【转】网络功能虚拟化NFV(Network Functions Virtualization)架构及技术优势

科技   2024-11-04 21:20   河北  

1.什么是NFV?

网络功能虚拟化(Network Functions Virtualization,NFV)是一种关于网络架构的概念。我们平时使用的 x86 服务器由硬件厂商生产,在安装了不同的操作系统以及软件后实现了各种各样的功能。而传统的网络设备并没有采用这种模式,路由器、交换机、防火墙、负载均衡等设备均有自己独立的硬件和软件系统。NFV 借鉴了x86 服务器的架构,它将路由器、交换机、防火墙、负载均衡这些不同的网络功能封装成独立的模块化软件,通过在硬件设备上运行不同的模块化软件,在单一硬件设备上实现多样化的网络功能。

2.NFV架构

NFV 架构是欧洲电信标准协会(ETSI)提出的用于定义 NFV 实施标准的一种标准架构。NFV 的理念是将标准化的网络功能应用于统一制式的硬件上。不同于传统物理设备中软件与硬件强绑定的关系,在 NFV 架构中,实现各种网络功能的标准化软件必须能够应用在同一台硬件设备上。这就要求 NFV 需要有一个统一的标准。NFV 架构由基础网络功能虚拟化架构、虚拟网络功能功能、管理自动化及网络编排三个部分组成:

  • 基础网络虚拟化架构(Network Functions Virtualization Infrastructure, NFVI)

    NFVI 就好比各手机厂商推出的手机系统,它给硬件设备赋予基本的组件,支持网络应用所需要的软件或者容器管理平台。

  • 虚拟网络功能(Virtual Network Functions, VNF)

    VNF 是实现网络功能(转发服务、IP 配置等)的软件应用,就好比手机上的 APP。在 NFV 架构中,各种 VNF 在 NFVI 的基础上实现。由于 NFVI 是标准化的架构,使得不同的 VNF 获得了通用性,不再依赖于原来的黑盒设备。

  • 管理自动化及网络编排(Management and orchestration, MANO)

    MANO 是用于管理各 VNF 以及 NFVI 的统一框架,方便运维人员进行业务编排与设备管理。

NFV标准架构解释如下:

1)OSS/BSS

服务提供商的管理功能,不属于 NFV 框架内的功能组件,但 MANO 和网元需要提供对 OSS/BSS 的接口支持。

2)VNF

Virtual Network Functions,指虚拟机及部署在虚拟机上的业务网元、网络功能软件等。

3)NFVI

NFV Infrastructure,NFV基础设施,包括所需的硬件及软件。为 VNF 提供运行环境。

  • Hardware:硬件层,包括提供计算、网络、存储资源能力的硬件设备。
  • Virtualization Layer:虚拟化层,主要完成对硬件资源的抽象,形成虚拟资源,如虚拟计算资源、虚拟存储资源、虚拟网络资源。NFV标准架构定义的主要功能模块。

4)MANO

Management and Orchestration,NFV的管理和编排。包括VIM,VNFM及NFVO,提供对VNF和NFVI资源的统一管理和编排功能。

  • VIM:Virtualized Infrastructure Managers, NFVI管理模块,主要功能包括:资源的发现、虚拟资源的管理分配、故障处理等。
  • VNFM:VNF Managers ,VNF管理模块,主要对VNF的生命周期(实例化、配置、关闭等)进行控制。
  • NFVO:NFV Orchestrator,实现对整个NFV基础架构、软件资源、网络服务的编排和管理。

相比传统的物理网络设备,NFV有哪些好处呢?

为了更好的理解 NFV 的特点,可以将 NFV 和传统的网络设备进行比较,具体见下图:

3.NFV的优势

NFV 适用于各种网络解决方案,目前使用较多的包括 SD-WAN、网络切片、移动边缘计算等。由于NFV 将软件功能与硬件设备进行了解耦,随着标准化架构的完善,NFV 带来了诸多优势:

  • 灵活的业务( Flexible services )

    在服务器上运行不同的 VNF,当网络需求变更时,根据需求变更和移动VNF即可,加快了网络功能交付和应用的速度。在测试新的网络功能时,无需建立专门的实验环境,只需请求新的虚拟机来处理该请求,当服务停用时释放该虚拟机即可,为网络功能测试提供了更便捷的方法。

  • 更低的成本(Less Spending)

    使用 NFV后,网络通信实体将变为虚拟化的网络功能,这使得单一硬件服务器上可以同时运行多种网络功能,从而减少了物理设备的数量,实现了资源整合,降低了物理空间、功耗等带来的成本。但由于从传统设备切换为 NFV 在初期的投入较大,短期内的投资回报比并不比传统的物理网元具有足够的优势。

  • 更高的资源利用率(Greater Resource Efficiency)

    当网络需求发生变化时,无需更换硬件设备,避免了复杂的物理变更,通过软件重组快速更新基础网络架构,避免由业务变更带来的设备冗余和搬迁需求。

  • 避免供应商锁定(Avoid Vendor Lock-in)

    在统一制式的硬件上部署不同的网络功能,避免了某种功能被特定的供应商锁定,降低了网络设备维护带来的服务费用。


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