请求的优化部署方案。
(3)使用性别大战博弈论模型公平优化计算资源成本和链路资源成本(简称FOCL方案)。
性别大战博弈论模型描述了这样一个博弈场景：在博弈中，两个选手有一些共同利益，但共同利益有不同的结果，并有相互冲突的偏好。例如，这对夫妇宁愿看同一个电视节目，但不想单独看到他们各自的电视节目，而这对夫妇也更喜欢看他们最喜欢的节目。
因此在本发明中，将计算资源成本和链路资源成本作为性别大战博弈论模型中的两个选手，其基于两个策略：I)当映射VNF时重用存在的虚拟机，II)当映射VNF时使用一个新的虚拟机。一个存在的虚拟机被用来映射VNF，它可以减少计算资源的成本，但它可能导致服务功能链有一个更长的路径。一个新的虚拟机被用来映射VNF，它更容易找到服务功能链的一条接近最优的路径，但它可能会导致更高的计算资源的成本。所以每个VNF的映射过程是一个博弈的过程，计算资源成本和链路资源成本这两个选手进行博弈来决定是否使用一个已存在的虚拟机。在本发明中，将重用一个存在的虚拟机作为第一个策略(即1-S)，将使用一个新的虚拟机作为第二个策略(即，2-S)，即将计算资源成本作为第一个选手(即1-P)，将链路资源成本作为第二个选手(即2-P)。这个博弈策略如表1所表示。
表1博弈策略
Figure BDA0001340546180000111
表1中所涉及的表达式及参数的注释如下：
Figure BDA0001340546180000112
当使用一个存在的虚拟机映射VNFi时的计算资源收益；
Figure BDA0001340546180000113
当使用一个存在的虚拟机映射VNFi时的链路资源收益；
Cost(ME(VNFi))：当使用一个存在的虚拟机映射VNFi时的计算资源成本；
Cost(pE(ei))：当使用一个存在的虚拟机映射VNFi时的链路资源成本；
ME(VNFi)：当使用一个存在的虚拟机映射VNFi时VNFi的映射方案；
pE(ei)：当使用一个存在的虚拟机映射VNFi时虚拟链路ei的映射路径；
Figure BDA0001340546180000114
当使用一个新虚拟机映射VNFi时的计算资源收益；
Figure BDA0001340546180000115
当使用一个新虚拟机映射VNFi时的链路资源收益；
Cost(MN(VNFi))：当使用一个新虚拟机映射VNFi时的计算资源成本；
Cost(pN(ei))：当使用一个新虚拟机映射VNFi时的链路资源成本；
MN(VNFi)：当使用一个新虚拟机映射VNFi时VNFi的映射方案；
pN(ei)：当使用一个新虚拟机映射VNFi时虚拟链路ei的映射路径；
其中Cost(ME(VNFi))，Cost(MN(VNFi))，Cost(pE(ei))和Cost(pN(ei))按照如下的公式计算：
Cost(Mλ(VNFi))＝p(Mλ(VNFi))×ε(VNFi)×Ti p，
Figure BDA0001340546180000121
其中，上标λ∈{E,N}，pE(tei)、pN(tei)分别表示当使用一个存在的虚拟机、新虚拟机映射VNFi时所对应临时链路tei的映射路径。
在该模型中，有两个纯策略纳什均衡点，即
Figure BDA0001340546180000122
和
Figure BDA0001340546180000123
为了获得VNFi的近似最优映射方案，在本发明中选择总收益最高的纯策略纳什均衡点为聚焦均衡点。聚焦均衡点是本发明中VNFi的映射方案。与每个VNF的映射过程是一个重复博弈的过程。上述关于公平优化计算资源成本和链路资源成本，可以通过以下线性规划(4)描述：
Figure BDA0001340546180000124
s.t.
