CN107995045A - 网络功能虚拟化的可适***功能链路径选择方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种网络功能虚拟化的可适***功能链路径选择方法及***，其包含服务功能链控制器；服务功能链控制器设有服务功能链沟通模块和服务功能路径选择模块；服务功能链沟通模块接收服务要求者发送的要求，并沟通下达政策；服务功能路径选择模块对服务功能实例以及服务功能路径进行过滤，计算服务功能路径的效益，选择出效益最佳的服务功能路径。本发明提出服务功能路径选择机制，由筛选服务功能路径可满足要求的服务链类型，还可减少各服务功能实例的负荷；可分散服务功能实例的负载，避免***环境负载过于不平衡，还可提供相对高服务层级协议的服务功能路径；本发明接收服务的服务链要求数量增加，并可降低封包遗失率。
Description
技术领域
本发明涉及网络服务领域，特别涉及一种网络功能虚拟化的可适***功能链路径选择方法及***。
背景技术
随着网际网络与云端快速发展下，网络服务供应商在有限的机房空间内为提供越来越大量的网络服务需求，必须增加更多的专用硬体设备来提供特定网络功能，且设备之间的连接与设置亦是非常繁杂。因此，在未来网络下，传统的网络建置方式势必无法因应大幅成长的需求，故网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,，网络功能虚拟化NFV)技术为一种解决的方法。
网络功能虚拟化可以将网络功能作虚拟化，以软体的方式安置在虚拟化机器来提供网络功能，并结合服务功能链(Service Function Chaining,，服务功能链SFC)技术来一一导向所需的服务功能，借此可随意地配置所需的网络功能，降低网络管理人员在建置及管理网络环境的复杂度。
在一个多服务节点(Service Node，服务节点SN)的网络功能虚拟化的环境中建构有许多服务功能，面对资源有限的环境与不同的网络功能需求，要如何挑选应由哪些服务功能实例(Service Function Instances，服务功能实例SFIs)组合的服务功能路径(Service Function Path，服务功能路径SFP)，进而避免***环境中的负载不平衡，且相对提供较高服务层级协议(Service Level Agreement，SLA)的服务链为本发明所探讨的议题。所以需要一种基于网络功能虚拟化的服务功能链整合架构设计以及服务功能路径的选择机制，来弹性地提供服务链，使得符合服务要求者需求的服务功能。
随着网际网络技术的不断成长下，网络服务的型态与模式亦随之改变，而伴随而来的是庞大的资料量；为了解决这些资料的储存、运算与流动等，使得现今的资料处理方式与网络服务方式纷纷朝向虚拟化与云端化，其中网络功能虚拟化技术随之蓬勃发展，且为提供众多的服务功能，服务链的相关技术与机制研发也至关重要。
传统网络的建置与配置属于静态及固定模式，且网络拓朴与实体网络为耦合模式，因此营运商引入新的服务与调整网络服务链，必须经过繁杂的配置过程，亦可能动到原本网络连接部署，而影响到原本的服务供应，故传统网络服务供应模式已不能满足大量的网络服务需求。
目前网络功能纷纷走向虚拟化，未来网络环境将可能建构在网络功能虚拟化的环境下，网络功能会以软体的方式实现在虚拟机器上，且网络功能虚拟化网络功能虚拟化提供了非耦合网络的能力，网络拓朴与实体网络等资源可被分离，使得网络服务配置更具灵活与动态调整性，并可降低营运商整体维运的资本资出与维运成本。
在数据中心建构有各式各样的服务伺服器丛集，以提供服务对象不同类型的服务需求，而这些不同终端服务伺服器对于服务对象则有不同的服务链需求。如图1所示，对于不同服务类型的服务器，服务器对客户端之间想建立的服务功能不同，如Web服务器与客户端之间需要代理、防火墙与网路地址转换服务功能，而视频服务器与客户端之间需要防火墙与视频优化器服务功能；对于同一服务器而言，想建立与不同客户端之间的不同服务功能，如该服务器对于客户端簇1较信任，故只想经过防火墙服务功能，对于客户端簇2信任度较不高，所以想多经过诸如IPS(入侵防御***，Intrusion Prevention System)服务功能来加以防范。
对于不同服务类型的服务器，服务器对客户端之间想建立的服务功能不同，如Web服务器与客户端之间需要代理、防火墙与网路地址转换服务功能，而视频服务器与客户端之间需要防火墙与视频优化器服务功能；对于同一服务器而言，想建立与不同客户端之间的不同服务功能，如该服务器对于客户端簇1较信任，故只想经过防火墙服务功能，对于客户端簇2信任度较不高，所以想多经过诸如IPS(入侵防御***，Intrusion PreventionSystem)服务功能来加以防范。面对资源有限的环境与不同的网络功能需求，需要进一步研究要如何利用这些资源来提供一符合服务要求者需求的网络服务链。
