周 橋,伊 鵬,門浩崧

1.國家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術研究中心 第三研究部, 鄭州 450002; 2.中華人民共和國科學技術部 信息中心, 北京 100000)(*通信作者電子郵箱zhouqiao_ndsc@163.com)

基于資源效用最大化的虛擬網絡功能備份方法

周 橋1*,伊 鵬1,門浩崧2

1.國家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術研究中心 第三研究部, 鄭州 450002; 2.中華人民共和國科學技術部 信息中心, 北京 100000)(*通信作者電子郵箱zhouqiao_ndsc@163.com)

針對網絡功能虛擬化環(huán)境下組成服務功能鏈的虛擬網絡功能故障所引起的網絡服務故障問題,提出一種最大化資源效用的虛擬服務功能備份方法來提高網絡可靠性。首先,對虛擬服務功能備份問題進行詳細分析并建立了可靠性評估模型,提出了改進的備份機制,并證明了該機制與其他機制相比的優(yōu)勢；其次,對全網絡設計了全局備份算法和備份選擇策略來對相應的虛擬網絡功能選取備份直到滿足可靠性需求。仿真實驗結果表明，與GREP方法、聯(lián)合備份機制加上隨機選擇策略(JP+random selection)及雙重共享式備份機制加上隨機選擇策略(DSP+random selection)相比，該方法在可靠性和資源利用率上取得了優(yōu)異的性能,特別是服務功能鏈請求接受率提高18.8%～25%,資源效用利用率提高15%～20%。實驗結果表明該方法能較為有效地利用資源來提升網絡可靠性。

網絡功能虛擬化;服務功能鏈;虛擬服務功能;可靠性;備份

0 引言

計算機網絡由一系列豐富的網絡功能(Network Function, NF)組成,如負載均衡、沖突檢測以及防火墻等[1]。傳統(tǒng)的網絡功能通常由基于硬件的中間件盒子(Middlebox)所提供,但其擴展性不強,難以靈活配置及開銷巨大等缺點一直備受詬病[2]。隨著網絡功能虛擬化(Network Function Virtualization, NFV)[3]的演進,部署在商用x86服務器上的虛擬網絡功能(Virtual NF, VNF)逐漸代替了傳統(tǒng)的中間件盒子[4]。這些基于軟件的網絡功能根據(jù)需求按一定的邏輯順序組合構成服務功能鏈(Service Function Chain, SFC)[5]來向用戶提供相應的網絡服務。網絡服務的可靠性受網絡功能的影響,網絡功能故障導致網絡服務失效甚至網絡癱瘓的事件時有發(fā)生,例如2012年12月,谷歌公司因負載均衡器的配置不當而導致包括Gmail和Chrome在內的多個谷歌服務受到影響[6]。如何提高服務功能鏈的可靠性成為近年來研究的熱點。

文獻[7]曾對中間件盒子故障進行了一個長達兩年的調研,得出如下結論:傳統(tǒng)基于硬件的網絡功能故障發(fā)生大部分是因為鏈路故障,其次是設備故障,最后是配置不當。網絡功能虛擬化技術將在硬件中間件盒子上的流量包處理轉移到了軟件上,成為了虛擬化的網絡功能。NFV帶來革命性變化的同時卻對網絡功能的可靠性帶來了新的挑戰(zhàn):首先,發(fā)生在某物理設備上的單個虛擬服務功能故障可能影響多個服務功能鏈;另外,根據(jù)需求動態(tài)部署服務功能鏈的特性使虛擬機的分布變得更加復雜[8]。簡而言之,搭載著虛擬服務功能的虛擬機故障也成為除了鏈路故障外導致網絡服務故障的另一個主要原因。

為了減小網絡功能故障發(fā)生的概率,提高網絡服務的可靠性,文獻[9]設計出一種高容錯率的中間件盒子(Fault-Tolerant MiddleBox, FTMB),通過回滾處理狀態(tài)來對中間件盒子進行故障恢復。該方法僅針對傳統(tǒng)基于硬件中間件內部進行優(yōu)化,但是大大增加了硬件和軟件開銷,而且基于傳統(tǒng)的中間件盒子進行改善存在著一定的局限性。文獻[8]首次對虛擬網絡功能故障進行研究,提出一個提高可靠性的算法——GREP(Guaranteeing Reliability with Enhanced Protection in NFV),該算法旨在提高可靠性的同時減少資源消耗。但該方法在虛擬網絡功能故障提供滿足需求的備份時,并沒有考慮資源約束條件和實際備份開銷,模型較為理想化。

