问题：[题]

题目：虚拟网络映射及其演化机理研究

目前，互联网已经融入到人们工作生活的各个领域。然而，在互联网蓬勃发展景象的背后存在着一些无法忽视的问题。互联网汇聚了大量的资源，然而由于利用率低下却又需要更多的资源。海量的资源不仅消耗大量的能源、增加企业的运营管理维护成本，还增加了环境的负担。如何将广域分布的异构资源按需组织和管理，实现动态、跨自治域的资源共享与协同，以提高综合利用率、降低运营管理成本自然地成为一个重要的研究问题。 网络资源管理在聚合资源时除了需要考虑网络资源的异构性、动态性、分布性和自治性等自然属性外，还需要考虑用户和应用对系统提出的服务质量保证、安全需求和绿色需求等非功能属性要求。由于虚拟化技术有良好的隔离性和封装性，已经成为实现广域资源共享和协作的基础和关键。虚拟机作为一种系统级的虚拟化技术在硬件与操作系统之间引入一个抽象层，屏蔽了底层硬件的异构性，有效解除了软件与硬件的耦合度，为软件提供了独占隔离的环境，使多个软件可以共享单个计算资源；虚拟网络则致力于网络的封装和共享，在底层物理网络和网络应用之间增加一个抽象层，抽象层对下层物理网络资源进行分割，隔离出多个虚拟网络，使网络资源能够共享、并存，互不影响。利用虚拟机封装计算资源，利用网络虚拟化技术构建所需的网络环境，即可构建出完全虚拟、隔离的应用运行环境。虚拟化的网络资源管理模式已经成为当前多种网络计算模式中的研究热点，特别是在云计算中，虚拟化技术已经成为其最基础、最核心的技术原动力之一。 本文以虚拟化网络资源管理中的资源分配和调度为研究内容，以提高资源的利用率，保障软件运行的服务质量为目标，对资源的高效分配，分配过程中的动态优化以及优化过程中服务质量保障等关键问题进行深入研究。本文深入分析了虚拟机与虚拟网络相关技术，并在此基础上提出了一种高效的虚拟网络映射方法，研究了虚拟网络映射过程中动态优化的机理，建立了动态调整过程中虚拟网络的可靠保障机制。本文的主要研究成果如下：1. 为提高虚拟网络映射过程中资源的利用率，提出了一种保持结点紧凑的虚拟网络映射方法。该方法将结点映射和链路映射两个阶段协同考虑，将所有满足结点计算能力要求，并通过1-割检验的结点都作为候选宿主，扩大了宿主的选择空间，有利于从整体上提高虚拟网络请求的接受率。证明了在带宽资源不受限时最紧凑结点映射即为最优结点映射，并进一步证明最紧凑结点映射为NPC问题且没有常数边界的多项式时间近似算法。实验结果表明，本方法可以有效提高资源利用率，请求接受率平均提高20%左右。2. 为了适应网络的动态变化，设计了一种负载自适应的虚拟网络映射机制。该机制根据负载变化对投入的资源进行动态调整，在保证服务质量的前提下，尽量使用最少的资源。证明了最少资源映射问题是NP-hard问题，给出了线性预测模型对负载变化进行预测，并可根据负载的历史数据计算模型参数，设计了依负载轻重对资源进行区域划分的方法，制订了区域演化策略，以实现负载平稳渐进的聚集。实验结果表明，本机制可以较好的适应负载的动态变化，服务提供结点数减少20%-45%，结点的平均利用率始终保持在较高的水平，利用率提高至少20%以上。3. 为了保证虚拟网络映射动态调整过程中的服务质量，提出了迁移过程中虚拟网络的可靠保障机制。该机制采取集中式信息管理分布式数据转发的方法，既有利于适应网络中结点的动态变化，又避免了数据集中转发引起的速度瓶颈问题；采取了二层虚拟的技术来组建虚拟网络，保证虚拟机迁移前后网络配置不变化；采用了存储重发机制，大大缩短了网络性能的恢复时间。实验结果表明，虚拟机迁移前后网络配置不变；迁移过程中，网络应用的网络连接不中断；迁移造成网络性能下降的时间约为400ms左右。