在未来网络环境，为满足越来越多的服务需求，将可能建构在网络功能虚拟化的环境下，将服务功能虚拟化以软体的方式实现在虚拟机器上，而这些网络服务功能建构在不同服务节点上。在一以网络功能虚拟化建构的环境中有许多服务节点，服务节点上建置了许多服务功能，而不同服务节点上可能建立了相同类型的服务功能，因不同服务节点当初建立服务功能实例时，其配给服务功能实例的资源不尽相同，且有不同的维运策略与稳定度等，故不同服务节点相同类型的服务功能实例可提供的服务层级协议不尽相同，进而订定每一服务功能实例各有其相应价格。以同一类型的服务功能实例而言，高价格的服务功能实例相对提供较高服务层级协议。然而在这有限的资源下，要如何挑选与调整应由哪些服务功能实例组合的服务功能路径，满足服务要求的服务链类型与可容许价格条件外，达到一定***环境的负载平衡下，给予相对较高服务层级协议的服务链。因此，本发明在网络功能虚拟化环境下通过可弹性供给服务功能链来提供服务要求者符合需求的服务链，为此致力于设计服务功能链控制层架构与研发服务功能路径选择机制。
发明内容
本发明的目的是提供一种网络功能虚拟化的可适***功能链路径选择方法及***，其针对基于网络功能虚拟化的服务功能链设计了服务功能链控制器***的架构与运作流程，包含服务功能链沟通与服务功能路径选择两部分，主要针对服务功能路径选择模块，可以实现高效益与高弹性的服务链供给***。服务功能路径选择模块根据服务要求者的要求进行服务功能实例重载过滤与服务功能路径超额过滤，一一计算各服务功能路径的***效益值，选择对于***环境而言效益最高的服务功能路径为结果。通过本发明的服务功能路径选择模块，可以在有限资源的环境里，可减少各服务功能实例的负荷，避免整体***环境负载过于不平衡，并可提升整体***的网络效益。
为达到上述目的，本发明提供了一种网络功能虚拟化的可适***功能链路径选择***，其包含对由客户端和服务器通信连接形成的服务功能链进行控制和管理的服务功能链的服务功能链控制器；所述服务功能链控制器设有：
服务功能链沟通模块，接收与其连接的服务要求者发送的要求，并沟通下达政策；
与所述服务功能链沟通模块连接的服务功能路径选择模块，其根据服务要求者对服务功能实例以及服务功能路径进行过滤，计算服务功能路径的效益，选择出效益最佳的服务功能路径提供给服务要求者。
优选地，该***包含控制层、网络虚拟化层和基础设施层；
所述服务功能链控制器位于所述控制层；
所述网络虚拟化层设有虚拟资源模块、虚拟机管理程序模块、入口节点、出口节点和多个服务节点；所述虚拟资源模块包含虚拟计算单元、虚拟存储和虚拟网络单元；所述入口节点和出口节点均设置有分类器，各个服务节点设有服务功能流量转发单元和多个服务功能单元；
所述基础设施层的硬件资源包含计算单元、存储单元和网络单元。
优选地，所述服务功能链沟通模块设有接收代理单元和链接政策单元；
所述接收代理单元接收与其连接的服务要求者的要求，并发送服务功能链要求给服务功能路径选择模块，并在服务功能链完成建立后通知服务要求者；
所述链接政策单元根据服务功能路径选择模块选出的服务功能路径，下达政策给分类器及服务功能流量转发单元进行更新规则以形成服务功能链；其中，服务要求者发送的要求包含：欲建立的服务链的来源与目的地信息、需求的服务功能链类型与可容忍价格。
优选地，所述服务功能路径选择模块设置调度单元、规划单元和监控单元；
所述监控单元监控并收集需要的服务功能实例资讯，提供所需的服务功能实例资讯给所述调度单元和所述规划单元；
所述调度单元分别与接收代理单元和监控单元连接，调度单元从接收代理单元接收服务功能链要求以及从监控单元获取所需服务功能实例资讯，根据服务要求者的需求来调度服务功能实例资讯，对服务功能实例以及服务功能路径进行过滤；
所述规划单元分别与调度单元和监控单元连接，规划单元接收调度单元发送的过滤后保留的服务功能路径并计算出该过滤后保留的每条服务功能路径的效益，选择具有最高效益值的服务功能路径作为结果，并提供该服务功能路径结果给监控单元。
优选地，所述规划单元与所述链接政策单元连接，规划单元在得出选择的服务功能路径结果后，通知所述链接政策单元下达政策更新规则，所述链接政策单元指派完规则后通知所述接收代理单元完成服务功能链的建立，所述接收代理单元告知服务要求者该服务功能链已建立完成。
优选地，所述服务功能实例资讯包含：CPU使用率、内存使用率、网络吞吐量、最大网络吞吐量、订定价格和对应的服务功能实例的ID。
本发明还提供了一种基于上文所述网络功能虚拟化的可适***功能链路径选择***的可适***功能链路径选择方法该方法的步骤为：
步骤S1、服务功能链控制器接收服务要求者的要求；
步骤S2、服务功能链控制器中的服务功能路径选择模块对所有服务功能路径进行过滤，剔除含重载服务功能实例组合的服务功能路径与超过限制价格的服务功能路径，获得过滤后保留的服务功能路径；
步骤S3、所述服务功能路径选择模块计算保留的服务功能路径各自的效益，将拥有最高效益值的服务功能路径作为结果；
步骤S4、服务功能链控制器中的服务功能链沟通模块根据选择出来的服务功能路径结果执行下达政策更新规则，告知所述服务要求者已完成建立所要求的服务功能链。
优选地，所述服务功能路径选择模块设置有调度单元、监控单元和规划单元；
所述步骤S2包含：
S21：所述调度单元向监控单元要求符合服务者要求的服务功能链类型的服务功能类型的所有服务功能实例的资讯；
S22：所述监控单元将要求的服务功能实例资讯回传给所述调度单元；
S23：所述调度单元计算每一服务功能实例的资源使用率，过滤掉包含有任意一重载服务功能实例的服务功能路径，再列出剩余的服务功能路径，计算该剩余服务功能路径中的每一服务功能路径的价格，并剔除掉超过限制价格的服务功能路径；