Figure BDA0001340546180000125
Figure BDA0001340546180000126
Figure BDA0001340546180000127
Figure BDA0001340546180000128
Figure BDA0001340546180000129
Figure BDA0001340546180000131
Figure BDA0001340546180000132
Figure BDA0001340546180000133
Figure BDA0001340546180000134
λ＝{E,N} (4)
其中，
Figure BDA0001340546180000135
表示托管VNFi的虚拟机
Figure BDA0001340546180000136
的计算资源，上标λ用于区分虚拟机是已存在的，还是新的，其中E表示已存在，N表示新的，下同。
Figure BDA0001340546180000137
分别表示底层路径
Figure BDA0001340546180000138
的时延、可用带宽资源。
步骤1：从待映射的服务功能链请求的虚拟网络功能集合NV＝{VNF1,VNF2,...,VNFn}的第一个VNF开始，依次为当前服务功能链请求的每个VNFi(i＝1,…,n)确定的最终映射方案：
101：确定当前待映射的VNFi的备选服务器集
Figure BDA0001340546180000139
从底层网络的可用服务器集中，将满足位置约束、计算资源需求且未曾被集合
Figure BDA00013405461800001310
中的各VNF选择过的服务器作为VNFi的备选服务器集
Figure BDA00013405461800001311
102：对备选服务器集
Figure BDA00013405461800001312
中的每个服务器nk，将服务器nk上的一个新的虚拟机作为托管VNFi的虚拟机；
在满足ei的链路资源需求xi和时延需求的前提下，从放置VNFi-1的服务器(即M(VNFi-1))到服务器nk的底层路径中，查找一条最短路径作为ei的映射路径
Figure BDA00013405461800001313
其中M(VNF0)表示用户端，即用户所在的物理节点；
生成一条连接VNFi与用户终端的临时链路tei，并将ei+1的链路资源需求xi+1作为tei的链路资源需求；在满足tei的链路资源需求的前提下，从服务器nk到用户终端的的底层路径中，查找一条最短路径作为tei的映射路径
Figure BDA00013405461800001314
由对应服务器nk的计算资源成本CostVNFN(VNFi→nk)、链路资源成本
Figure BDA00013405461800001315
之和得到对应服务器nk的总映射成本，将总映射成本最小的服务器nk记为
Figure BDA00013405461800001316
103：对备选服务器集
Figure BDA00013405461800001317
中的每个服务器nj，计算服务器nj的总映射成本，查找总映射成本最小的nj并记为
Figure BDA0001340546180000141
其中服务器nj的总映射成本计算方式为：
判断服务器nj上是否存在可重用的虚拟机，若否，则将服务器nj的总映射成本设置为无穷大；
若是，则将VNFi托管在可重用的虚拟机上，并在满足连接VNFi-1与VNFi的虚拟链路ei的链路资源需求xi和时延需求的前提下，从放置VNFi-1的服务器到服务器nk的底层路径中，查找一条最短路径作为ei的映射路径
Figure BDA0001340546180000142
其中VNF0表示用户；以及生成一条连接VNFi与用户终端的临时链路tei，并将连接VNFi与VNFi+1的虚拟链路ei+1的链路资源需求xi+1作为tei的链路资源需求；在满足tei的链路资源需求的前提下，从服务器nj到用户终端的底层路径中，查找一条最短路径作为tei的映射路径
Figure BDA0001340546180000143
由服务器nj的计算资源成本CostVNFE(VNFi→nj)、链路资源成本
Figure BDA0001340546180000144
之和得到对应服务器nj的总映射成本；
104：将
Figure BDA0001340546180000145
中总映射成本最小的服务器作为放置VNFi的服务器M(VNFi)，基于服务器M(VNFi)确定VNFi的最终映射方案，包括服务器M(VNFi)、服务器M(VNFi)上的托管VNFi的虚拟机、对应服务器M(VNFi)的ei的映射路径；
因
Figure BDA0001340546180000146
为定值，所以对
Figure BDA0001340546180000147
