解决服务链问题,寻求“真正的”NFV

NFV是否承诺太多却实现太少?自ETSI为NFV制定标准以来已有六年多了。NFV旨在迎来一个用虚拟功能取代基于物理和软件的设备的时代,允许在网络和用户周围重新构建和重新设计服务。解决方案将是可互操作的,在多个厂商合作的环境中无缝地跨设备进行工作。但现实情况却是,NFV的发展速度比预期的要慢很多。

许多移动运营商发现,服务功能链(SFC)的问题尤其严重。在虚拟演进分组核心(vEPC)或虚拟化基础设施管理(vIM)情况下的案例不多,但GiLAN的情况下比较多,尽管NFV可以在没有SFC的情况下部署。 (GiLAN是指运营商网络和互联网中GGSN/PGW之间的域。)

举个例子,移动视频流量管理,它是管理高需求,快速增长的移动流量的关键功能。在这种情况下,服务链将涉及在控制平面上传输终端用户元数据并将其动态应用于用户平面功能,所有这些都在紧迫的时间限制范围内,既增加价值又添加能够动态处理应用流量的网络管理点。实时执行此操作所存在的固有问题导致了惯性,使得满足当今流量多样性和容量需求的解决方案发展缓慢。

存在的问题

服务链中的问题已经成为NFV问题的缩影。在部署方面,服务链中功能的数量和种类受到很大限制。这将导致要么保留遗留的物理网络功能厂商,要么增加孤岛数量。但是,NFV愿景就是要打破这两个障碍。令人沮丧的是,随着运营商将固定的物理基础设施转变为基于软件的动态切换模型,成本也可能会随之增加。所以,事实证明这说起来容易做起来难。

那么,为什么这些限制今天才显现出来呢?在宏观上看,这可以归因于基础设施和功能的成熟。

以下是一些移动运营商明显存在的三个物理限制:

  • 异构环境中的缩放:缩放功能,必须从部署的角度考虑物理基础设施的实际情况。遗憾的是,在异构解决方案环境中,运营商可以有三个或四个厂商提供不同的服务。在全IP流量管理示例中,一个厂商提供控制,一个防病毒,另一个优化等。它们不太可能在前端无缝工作并且运行流畅,总是需要多个物理组件。每个盒子都会为整体流量管理增加额外的延迟,这将导致糟糕的体验质量(QoE)。 目前,GiLAN服务在移动路径上花费的时间为5到10毫秒。这意味着在部署多个服务时,如果用户平面流量必须在各种物理COTS硬件之间转换,则延迟会自动增加,并导致QoE较差。糟糕的QoE不仅会导致网络速度测试成绩不佳,而且最终会流失。在5G中,时间可能会降至1毫秒。
  • 控制平面和信令元数据:要在服务链上执行特定的功能,将元数据从分类器和头部传输到轻量级目录访问协议(LDAP)存储通常是基本要求。当功能是基于信令存储提供特定用户服务的策略时,通常就是这种情况。这从策略引用和网络标识开始,可以快速扩展。 从网络服务头(NSH)开始,有各种各样的技术。由于来自多个厂商的设备和协议过多,功能与需要管理的元数据量之间存在不兼容。所有这些都可能导致效率显著低下,尤其是当网络需要传输每个数据包时。因此,我们必须在所有厂商之间商定服务链的基本规则;应该缓存元数据,以便在发生更改时进行通信。这是厂商必须实施的关键改变。
  • 切换规则和多租户:运营商在Open vSwitch(OVS)等项目中为定义链规则及其可扩展性做出了巨大努力。有了开源就有改进的空间来处理大量的规则以及这些规则所需的更改。这可能导致交换框架简化,链中的函数数量减少,或者没有多租户的孤立服务链。

随着NFV部署的不断发展,运营商可以采用哪三种策略来缓解这些挑战?首先,业界需要在厂商、移动运营商和工作组之间营造一种协作环境,以推进虚拟GiLAN服务。

  • 更智能的缩放:对于虚拟GiLAN,增加虚拟网络功能(VNF)组件的灵活性可以更好地映射到物理硬件,这可以使所有组件位于一个物理COTS刀片上,从而减少传输数据的延迟。例如,在40个核心刀片系统中,8个可能被分配给管理程序,其余32个可以分为4个、8个或16个核心。使用更多的标准尺寸可以帮助操作员为故障转移和硬件规划做好准备。运营商也可以从更广泛的现成组件中受益。
  • 协同控制和信令:这是工作组可以发挥关键作用的领域。 NSH是当今流行的通用机制,但它并不适合所有环境,并且可能会显著超出有效负载。标准化和互操作性可以在两个方面发挥作用。 首先,在NSH的情况下,运营商经历了厂商锁定,其中每个域的参与者和交换提供商都有自己的风格,这对网络提供商的选择是不利的。 第二个,当功能之间的数据交换需要更高效和可扩展时,需要新的思维领导。业界在该领域进行矢量包处理(VPP),这可能是一个前进的方向。
  • 切换规则和多租户:一些操作员组协同工作,并在每个功能中使用内部编排。在移动数据流量管理中,对传输优化和切换到控制的所有功能的细粒度解构将检查数据包和有效负载,以将应用级分析划分到单独的VNF组件中。这会导致在多个点重建数据包、流和会话数据,以便强制实施策略规则。 最好的情况下,这是低效的,具有复杂的切换和不必要的跳跃;在最坏的情况下,这会增加延迟并导致糟糕的QoE和用户流失。运营商应该对实际需要的服务组成进行分析,并确定如何更紧密地集成这些服务。

“真正的”NFV?

NFV旨在打破孤岛。虚拟化被认为可以减少运营支出和资本支出,但它对一些运营商的底线产生了负面影响。难怪运营商想知道是否有人在实际部署“真正的”NFV。

好消息是“真正的”NFV之路正在走向成熟。由于编排、缩放和延迟存在困难,这限制了今天灵活服务链的有效部署。但这是可以克服的。需要注意的是,厂商必须认识到,NFV的承诺意味着更大程度的灵活性。因此,我们现在必须更广泛进行合作,讨论NFV的实际现实。随着5G的出现,对于这个行业来说,这是改变他们做事方式的最好时机。寻找“真正的”NFV的工作仍在继续。

原文发布于微信公众号 - SDNLAB(SDNLAB)

原文发表时间:2018-08-13

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