Joint Admission Control and Resource Allocation of Virtual Network Embedding Via Hierarchical Deep Reinforcement Learning

计算机科学 嵌入 网络拓扑 人工智能 网络虚拟化 资源(消歧) 虚拟化 计算机网络 操作系统 云计算
作者
Tianfu Wang,Li Shen,Qilin Fan,Tong Xu,Tongliang Liu,Hui Xiong
出处
期刊:IEEE Transactions on Services Computing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-14 被引量:2
标识
DOI:10.1109/tsc.2023.3326539
摘要

As an essential resource management problem in network virtualization, virtual network embedding (VNE) aims to allocate the finite resources of physical network to sequentially arriving virtual network requests (VNRs) with different resource demands. Since this is an NP-hard combinatorial optimization problem, many efforts have been made to provide viable solutions. However, most existing approaches have either ignored the admission control of VNRs, which has a potential impact on long-term performances, or not fully exploited the temporal and topological features of the physical network and VNRs. In this paper, we propose a deep H ierarchical R einforcement L earning approach to learn a joint A dmission C ontrol and R esource A llocation policy for VNE, named HRL-ACRA. Specifically, the whole VNE process is decomposed into an upper-level policy for deciding whether to admit the arriving VNR or not and a lower-level policy for allocating resources of the physical network to meet the requirement of VNR through the HRL approach. Considering the proximal policy optimization as the basic training algorithm, we also adopt the average reward method to address the infinite horizon problem of the upper-level agent and design a customized multi-objective intrinsic reward to alleviate the sparse reward issue of the lower-level agent. Moreover, we develop a deep feature-aware graph neural network to capture the features of VNR and physical network and exploit a sequence-to-sequence model to generate embedding actions iteratively. Finally, extensive experiments are conducted in various settings, and show that HRL-ACRA outperforms state-of-the-art baselines in terms of both the acceptance ratio and long-term average revenue. Our code is available at https://github.com/GeminiLight/hrl-acra .

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