IEEE ¡GLOBECOM ¡2015, ¡San ¡Diego, ¡CA ¡ Towards ¡Min-‑Cost ¡Virtual ¡Infrastructure ¡Embedding AHSN-‑I-‑2: ¡Design ¡and ¡Next ¡Generation ¡Network ¡II ¡ ¡ Ruozhou ¡Yu, ¡Guoliang ¡Xue, ¡Xiang ¡Zhang (Interactive ¡Session) ¡ Towards ¡Min-‑Cost ¡Virtual ¡Infrastructure ¡Embedding Ruozhou ¡Yu, ¡Guoliang ¡Xue, ¡Xiang ¡Zhang ¡ Arizona ¡State ¡University Yu, ¡ Xue ¡ and ¡ Zhang ¡ ({ruozhouy, ¡ xue, ¡ xzhan229}@asu.edu) ¡ are ¡ all ¡ with ¡ Arizona ¡ State ¡ University, ¡ Tempe, ¡ AZ ¡ 85287. ¡ All ¡ correspondences ¡should ¡be ¡addressed ¡to ¡Guoliang ¡Xue. ¡This ¡research ¡was ¡supported ¡in ¡part ¡by ¡NSF ¡grants ¡1421685, ¡1457262 ¡ and ¡1461886. ¡The ¡information ¡reported ¡here ¡does ¡not ¡reflect ¡the ¡position ¡or ¡the ¡policy ¡of ¡the ¡federal ¡government. ¡
IEEE ¡GLOBECOM ¡2015, ¡San ¡Diego, ¡CA ¡ Towards ¡Min-‑Cost ¡Virtual ¡Infrastructure ¡Embedding AHSN-‑I-‑2: ¡Design ¡and ¡Next ¡Generation ¡Network ¡II ¡ ¡ Ruozhou ¡Yu, ¡Guoliang ¡Xue, ¡Xiang ¡Zhang (Interactive ¡Session) ¡ 7 3 Virtual Network Embedding (VNE) Introduction 7 5 4 2 4 3 3 1 3 4 3 6 4 4 3 • One-‑to-‑one ¡virtual-‑physical ¡node ¡ 2 7 3 X VNR$1 VNR$2 mapping ¡for ¡each ¡VNR ¡ 4 Embedding ¡ virtual ¡ networked ¡ infra-‑ 3 1 structure ¡ is ¡ a ¡ significant ¡ problem ¡ in ¡ 4 network ¡ virtualization, ¡ data ¡ center ¡ • Virtual ¡links ¡can ¡only ¡map ¡to ¡physical ¡ 5 networks, ¡etc. ¡ Virtual)nodes 6 paths Virtual)links Two ¡related ¡problems: ¡ Physical)node 15 Physical)node • Virtual ¡Network ¡Embedding ¡(VNE) ¡ Virtual)network)request 3 Node)capacity/demand • Virtual ¡ Infrastructure ¡ Embedding ¡ 7 Virtual Infrastructure Embedding (VIE) 5 (VIE) ¡ 3 Link)capacity/demand 4 Extensive ¡ efforts ¡ have ¡ been ¡ devoted ¡ 6 • Server ¡consolidation : ¡ many-‑to-‑one ¡ to ¡ the ¡ VNE ¡ problem, ¡ but ¡ VIE ¡ only ¡ 7 receives ¡attention ¡from ¡recently. ¡ node ¡mapping ¡ 4 Server ¡consolidation ¡ 3 1 4 increases ¡success ¡ In ¡this ¡work ¡we ¡study ¡how ¡to ¡extend ¡a ¡ • Virtual ¡link ¡can ¡map ¡to ¡physical ¡path ¡ probability ¡and ¡ famous ¡ algorithm ¡ for ¡ VNE ¡ to ¡ be ¡ also ¡ ¡ 5 6 or ¡ intra-‑server ¡communication ¡links applied ¡to ¡the ¡VIE ¡problem. reduces ¡bandwidth 15 Yu, ¡ Xue ¡ and ¡ Zhang ¡ ({ruozhouy, ¡ xue, ¡ xzhan229}@asu.edu) ¡ are ¡ all ¡ with ¡ Arizona ¡ State ¡ University, ¡ Tempe, ¡ AZ ¡ 85287. ¡ All ¡ correspondences ¡should ¡be ¡addressed ¡to ¡Guoliang ¡Xue. ¡This ¡research ¡was ¡supported ¡in ¡part ¡by ¡NSF ¡grants ¡1421685, ¡1457262 ¡ and ¡1461886. ¡The ¡information ¡reported ¡here ¡does ¡not ¡reflect ¡the ¡position ¡or ¡the ¡policy ¡of ¡the ¡federal ¡government. ¡
IEEE ¡GLOBECOM ¡2015, ¡San ¡Diego, ¡CA ¡ Towards ¡Min-‑Cost ¡Virtual ¡Infrastructure ¡Embedding AHSN-‑I-‑2: ¡Design ¡and ¡Next ¡Generation ¡Network ¡II ¡ ¡ Ruozhou ¡Yu, ¡Guoliang ¡Xue, ¡Xiang ¡Zhang (Interactive ¡Session) ¡ 7 3 1 Algorithm Node Existing algorithm: ViNE ViNE Case 1: node conflict happens embedding when two nodes are both probability 0.2 0.8 partially mapped to one host Virtual Node Mapping: 0.2 0.8 ViNE ¡is ¡a ¡rounding-‑based ¡algorithm ¡for ¡ that has insufficient capacity. the ¡ VNE ¡ problem, ¡ proposed ¡ in ¡ 2009 ¡ X 1. Form relaxed integer program by ¡Chowdhury ¡et. ¡al. ¡ formulation L ; The ¡algorithm ¡achieves ¡ joint ¡node ¡and ¡ 8 5 link ¡ mapping ¡ via ¡ solving ¡ a ¡ relaxed ¡ LP ¡ Solve L and sort all variables; 2. of ¡the ¡problem ¡formulation, ¡and ¡then ¡ apply ¡ variable ¡ rounding ¡ to ¡ maintain ¡ Case 2: link conflict happens integrality. ¡ 3. For each node mapping variable do when two nodes are partially 5 5 10 However, ¡ in ¡ the ¡ VIE ¡ problem, ¡ since ¡ mapped to two host that has a) Round the variable based server ¡ consolidation ¡ is ¡ enabled, ¡ the ¡ on its value; insufficient bisectional ViNE ¡ algorithm ¡ may ¡ encounter ¡ two ¡ 0.4 0.6 types ¡of ¡conflicts ¡during ¡rounding: ¡ bandwidth between them. 0.8 0.2 1. Node ¡embedding ¡conflict , ¡and ¡ ¡ Virtual Link Mapping: X 2. Link ¡embedding ¡conflict . 4 12 4. Solve Multi-Commodity-Flow 6 7 5 for link mapping. 1 ¡ N. ¡ M. ¡ M. ¡ K. ¡ Chowdhury, ¡ M. ¡ R. ¡ Rahman, ¡ and ¡ R. ¡ Boutaba. ¡ Virtual ¡ Network ¡ Embedding ¡ with ¡ Coordinated ¡ Node ¡ and ¡ Link ¡ Mapping . ¡ In ¡ IEEE ¡ INFOCOM , ¡pp. ¡783–791, ¡2009. ¡ Yu, ¡ Xue ¡ and ¡ Zhang ¡ ({ruozhouy, ¡ xue, ¡ xzhan229}@asu.edu) ¡ are ¡ all ¡ with ¡ Arizona ¡ State ¡ University, ¡ Tempe, ¡ AZ ¡ 85287. ¡ All ¡ correspondences ¡should ¡be ¡addressed ¡to ¡Guoliang ¡Xue. ¡This ¡research ¡was ¡supported ¡in ¡part ¡by ¡NSF ¡grants ¡1421685, ¡1457262 ¡ and ¡1461886. ¡The ¡information ¡reported ¡here ¡does ¡not ¡reflect ¡the ¡position ¡or ¡the ¡policy ¡of ¡the ¡federal ¡government. ¡
IEEE ¡GLOBECOM ¡2015, ¡San ¡Diego, ¡CA ¡ Towards ¡Min-‑Cost ¡Virtual ¡Infrastructure ¡Embedding AHSN-‑I-‑2: ¡Design ¡and ¡Next ¡Generation ¡Network ¡II ¡ ¡ Ruozhou ¡Yu, ¡Guoliang ¡Xue, ¡Xiang ¡Zhang (Interactive ¡Session) ¡ VIE-‑SR ¡trades ¡linear ¡ 7 3 VIE Sequential Rounding time ¡to ¡achieve ¡ Case 1: node conflict better ¡embedding. solved via re-solving Virtual Node Mapping: 0.2 0.8 the program and 7 3 0.2 0.8 rounding 1. Form relaxed integer program formulation L ; To ¡address ¡the ¡conflicts, ¡we ¡propose ¡a ¡ 1.0 new ¡algorithm. ¡ 0.67 2. While some node not mapped do 0.33 8 5 Instead ¡ of ¡ rounding ¡ all ¡ fractional ¡ Solve L and sort fractional variables ¡based ¡on ¡the ¡initial ¡program, ¡ a) we ¡ update ¡ the ¡ program ¡ after ¡ each ¡ variables; 5 5 8 5 10 variable ¡ is ¡ rounded , ¡ and ¡ re-‑solve ¡ the ¡ updated ¡ program ¡ which ¡ is ¡ used ¡ to ¡ b) Round the first variable round ¡other ¡fractional ¡variables. ¡ 0.4 0.6 based on its value; 0.8 0.2 We ¡call ¡this ¡iterative ¡program ¡solving ¡ 5 10 5 Update L based on the and ¡ rounding ¡ process ¡ the ¡ Sequential ¡ c) Rounding ¡(VIE-‑SR) ¡ algorithm. rounded variable ; 4 12 6 7 6 0.2 0.8 1.0 Virtual Link Mapping: Case 2: link conflict solved via re-solving the program and 4. Solve Multi-Commodity-Flow for Sequential Rounding 4 12 link mapping. 6 7 rounding 6 Yu, ¡ Xue ¡ and ¡ Zhang ¡ ({ruozhouy, ¡ xue, ¡ xzhan229}@asu.edu) ¡ are ¡ all ¡ with ¡ Arizona ¡ State ¡ University, ¡ Tempe, ¡ AZ ¡ 85287. ¡ All ¡ correspondences ¡should ¡be ¡addressed ¡to ¡Guoliang ¡Xue. ¡This ¡research ¡was ¡supported ¡in ¡part ¡by ¡NSF ¡grants ¡1421685, ¡1457262 ¡ and ¡1461886. ¡The ¡information ¡reported ¡here ¡does ¡not ¡reflect ¡the ¡position ¡or ¡the ¡policy ¡of ¡the ¡federal ¡government. ¡
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