本文對服務功能鏈建立可靠性模型并提出雙重共享式備份機制,在計算、存儲和帶寬三重資源約束下對虛擬服務功能進行備份,提出一種最大化資源效用的服務功能鏈備份方法(Max Resource Utilization Backup algorithm, MRUB)。

1 服務功能鏈備份問題

圖1 服務功能鏈映射拓撲圖

對基礎的虛擬服務功能進行簡單映射是達不到所需要的最低可靠性要求的。當出現(xiàn)虛擬服務功能故障或者鏈路故障時,達不到服務功能鏈可靠性要求,底層網絡無法滿足SFC請求。因此,定義可靠性備份問題如下:給定一系列SFC請求,每個請求都有著特定的可靠性要求,根據(jù)計算存儲和帶寬約束等資源約束,確定備份機制并找到資源消耗最小的備份算法來滿足所有的可靠性要求。

2 可靠性模型和備份機制

2.1 可靠性模型

衡量在網絡功能虛擬化環(huán)境下部署的服務功能鏈這樣一個復雜系統(tǒng)的可靠性時,通常先考慮從可靠性易獲取的虛擬服務功能入手[10]。虛擬服務功能由掛載在商用x86服務器上的虛擬機所提供,絕大部分的虛擬服務功能故障是由虛擬機故障所引起的[11]。這里假設所有的虛擬服務功能故障都是虛擬機故障,當服務器發(fā)生宕機、斷電等災難性故障時,均引起虛擬服務功能故障。

2.1.1 虛擬服務功能可靠性

虛擬服務功能的可靠性等同于在任何時間能正常工作的概率,因此,可以通過虛擬服務功能正常工作的時間和非正常工作時間來衡量。通過大量的運行數(shù)據(jù),可以輕易地獲取這些數(shù)據(jù)。因此,虛擬服務功能可靠性R由平均故障發(fā)生間隔(MeanTimeBetweenFailures,MTBF)與平均故障恢復時間(MeanTimeToRepair,MTTR)所決定:

(1)

2.1.2 服務功能鏈可靠性

一條服務功能鏈由若干個虛擬服務功能所組成。為了評估服務功能鏈的可靠性,需要對服務功能之間的連接形式進行區(qū)分。一般情況下,服務功能鏈中虛擬服務功能都是以級聯(lián)形式互相連接,業(yè)務流量依次穿過特定順序的虛擬服務功能,如圖2(a)所示,此時服務功能鏈的可靠性為:

RSFC=RVNF1×RVNF2

(2)

為了提高服務功能可靠性,采用并聯(lián)的形式將虛擬服務功能的備份引入服務功能鏈中,如圖2(b)所示,此時該服務功能鏈的可靠性為:

RSFC=1-(1-RVNF1)×(1-RVNF2)

(3)

圖2 虛擬服務功能連接形式

在2.2節(jié)引入虛擬網絡功能備份機制后,將增加服務功能鏈的結構復雜性,但通過這兩個基本的模型,可以對結構更加復雜的服務功能鏈進行可靠性建模與評估。

2.2 備份機制

針對傳統(tǒng)的一對一式備份[12]可靠性不夠高和共享式備份不能同時響應多個虛擬服務功能故障的情況,文獻[8]提出聯(lián)合備份(JointProtection,JP)的思想,但該機制將多個虛擬服務功能集中到同一個虛擬機,資源高度集中的特點易增加物理機負擔,同時在資源約束條件下難以有效部署。本文提出一種雙重共享式備份機制,與文獻[8]的備份機制相比,在總資源消耗相差不大的情況下,提高了系統(tǒng)的可靠性。下面給出了兩種機制的介紹,以及本文機制對可靠性提高的證明。

2.2.1 聯(lián)合備份

如圖3所示,聯(lián)合備份(JP)機制對連接到它的虛擬服務功能(這里用兩個來舉例)均提供備份,即fb=fi+fj,而且其提供的備份虛擬服務功能b的資源等于虛擬服務功能i和j之和,這里用s籠統(tǒng)地表示三種資源,則sb=si+sj。因此,當虛擬服務功能i和j同時故障時,備份虛擬服務功能b正常工作,服務功能鏈仍能正常工作?？疾觳捎脗浞輽C制時服務功能鏈SFC的可靠性,只有當虛擬服務功能i和j發(fā)生故障的同時備份b也故障才導致整個服務功能鏈故障,因此SFC的可靠性為:

Rjp=1-(1-rb)(1-rirj)

(4)

圖3 聯(lián)合備份機制

2.2.2 雙重共享式備份

如圖4所示,雙重共享式備份(DoubleShareProtection,DSP)機制對若干個(這里用兩個來舉例)連接到它的服務功能提供雙重備份,但是所能提供的備份虛擬服務功能b的資源等于其所備份虛擬服務i和j的最大值,即fb=max(fi,fj),sb=max(si,sj)。此時,考察服務功能鏈的正常工作的三種情況:虛擬服務功能i和j都正常,虛擬服務功能i和j有一個故障但備份b1和b2不能同時故障,以及虛擬服務功能i和j都故障且備份b1和b2都正常。

因此SFC的可靠性:

Rdsp=rirj+(1-ri)(1-rj)rb1rb2+ (1-ri)rj(rb1+rb2-rb1rb2)+ (1-rj)ri(rb1+rb2-rb1rb2)

(5)

圖4 雙重共享式備份機制

2.2.3 兩種機制的可靠性比較

下面將DSP機制比JP機制進行比較,令二者相減得到:

Rdsp-Rjp=(1-ri)(1-rj)rb1rb2+rb(1-rirj)+ (1-ri)rj(rb1+rb2-rb1rb2)+ (1-rj)ri(rb1+rb2-rb1rb2)

(6)

假設所有備份的可靠性是一致的,即Rbackup=rb=rb1=rb2,則式(6)可化簡為:

ΔR=Rdsp-Rjp=(2ri+2rj-3rirj-1)(1-rb)rb

(7)

對式(7)求偏導數(shù)可得:

(8)

(9)

令偏導數(shù)為零,可得ri=rj=2/3時,此時取得極大值ΔR=1/3(1-rb)rb>0;根據(jù)經驗ri,rj∈(2/3,1),故ri=rj=1時取得最小值,此時ΔR=0,因此ΔR∈(0,1/3(1-rb)rb)>0,即在所用資源相差不大的情況下,本文提出的DSP機制與文獻[8]所提出的JP機制相比,可靠性更高。

3 最大化資源效用的備份方法

3.1 全局備份算法

為了盡可能滿足所有服務功能鏈請求的可靠性要求,需要利用第2章所提到的雙重共享式備份機制來對虛擬服務功能進行備份。為此,本文設計了一個最大化資源效用的啟發(fā)式備份算法,根據(jù)底層物理節(jié)點資源和服務功能請求,利用該機制進行備份,直到使可靠性滿足服務功能鏈要求為止。

最大化資源效用的啟發(fā)式備份算法的偽代碼如下所示:

輸入:Gs(Ns,Ls),Vr(Nr,Lr,θr)。 輸出:備份節(jié)點BN,備份鏈路BL和備份虛擬服務功能VNFb。

1)

計算請求服務功能鏈的可靠性ρ

2)

ifρ≥θr不需要提供備份

4)

whileρ<θrdo

5)

X←根據(jù)3.2節(jié)選擇需要備份的x個VNF

6)

ifX≠?

7)

BN←按照2.2.2節(jié)機制從X中選擇VNFb備份到節(jié)點BN

8)

BL←備份連接VNFb的鏈路

9)

更新服務功能鏈的可靠性ρ

10)

end

11)

returnBN,BLand VNFb

算法的輸入部分是底層網絡節(jié)點和服務功能請求,輸出部分是虛擬服務功能的備份節(jié)點和備份鏈路。首先,根據(jù)服務功能請求中的虛擬服務功能集合序列及其可靠性來計算該服務功能鏈的實際可靠性,當實際可靠性滿足服務功能鏈請求中所要求的最低可靠性時,不需要進行備份；否則,需要進行備份操作。此時,根據(jù)資源消耗模型,制定備份策略,選擇出需要進行備份的x個虛擬服務功能構成備份集合。當X不是空集時,從X中選擇需要備份的虛擬服務功能備份到節(jié)點BN,并選擇備份路徑,更新此時節(jié)點BN的資源及備份以后服務功能鏈的可靠性。按上述步驟不斷進行備份操作,當服務功能鏈的可靠性滿足需求的最低可靠性時,跳出迭代,輸出備份節(jié)點、備份鏈路以及備份的虛擬服務功能。