S24：当经过过滤后保留的服务功能路径数量小于0时，所述服务功能链控制器拒绝供给服务要求者该服务功能链要求；或者，当经过过滤后保留的服务功能路径数量大于0时，所述调度单元将保留的服务功能路径信息传送给所述规划单元。
优选地，所述步骤S23包含：
a、通过计算每一服务功能实例的资源使用率过滤掉包含重载状态的服务功能实例的服务功能路径，当服务功能实例的资源使用率小于可容许的资源使用率门槛RTT时为可接受范围，反之属于重载状态；根据公式(1)、公式(2)和公式(3)计算服务功能实例的资源使用率：
WC+WM+WT＝1,WC,WM,WT≥0 (3)
式中，表示服务功能为Fl的第i台服务功能实例的CPU使用率，表示服务功能为Fl的第i台服务功能实例的内存使用率，表示服务功能为Fl的第i台服务功能实例的使用网络吞吐量百分比，WC为CPU使用率所占资源使用率的权重值，WM为内存使用率所占资源使用率的权重值，WT为网络吞吐量使用率所占资源使用率的权重值；为服务功能为Fl的第i台SFI的网络吞吐量，为服务功能为Fl的第i台服务功能实例的最大网络吞吐量；
b、过滤剩余的服务功能路径中超过限制价格的服务功能路径，当一服务功能路径的总价格大于服务要求者要求的可容许价格PL，则将该服务功能路径剔除；
根据公式(4)计算服务功能路径的总价格：
式中，为的总价格，即为SFPD当中第j条服务功能路径，SFPD为过滤完包含有处于重载的服务功能实例的服务功能路径后保留的服务功能路径集合；Ns为要求的服务功能链的长度，PL为服务要求者要求的可容许价格。
优选地，所述步骤S3包含：
根据公式(5)计算服务功能路径的效益：
WR+WP＝1,WR,WP≥0 (7)
式中，代表的效益；代表的总资源使用率，为该服务功能路径的服务功能实例资源使用率加总；，代表中Fl的资源使用率；WR与WP分别表示资源率与价格所占效益的权重值；表示为可使用的资源率，其越高代表当前该条服务功能路径负载越轻；是将价格与可使用的资源使用率采用同一度量衡比例为0至100％，越接近100％表示为当前该条服务功能路径的价格越接近服务要求者要求的可容许价格。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明基于网络功能虚拟化环境的服务功能链***，将网络功能虚拟化与服务功能链概念架构进行结合。(2)本发明设计了服务功能链控制器，并提出内部模组架构与运作流程，可达到自动化服务功能链的供给。(3)本发明提出服务功能路径选择机制：由筛选服务功能路径可满足服务要求者要求的服务链类型外，并可减少各服务功能实例的负荷；本发明还可分散服务功能实例的负载，避免整体***环境负载过于不平衡外，***可提供相对高服务层级协议的服务功能路径；本发明接收服务的服务链要求数量增加，并可降低封包遗失率。
附图说明
图1不同的服务链需求示意图；
图2本发明的基于网络功能虚拟化的服务功能链路径选择***示意图；
图3本发明的服务功能链路径选择***层级结构示意图；
图4本发明的网络功能虚拟化环境示意图；
图5本发明的服务功能链路径选择***的整体运作示意图；
图6本发明的服务功能路径选择模块的运行方法示意图；
图7本发明的资源使用率门槛示意图；
图8本发明的服务功能路径选择模块过滤重载服务功能实例的流程图；
图9本发明的过滤超过限制价格的服务功能路径的流程图；
图10本发明的获取最高效益的服务功能路径的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种网络功能虚拟化的可适***功能链路径选择方法及***，为了使本发明更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
本发明是基于网络功能虚拟化的服务功能链提供了服务功能链控制器***，包含服务功能链沟通与服务功能路径选择两部分，主要针对服务功能路径选择方法，以实现高效益与高弹性的服务链供给***。
如图2所示，本发明的基于网络功能虚拟化的服务功能链路径选择***主要包含服务功能链控制器、服务器和客户端。服务器与客户端之间通过建立服务功能而形成服务功能链，则服务器与客户端之间的服务功能路径有多种不同选择，例如服务功能路径1、服务功能路径2以及服务功能路径k等等。该服务功能链控制器用于对所述服务功能链进行管理控制。服务功能链包含有多个服务节点，各个服务节点中设置有防火墙或入侵防御***。
从服务要求者要求服务要求到安排完服务功能路径给服务要求者的动作流程具体为：网管将根据该服务器与某一客户端之间的服务要求建立服务器与客户端之间的连接，所以向服务功能链控制器(即服务功能链***管理与控制者)要求服务功能链(该服务功能链为防火墙以及入侵防御***)，并提供上述服务要求讯息给服务功能链控制器，服务功能链控制器根据该讯息，经由服务功能路径选择机制安排出符合需求且***效益最高的服务功能路径给服务器。
其中，服务要求者的服务要求包含：来源(客户信息，例如该客户端的IP)、目的地(服务器信息，例如该服务器的IP)、服务功能链(防火墙以及入侵防御***)、所需的网络功能类型与可允许价格方案等。
如图2和图3结合所示，本发明的基于网络功能虚拟化的服务功能链路径选择***主要包含控制层、网络虚拟化层和基础设施层。