求最大则可以直接取转换为取Cost(Mλ(VNFi))与
Figure BDA0001340546180000148
之和最小的映射方案，其中λ∈{N,E}。
步骤2：由当前服务功能链请求的所有VNF的最终映射方案得到当前服务功能链请求的优化部署方案。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)适用范围广。传统的虚拟网络功能或服务功能链映射算法大多是针对虚拟网络和数据中心网络提出的，或者没有考虑完整的5G网络中的完整服务功能链。本发明所提方法能适用于5G网络中的完整服务功能链请求，因此与传统的映射算法相比，本发明的适用范围更广。
(2)映射成本低。由于本发明提出用于线性规划(1)的多目标问题的三种方案，在结合VNF合并策略、虚拟机重用策略和临时链路映射策略基础上来获取对服务功能链请求的低映射成本的部署方案，尤其是第三种方案，综合考虑计算资源与链路资源成本的方式，其映射方案的成本更低。
(3)资源利用率高。由于本发明在进行映射处理时，所使用的虚拟机重用策略、VNF合并策略和临时链路映射策略能减少资源的消耗，所以，能提高资源的利用率。
(4)映射阻塞率小。由于本发明在进行映射处理时，所使用的虚拟机重用策略，VNF合并策略和临时链路映射策略能减少资源的消耗，所以，映射成功的可能性也就越大，阻塞率也就越小。
附图说明
图1是一个服务功能链请求的示意图，其中，虚拟网络功能上方的矩形框中的数字表示服务器资源需求，虚拟链路上方的数字表示虚拟链路资源需求、延迟；
图2是一个临时链路映射策略的示意图及对比图，其中图2-a为不考虑临时链路映射策略的映射方案，图2-b、2-c为考虑临时链路映射策略的映射方案，图中的A～G表示不同的物理节点(即服务器)，虚短线表示虚拟链路的映射路径，虚点线表示临时链路的映射路径。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本发明作进一步地详细描述。
以基于SDN的5G网络作为实施对象，网络运营商可以将本发明所提出的优化部署方案(映射服务功能链的方法)部署在SDN的控制路由器中的控制层上，SDN控制路由器可以调度自身带有的控制管理功能收集全网信息，获取网络中所有节点资源情况，以及链路的资源，时延等信息。通过这种集中式的控制方式该路由器就可以获取全网的拓扑以及相应的资源信息。当有服务功能链请求到来时，SDN控制路由器可以根据自己所掌握的全网信息，调度部署在其控制层上的基于服务功能链的映射方法，计算出映射成本、拒绝率等关键参数，并反馈给运营商。
部署了本发明的FOCL方案的SDN控制路由器对多个服务功能链请求的在线映射处理时，首先定义离去的服务功能链请求集合为ExpiredSFC，定义服务功能链请求的到达队列为ArrivedSFC。在队列ArrivedSFC中，每个服务功能链请求一个接着一个被映射。定义由于底层网络资源不足而被阻塞的服务功能链请求集合为SFCblo(简称被阻塞的映射请求集合SFCblo)。则对多个服务功能链请求的在线处理过程为：
输入：
1、底层网络资源，包括底层网络GS＝(NS,ES)、底层网络的资源约束SC＝(CE,CN,LN)、所有端到端的底层路径集合P。其中NS表示底层网络的服务器集合、路由器集合，ES表示底层网络的物理链路集合，CE表示物理链路的属性，如带宽、时延、单位成本等，CN表示底层网络的服务器和路由器的属性，其中服务器的属性包括服务器资源的单位成本、服务器资源(如CPU、存储器和储存容量)等，路由器的属性主要指路由器的处理能力，LN表示底层网络服务器、路由器的位置；
2、一个达到的服务功能链请求队列ArrivedSFC，其中每个服务功能链请求包括其虚拟网络(虚拟网络功能集合NV、虚拟链路集合EV)以及放置约束(各VNF的资源约束集合CN、虚拟链路资源约束集合CE、虚拟链路的最大时延约束集合CD、VNF的放置位置约束集合LN、用户的位置LU、服务终端的位置LT)。
输出：映射代价
Figure BDA0001340546180000161
和被阻塞的映射请求集合SFCblo。
步骤1：初始
Figure BDA0001340546180000162
步骤2：如果
Figure BDA0001340546180000163
就执行步骤3；否则，转到步骤10。
步骤3：如果
Figure BDA0001340546180000164
就更新底层网络资源，使
Figure BDA0001340546180000165
否则，转步骤4。
步骤4：从ArrivedVDC中取出队首的服务功能链请求SFCk，其中下标k为服务功能链请求的标识符。
步骤5：调用SFCM算法映射SFCk。
步骤6：如果找到SFCk的一个映射方案