3.2 備份選擇策略

為了更有效地提高服務功能鏈的可靠性,常用的方法是選取可靠性最低的若干個虛擬服務功能進行備份。對此,文獻[8]選取兩個虛擬服務功能進行備份,并證明了這兩個備份的可靠性最低才能達到最高的可靠性提高,但并未就備份選取的數(shù)目給出解釋與證明。針對此問題,本文通過資源約束建模來尋找得到最大可靠性提高的最佳備份數(shù)目。

假設備份虛擬服務功能的數(shù)目為x,備份集合為可靠性最低的服務功能集合Vx={v1′,v2′,…,vx′}。本文的主要目標是尋找最佳的備份數(shù)目使得部署在網絡中的商用服務器的資源消耗最小,資源效用最大,并且使可靠性提高率也盡可能大。

由于物理機資源類型是多維的,直接比較不同虛擬網絡功能的資源需求十分困難。文獻[12]提出了多種函數(shù)處理多維資源類型問題。其中之一是加權求和,即通過調整權重來改變資源類型的利用率比重,從而整合不同的類型。本文參考文獻[13],定義了不同資源的加權求和函數(shù),如式(10)所示,將函數(shù)值作為服務器n∈N的實際資源利用率的估計。

(10)

其中Hj表示虛擬網絡功能備份vj利用物理機n資源的比率,計算如下：

(11)

由于本文通過均衡多維資源實現(xiàn)最大化物理機資源的利用率,所以不同維資源的權值需要區(qū)別設置來達到多維資源間的均衡。如果某維資源的利用率高于其他維,該維資源將成為物理機資源使用的瓶頸,需要降低其對總的資源利用率的貢獻。因此,將多維資源權值定義為當前資源使用比率的反比例函數(shù)：

(12)

(13)

定義該服務功能鏈的可靠性提高率為f2(x) :

f2(x)=Rx/RSFC

(14)

其中:Rx是備份后的服務功能可靠性,由式(5)計算得出;RSFC是備份前的服務功能鏈可靠性,由式(2)計算得出。f2(x)與x的取值成正相關,當備份數(shù)量越多時,提高率就越大,但當備份數(shù)目增多時,其提高率增加不明顯,最終該函數(shù)趨向于某一定值。

綜上,建立備份策略選擇模型:

(15)

(16)

(17)

(18)

Vr∩Vx=Vx,Vr∪Vx=Vr

(19)

該問題是在帶寬、CPU和內存等多維資源約束下計算最優(yōu)的虛擬網絡功能備份策略。約束條件(16)～(18)是為了保證原虛擬網絡功能vi和備份的虛擬網絡功能vj資源使用量之和不會超出服務器所能提供的總量；式(19)是為了保證該備份虛擬服務功能是該服務功能鏈的子集。

3.3 求解算法

該模型為多目標規(guī)劃(Multi-Objective Programming,MOP)問題,目標是尋找最優(yōu)的虛擬功能遷移數(shù)目x和此時的備份策略Vx,使得SFC可靠率較大提高和資源消耗最少。而可靠率的提高勢必會帶來資源消耗的增多,這兩個目標函數(shù)互相沖突,不存在唯一的全局最優(yōu)解使得兩者都達到最優(yōu)。但是,存在一些解使某個函數(shù)較優(yōu),同時其他目標函數(shù)不至于劣化,這樣的解稱之為非劣有效解(Pareto最優(yōu)解)。

粒子群優(yōu)化(ParticleSwarmOptimization,PSO)算法[14]是一種具有形式簡潔、收斂快速和參數(shù)調節(jié)機制靈活等優(yōu)點的進化算法,并且已經成功應用于單目標優(yōu)化問題,被認為是求解多目標優(yōu)化問題最具潛力的方法之一。

在粒子群優(yōu)化算法中,一個無質量的粒子i可以由位置向量xi和速度向量vi表示,其中,xi=[xi,1,xi,2,…,xi,D]T∈RD,vi=[vi,1,vi,2,…,vi,D]T∈RD,i=1,2,…,N(N是種群中的粒子個數(shù)),D是決策變量個數(shù)。種群中的每一個粒子,在進化程中根據(jù)式(1)更新速度和位置:

(20)

