NFV知识培训ppt课件

目录NFV基本概念和架构虚拟化和云化NFV自底向上各层要求中国移动电信云工作进展NFV知识培训1解耦开放简化厂商A厂商B厂商C厂商D厂商EFrom:传统烟囱式结构：软件和硬件合一To:软件和硬件解耦NFV即NetworkFunctionsVirtualization（网络功能虚拟化），就是将传统的CT业务部署到云平台上（云平台是指将物理硬件虚拟化所形成的虚拟机平台，能够承载CT和IT应用），从而实现软硬件解耦合。什么是NFV2NFV的ETSI标准架构•包括虚拟机管理软件和硬件•Hypervisor是每个服务器上的虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络能力的直接提供者•运行在虚拟化平台上的网元软件•最小部署单元是一个或者多个VM•NFVO（NFVOrchestration)负责网络业务的部署，比如VoLTE服务、RCS服务……，以及跨厂家、跨数据中心的全局资源管理•VNFM(VNFmanager）负责网元生命周期管理，基本能力包括网元VM的增、删、查、改•VIM（VirtualInfrastructureManager）是云平台的管理，负责硬件管理、VM部署、VM协调和调度等VNF：虚拟化网络功能NFVI:NFV基础设施MANO=NFVO+VNFM+VIMComputingHardwareStorageHardwareNetworkHardwareHardwareresourcesVirtualisationLayerVirtualisedInfrastructureManagerVNFManagerVNF2OrchestratorOSS/BSSVNF3VNF1VirtualComputingVirtualStorageVirtualNetworkNFVManagementandOrchestrationEMS2EMS3EMS1Service,VNFandInfrastructureDescriptionNFVIVNF3ETSINFVISG特点：•运营商主导•分析需求，制定架构•250+家厂商参与，IT厂商参与众多2012.10，13家运营商发起产业互动验证NFV的起源及标准化：以商业化为目标，应对互联网的挑战20132014201520162017Phase1：定义框架，流程存在争议Phase2：解决争议问题，以及互操作和具体实现；Phase3：聚焦部署场景ETSINFVISGNFV标准化进展NFV的开源平台（OpenPlatformForNFV）项目，目标是成为运营级别的集成开源参考平台，从而加速NFV技术演进和商用进程：当前聚焦云基础设施。3GPPSA5主要研究NFV的管理接口，各项目仍处于功能需求讨论的初级阶段201845NFV/SDN的发展体现了CT和IT的结合标准化组织开源组织SDNForwardingControllerAPP北向接口OpenFlow南向接口Netconf…APPAPP•开放：软硬件的解耦，功能软件化成为趋势，带来原有封闭产业的开放和IT/CT产业的互相渗透，通信协议接口变成了API调用的软件接口，软件互操作成为主要内容•标准：需要依赖事实标准投入来增强互通性，需重视开源发展和软件开发、集成和认证能力，提升软件层面的互操作能力VIMNFVOVNFM云管理Hypervisor/虚拟机管理VMM硬件资源（计算、存储、网络）虚拟机VM虚拟机VMVNF(vCSCF，vHSS...)VNF(vCPE,vBRAS…)虚拟层硬件OSS/BSS虚拟网元KVM/OVS/DPDKNetworkVirtualizationStorageVirtualizationOPNFVDanubeOverviewComputeVirtualizationManagementandOrchestrationVirtualNetworkFunctionsOpenStackKVMOpenDaylightOVSONOSComputeStorageNetworkInfrastructurePharosCommunityLabsOPNFVBareMetalLabUpstreamProjectCollaboration:IntegrationTestingNewFeaturesOpenContrailCephODPDPDKAlignmentInstallationCompositionFunctionalSystemPerformanceNFVFeaturesContinuousIntegration/ContinuousDeploymentDocumentationSecurityFD.ioDataPlaneLXD6目录NFV基本概念和架构虚拟化和云化NFV自底向上各层要求中国移动电信云工作进展7资源独立操作系统必须与硬件紧耦合资源抽像成共享资源池上层操作系统与硬件解耦，操作系统从资源池中分配资源传统架构/模式虚拟化架构/模式虚拟化：引入虚拟化层，对物理资源进行抽象，让资源使用者更加灵活地使用资源。IT虚拟化的优势•降低运营成本•降低能源消耗•提升资源利用率•提高应用兼容性•加速应用部署•动态调度资源虚拟化是什么？