本技術涉及網絡切片編排，具體而言，涉及一種用于可編程數據平面網絡的網絡切片編排方法。

背景技術：

1、可編程數據平面網絡中的網絡切片是基于單一物理網絡基礎設施，通過邏輯隔離和資源分配，支持創建多個獨立的邏輯網絡實例，從而實現異構服務在統一網絡環境中的高效共存。這種技術的核心目標是為不同需求的應用和服務提供定制化的網絡解決方案，而無需為每種服務構建單獨的物理網絡。目前，可編程數據平面設備的進步使得可以將網絡切片的實現可卸載至可編程交換機。這種技術通過利用可編程交換機，直接在數據平面層面實現邏輯隔離，將數據包的轉發與數據包的處理緊密耦合，能夠顯著降低數據處理延遲。

2、現有的面向可編程數據平面的網絡切片編排方法主要包括三種基于可編程交換機的網絡切片編排方法：表切片、程序切片、以及硬件切片。這三種網絡切片編排方法均是以網絡切片為基本粒度分配物理資源。然而，在多租戶共享的網絡切片環境中，這種方法難以充分利用資源，導致資源分配的靈活性和效率受到限制。

技術實現思路

1、本技術實施例的目的在于提供一種用于可編程數據平面網絡的網絡切片編排方法，使得資源分配、路徑選擇和服務質量保障能夠協同優化，顯著提升了網絡切片部署及資源分配的靈活性與高效性。

2、第一方面，提供了一種用于可編程數據平面網絡的網絡切片編排方法，所述可編程數據平面網絡包括存在鏈路連接的多個節點，該節點為可編程交換機，各可編程交換機均允許部署多種vnf類型的vnf實例，該方法可以包括：

3、獲取針對不同待編排網絡切片對應的業務請求，相應業務請求包括處理相應業務需遍歷的vnf類型序列、所需的最大路由延遲、所述各待編排網絡切片的源節點和目的節點；

4、針對任一業務請求，采用配置的網絡成本函數、所述業務請求對應的需遍歷的vnf類型序列和相應vnf類型的vnf實例、所需的最大路由延遲，以及所述各待編排網絡切片的源節點和目的節點，對相應vnf類型的vnf進行節點部署，得到所述業務請求對應的最優路由路徑和vnf部署信息；所述網絡成本函數是根據所述可編程數據平面網絡中的所有vnf類型的實例部署的總數量成本和所有待編排網絡切片的總路由延遲成本確定的；

5、基于所述業務請求對應的最優路由路徑和vnf部署信息，生成對應的編排文件，并將所述編排文件分發至所述可編程數據平面網絡中的每個交換機，以進行所述業務請求對應的網絡切片的編排。

6、在一個可能的實現中，配置的網絡成本函數表示為：

7、

8、其中，n為所述可編程數據平面網絡中可編程交換機的集合，i為n中第i個可編程交換機；m為vnf類型的集合，j為m中的第j個vnf類型；表示第j類vnf部署的所有實例集合，為第j類vnf的總實例數量；表示在第個可編程交換機上部署第j類vnf的總實例數量s的部署狀態；f為當前待編排網絡切片的集合，k為f中第k個待編排網絡切片；為第k個待編排網絡切片的路徑，該路徑為可編程交換機的序列；為路徑中相鄰可編程交換機間的鏈路延遲；表示第k個待編排網絡切片經過路徑的路由狀態；和為權重系數。

9、在一個可能的實現中，針對任一業務請求，采用配置的網絡成本函數、所述業務請求對應的需遍歷的vnf類型序列和相應vnf類型的vnf實例、最大路由延遲，以及所述各待編排網絡切片的源節點和目的節點，在節點上對相應vnf類型的vnf進行部署，得到所述業務請求對應的最優路由路徑和vnf部署信息，包括：

10、采用深度優先搜索算法，對存在鏈路連接的多個節點和各業務請求對應的源節點和目的節點進行處理，得到各待編排網絡切片對應的多個可行路徑；

11、通過對各待編排網絡切片對應的多個可行路徑進行隨機組合，得到不同待編排網絡切片對應的初始路徑解集c；初始路徑解集c包括不同待編排網絡切片對應的不同可行路徑的路徑組合；

12、遍歷初始路徑解集c中的任一路徑組合，基于當前的路徑組合、各待編排網絡切片對應的vnf類型序列和相應vnf類型的vnf實例，對當前的路徑組合進行隨機調整，得到調整后的路徑組合下各待編排網絡切片的vnf部署信息；

13、采用配置的網絡成本函數，對調整后的路徑組合下各待編排網絡切片的vnf部署信息進行成本計算，得到滿足約束條件的調整后的路徑組合下所述vnf部署信息對應的成本值；

14、采用預設的三階段啟發式算法，對得到的成本值中的目標成本值對應的調整后的路徑組合進行處理，得到最優的路徑組合和相應的vnf部署信息。

15、在一個可能的實現中，基于當前的初始路徑組合、各待編排網絡切片對應的vnf類型序列和相應vnf類型的vnf實例，對路徑組合進行隨機調整，得到調整后的路徑組合下各待編排網絡切片的vnf部署信息，包括：

