Recently, the advances on programmable data plane (PDP) promote the studies on the network virtualization in a PDP-based substrate network (SNT). In this paper, we address the table resource virtualization and network slicing in PDP-based SNTs. We first leverage the idea of “Big-Switch” to design an effective table resource virtualization scheme in which the flow tables of a virtual switch (V-SW) can be installed in multiple adjacent substrate switches (S-SWs) according to their table sizes, while the feasible table size(s) on each S-SW are determined based on the global information of the SNT. By doing so, we can regulate the flow tables in the S-SWs in a more organized way to minimize memory fragmentation. Next, we address the network slicing based on the virtualization scheme, and come up with a three-layer VNE problem. To the best of our knowledge, such a VNE problem has not been studied before and the existing algorithms designed for traditional two-layer VNE problems can hardly solve it. We formulate an integer linear programming (ILP) model to solve the VNE problem exactly, and also design a time-efficient heuristic that can provide near-optimal solutions. Finally, we implement the heuristic in TPVX, which is a network hypervisor based on protocol-oblivious forwarding (POF), and also improve its performance by introducing source routing. The new TPVX is experimentally demonstrated in a real network testbed, and the results verify that our proposal maintains the additional latency caused by the three-layer VNE well and would not degrade the network services in virtual networks (VNTs).

中文翻译：

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可编程数据平面中的表资源虚拟化和网络切片

最近，可编程数据平面（PDP）的进展促进了基于 PDP 的基板网络（SNT）中网络虚拟化的研究。在本文中，我们解决了基于 PDP 的 SNT 中的表资源虚拟化和网络切片。我们首先利用“Big-Switch”的思想来设计一个有效的表资源虚拟化方案，其中虚拟交换机（V-SW）的流表可以根据它们的表安装在多个相邻的基板交换机（S-SW）中大小，而每个 S-SW 上的可行表大小是根据 SNT 的全局信息确定的。通过这样做，我们可以以更有条理的方式调节 S-SW 中的流表，以最大限度地减少内存碎片。接下来，我们解决基于虚拟化方案的网络切片，并提出三层 VNE 问题。据我们所知，以前没有研究过这样的 VNE 问题，现有的针对传统两层 VNE 问题设计的算法很难解决它。我们制定了一个整数线性规划 (ILP) 模型来准确地解决 VNE 问题，并且还设计了一种可以提供接近最优解的省时启发式方法。最后，我们在 TPVX 中实现了启发式，它是一种基于协议不经意转发 (POF) 的网络管理程序，并通过引入源路由来提高其性能。新的 TPVX 在真实的网络测试台上进行了实验证明，结果验证了我们的提议很好地保持了由三层 VNE 引起的额外延迟，并且不会降低虚拟网络 (VNT) 中的网络服务。这样的 VNE 问题以前没有研究过，现有的为传统的两层 VNE 问题设计的算法很难解决它。我们制定了一个整数线性规划 (ILP) 模型来准确地解决 VNE 问题，并且还设计了一种可以提供接近最优解的省时启发式方法。最后，我们在 TPVX 中实现了启发式，它是一种基于协议不经转发 (POF) 的网络管理程序，并通过引入源路由来提高其性能。新的 TPVX 在真实的网络测试台上进行了实验证明，结果验证了我们的提议很好地保持了由三层 VNE 引起的额外延迟，并且不会降低虚拟网络 (VNT) 中的网络服务。这样的 VNE 问题以前没有研究过，现有的为传统的两层 VNE 问题设计的算法很难解决它。我们制定了一个整数线性规划 (ILP) 模型来准确地解决 VNE 问题，并且还设计了一种可以提供接近最优解的省时启发式方法。最后，我们在 TPVX 中实现了启发式，它是一种基于协议不经转发 (POF) 的网络管理程序，并通过引入源路由来提高其性能。新的 TPVX 在真实的网络测试台上进行了实验证明，结果验证了我们的提议很好地保持了由三层 VNE 引起的额外延迟，并且不会降低虚拟网络 (VNT) 中的网络服务。我们制定了一个整数线性规划 (ILP) 模型来准确地解决 VNE 问题，并且还设计了一种可以提供接近最优解的省时启发式方法。最后，我们在 TPVX 中实现了启发式，它是一种基于协议不经转发 (POF) 的网络管理程序，并通过引入源路由来提高其性能。新的 TPVX 在真实的网络测试台上进行了实验证明，结果验证了我们的提议很好地保持了由三层 VNE 引起的额外延迟，并且不会降低虚拟网络 (VNT) 中的网络服务。我们制定了一个整数线性规划 (ILP) 模型来准确地解决 VNE 问题，并且还设计了一种可以提供接近最优解的省时启发式方法。最后，我们在 TPVX 中实现了启发式，它是一种基于协议不经转发 (POF) 的网络管理程序，并通过引入源路由来提高其性能。新的 TPVX 在真实的网络测试台上进行了实验证明，结果验证了我们的提议很好地保持了由三层 VNE 引起的额外延迟，并且不会降低虚拟网络 (VNT) 中的网络服务。它是一个基于协议忽略转发 (POF) 的网络管理程序，并且还通过引入源路由来提高其性能。新的 TPVX 在真实的网络测试台上进行了实验证明，结果验证了我们的提议很好地保持了由三层 VNE 引起的额外延迟，并且不会降低虚拟网络 (VNT) 中的网络服务。它是一个基于协议忽略转发 (POF) 的网络管理程序，并且还通过引入源路由来提高其性能。新的 TPVX 在真实的网络测试台上进行了实验证明，结果验证了我们的提议很好地保持了由三层 VNE 引起的额外延迟，并且不会降低虚拟网络 (VNT) 中的网络服务。