8NFV不仅是虚拟化，更需要软件云化架构提高弹性与可靠性软件与硬件绑定虚拟机软硬件解耦VNF内部视角(如CSCF)软硬件解耦云化关键能力区别•程序与数据分离，转发与数据分离•支持水平扩容，内存分布式数据库虚拟化业务逻辑与业务数据绑定VNF（如CSCF）业务逻辑与业务数据绑定业务数据层（内存分布式数据库）业务逻辑层会话转发层9弹性：业务按需快速自动伸缩主DB备DBABC…无状态分布式N+M冗余的业务处理模块实时话务实时话务…业务分发新生产模块根据CPU负载分发获取动态数据动态数据:用户签约数据，链路局向配置数据，稳态呼叫会话数据无状态分布式N+M冗余的业务处理模块实时话务实时话务…业务分发根据CPU负载分发稳态话务可以在立即在其他模块中重建实时话务ABC…主DB被DBABC…ABC…业务分发业务分发主备主备10高可靠性：多层HA机制协同确保业务5个9可用性应用层网元网元：组Pool容灾网元业务模块冗余机制2：无状态N+M业务模块业务模块CloudOS冗余机制：虚拟机快速重建新生成虚拟机硬件层冗余机制：簇化以及物料冗余硬件层/VM层/业务层各层可靠性各自独立，高度互补确保整体可用性确保应用层会话”0”中断确保资源永远可用99.999%可用性虚拟机11IMSEPC…NFV网络云化演进：从NFV云化到微服务化物理机•软件与硬件耦合•业务和数据无法解耦云化•VNF三层云化架构，程序和数据分离,业务处理逻辑无状态化•通过编排器Orchestrator实现多厂商应用的自动化部署OrchestrationDatabaseLoadBalanceRegionalDCEdgeDCCenterDCApplogicApplogicAppLogic~20152016-2017•面向微服务的软件架构•轻量级虚拟化(容器技术)•E2E自动化编排•可编程&切片MicroServiceSlicingOn-Demand2018-2020超越虚拟化、立足云化，建设面向5G微服务化演进的NFV云化网络微服务化12目录NFV基本概念和架构虚拟化和云化NFV自底向上各层要求中国移动电信云工作进展13通用硬件：提升转发能力，匹配电信业务需求vRANvGWvMSEvSWITCH电信云：3GPP网状互通东西流量大IT云：Client/Server模式南北流量大vAPP1vAPP2vAPP3vSWITCHIT网络关注计算和存储电信网络关注数据转发和I/O吞吐量会话表示层应用存储转发计算物理数据链路网络传输层吞吐量硬件CloudOSVNFXGbps4Gbps硬件CloudOSVNF通用X86DPDK+SR-IOV直通技术X倍性能提升/板卡=1加速子卡X单板加速板卡软硬直通通用IPSec/SA/Gb加速子卡COTSOSVNFMANO集成服务14虚拟层：基于开放、开源架构打造多业务电信级云平台物理机I层管理进程VM普通虚拟机VM低时延虚拟机Cpu0Cpu1Cpu2Cpu3Cpu4Cpu5Cpu6Cpu7Cpu8VM普通虚拟机OpenStack创建虚拟机指定低时延敏感属性低时延业务VM独占资源HostOS&HypervisorHostOS&HypervisorHostOS&Hypervisor共享资源池FailedServer①服务器故障：异常下电，宕机，物理组件故障……②HostOS故障：Crash，关键进程Hangup亲和性调度实现电信级性能虚拟机大页、IO-NUMA、虚拟机带宽调度等电信亲和性调度算法vCPU绑定到物理CPU核，禁止超分配、内存预占等，避免超分带来性能下降和不确定性以开放开源OPENSTACK架构以及KVM虚拟化层为基础，通过亲和性调度及电信级故障检测与恢复进行电信级增强加固1s内故障检测（Watchdog、亚健康检测、黑匣子、主机故障检测机制）30s内恢复虚拟机电信级故障检测与恢复保证高可靠性COTSOSVNFMANO集成服务15传统网络(软硬件耦合)IMSEPCDCCloudOSvEPCvIMS虚拟化(软硬件解耦)DCDCCloudOSCloudOS跨DC中间件分布式DB负载均衡层业务处理层云化架构(软件原子化&数据处理分离)虚拟化是技术视角的概念：实现软硬件解耦的IT技术云化的第一步云化是业务视角的概念：•单模块快速扩缩容，提升资源利用率•虚拟机故障隔离，快速故障恢复•独立备份机制提供更高的可靠性软硬件解耦软件功能原子级化业务处理&数据分离分布式内存智能负载均衡跨DC的分布式部署、业务和数据分离、负载均衡是VNF重构的关键点VNF：电信级可靠性和弹性需要全分布式的云化软件架构COTSOSVNFMANO集成服务MANO：从一个配置实例来看MANO各部件的业务职责配置设计终结运行管理部署MANO：全生命周期管理OSS/BSSVNFNFVIEMSVIMVNFMNFVOWANInfrastructureManagerVNFDMANO21345获取资源NFVO从VIM获取虚拟资源状态下发执行NFVO决策EPC部署并下发VNFM执行VNF请求VNFM向VIM请求创建MME/GW的VMVM创建VIM根据要求创建VMVNF配置VNFM知会EMS配置MME/GW业务12345以实例化一个EPC网络为例COTSOSVNFMANO集成服务MANO：对NFV整体及各层理解和实践是MANO应用的基础开放架构异厂家及VNF与PNF管理异构网络和跨DC资源管理可编程API，支持多种接口形式算法建模业务建模预测跨层故障关联和自愈能力易部署图形化界面，简化配置难度功能插件化，增值服务套件•快速集成与业务发放•业务故障恢复•资源高效利用•IOT测试•电信运维经验•定制化能力电信业务理解服务集成能力MANODC/VNF资源预测历史数据预测数据123456891011127OSS/BSSVNFNFVIEMSVIMNFVOVNFMPNFVNF…PNFMANOHSSCSCFFirewallPGWMMEVNFLibraryPolicyLibraryScale-InPolicyScale-OutPolicyAlarmPolicyResourcePolicy…VNFCOTSOSVNFMANO集成服务18目录NFV基本概念和架构虚拟化和云化NFV自底向上各层要求中国移动电信云工作进展19下一代网络转型的发展目标•未来新型数据中心，采用IT通用服务器构建资源池，电信设备软硬解耦，以软件形式形成电信云，并支撑内容分发、边缘计算等能力新型数据中心（云化部署形态）核心技术：网络功能虚拟化NFV、电信云核心技术：软件定义网络SDN•未来新型网络，采用控制转发分离和路由集中计算，实现网络灵活、智能调度和网络能力的开放新型网络（智能化网络调度）•未来新型大脑，实现跨领域、端到端、全网资源和网元流量流向管理编排和调度新型大脑（智能网络编排）核心技术：协同编排Orchestr