Figure BDA0001340546180000169
就执行步骤7；否则，转步骤8。
步骤7：令
Figure BDA0001340546180000166
并更新底层网络资源，然后转步骤9，其中
Figure BDA0001340546180000167
表示映射方案
Figure BDA0001340546180000168
的映射代价，即SFCk的所有VNF的总映射成本(计算资源成本+链路资源成本)之和。
步骤8：更新SFCblo＝SFCblo∪{SFCk}。
步骤9：更新ArrivedSFC＝ArrivedSFC-SFCk，然后转步骤2。
步骤10：返回
Figure BDA0001340546180000171
SFCblo。
上述步骤5中所涉及的SFCM算法被用于为一个服务功能链请求中的每个VNF找到一个映射方案，同时找到服务功能链请求的映射路径，并分配资源给每个VNF和每条虚拟链路。SFCM算法找到每个VNF使用一个存在虚拟机和一个新虚拟机的映射方案，然后通过性别大战博弈模型决定最终的映射方案。SFCM算法找出映射成本最小的映射方案作为最终的映射方案
Figure BDA0001340546180000172
这个映射方案
Figure BDA0001340546180000173
包括映射成本、VNF的映射记录(放置的服务器、托管的虚拟机)、和服务功能链链路的映射记录(连接当前VNF和上一个VNF的虚拟链路的映射路径)。
输入：
1、底层网络GS＝(NS,ES)、底层网络的资源约束SC＝(CE,CN,LN)、所有端到端的底层路径集合P。
2、一个服务功能链请求GV＝(NV,EV)和放置约束PC＝(CN,CE,CD,LN,LU,LT)，如图1所示。
输出：映射方案
Figure BDA0001340546180000174
步骤501：将所有可用的服务器储存在US中。
步骤502：从第一个VNF开始，依次遍历NV中的每一个VNFi，执行下一步，如果NV中的每一个VNF已经遍历完，就转步骤512；
步骤503：遍历底层网络中的每个服务器nk∈US，执行下一步，如果底层网络中的服务器已经遍历完，就转步骤507；
步骤504：如果
Figure BDA0001340546180000175
且nk未被这个服务功能链请求中的其他VNF使用或满足VNF合并策略，执行步骤505至步骤506；
步骤505：将当前VNFi映射到服务器nk上的一个新虚拟机上，并计算和记录CostVNFN(VNFi→nk)根据公式(5)；
步骤506：基于当前VNFi被放置的服务器nk，生成一条从nk到用户终端所在服务器(由服务终端的位置LT得知)的临时链路tei，该临时链路tei的虚拟链路资源约束为xi+1；
再采用Dijkstra算法(最短路径算法)，基于底层路径集合P，在满足带宽和时延约束的条件下找到链路ei(连接VNFi与VNFi-1的虚拟链路)和临时链路tei的最短的底层路径
Figure BDA0001340546180000176
和
Figure BDA0001340546180000177
计算和记录
Figure BDA0001340546180000181
根据公式(6)，计算和记录VNFi的总映射成本TCostVNFN(VNFi→nk)根据公式(9)，再转至步骤50 3；
步骤507：遍历底层网络中的每个服务器nj∈US，执行步骤508，如果底层网络中的服务器已经遍历完，就转步骤511；
步骤508：如果
Figure BDA0001340546180000182
和nj未被这个服务功能链请求中的其他VNF使用或满足VNF合并策略，执行步骤509至步骤510；
步骤509：判断服务器nj上是否存在可重用的虚拟机，若否，则将服务器nj的总映射成本设置为无穷大，并转至步骤507；若是，则执行步骤510；
步骤510：将VNFi托管在可重用的虚拟机上，并计算和记录CostVNFE(VNFi→nj)根据公式(7)；
同时，基于当前VNFi被放置的服务器nj，生成一条从nj到用户终端所在服务器(由服务终端的位置LT得知)的临时链路tei，该临时链路tei的虚拟链路资源约束为xi+1；
再使用Dijkstra算法找到链路ei和临时链路tei的最短底层路径
Figure BDA0001340546180000183
和
Figure BDA0001340546180000184
计算和记录
Figure BDA0001340546180000185
根据公式(8)，计算和记录VNFi的总映射成本TCostVNFE(VNFi→nj)根据公式(10)，转至步骤507；