控制层通过服务功能链控制器实现服务功能链沟通与服务功能路径选择。服务功能链控制器设置含服务功能链沟通模块和服务功能路径选择模块。
服务功能链沟通模块设置接收代理单元和链接政策单元，用于接收要求、沟通与下达政策。接收代理单元与要求服务者(即请求者)交互通信，接收代理单元获取要求服务者发送的要求服务功能链的信息。
服务功能路径选择模块可根据服务要求者的要求进行服务功能实例的重载过滤与服务功能路径的超额过滤，一一计算各服务功能路径的***效益值，选择对于***环境而言效益最高的服务功能路径作为结果。即服务功能路径选择模块是从不同服务功能实例中安排出一条当下对***效益最佳的服务功能路径，以提供给服务要求者。
服务功能路径选择模块设置调度单元、规划单元和监控单元，从而实现根据要求者的需求，选择满足条件且***效益最佳的服务功能路径。
调度单元分别与接收代理单元和监控单元连接，且从接收代理单元与监控单元得到所需资讯(例如调度单元从接收代理单元接收服务功能链要求以及调度单元需要向监控单元获取环境中符合服务要求者要求的服务功能链类型中服务功能类型的服务功能实例资讯，如CPU使用率、内存使用率、网络吞吐量、最大网络吞吐量、订定价格与对应的服务功能实例的ID等资讯)，根据服务要求者的需求来调度服务功能实例的资讯，并根据目前服务功能实例资讯与条件计算并过滤掉包含有重载服务功能实例组合的服务功能路径与超过限制价格的服务功能路径。
规划单元分别与调度单元和监控单元连接，规划单元接收调度单元发送的过滤后保留的服务功能路径并计算出该过滤后保留的每条服务功能路径的效益值，选择具有最高效益值的服务功能路径作为此次任务结果，并提供该服务功能路径结果给监控单元。
该规划单元还与链接政策单元连接，规划单元得出选择的服务功能路径结果后，通知链接政策单元下达政策更新规则，链接政策单元指派完规则后，通知接收代理单元已完成此次任务，接收代理单元告知服务要求者服务链已建立完成。
监控单元：监控并收集需要的服务功能实例资讯，还提供所需的服务功能实例资讯给调度单元和规划单元。
同时，接收代理单元负责与服务要求者和服务功能链的功能模组沟通，接收服务要求者的要求，转送服务功能链要求给调度单元，并在服务功能链建立好后通知要求者。
链接政策单元用来依据选择服务功能路径，下达政策给分类器及服务功能流量转发单元进行更新规则以实现服务功能链。
网络虚拟化层中设置有虚拟资源模块、虚拟机管理程序模块、入口节点、出口节点和多个服务节点(例如服务节点1、服务节点2以及服务节点n等)。
入口节点为接收来自来源端的数据信息，出口节点为传递数据信息至目的端。服务节点为存放服务功能的集合节点。入口节点和出口节点均设置有分类器。各个服务节点设置有服务功能流量转发单元和多个服务功能单元。
虚拟资源模块主要包含虚拟计算单元、虚拟存储和虚拟网络单元。其中，虚拟资源模块主要为将基础设施层的硬件资源进行整合，形成完整虚拟资源，此可作为上层服务节点使用。虚拟机管理程序模块主要负责管理虚拟机，此虚拟机存放于虚拟资源模块环境中。
基础设施层的硬件资源主要包含计算单元、存储单元和网络单元。计算单元为计算机环境用做计算与处理信息。存储单元为计算机环境用做存储信息。网络单元为计算机环境用做传递信息。
如图3和图4所示，本发明的服务功能链控制器应根据要求的服务功能链规划出服务功能链路径，并根据规划的服务功能链路径下达策略给服务功能链元件，将分类与转发策略规则等作更新，那么当符合的信息流进入时，就会使封包依照服务功能链路径进行传递。
网络功能虚拟化环境中有许多服务节点，一个服务节点相当于一台或多台服务器内部建置了许多虚拟机，一个服务功能单元装载在一个虚拟机上。所有服务功能实例连接于服务功能流量转发单元，而不同服务节点中的各个服务功能流量转发单元彼此互相连接，并在入口节点与出口节点建置分类器，构成一种基于网络功能虚拟化的服务功能链路径选择***底层。在不同服务的提供下，其服务功能链将有所不同，因此其服务功能路径将有所区隔。
本发明的服务功能链路径选择***知道所有服务功能链元件对应位置，底层连接位置不会去变动。在此网络功能虚拟化环境中的资源如果没有额外新增设备或是尚有未分配的资源则整体资源为有限的，且于建置与装载服务功能单元时，其个别服务功能实例资源在一开始已分配完成。所有封包进入***环境都会经过分类器，分类器会对其新增标头或其它加标签的方式，服务功能流量转发单元则可根据新增的标头资讯或标签来转发封包，依照转发策略规则下一连接的服务功能单元或是往下传递到别的服务功能流量转发单元，最后封包会经由分类器去掉新增的标头或标签传递出***环境。
如图4所示，服务功能链控制器应根据要求的服务功能链规划出服务功能路径，并根据规划的服务功能路径下达策略给服务功能链元件，将分类与转发策略规则等作更新，那么当符合的信息流进入时，就会使封包依照服务功能路径进行传递。但是本发明专注于服务功能链控制器的服务功能路径选择来选出符合条件并且为当下最为适当的服务功能路径。
服务功能链控制器从服务要求者获取的要求资讯如表1所示，服务要求者会向服务功能链控制器提供其拟建立服务链的来源与目的地资讯以及服务功能链类型与可接受的价格资讯。而服务功能链控制器会根据这些资讯选择符合服务功能链类型且较佳的服务功能路径，通过新增或更新规则来提供服务链。
表1从服务要求者获取的要求资讯表
本发明的服务功能链控制器的***整体运作流程为：
