一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源優(yōu)化算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源優(yōu)化算法，采用拍賣的形式,將主虛擬網(wǎng)的臨時(shí)空閑帶寬資源開放給第二虛擬網(wǎng),第二虛擬網(wǎng)以競(jìng)拍者的身份參與競(jìng)爭(zhēng),競(jìng)拍者提交競(jìng)拍申請(qǐng),包括所需的帶寬資源量及報(bào)價(jià),主虛擬網(wǎng)搜集所有的競(jìng)拍申請(qǐng),通過計(jì)算規(guī)則,最終將這些臨時(shí)空閑帶寬資源租賃給為自己帶來最大收益的第二虛擬網(wǎng)。本發(fā)明能夠解決在不違背隔離性原則的條件下,激勵(lì)服務(wù)提供商SP將其臨時(shí)空閑帶寬資源租賃給其他需要的SPs,從而提高物理鏈路利用率。
【專利說明】一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源優(yōu)化算法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)虛擬化領(lǐng)域，具體涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源優(yōu)化算法。

【背景技術(shù)】
[0002]在網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境中，服務(wù)提供商共享底層基礎(chǔ)設(shè)施提供商提供的物理資源，各服務(wù)提供商之間相互隔離，對(duì)自己所分配的資源具有唯一的使用權(quán)，并獨(dú)立運(yùn)行自己的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。服務(wù)提供商之間沒有利益和目標(biāo)沖突，服務(wù)提供商在自己分配的資源上可自由地部署自己的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
[0003]網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商在向基層設(shè)施提供商發(fā)出組網(wǎng)請(qǐng)求時(shí)，會(huì)向基礎(chǔ)設(shè)施提供商描述自己的網(wǎng)絡(luò)需求，包括節(jié)點(diǎn)數(shù)目、處理能力、鏈路帶寬、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒌龋捎诰W(wǎng)絡(luò)帶寬具有隨時(shí)間和空間易變的特性，所以，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商在請(qǐng)求鏈路帶寬信息時(shí)，會(huì)按照虛擬網(wǎng)本身所需的帶寬的峰值進(jìn)行申請(qǐng)。而服務(wù)提供商在正常提供服務(wù)的過程中，對(duì)于帶寬資源的使用，便可能會(huì)出現(xiàn)一種矛盾的現(xiàn)象。例如多個(gè)服務(wù)提供商共享同一物理鏈路，此時(shí)某服務(wù)提供商有大量暫時(shí)空閑的帶寬資源，而其他服務(wù)提供商正需要大量的帶寬資源，由于服務(wù)提供商之間只能使用各自分配的帶寬，他們并不能彼此復(fù)用帶寬資源，最終導(dǎo)致物理鏈路資源利用率低。
[0004]基于此，網(wǎng)絡(luò)虛擬化需要一個(gè)有效的機(jī)制，讓具有臨時(shí)空閑帶寬資源的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商開放其臨時(shí)空閑帶寬資源，這樣，其他的服務(wù)提供商便可以租賃這些臨時(shí)帶寬資源，從而提高底層物理鏈路資源的整體利用率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境中，由于虛擬網(wǎng)隔離性，導(dǎo)致帶寬資源利用率低的問題，提出了動(dòng)態(tài)帶寬資源重利用算法，激勵(lì)具有臨時(shí)空閑帶寬資源的服務(wù)提供商開放其空閑帶寬資源，租賃給其他需要大量帶寬資源的服務(wù)提供商。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源優(yōu)化算法，采用拍賣的形式，將主虛擬網(wǎng)的臨時(shí)空閑帶寬資源開放給第二虛擬網(wǎng)，第二虛擬網(wǎng)以競(jìng)拍者的身份參與競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)拍者提交競(jìng)拍申請(qǐng)，包括所需的帶寬資源量及報(bào)價(jià)，主虛擬網(wǎng)搜集所有的競(jìng)拍申請(qǐng)，通過計(jì)算規(guī)則，最終將這些臨時(shí)空閑帶寬資源租賃給為自己帶來最大收益的第二虛擬網(wǎng)。