步骤511：在所有使用新虚拟机映射VNFi的映射方案中找到一个总映射成本TCostVNFN(VNFi→nk)最小的映射方案；在所有使用存在的虚拟机映射VNFi的映射方案中找到一个总映射成本TCostVNFE(VNFi→nj)最小的映射方案；根据公式(11)从这两个方案中找到映射成本最小的方案作为VNFi的最终映射方案M*(VNFi)，并且更新当前服务功能链请求的映射方案
Figure BDA0001340546180000186
返回步骤502，其中
Figure BDA0001340546180000187
的初始值为空集；
步骤512：返回
Figure BDA0001340546180000188
当使用服务器nk上的一个新虚拟机映射VNFi时，VNFi的映射成本能根据公式(5)计算，虚拟链路ei的映射成本可以根据公式(6)计算：
CostVNFN(VNFi→nk)＝P(nk)ε(VNFi)Ti (5)
Figure BDA0001340546180000191
当使用服务器nj上的一个存在的虚拟机映射VNFi时，VNFi的映射成本能根据公式(7)计算，虚拟链路ei的映射成本可以根据公式(8)计算：
CostVNFE(VNFi→nj)＝P(nj)ε(VNFi)max{Ti-To,0} (7)
Figure BDA0001340546180000192
当使用服务器nk上的一个新虚拟机映射VNFi时，最小的总映射成本能根据公式(9)计算：
Figure BDA0001340546180000193
当使用服务器nj上的一个存在的虚拟机映射VNFi时，最小的总映射成本能根据公式(10)计算：
Figure BDA0001340546180000194
VNFi的最小总映射成本能根据公式(11)计算：
TCostVNF(VNFi→nm)＝min{TCostVNFN(VNFi→nk),TCostVNFE(VNFi→nj)} (11)
其中nm为nk或nj，若TCostVNFN(VNFi→nk)、TCostVNFE(VNFi→nj)计算结果相同，则任取其一。
参考如图2，在包括2个VNF的服务功能链请求中，用户(User)被放置在物理节点A上，服务终端(Terminal)被放置在物理节点G上，当放置VNF1时，假设可选的物理节点有B、D，若只考虑局部最优映射，则两个备选皆满足，而当选择物理节点B时(图2-a)，则会导致VNF1远离服务终端，因此本发明通过临时链路tei来约束VNF1不偏离服务终端太远，在计算VNF1与用户之间的链路资源成本时，将临时链路tei的映射路径也考虑进去，对e1的链路资源成本来说，其为：T1×((物理路径A→D的单位成本)×x1+(物理路径D→G的单位成本)×x2)。从而使得在相同单位成本的情况下，选择物理节点D(图2-b)的链路资源成本更小。然后再结合VNF合并策略、虚拟重用策略来考虑总映射成本最小的规则确定VNF2的物理节点，从而得到该服务功能链请求的映射方案，如图2-c所示，其对应的底层路径为：A→D→E→G。若不通过临时链路tei，则可能会得到如图2-a的底层路径，即A→B→C→F→I→H→G，将明显增加其链路资源成本。
因此，本发明在将底层网络的服务器资源和带宽资源分配给动态到来的每个服务功能链请求时，通过在部署时考虑VNF合并策略、虚拟重用策略以及临时链路策略的部署方式，达到在提高服务功能链请求的映射成功率、底层网络的资源利用率的同时，尽可能使得总的映射花销最小。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (3)

1.一种5G移动网络中服务功能链的优化部署方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1：从待映射的服务功能链请求的虚拟网络功能集合NV＝{VNF1,VNF2,...,VNFn}的第一个VNF开始，依次为当前服务功能链请求的每个VNFi确定备选映射方案集，其中i＝1,…,n，n表示当前服务功能链请求的VNF数量：
101：确定当前待映射的VNFi的备选服务器集：
从底层网络的可用服务器集中，将满足位置约束、计算资源需求且未曾被集合
Figure FDA0002270595840000011
中的各VNF选择过的服务器作为VNFi的备选服务器集，即VNFi可选的备选服务器包括：VNF0至VNFi-2未曾选择过的服务器、VNFi-1所选择的服务器，其中VNF0表示用户；
102：确定VNFi的备选映射方案集：
用M(VNFi)表示放置VNFi的任意备选服务器，M(VNF0)表示用户终端；
确定服务器M(VNFi)上用于托管VNFi的虚拟机：判断是否存在可重用的虚拟机，若是，则将VNFi托管在可重用的虚拟机上；否则将VNFi托管在一个新的虚拟机上；所述可重用的虚拟机为：带有重用标识符的已托管了至少一个与VNFi相同类型的VNF的虚拟机，且已托管的VNF与VNFi不属于同一服务功能链请求；