16、根據各待編排網絡切片所包含的vnf實例數量，對各待編排網絡切片進行從大到小排序，得到待編排網絡切片序列；

17、遍歷待編排網絡切片序列涉及的所有vnf實例，執行以下步驟：

18、按照當前的初始路徑組合中的路徑順序，將所述待編排網絡切片序列中的第一個待編排網絡切片涉及的vnf實例部署在不同節點上；

19、檢查除所述第一個待編排網絡切片外的其他待編排網絡切片涉及的當前vnf實例是否與已部署的vnf實例相同；

20、若是，則將當前vnf實例部署在滿足順序約束的節點上；該節點為位于先前部署的vnf實例的節點之后；

21、若否，則根據節點間的鏈路連接、節點的度，以及當前vnf實例在待編排網絡切片序列中的使用頻率，將當前vnf實例部署在高于預設度值的度對應的可部署節點上；

22、在遍歷待編排網絡切片序列涉及的所有vnf實例后，獲取調整后的路徑組合下各待編排網絡切片的vnf部署信息。

23、在一個可能的實現中，所述目標成本值為得到的成本值中預設數量的低成本值；

24、采用預設的三階段啟發式算法，對得到的成本值中的目標成本值對應的調整后的路徑組合進行處理，得到最優的路徑組合和相應的vnf部署信息，包括：

25、若目標成本值的數量小于預設的數量閾值，則得到新的路徑組合解集，所述新的路徑組合解集包括目標成本值對應的調整后的路徑組合和增加的目標成本值對應的調整后的路徑組合。

26、在一個可能的實現中，所述相應業務請求還包括相應待編排網絡切片的目標帶寬；所述約束條件包括：

27、部署在每個節點的vnf實例的資源總消耗不能超過該節點的初始容量，以及，針對各待編排網絡切片的業務請求的數據包在相應路由路徑上任意相鄰節點的帶寬消耗不超過該路由路徑上相應鏈路的可用帶寬。

28、在一個可能的實現中，所述方法還包括：

29、將所述最優路由路徑，分配至編排后的每個網絡切片的源節點中，以指導相應業務請求的數據包進行路由；所述數據包的頭部包括相應業務請求對應的網絡切片的標識、相應網絡切片涉及的vnf實例標識和空白的源路由信息；

30、其中，在當前節點是源節點時，交換機將所述最優路由路徑填充至空白的源路由信息中。在當前節點是中間源節點時，交換機將數據包引導至部署在該交換機上的vnf功能模塊，以執行相應vnf實例，在執行后所述數據包中相應的vnf實例標識將被移除。

31、第二方面，提供了一種用于可編程數據平面網絡的網絡切片編排裝置，所述可編程數據平面網絡包括存在鏈路連接的多個節點，該節點為可編程交換機，各可編程交換機均允許部署多種vnf類型的vnf實例，該裝置可以包括：

32、獲取單元，用于獲取針對不同待編排網絡切片對應的業務請求，相應業務請求包括處理相應業務需遍歷的vnf類型序列、所需的最大路由延遲、所述各待編排網絡切片的源節點和目的節點；

33、部署單元，用于針對任一業務請求，采用配置的網絡成本函數、所述業務請求對應的需遍歷的vnf類型序列和相應vnf類型的vnf實例、最大路由延遲，以及所述各待編排網絡切片的源節點和目的節點，對相應vnf類型的vnf進行節點部署，得到所述業務請求對應的最優路由路徑和vnf部署信息；所述網絡成本函數是根據所述可編程數據平面網絡中的所有vnf類型的實例部署的總數量成本和所有待編排網絡切片的總路由延遲成本確定的；

34、編排單元，用于基于所述業務請求對應的最優路由路徑和vnf部署信息，生成對應的編排文件，并將所述編排文件分發至所述可編程數據平面網絡中的每個交換機，以進行所述業務請求對應的網絡切片的編排。

35、第三方面，提供了一種電子設備，該電子設備包括處理器、通信接口、存儲器和通信總線，其中，處理器，通信接口，存儲器通過通信總線完成相互間的通信；

36、存儲器，用于存放計算機程序；

37、處理器，用于執行存儲器上所存放的程序時，實現上述第一方面中任一所述的方法步驟。

38、第四方面，提供了一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質內存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現上述第一方面中任一所述的方法步驟。

39、本技術提供的一種用于可編程數據平面網絡的網絡切片編排方法，包括：獲取針對不同待編排網絡切片對應的業務請求，相應業務請求包括處理相應業務需遍歷的vnf類型序列、所需的最大路由延遲、各待編排網絡切片的源節點和目的節點；針對任一業務請求，采用配置的網絡成本函數、業務請求對應的需遍歷的vnf類型序列和相應vnf類型的vnf實例、所需的最大路由延遲，以及各待編排網絡切片的源節點和目的節點，對相應vnf類型的vnf進行節點部署，得到業務請求對應的最優路由路徑和vnf部署信息；網絡成本函數是根據所述可編程數據平面網絡中的所有vnf類型的實例部署的總數量成本和所有待編排網絡切片的總路由延遲成本確定的；基于業務請求對應的最優路由路徑和vnf部署信息，生成對應的編排文件，并將編排文件分發至所述可編程數據平面網絡中的每個交換機，以進行業務請求對應的網絡切片的編排。該方法使得資源分配、路徑選擇和服務質量保障能夠協同優化，顯著提升了網絡切片部署及資源分配的靈活性與高效性。