新媒传信小课堂——NFV的技术架构

NFV的技术架构

与其他任何一个新兴的技术一样,NFV这一概念从诞生到形成一个可行的参考架构经历了深入的研究过程。ETSI NFV ISG (欧洲电信标准协会网络功能虚拟化行业规范组织)成立之初就致力于研究与讨论NFV的需求和架构。NFV的逻辑架构可简单划分为以下几个部分,如图3-14所示。

图3-14 NFV的逻辑架构简图

图3-14简单概括了构成NFV逻辑架构的四个组成部分,分别是用于整体编排、控制管理的MANO (虚拟网元管理编排组件),网元赖以部署的NFVI (虚拟网元基础设施),VNF(虚拟网元)和OSS/ BSS (运营支持系统/业务支持系统)。这—逻辑架构图简化了各个组件内部的具体细节,从逻辑的角度详细解释了NFV的实现方式。随着NFV研究的逐渐深入以及NFV的部署经验日益丰富,该架构已逐渐成为NFV领域公认的事实架构,其中各逻辑组件所对应的物理实体也逐渐明晰。下文将对该架构的各模块及其具体实现进行阐述。

NFV基础设施(NFVI )

NFV基础设施包括NFV的硬件设施和虚拟设施。其中,NFV硬件设施是指NFV软件赖以运行的通用硬件,包括服务器、存储设备、网络设备等;NFV虚拟设施是指运行在这些通用硬件之上的宿主操作系统、Hypervisor及其向上提供的虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络服务。

NFV基础设施是VNF运行的基础。NFV基础设施的性能和可靠性极大地影响了运行在其上的VNF的性能和可靠性。NFV基础设施受到VIM (虚拟设施管理器)的监控和管理,VIM可以调用所有NFV基础设施,为其部署任务;同时NFV基础设施的所有信息应及时上传至VIM。

NFV中的VNF

NFV中的VNF使得整个NFV架构实现了“真正的”通信网络功能。传统的通信网络使用专用的硬件设备构成网络。而在NFV架构中,这些专用的硬件设备转变为VNF。这些VNF以软件的形式运行在NFV底层设施为其提供的VM (虚拟机)或容器中,提供与传统专用设备相同的业务功能。

一些人认为,从专用硬件设备到VNF只需要将传统专用设备中的软件运行在NFV中的虚机上即可,这种理解其实是错误的。NFV的意义不应只是表面上软件与硬件的分离和虚拟技术的引入,而应该考虑对CT网元的不同部件进行划分并利用IT中的虚拟技术实现。在这个过程中,要充分考虑IT设备的能力,对原有CT网元进行更细粒度的重新划分。依靠一个“硕大”的虚拟机实现传统网元完整的功能并不应该是NFV要实现的目标。NFV的最终目标应该是依靠多个小型的、功能细粒度划分的VNFC (虚拟网元组件)实现一个完整的网络功能,而这一网络功能应具有部署管理灵活、扩缩容能力和高可靠性等特点。小型化的VNFC使得整个虚拟网元的部署灵活性更大,资源利用更为充分。小型化的VNFC要求的虚拟核数较少,多个VNFC可部署在同一个服务器上,充分利用所有的虚拟核资源。而大型的VNFC虚拟核数较多,一个VNFC往往就要占用一个服务器,这样一来剩余的数量较少的虚拟核就无法得到充分使用。

NFV管理与编排:NFVMANO

在NFV的架构中,Orchestrator (编排器)、VNFM (虚拟网元 管理器)、VIM统称为NFVMANO。在整个NFV的架构中,NFV MANO起着管理、控制、协调的关键作用,而它的三个组件又分别有自己的分工:

1. Orchestrator

Orchestrator是整个NFV架构中的大脑,它向上负责接受管理者及OSS/BSS下发的部署需求,向下负责向VNFM和VIM下发具体的部署指令。Orchestrator将对整个NFV框架进行编排管理,并负责对网络业务的部署管理。Orchestrator下发的部署任务包含了对网络业务的抽象描述,VNFM和VIM负责将这一抽象描述落实为具体的虚拟机创建、镜像加载等工作。

2. VNFM

VNFM在整个NFV架构中充当VNF的管理者。其主要工作是对VNF进行生命周期管理,包括VNF的实例化、检测、扩缩容、终结等。在NFV的架构中,VNFM可以部署多个,而且由于VNFM与VNF有着密切的关系,VNF和VNFM通常是紧密绑定的。

3. VIM

VIM在整个NFV的参考架构中充当部署NFV设备的管理者,具体的工作包括管理、监控、配置硬件资源和其上的虚拟资源。虽然VIM名为虚拟设施管理器,但随着对NFV研究的深入,对物理设备的管理、监控和配置能力也成为VIM的重要功能之一。

目前,在NFV产业界,公认的VIM的具体实现组件是OpenStack, 如果采用SDN技术来构建虚拟网络的话,SDN控制器也可以被认为是VIM的一部分。OpenStack是传统的IT云管理组件,在NFV中, OpenStack也被选择作为其虚拟设施的管理器。然而,NFV架构的实现不仅需要有别于传统IT云的特殊需求,也对OpenStack提出了更多要求。SDN控制器在整个NFV的部署中用于配置、管理网络。相比 于仅使用OpenStack的网络组件Neutron,使用SDN控制器管理网络更加灵活。根据实际部署情况,考虑到管理的需要,NFV的架构也可能有多个VIM的存在。

4、OSS/BSS

OSS/BSS是NFV与传统电信网络对接的组件。它是电信运营商的一体化信息资源共享的支持系统。它主要由网络管理、系统管理、计费、营业、账务和客户服务等部分组成。引入NFV后,新的虚拟网络需要加入传统网络之中,变得可管可控。这其中一个重要的衔接部件就是OSS/BSS。OSS/BSS与编排器的接口将负责为编排器下发网络部署、管理命令,编排器会将这些命令转换为NFV的模板,并交给NFV各组件执行。因此,OSS/BSS与NFV编排器的接口实现尤为重要。

主要来源:通信4.0重新发明通信网 李正茂

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