其中:t表示迭代次數(shù)；w≥0表示慣性權重系數(shù)；c1,c2≥0表示加速系數(shù)；r1和r2是在[0,1]內均勻分布的隨機數(shù)；pBest表示第i個粒子的個體最優(yōu)解；gBest表示整個群體的全局最優(yōu)解。在式(20)的速度更新方程中,第1部分為粒子當前速度乘以慣性權重進行加速,表示粒子對當前自身運動的信任,依據(jù)自身的速度進行慣性運動;第2部分為自我認知部分,表示粒子對自身歷史的思考;第3部分為社會認知部分,表示粒子在群體中的信息共享和相互合作。

針對該多目標規(guī)劃模型,參考文獻[15]設計算法具體步驟如下:

步驟1 初始化粒子群:給定群體規(guī)模N,隨機產生每個粒子的位置Xi、速度Vi;

步驟2 用目標函數(shù)f1(x),f2(x)分別計算每個粒子的適應度值;

步驟3 在兩個目標函數(shù)f1(x),f2(x)下分別對每個粒子求得個體極值pBest[1,i],pBest[2,i];

步驟4 對兩個目標函數(shù)f1(x),f2(x)分別求兩個全局極值gBest[1]和gBest[2];

步驟5 計算兩全局矢量的均值pBest和距離dgBest;

步驟6 計算每個粒子pBest[1,i]和pBest[2,i]之間的距離dpBest[i];

步驟7 對每個粒子計算更新位置Xi、速度Vi時所要用的個體極值pBest[i];

步驟8 用步驟5和步驟7所得的gBest[i]、pBest[i]更新每個粒子位置Xi、速度Vi;

步驟9 如滿足終止條件則退出,否則返回步驟2。

3.4 算法復雜度分析

假設群體規(guī)模即待備份虛擬功能數(shù)量為n,則求解算法中步驟1到步驟5僅需分別迭代一次,算法時間復雜度為O(2n);步驟6需要迭代2次,算法時間復雜度為O(n2)。假設執(zhí)行p次求解出結果,則總算法時間復雜度為O(pn2)+O(2pn)。求解出最佳備份虛擬功能數(shù)量和備份策略后,仍需代入全局備份算法中繼續(xù)求解出最終備份策略,假設該迭代次數(shù)為q,則全局備份算法時間復雜度為O(pqn2)+O(2pqn),加號后者相對前者可忽略不計,則該算法時間復雜度為O(pqn2),不考慮系數(shù)即O(n2)。

4 實驗仿真與性能評估

4.1 實驗場景與平臺

實驗仿真建立在4節(jié)點的網絡中,網絡拓撲如圖5所示。網絡每個節(jié)點都能提供計算、存儲和帶寬三種資源,假設都是1 000個單元。假設網絡中有8種網絡功能,每個物理節(jié)點能提供4到6個網絡功能。每種類型網絡功能可靠性在[0.9,0.99]內隨機分布。每條服務功能鏈都由互相連接的2到6個虛擬網絡功能所組成,它們對三種資源的消耗在[0,30]個單元之間隨機分布。參考谷歌應用的服務等級協(xié)議[16],對每個服務功能鏈請求,在{95%,96%,97%,98%,99%,99.9%}之間選擇它們的可靠性。算法仿真通過一臺配置為3.4GHzIntelCorei7處理器,4GB內存的計算機完成。

圖5 實驗網絡拓撲

4.2 仿真結果與分析

在仿真中,與文獻[7]所提出的GREP方法、聯(lián)合備份機制加上隨機選擇策略(JP+randomselection)及雙重共享式備份機制加上隨機選擇策略(DSP+randomselection)作對比,分別從請求接收率、平均服務功能備份數(shù)量、平均鏈路備份數(shù)量和資源效用利用率四個方面進行分析。其中,請求接收率反應模型可靠性能,平均服務功能備份數(shù)量和平均鏈路備份數(shù)量反映資源消耗情況,資源利用率則反映模型對資源的利用情況。

首先,模擬不同虛擬服務功能備份機制和策略下的服務功能鏈請求接受率。從圖6可以看到,本文所提出MRUB方法和雙重共享式備份機制加上隨機選擇策略相比,在發(fā)送請求相同的情況下,接受請求數(shù)量明顯較高,說明了該方法備份選擇策略的有效性。同時,和聯(lián)合備份機制加上隨機選擇策略及GREP方法相比,服務功能鏈請求接受率最高,特別是在發(fā)送請求數(shù)目增多時表現(xiàn)更加明顯,請求接收率提高約18.8%。該仿真結果表明了本文方法在大量服務功能鏈請求環(huán)境下的優(yōu)異性能。主要原因是MRUB方法在負載較重情況下能夠使得物理機存儲、計算、帶寬三種資源負載均衡,且與其他兩種方法相比MRUB方法的可靠率提高較大,能夠最大化滿足用戶服務功能鏈請求。