当服务功能链控制器接收到服务功能链要求讯息后，通过服务功能路径选择模块决策出一条当下符合条件且较优的服务功能路径。该具体流程步骤如下：
步骤S1、服务功能链控制器接收服务要求者的要求讯息，包含欲建立的服务链的来源与目的地信息、需求的服务功能链类型与可容忍价格。
步骤S2、服务功能路径选择模块对所有服务功能路径进行过滤，剔除含重载服务功能实例组合的服务功能路径与超过限制价格的服务功能路径。
步骤S3、服务功能路径选择模块计算保留的服务功能路径各自的***效益值，获取效益值最高的服务功能路径作为结果。
步骤S4、服务功能链沟通模块根据择选择出来的服务功能路径执行下达政策更新规则，告知服务要求者已完成建立此次要求的服务功能链。
图5为本发明的服务功能链路径选择***的整体运作示意图，服务功能控制器接收服务功能链服务请求是由接收代理单元接收并进行排程，依序发派任务给服务功能路径选择模块通过服务功能路径选择模块进行服务功能路径的筛选并选择出一种较优的服务功能路径。在服务功能路径选择模块运作中，调度单元需要向监控单元获取环境中符合服务要求者要求的服务功能链类型中服务功能类型的服务功能实例资讯(如CPU使用率、内存使用率、网络吞吐量、最大网络吞吐量、订定价格与对应的服务功能实例的ID等资讯)，监控单元回传收集的资讯给调度单元，调度单元计算并过滤掉包含有重载服务功能实例组合的服务功能路径与超过限制价格的服务功能路径。规划单元计算出过滤后保留的每条服务功能路径的效益值，选择最高效益值的服务功能路径作为此次任务结果；得出选择的服务功能路径结果后，规划单元通知链接政策单元下达政策更新规则，链接政策模块指派完规则后，通知接收代理单元已完成此次任务，接收代理单元告知服务要求者服务链已建立完成。
当接收到服务功能链请求时，服务功能链控制器通过服务功能路径选择模块决策出服务功能路径；如图6所示，服务功能路径选择模块的运行方法的步骤如下：
步骤T1、调度环境中服务功能实例资源资讯：调度单元向监控单元要求符合服务者要求的服务功能链类型的服务功能类型的所有服务功能实例的资讯。
步骤T2、监控单元回传要求的服务功能实例资讯给调度单元。
步骤T3、调度单元计算每一个服务功能实例的资源使用率，过滤剔除掉包含有任意一重载服务功能实例的服务功能路径，接着列出剩余的服务功能路径，计算该剩余服务功能路径中的每一条服务功能路径的价格，并剔除掉超过限制价格的服务功能路径。再判断目前保留的服务功能路径数量是否大于0：若否，则表示所有服务功能路径皆被剃除掉了，即没有任何一条服务功能路径被选择到，代表目前环境无法承受供给此要求或供给此要求可能使***环境陷于一网络效益不彰的情形，所以***拒绝供给此服务功能链要求。若是，调度单元将则保留的每条服务功能路径讯息传送给规划单元。
步骤T4、规划单元计算接收到的目前保留的每条服务功能路径的效益值，选择具有最高效益值的服务功能路径作为结果。
具体而言，步骤T1中的监控单元监控信息过程为：一开始会先调度环境中服务功能实例资源资讯，从监控单元获取符合服务要求者要求的服务功能链的服务功能类型的服务功能实例资讯。在此定义服务要求者要求的服务功能链标记为：Fl代表服务功能链中第l个顺序的服务功能，Ns代表服务功能链中服务功能数量。假设服务要求者要求的服务功能链为s:{SF 1,SF 2}，则表示F1为SF 1、F2为SF 2以及Ns值为2，获取的监控资讯即如表2和表3所示的环境中所有服务功能类型为SF 1和SF 2的服务功能实例资讯。
表2环境中的服务功能实例资讯
表3环境中的服务功能实例资讯
具体而言，步骤T3的过滤包含重载状态的服务功能实例的服务功能路径过程为：获取到环境中所需的相应服务功能实例资讯后，计算每一服务功能实例的资源使用率并过滤掉处于重载状态的服务功能实例，从而避免选择到的服务功能路径含有已不堪负荷状态的服务功能实例提供服务，而造成处理不及或拥塞等情形。如图7所示为资源使用率门槛示意图，代表服务功能类型为Fl的第i台服务功能实例的资源使用率，RTT为可容许的资源使用率门槛，如果服务功能实例的资源使用率小于RTT则为可接受范围，反之则属于重载状态；包含有任一处于重载状态的服务功能实例组合的服务功能路径皆不列入选择中，如图8所示为服务功能路径选择模块过滤重载服务功能实例的流程图。可利用方程式(1)计算各服务功能实例的资源使用率情形，表示服务功能为Fi的第i台服务功能实例的CPU使用率；表示服务功能为Fl的第i台服务功能实例的内存使用率；表示服务功能为Fl的第i台服务功能实例的使用网络吞吐量百分比；WC为CPU使用率所占资源使用率的权重值；WM为内存使用率所占资源使用率的权重值；WT为网络吞吐量使用率所占资源使用率的权重值。可运用方程式(2)计算出使用的网络吞吐量百分比为服务功能为Fl的第i台SFI的网络吞吐量；为服务功能为Fl的第i台服务功能实例的最大网络吞吐量。
WC+WM+WT＝1,WC,WM,WT≥0 (3)
其中，WC、WM与WT分别表示了CPU使用率、内存使用率以及使用的网络吞吐量百分比所占资源使用率的权重值，如公式(3)所示，其限制总合值为1，且各权重值皆需大于等于0。***人员能够依照其对于网络环境的需求与重要性，调整各个权重值。