[0007]其中:具有臨時(shí)空閑帶寬資源的服務(wù)提供商為主虛擬網(wǎng)(Primary ServiceProvider PrSP)，需要更多臨時(shí)帶寬資源的服務(wù)提供商為第二虛擬網(wǎng)(Secondary ServiceProvider SeSP)。
[0008]網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境中存在大量自私的服務(wù)提供商，這些服務(wù)提供商在參與競(jìng)拍的過程中，總是以最大化自己的利益出發(fā)，即最大化自己的效用函數(shù)，導(dǎo)致在競(jìng)拍過程中，i荒報(bào)自己的真實(shí)競(jìng)價(jià)，故意壓低價(jià)格，操縱市場(chǎng)。這種自私行為不僅影響了主虛擬網(wǎng)的正常收益，還影響了其他服務(wù)提供商的服務(wù)質(zhì)量，降低了網(wǎng)絡(luò)整體的資源利用率。因此，我們要采用一種信任拍賣，激勵(lì)競(jìng)拍者以其真實(shí)價(jià)格進(jìn)行競(jìng)價(jià)，只有當(dāng)競(jìng)拍者提交其真實(shí)價(jià)格后，才可獲得最大的效用函數(shù)。
[0009]所述計(jì)算規(guī)則采用基于VCG機(jī)制的多商品拍賣規(guī)則，VCG機(jī)制是用來解決稀缺資源分配問題的一種拍賣機(jī)制，且本身是一種信任拍賣機(jī)制，該機(jī)制激勵(lì)競(jìng)拍者提交其真實(shí)競(jìng)價(jià)，將帶寬資源租賃給部分競(jìng)拍者，使之達(dá)到拍賣整體效用最優(yōu)的目的，即社會(huì)福利最優(yōu)。
[0010]主虛擬網(wǎng)開放其臨時(shí)空閑帶寬資源具有一定的風(fēng)險(xiǎn)和成本開銷，雖采取虛擬及隔離機(jī)制，若沒有一個(gè)有效的激勵(lì)機(jī)制，主虛擬網(wǎng)開放帶寬資源的可能性比較低。若要激勵(lì)主虛擬網(wǎng)開放其臨時(shí)空閑帶寬資源，就要使其獲得額外最優(yōu)收益，然而在VCG機(jī)制設(shè)計(jì)中，其目標(biāo)是最大化社會(huì)福利，即將帶寬資源分配給出價(jià)最高的競(jìng)拍者，而沒有關(guān)注賣方的收益，所以我們需要對(duì)該機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)，以最大化賣方收益為最優(yōu)目標(biāo)。
[0011]VCG機(jī)制是信任拍賣機(jī)制，在拍賣的過程中，每個(gè)競(jìng)拍者都向賣方提交自己的競(jìng)拍申請(qǐng)，而彼此之間并不知道其他競(jìng)拍者的競(jìng)拍信息，只有賣方自己知道，由于這種信息的不透明性，很難產(chǎn)生最優(yōu)的收益。
[0012]因此，在所述VCG機(jī)制設(shè)計(jì)中，為獲取最優(yōu)收益，對(duì)信任環(huán)境的不透明性進(jìn)行了松弛處理，即競(jìng)拍者的競(jìng)價(jià)服從某個(gè)公共所知的獨(dú)立分布，如均勻分布，且這個(gè)分布對(duì)于賣方是已知的，這種環(huán)境稱為貝葉斯環(huán)境。
[0013]通過貝葉斯環(huán)境設(shè)置，所述VCG機(jī)制采用梅爾森最優(yōu)機(jī)制，將動(dòng)態(tài)帶寬重利用算法設(shè)計(jì)成以收益為最優(yōu)目標(biāo)的信任拍賣。
[0014]本發(fā)明有益效果:本發(fā)明能夠解決在不違背隔離性原則的條件下，激勵(lì)服務(wù)提供商SP將其臨時(shí)空閑帶寬資源租賃給其他需要的SPs，從而提高物理鏈路利用率。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明:
一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源優(yōu)化算法，采用基于VCG機(jī)制的多商品拍賣，VCG機(jī)制是用來解決稀缺資源分配問題的一種拍賣機(jī)制，且本身是一種信任拍賣機(jī)制，該機(jī)制激勵(lì)競(jìng)拍者提交其真實(shí)競(jìng)價(jià)，將帶寬資源租賃給部分競(jìng)拍者，使之達(dá)到拍賣整體效用最優(yōu)的目的，即社會(huì)福利最優(yōu)。不同的資源分配側(cè)重于不同的拍賣目標(biāo)，本發(fā)明中的拍賣側(cè)重收益目標(biāo)，提高主虛擬網(wǎng)的收益，激勵(lì)其開放空閑帶寬資源。