在满足连接VNFi-1与VNFi的虚拟链路ei的链路资源需求xi和时延需求的前提下，对ei进行底层路径映射，得到ei的映射路径
Figure FDA0002270595840000012
生成一条连接VNFi与用户终端的临时链路tei，并将连接VNFi与VNFi+1的虚拟链路ei+1的链路资源需求xi+1作为tei的链路资源需求；在满足tei的链路资源需求的前提下，对tei进行底层路径映射，得到tei的映射路径
Figure FDA0002270595840000013
将满足条件
Figure FDA0002270595840000014
的最短映射路径
Figure FDA0002270595840000015
作为对应当前M(VNFi)的ei的最终映射路径，其中es表示底层网络的物理链路，符号p(·)表示括号中对象的单位成本，Ti表示VNFi的服务时间，
Figure FDA0002270595840000016
表示ei的预设最大映射成本；
将对应当前M(VNFi)的备选映射方案保存到备选映射方案集中，其中备选映射方案包括：M(VNFi)、托管VNFi的虚拟机、ei的最终映射路径；
步骤2：由当前服务功能链请求的所有VNF的不同备选映射方案的组合，得到不同的映射集合；
根据公式
Figure FDA0002270595840000021
分别计算每个映射集合的总计算资源成本，由最小总计算资源成本对应的映射集合得到当前服务功能链请求的优化部署方案，ε(VNFi)表示VNFi的计算资源需求；
其中VNFi的付费时间Ti p为：若VNFi所在的虚拟机上托管的VNF的数量等于1，则Ti p＝Ti；若VNFi所在的虚拟机上托管的VNF的数量大于1，则Ti p＝max{Ti-To,0}，其中To表示托管VNFi的虚拟机的原始服务时间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤101～102、步骤2替换为：
101：从底层网络的可用服务器集中，将满足位置约束、计算资源需求且未曾被集合
Figure FDA0002270595840000022
中的各VNF选择过的服务器作为VNFi的初始备选服务器集；
分别确定每个初始备选服务器上用于托管VNFi的虚拟机：判断是否存在可重用的虚拟机，若是，则将VNFi托管在可重用的虚拟机上；否则将VNFi托管在一个新的虚拟机上；所述可重用的虚拟机为：带有重用标识符的已托管了至少一个与VNFi相同类型的VNF的虚拟机，且已托管的VNF与VNFi不属于同一服务功能链请求；
并将每个初始备选服务器对应VNFi的计算资源成本与VNFi的预设最大映射成本
Figure FDA0002270595840000023
比较，将小于或等于
Figure FDA0002270595840000024
的初始备选服务器作为VNFi的备选服务器，并保存所述备选服务器上托管VNFi的虚拟机；
其中每个初始备选服务器对应VNFi的计算资源成本为：初始备选服务器的单位成本×VNFi的计算资源需求×VNFi在初始备选服务器上的付费时间Ti p；
付费时间Ti p为：若VNFi所在的虚拟机上托管的VNF的数量等于1，则Ti p＝Ti；若VNFi所在的虚拟机上托管的VNF的数量大于1，则Ti p＝max{Ti-To,0}，其中Ti表示VNFi的服务时间，To表示托管VNFi的虚拟机的原始服务时间；
102：确定VNFi的备选映射方案集：
用M(VNFi)表示放置VNFi的任意备选服务器，在满足连接VNFi-1与VNFi的虚拟链路ei的链路资源需求xi和时延需求的前提下，从服务器M(VNFi-1)到M(VNFi)的底层路径中，查找一条最短路径作为ei的映射路径
Figure FDA0002270595840000031
其中M(VNF0)表示用户终端；
生成一条连接VNFi与用户终端的临时链路tei，并将连接VNFi与VNFi+1的虚拟链路ei+1的链路资源需求xi+1作为tei的链路资源需求；在满足tei的链路资源需求的前提下，从服务器M(VNFi)到用户终端的底层路径中，查找一条最短路径作为tei的映射路径
Figure FDA0002270595840000032
将对应当前M(VNFi)的备选映射方案保存到备选映射方案集中，其中备选映射方案包括：M(VNFi)、托管VNFi的虚拟机、映射路径
Figure FDA0002270595840000033
步骤2：由当前服务功能链请求的所有VNF的不同备选映射方案的组合，得到不同的映射集合；
根据公式
Figure FDA0002270595840000034
分别计算每个映射集合所对应的总链路资源成本，由最小总链路资源成本对应的映射集合得到当前服务功能链请求的优化部署方案，其中EV表示当前服务功能链请求的虚拟链路集合，es表示底层网络的物理链路。
