基于QoS感知的VNF放置和部署模型

写在前面,本文为 A model for QoS-aware VNF placement and provisioning 学习笔记,为对NFV感兴趣的小伙伴提供参考和创新的灵感

1.核心思想

背景: 论文模型是在4G移动核心网EPC情境下提出的,EPC采用合理的大型eNodeB集群(通常是连接到移动回程网络中相同聚合节点的所有eNodeB),并假设这些eNodeB集群每一个都有一个核心网络服务链(SFC)为其提供服务。
模型在定义的过程中,规避了传统的预定义虚拟网络拓扑(如VNE方法),依赖于在底层物理网络上联合嵌入各个核心网络服务链(SFC),然后,所有的嵌入式服务链一起构成虚拟核心网。
此篇文章提出的VNF放置和部署模型是建立在Baumgartner etal提出的模型的基础上的,对Baumgatner‘s model做出如下扩展,使其具有更加精确的时延约束:

  • 包括虚拟化开销(即因虚拟化带来的时延) 在内的细粒度延迟模型
  • 扩展了其延迟约束方面满足QoS要求

Baumgatner’s model 论文题目: Combined virtual mobile core network function placement and topology optimization with latency bounds

2.模型表述

以下关于模型的表述仅是关于思路上面的,具体公式方面的表述可以参考论文,有需要的可以在IEEE上面自行下载,或留下联系方式以分享给大家

目标函数: 优化的目标是找到嵌入式的核心网络服务链(即核心VNF的放置及它们之间的业务路径的确定),同时它们在底层物理网络中占用的链路和节点资源的成本是最小的,当然还要满足流量需求

  • VNF间的虚拟链路上的每个核心网络服务链(用户、控制平面)的带宽
  • VNF在物理节点上所需的处理、存储和交换(吞吐量)资源

进而,可以总结出目标函数的三个成本(即三个组成部分):

  1. 基础成本:任何VNF放置在物理节点上所产生的资源成本
  2. 每用物理节点处理器、存储器单位资源成本
  3. 每用物理链路容量的单位资源成本

约束:

  1. VNF实例约束
  2. 节点资源、链路资源约束
  3. 流量守恒约束
  4. 延迟约束:①传播时延②排队时延③处理时延④虚拟化开销

3.优缺点及思考

对于低流量负载,所提模型大约在一小时内收敛,而Baumgatner‘s model不到30分钟的收敛速度。所提模型较高的收敛时间是由于引入计算复杂的虚拟化开销的线性化的额外约束,这就使得模型不适合在线放置。因此设想开发一种启发式算法,具有多项式级的复杂度,以实现在线放置。

思考: VNF部署问题也可以叫做SFC构建问题一直都是NFV研究的热点问题,关于这方面的论文近几年也有很多,上面所提模型只是VNF部署中所考虑的众多方面的一种,可以这么理解这个模型——构建具有最小化底层物理资源的SFC,同时满足用户对于延迟的要求即不违反QoS要求,延迟的创新在于考虑到了虚拟化带来的延迟。

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