圖6 請求接受率

圖7～8所示為平均虛擬服務功能備份數(shù)量及平均鏈路備份數(shù)量。本文MRUB方法稍劣于GREP,但明顯優(yōu)于其他兩種方案,這是因為GREP方法中并未考慮部署備份虛擬網絡功能物理機的實際資源約束,將若干個備份的虛擬功能集中到某一個上,其模型較為理想化,所得結果比實際效果好。雖然GREP方法所需的備份VNF數(shù)量和鏈路備份數(shù)量相對較少,但其資源集中的特點加重了物理機的負擔。

圖9所示四種方案資源效用利用率對比,可以看到除本文方案外的其他三種方案并未對資源效用進行優(yōu)化,三者的資源利用率相差不大,而本文MRUB方法和三者相比,提高15%～20%,明顯優(yōu)于其他三種方案,即以最小的資源開銷得到最大的網絡效用。

圖7 平均虛擬服務功能備份數(shù)量

圖8 平均鏈路備份數(shù)

圖9 資源效用利用率

5 結語

本文主要針對網絡功能虛擬化環(huán)境下的服務功能鏈備份問題進行了研究。首先,針對服務功能鏈的可靠性評估,提出了可靠性模型及可靠性提高的備份機制;其次,對備份虛擬服務功能的計算、存儲和帶寬資源進行建模,提出一種最大化資源效用的備份方法;最后,仿真實驗結果表明了該方法在大規(guī)模服務功能鏈請求下的優(yōu)異性能,且其與一般的備份方法相比在資源利用率上也得到了提高。但本文方法在虛擬功能備份數(shù)量和鏈路備份數(shù)量上,并未有明顯提高。下一步主要工作是對虛擬服務功能備份數(shù)量和鏈路備份數(shù)量進行優(yōu)化。

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ThisworkispartiallysupportedbytheNationalBasicResearchProgram(973Program)ofChina(2012CB315901),theNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgram(863Program)ofChina(2015AA016102).

ZHOU Qiao, born in 1993, M. S. candidate. His research interests include network function virtualization, service function chain.

YI Peng, born in 1977, Ph. D., research fellow. His research interests include broadband information network, network security.

MEN Haosong, born in 1978, M. S., engineer. His research interests include complex network.

Virtual network function backup method based on resource utility maximization

ZHOU Qiao1*, YI Peng1, MEN Haosong2

(1. The Third Research Department, National Digital Switching System Engineering & Technological R & D Center, Zhengzhou Henan 450002, China;2. Information Center, Ministry of Science and Technology of the People’s Republic of China, Beijing 100000, China)

Concerning the network service failure caused by the virtual network function failure of the service function chain in the network function virtualization environment, a resource utility maximization backup method of virtual network function was put forward to improve the network reliability. First, the backup problem of virtual network functions was analyzed in detail and a reliability evaluation model was established; then a corresponding backup mechanism was put forward, and the advantages of the proposed mechanism over other mechanisms were proved. Secondly, a global backup method and a backup selection strategy were designed to select the corresponding virtual network functions until the reliability requirement was satisfied. Finally, simulation and experimental results showed that compared with GREP, JP+random selection and DSP+random selection, the proposed method achieved excellent performance in terms of reliability and resource utilization, especially improved the rate of request acceptance by 18.8%-25% and the resource utilization ratio by 15%-20%. The experimental results demonstrate that the proposed method can effectively utilize the resources to improve the network reliability.

network function virtualization; service function chain; virtual network function; reliability; backup

2016- 09- 05;

2016- 12- 24。

國家973計劃項目(2012CB315901);國家863計劃項目(2015AA016102)。

周橋(1993—),男,湖北鐘祥人,碩士研究生,主要研究方向:網絡功能虛擬化、服務功能鏈; 伊鵬(1977—),男,河南鄭州人,研究員,博士,主要研究方向:寬帶信息網絡、網絡安全; 門浩崧(1978—),男,北京人,工程師,碩士,主要研究方向:復雜網絡。

1001- 9081(2017)04- 0948- 06

10.11772/j.issn.1001- 9081.2017.04.0948

TP393.2

A