NFV网络功能虚拟化架构和基本概念(转载)

1. NFV网络功能虚拟化概述

  网络虚拟化技术，即用软件来安装、控制、操作那些运行在通用硬件上的网络功能，融合了云和虚拟化技术，使得新一代网络业务拥有更好的伸缩性和自动化能力。这些新涌现的技术经常被不加区分地称为NFV（网络功能虚拟化，Network Functions Virtualiztion）和SDN（软件定义网络，Software Define Network），虽然二者有逐渐融合之势，但二者的初衷和架构并不相同：

• SDN起源于园区网，发展于数据中心，目的是将控制平面和转发平面分离，通过集中化的控制平面能够灵活定义网络行为。
• NFV则由运营商联盟提出，为了加速部署新的网络服务，运营商倾向于放弃笨重昂贵的专用网络设备，转而使用标准的IT虚拟化技术来拆分网络功能模块，如DNS、NAT、Firewall等。于是一些运营商联合成立了欧洲通信标准协会ETSI（European Telecommunications Standards Institute），他的一个工作组（ETSI ISG NFV）负责开发制定电信网络的虚拟化架构，如NFV MANO。

2. ETSI NFV标准架构

ETSI小组使用三个关键标准提出他们的建议：
1. 解耦合：硬件和软件的分离；
2. 灵活性：自动化和可扩展的网络功能部署；
3. 动态操作：通过对网络状态的粒度控制和监控来控制网络功能的运行参数；

  基于上述三个关键标准，建立了下图ETSI NFV标准架构，其中包括**NFVI(NFV infrastructure)，VNFs和MANO(Management and Orchestration)**三个主要模块，三者是标准架构中顶级的概念实体。

• NFVI（NFV Infrastructure） 包含了虚拟化层（hypervisor或者容器管理系统，如Docker，以及vSwitch）以及物理资源，如COTS服务器、交换机、存储设备等。NFVI可以跨越若干个物理位置进行部署，此时，为这些物理站点提供数据连接的网络也称为NFVI的一部分。为了兼容基于现有的网络架构，NFVI的网络接入点要能够跟其它物理网络互联互通。NFV支持多vendor，NFVI是一种通用的虚拟化层，所有虚拟资源应该是在一个统一共享的资源池中，不应该受制或者特殊对待某些运行其上的VNF。

• VNFs(Virtual Network Functions) 指的是具体的虚拟网络功能，提供某种网络服务，是软件，利用NFVI提供的基础设施部署在虚拟机、容器或者bare-metal物理机中。相对于VNF，传统的基于硬件的网元可以称为PNF。VNF和PNF能够单独或者混合组网，形成所谓的service chain，提供特定场景下所需的E2E网络服务。NFV是网络功能虚拟化技术或概念，解决了将网络功能部署在通用硬件上的问题，需要与VNF相区分。

• MANO（Management and Orchestration） 提供了NFV的整体管理和编排，向上接入OSS/BSS(Operational and Billing Support System)，由NFVO（NFV Orchestrator）、VNFM（VNF Manager）以及VIM（Virtualised infrastructure manager）虚拟化基础设施管理器三者共同组成。Orchestrate代表编排，各个VNF、PNF、及其它各类资源只有合理编排下，在正确的时间做正确的事情，整个系统才能发挥应有的作用。

  • VIM：VIM主要是NFV基础资源管理，主要是管理计算、存储和网络资源，其实就是管理服务器。NFVI被VIM管理，VIM控制着VNF的虚拟资源分配，如虚拟计算，虚拟存储和虚拟网络。Openstack和VMWare都可以作为VIM，前者是开源的，后者是商业的。
  • VNFM：管理VNF的生命周期，如上线、下线，进行状态监控、image onboard，在服务器上创建、删除VNF这些东西。VNFM基于VNFD（VNF描述）来管理VNF。
  • NFVO：主要是业务编排，用以管理NS（Network Service，网络业务）生命周期，并协调NS生命周期的管理、协调VNF生命周期的管理（需要得到VNF管理器VNFM的支持）、协调NFVI各类资源的管理（需要得到虚拟化基础设施管理器VIM的支持），以此确保所需各类资源与连接的优化配置。onboard新的网络业务，VNF转发表，VNF package。 NFVO基于NSD（网络服务描述）运行，NSD中包含Service chain，NFV以及perfomance goal等。相当于在已经创建好的VNF上下发业务配置。

3. 设计原理

1. NFV架构将物理网元的一些功能拆分开来，这样更便于运营商从多个vendor那里选择最适合自己的VNF。
2. VNF可以被用于不同的物理硬件和hypervisor。
3. 能够只通过软件进行快速发布。
4. 标准的开放接口便于multi-vendor间的VNF进行交互。
5. 使用低成本的通用硬件，不受制于特定供应商。

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参考文章1:NFV基本概念
参考文章2：ETSI的NFV经典参考架构