具体而言，步骤T3中的过滤超过限制价格的服务功能路径过程为：过滤完包含有处于重载之服务功能实例的服务功能路径后，接着列出剩余的服务功能路径，计算每一条服务功能路径的总价格，并剔除掉超过限制价格的服务功能路径，从而避免提供的服务功能路径不符合服务要求者可容许价格。如图9所示为服务功能路径选择模块在过滤超过限制价格的服务功能路径的流程图。在此标记SFPD为过滤完包含有处于重载的服务功能实例的服务功能路径后保留的服务功能路径集合，即为SFPD当中第j条服务功能路径；为的总价格，可利用方程式(4)计算服务功能路径的总价格，为中Fl的价格，Ns为要求的服务功能链的长度(即要求的服务功能链内的服务功能类型数量)；PL为限制价格(即服务要求者要求的可容许价格)。若大于限制价格PL，则将此条服务功能路径剔除。
具体而言，步骤T4中获得拥有最高效益值的服务功能路径过程为：剔除掉超过限制价格的服务功能路径后，首先计算保留的所有服务功能路径中的每条路径的效益，取得最大效益值，选择拥有最大效益值的服务功能路径作为选择结果，从而得出一条对于***而言当下效益最好的服务功能路径，即选择最高效益的服务功能路径作为结果，可避免***过于不平衡，并可提供相对高的服务层级协议，如图10所示的服务功能路径选择模块获取最高效益的服务功能路径的流程图。
对于***环境而言，选择分配服务功能路径的资源使用率越低的以及价格越高的效益则越高，故效益是考虑服务功能路径的资源使用率以及价格作运算。
可利用方程式(5)计算服务功能路径的效益，代表的效益；代表的总资源使用率，即为此条服务功能路径的服务功能实例资源使用率加总，可由方程式(6)得出，代表中Fl的资源使用率，Ns为要求的服务功能链的长度(即要求的服务功能链内的服务功能类型数量)；为的总价格；PL为限制价格(即服务要求者要求的可容许价格)。
其中，表示为尚可使用的资源率，越高代表目前此条服务功能路径负载越轻；是将价格与可使用的资源使用率采用同一度量衡比例为0至100％，越接近100％表示为此条服务功能路径的价格越接近限制价格，所能提供服务层级协议越好；WR与WP分别资源率与价格所占效益的权重值，如方程式(7)所示，其限制总合值为1，且各权重值皆需大于等于0。***人员能够依照其对于网络环境的需求与重要性，调整各个权重值。
WR+WP＝1,WR,WP≥0 (7)
综上所述，本发明的服务功能路径选择方法主要是要根据服务要求者要求的服务功能链类型调取环境中所需的相应服务功能实例资讯，过滤掉包含有任一重载状态的服务功能实例组合的服务功能路径，并计算剩余服务功能路径的价格剔除不符合服务要求者要求的服务功能路径，然后再计算剩余保留的服务功能路径的个别效益值，从而选择对于***环境而言效益最好的服务功能路径，避免负载过于不平衡。如若未导入本发明的***时，网络功能服务链的建置模式并非以较优的路径规划方式进行择选，且未考虑是否符合服务要求者之要求，这将导致提供网络功能服务的虚拟机器容易进入重载状态，进而造成***网络效益不彰之外，且可能无法满足服务要求者要求。所以，本发明通过透过网络虚拟化的方式配置网络功能，在有限的网络资源下，根据服务要求者的需求，并分析网络环境状况，规划出一当下***效益最大的服务功能路径来提供给服务要求者，借此避免负载过于不平衡，并可提供较高的服务层级协议，相较于传统网络可降低网络功能配置上的成本需求以及在配置上的复杂度。对于未来大量的网络功能需求，此弹性的服务链架构与服务功能路选择机制可达到强化整体网络效益。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种网络功能虚拟化的可适***功能链路径选择***，其特征在于，其包含对由客户端和服务器通信连接形成的服务功能链进行控制和管理的服务功能链的服务功能链控制器；所述服务功能链控制器设有：
服务功能链沟通模块，接收与其连接的服务要求者发送的要求，并沟通下达政策；
与所述服务功能链沟通模块连接的服务功能路径选择模块，其根据服务要求者对服务功能实例以及服务功能路径进行过滤，计算服务功能路径的效益，选择出效益最佳的服务功能路径提供给服务要求者。
2.如权利要求1所述的可适***功能链路径选择***，其特征在于，其包含控制层、网络虚拟化层和基础设施层；
所述服务功能链控制器位于所述控制层；
所述网络虚拟化层设有虚拟资源模块、虚拟机管理程序模块、入口节点、出口节点和多个服务节点；所述虚拟资源模块包含虚拟计算单元、虚拟存储和虚拟网络单元；所述入口节点和出口节点均设置有分类器，各个服务节点设有服务功能流量转发单元和多个服务功能单元；
所述基础设施层的硬件资源包含计算单元、存储单元和网络单元。
3.如权利要求2所述的可适***功能链路径选择***，其特征在于，
所述服务功能链沟通模块设有接收代理单元和链接政策单元；
所述接收代理单元接收与其连接的服务要求者的要求，并发送服务功能链要求给服务功能路径选择模块，并在服务功能链完成建立后通知服务要求者；
所述链接政策单元根据服务功能路径选择模块选出的服务功能路径，下达政策给分类器及服务功能流量转发单元进行更新规则以形成服务功能链；
其中，服务要求者发送的要求包含：欲建立的服务链的来源与目的地信息、需求的服务功能链类型与可容忍价格。
4.如权利要求3所述的可适***功能链路径选择***，其特征在于，
所述服务功能路径选择模块设置调度单元、规划单元和监控单元；
所述监控单元监控并收集需要的服务功能实例资讯，提供所需的服务功能实例资讯给所述调度单元和所述规划单元；