3.一种5G移动网络中服务功能链的优化部署方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1：从待映射的服务功能链请求的虚拟网络功能集合NV＝{VNF1,VNF2,...,VNFn}的第一个VNF开始，依次为当前服务功能链请求的每个VNFi确定的最终映射方案，其中i＝1,…,n，n表示当前服务功能链请求的VNF数量：
101：确定当前待映射的VNFi的备选服务器集
Figure FDA0002270595840000035
从底层网络的可用服务器集中，将满足位置约束、计算资源需求且未曾被集合
Figure FDA0002270595840000036
中的各VNF选择过的服务器作为VNFi的备选服务器集
Figure FDA0002270595840000037
102：对备选服务器集
Figure FDA0002270595840000041
中的每个服务器nk，将服务器nk上的一个新的虚拟机作为托管VNFi的虚拟机；
在满足连接VNFi-1与VNFi的虚拟链路ei的链路资源需求xi和时延需求的前提下，从放置VNFi-1的服务器到服务器nk的底层路径中，查找一条最短路径作为ei的映射路径
Figure FDA0002270595840000042
其中VNF0表示用户；
生成一条连接VNFi与用户终端的临时链路tei，并将连接VNFi与VNFi+1的虚拟链路ei+1的链路资源需求xi+1作为tei的链路资源需求；在满足tei的链路资源需求的前提下，从服务器nk到用户终端的底层路径中，查找一条最短路径作为tei的映射路径
Figure FDA0002270595840000043
由对应服务器nk的计算资源成本CostVNFN(VNFi→nk)、链路资源成本
Figure FDA0002270595840000044
之和得到对应服务器nk的总映射成本，将总映射成本最小的服务器nk记为
Figure FDA0002270595840000045
其中CostVNFN(VNFi→nk)＝P(nk)ε(VNFi)Ti，
Figure FDA0002270595840000046
符号p(·)表示括号中对象的单位成本，ε(VNFi)表示VNFi的计算资源需求，Ti表示VNFi的服务时间，es表示底层网络的物理链路；
103：对备选服务器集
Figure FDA0002270595840000047
中的每个服务器nj，计算服务器nj的总映射成本，查找总映射成本最小的nj并记为
Figure FDA0002270595840000048
其中服务器nj的总映射成本计算方式为：
判断服务器nj上是否存在可重用的虚拟机，若否，则将服务器nj的总映射成本设置为无穷大；所述可重用的虚拟机为：带有重用标识符的已托管了至少一个与VNFi相同类型的VNF的虚拟机，且已托管的VNF与VNFi不属于同一服务功能链请求；
若是，则将VNFi托管在可重用的虚拟机上，并在满足连接VNFi-1与VNFi的虚拟链路ei的链路资源需求xi和时延需求的前提下，从放置VNFi-1的服务器到服务器nk的底层路径中，查找一条最短路径作为ei的映射路径
Figure FDA0002270595840000049
其中VNF0表示用户；生成一条连接VNFi与用户终端的临时链路tei，并将连接VNFi与VNFi+1的虚拟链路ei+1的链路资源需求xi+1作为tei的链路资源需求；在满足tei的链路资源需求的前提下，从服务器nj到用户终端的底层路径中，查找一条最短路径作为tei的映射路径
Figure FDA0002270595840000051
由服务器nj的计算资源成本CostVNFE(VNFi→nj)、链路资源成本
Figure FDA0002270595840000052
之和得到对应服务器nj的总映射成本；
其中CostVNFE(VNFi→nj)＝P(nj)ε(VNFi)max{Ti-To,0}，
Figure FDA0002270595840000053
es表示底层网络的物理链路，To表示托管VNFi的虚拟机的原始服务时间；
104：将
Figure FDA0002270595840000054
中总映射成本最小的服务器作为放置VNFi的服务器M(VNFi)，基于服务器M(VNFi)确定VNFi的最终映射方案，包括服务器M(VNFi)、服务器M(VNFi)上的托管VNFi的虚拟机、对应服务器M(VNFi)的ei的映射路径；
步骤2：由当前服务功能链请求的所有VNF的最终映射方案得到当前服务功能链请求的优化部署方案。
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