《面向網路功能虛擬化的資源調度與效能最佳化研究》是依託華中科技大學，由顧琳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向網路功能虛擬化的資源調度與效能最佳化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：顧琳
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對傳統網路中資源部署低效、管理複雜的問題，網路功能虛擬化技術應運而生。通過將網路功能和硬體平台解耦，網路功能虛擬化技術提升了網路彈性。如何權衡資源分配、任務調度、服務質量和服務成本之間的關係，實現高效能的網路管理，是網路功能虛擬化套用中一個亟待解決的重要問題。本項目擬從理論、模型以及算法層面對該問題進行研究。首先研究如何通過虛擬網路功能實例部署、資源分配以及流負載均衡，在保證服務質量的同時最佳化服務成本；在此基礎上，進一步提出以最小化網路服務時延為目標的數據包實時調度策略；接著設計線上實例部署與資源分配算法，以應對網路中的各類動態事件；最後分析狀態複製與同步問題，以最小化流遷移時延與同步成本為目標，研究帶狀態的網路流遷移策略。通過本項目的研究，可望在理論上揭示資源調度與服務質量的關聯性，探索高效能網路功能虛擬化的資源分配與任務調度的最佳化模型，在工程上為網路功能虛擬化的套用提供技術支撐。
結題摘要
申請人的主要的研究方向是網路功能虛擬化技術，該技術通過解耦網路服務和物理硬體，使得硬體功能以虛擬機的形式按需部署在通用伺服器上。當網路功能脫離了硬體束縛，那么如何管理網路功能就成為了最佳化服務效能的關鍵問題和核心挑戰。申請人針對現在網路功能虛擬化研究工作中存在的非聯合最佳化、粗粒度調度、定規則控制的現狀造成的低效用、多擁塞、弱智慧型問題展開了討論，從分析框架、調度策略和控制算法層面展開研究，主要包括以下三方面，（1）多語義跨狀態的一體化分析框架：我們首先分析了不同語義和狀態需求的處理過程，提出一個服務邏輯的擴展結構，把不同的處理語義和狀態同化成一體化的分析框架。基於此框架上，分析不同的服務質量需求，定製網路功能的數量和部署和網路流的分配方案，降低了27%的網路服務開銷。（2）網路功能和網路流制定動態調度策略：申請人首先以服務鏈上的各個網路功能為元單位，建立了新的多跳動態佇列的網路模型，分析各個網路功能佇列對服務質量的影響，提出基於CPU+GPU的細粒度網路包分發策略。其次，申請人提出了網路流量突發的節點和時機的判定機制，並實現了“單服務多模式”的實際系統，使得“批處理”和“流處理”模式能夠共存並按需切換，針對流量突發進行最佳化，提升5倍的處理速度。（3）智慧型化的網路功能編排與流量控制算法：長期服務最佳化是一個馬爾科夫決策過程，申請人借鑑了強化學習的理念，設計了最大化服務長期效用的控制決策。在此基礎上，根據問題特性和決策關聯，設計了新的動作探索方法和激活函式，用數學模型來輔助動作探索和經驗回放過程，實現了訓練速度的23倍提升。本項目研究的成果在IEEE JSAC、IWQoS、ICDCS、SECON等國際知名學術期刊和會議上發表和錄用了論文13篇，其中CCF-A類論文2篇，CCF-B類論文3篇，SCI論文8篇。在項目支撐下申請了專利1項，參加國際會議和學術交流6次，和國內外同行專家進行交流合作。同時申請人基於本項目培養了6名研究生，其中4名已畢業。