所述调度单元分别与接收代理单元和监控单元连接，调度单元从接收代理单元接收服务功能链要求以及从监控单元获取所需服务功能实例资讯，根据服务要求者的需求来调度服务功能实例资讯，对服务功能实例以及服务功能路径进行过滤；
所述规划单元分别与调度单元和监控单元连接，规划单元接收调度单元发送的过滤后保留的服务功能路径并计算出该过滤后保留的每条服务功能路径的效益，选择具有最高效益值的服务功能路径作为结果，并提供该服务功能路径结果给监控单元。
5.如权利要求4所述的可适***功能链路径选择***，其特征在于，
所述规划单元与所述链接政策单元连接，规划单元在得出选择的服务功能路径结果后，通知所述链接政策单元下达政策更新规则，所述链接政策单元指派完规则后通知所述接收代理单元完成服务功能链的建立，所述接收代理单元告知服务要求者该服务功能链已建立完成。
6.如权利要求1所述的可适***功能链路径选择***，其特征在于，
所述服务功能实例资讯包含：CPU使用率、内存使用率、网络吞吐量、最大网络吞吐量、订定价格和对应的服务功能实例的ID。
7.一种基于如权利要求1-6任意一项所述网络功能虚拟化的可适***功能链路径选择***的可适***功能链路径选择方法，其特征在于，该方法的步骤为：
步骤S1、服务功能链控制器接收服务要求者的要求；
步骤S2、服务功能链控制器中的服务功能路径选择模块对所有服务功能路径进行过滤，剔除含重载服务功能实例组合的服务功能路径与超过限制价格的服务功能路径，获得过滤后保留的服务功能路径；
步骤S3、所述服务功能路径选择模块计算保留的服务功能路径各自的效益，将拥有最高效益值的服务功能路径作为结果；
步骤S4、服务功能链控制器中的服务功能链沟通模块根据选择出来的服务功能路径结果执行下达政策更新规则，告知所述服务要求者已完成建立所要求的服务功能链。
8.如权利要求7所述的可适***功能链路径选择方法，其特征在于，
所述服务功能路径选择模块设置有调度单元、监控单元和规划单元；
所述步骤S2包含：
S21：所述调度单元向监控单元要求符合服务者要求的服务功能链类型的服务功能类型的所有服务功能实例的资讯；
S22：所述监控单元将要求的服务功能实例资讯回传给所述调度单元；
S23：所述调度单元计算每一服务功能实例的资源使用率，过滤掉包含有任意一重载服务功能实例的服务功能路径，再列出剩余的服务功能路径，计算该剩余服务功能路径中的每一服务功能路径的价格，并剔除掉超过限制价格的服务功能路径；
S24：当经过过滤后保留的服务功能路径数量小于0时，所述服务功能链控制器拒绝供给服务要求者该服务功能链要求；或者，当经过过滤后保留的服务功能路径数量大于0时，所述调度单元将保留的服务功能路径信息传送给所述规划单元。
9.如权利要求8所述的可适***功能链路径选择方法，其特征在于，
所述步骤S23包含：
a、通过计算每一服务功能实例的资源使用率过滤掉包含重载状态的服务功能实例的服务功能路径，当服务功能实例的资源使用率小于可容许的资源使用率门槛RTT时为可接受范围，反之属于重载状态；
根据公式(1)、公式(2)和公式(3)计算服务功能实例的资源使用率：
<mrow>
<msubsup>
<mi>R</mi>
<mi>i</mi>
<msub>
<mi>F</mi>
<mi>l</mi>
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<mi>F</mi>
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<mi>F</mi>
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<mi>T</mi>
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<mi>i</mi>
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<mi>F</mi>
<mi>l</mi>
</msub>
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</mfrac>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
WC+WM+WT＝1,WC,WM,WT≥0 (3)
式中，表示服务功能为Fl的第i台服务功能实例的CPU使用率，表示服务功能为Fl的第i台服务功能实例的内存使用率，表示服务功能为Fl的第i台服务功能实例的使用网络吞吐量百分比，WC为CPU使用率所占资源使用率的权重值，WM为内存使用率所占资源使用率的权重值，WT为网络吞吐量使用率所占资源使用率的权重值；为服务功能为Fl的第i台SFI的网络吞吐量，为服务功能为Fl的第i台服务功能实例的最大网络吞吐量；
b、过滤剩余的服务功能路径中超过限制价格的服务功能路径，当一服务功能路径的总价格大于服务要求者要求的可容许价格PL，则将该服务功能路径剔除；
根据公式(4)计算服务功能路径的总价格：
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<msub>