[0016]在VCG機(jī)制中，具有臨時(shí)空閑帶寬資源的服務(wù)提供商為主虛擬網(wǎng)(PrimaryService Provider PrSP)，需要更多臨時(shí)帶寬資源的服務(wù)提供商為第二虛擬網(wǎng)(SecondaryService Provider SeSP),將帶寬資源抽象成可分割的商品，拍賣為多商品拍賣，并設(shè)定有η個(gè)第二虛擬網(wǎng)和I個(gè)主虛擬網(wǎng)，即I個(gè)賣方和多個(gè)競(jìng)拍者，主虛擬網(wǎng)的拍賣過程為嚴(yán)格拍賣，即競(jìng)拍者要么得到自己所提交的帶寬資源量，要么完全得不到帶寬資源；
每個(gè)競(jìng)拍者SeSPi都有一個(gè)私有競(jìng)價(jià)Vi，這也是一個(gè)競(jìng)拍者的真實(shí)價(jià)格；
競(jìng)拍者SeSPi向主虛擬網(wǎng)提交租賃申請(qǐng)Bi=(I^di),其中匕是競(jìng)拍者SeSPi的聲明價(jià)格，Cli是其帶寬資源的申請(qǐng)量；
所述算法的輸入:競(jìng)拍者的租賃申請(qǐng)Bi=(I^di)；
輸出是兩個(gè)向量:結(jié)果向量X=U1Xixn)，其中Xi=I表示競(jìng)拍者SeSPi獲得其所申請(qǐng)的帶寬資源，Xi=O則表示競(jìng)拍者SeSPi申請(qǐng)失敗；
價(jià)格向量P= (P1PiPn),其中Pi表示競(jìng)拍者SeSPi應(yīng)支付的價(jià)錢；
競(jìng)拍者SeSPi的效用函數(shù)表示為:Ui (b) =ViXi (b)-Pi (b)；
其中向量 b = (Id1---b1---bn)
效用函數(shù)表明了競(jìng)拍者SeSPi的真實(shí)價(jià)格Vi,和聲明價(jià)格之間的差值；
自私競(jìng)拍者之所以請(qǐng)報(bào)價(jià)格b”主要是為了提高自己的效用函數(shù)；
若需要信任拍賣，則需保證競(jìng)拍者只有提交自己的真實(shí)競(jìng)價(jià)Vi時(shí)，才可獲得最大效用，即
Ui (Vi, b_i)彡 U^bi, b_i)
本發(fā)明中的拍賣側(cè)重收益目標(biāo)，提高主虛擬網(wǎng)的收益，激勵(lì)其開放空閑帶寬資源。
【權(quán)利要求】
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源優(yōu)化算法，其特征在于:采用拍賣的形式，將主虛擬網(wǎng)的臨時(shí)空閑帶寬資源開放給第二虛擬網(wǎng)，第二虛擬網(wǎng)以競(jìng)拍者的身份參與競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)拍者提交競(jìng)拍申請(qǐng)，包括所需的帶寬資源量及報(bào)價(jià)，主虛擬網(wǎng)搜集所有的競(jìng)拍申請(qǐng)，通過計(jì)算規(guī)則，最終將這些臨時(shí)空閑帶寬資源租賃給為自己帶來最大收益的第二虛擬網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源優(yōu)化算法，其特征在于:所述計(jì)算規(guī)則采用基于VCG機(jī)制的多商品拍賣規(guī)則，激勵(lì)競(jìng)拍者提交其真實(shí)競(jìng)價(jià)，將帶寬資源租賃給部分競(jìng)拍者，使之達(dá)到拍賣整體效用最優(yōu)的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源優(yōu)化算法，其特征在于:在所述VCG機(jī)制設(shè)計(jì)中，為獲取最優(yōu)收益，對(duì)信任環(huán)境的不透明性進(jìn)行了松弛處理，即競(jìng)拍者的競(jìng)價(jià)服從某個(gè)公共所知的獨(dú)立分布，且這個(gè)分布對(duì)于賣方是已知的，這種環(huán)境稱為貝葉斯環(huán)境。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源優(yōu)化算法，其特征在于:通過貝葉斯環(huán)境設(shè)置，所述VCG機(jī)制采用梅爾森最優(yōu)機(jī)制。
【文檔編號(hào)】H04L12/917GK104363186SQ201410611313
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】侯德龍 申請(qǐng)人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司