<mi>D</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mn>1</mn>
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<mi>N</mi>
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<mi>P</mi>
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<mi>D</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
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<mi>F</mi>
<mi>l</mi>
</msub>
</msubsup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中，为的总价格，即为SFPD当中第j条服务功能路径，SFPD为过滤完包含有处于重载的服务功能实例的服务功能路径后保留的服务功能路径集合；Ns为要求的服务功能链的长度，PL为服务要求者要求的可容许价格。
10.如权利要求9所述的可适***功能链路径选择方法，其特征在于，
所述步骤S3包含：
根据公式(5)计算服务功能路径的效益：
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<msubsup>
<mi>D</mi>
<mi>j</mi>
<mo>&prime;</mo>
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<mo>=</mo>
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<mi>R</mi>
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<mi>j</mi>
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<mo>+</mo>
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<mi>P</mi>
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<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>5</mn>
<mo>)</mo>
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</mrow>
<mrow>
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<mi>R</mi>
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<mi>D</mi>
<mi>j</mi>
<mo>&prime;</mo>
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<mi>j</mi>
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<mn>1</mn>
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<mi>N</mi>
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</msub>
</msubsup>
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<mi>R</mi>
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<mi>D</mi>
<mi>j</mi>
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<mi>F</mi>
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</mrow>
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<mi>N</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
WR+WP＝1,WR,WP≥0 (7)
式中，代表的效益；代表的总资源使用率，为该服务功能路径的服务功能实例资源使用率加总；代表中Fl的资源使用率；WR与WP分别表示资源率与价格所占效益的权重值；表示为可使用的资源率，其越高代表当前该条服务功能路径负载越轻；是将价格与可使用的资源使用率采用同一度量衡比例为0至100％，越接近100％表示为当前该条服务功能路径的价格越接近服务要求者要求的可容许价格。
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