NFV知识培训教学文稿

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1、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,解耦,开放,简化,厂商A,厂商B,厂商C,厂商D,厂商E,From: 传统烟囱式结构：软件和硬件合一,To: 软件和硬件解耦,NFV即Network Functions Virtualization（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NFV,NFV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

2、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（NFV Orchestration)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 (VNF manager）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（Virtual Infrastructure Manager）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 + VIM,VNF,ETSI NFV ISG,特点： 运营商主导 分析需求，制定架构

3、 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,2018,NFV/SDN的发展体现了CT和IT的结合,标准化组织,开源组织,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,KVM/OVS/DPDK,Network Virtualization,Storage Virtualizatio

4、n,OPNFV Danube Overview,Compute Virtualization,Management and Orchestration,Virtual Network Functions,OpenStack,KVM,OpenDaylight,OVS,ONOS,Compute,Storage,Network,Infrastructure,Pharos Community Labs,OPNFV Bare Metal Lab,Upstream Project Collaboration:,Integration,Testing,New Features,OpenContrail,Ce

5、ph,ODP,DPDK,Alignment,Installation,Composition,Functional,System,Performance,NFV Features,Continuous Integration / Continuous Deployment,Documentation,Security,FD.io,Data Plane,LXD,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,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

6、兼容性 加速应用部署 动态调度资源,虚拟化是什么？,NFV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,虚拟化,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,弹性：业务按需快速自动伸缩,主DB,备DB,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CP

7、U 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,主DB,被DB,业务分发,业务分发,主,备,主,备,高可靠性：多层HA机制协同确保业务5个9可用性,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,IMS,EPC,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,Regional DC,Edge DC,Center DC,201

8、5,2016-2017,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,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,通用硬件：提升转发能力，匹配电信业务需求,IT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,Cloud OS,VNF,X Gbps,4Gbps,硬件,Cloud OS,VNF,通用X86,DPDK+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

9、加速子卡,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,Cpu 0,Cpu 1,Cpu 2,Cpu 3,Cpu 4,Cpu 5,Cpu 6,Cpu 7,Cpu 8,VM 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,Host OS &Hypervisor,Host OS &Hypervisor,Host OS &Hypervisor,共享资源池,Failed Server,+,+, 服务器故障：异常下电，宕机，物理组件故障 , Host OS故障： Crash，关键进程Hang up

10、,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,传统网络 (软硬件耦合),IMS,EPC,DC,Cloud OS,vEPC,vIMS,虚拟化 (软硬件解耦),DC,DC,Cloud OS,Cloud OS,跨DC中间件,分布式D

11、B,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,MANO：从一个配置实例来看MANO各部件的业务职责,MANO： 全生命周期管理,OSS / BSS,VNF,NFVI,EMS,WAN Infrast

12、ructure Manager,VNFD,MANO,2,1,3,4,5,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VM,VM创建,VIM根据要求创建VM,VNF配置,VNFM知会EMS配置MME/GW业务,1,2,3,4,5,以实例化一个EPC网络为例,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

13、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,MANO,PNF,VNF,PNF,MANO,VNF Library,Policy Library,Scale-In Policy,Scale-Out Policy,Alarm Policy,Resource Policy,VNF,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,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

14、,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Orchestrator,架构可灵活调整,资源可弹性伸缩,流量可全局调度,能力可全面开放,未来网络将从“以语音和数据为核心”的架构转向“以内容和流量为核心的数据中心”网络架构,目标架构设计：云化的数据中心，智能化的流量调度，内容与计算能力下沉,新型数据中心的发展原则

15、,控制面集中：控制功能集中，形成核心云，实现更灵活的网络调度 媒体面下沉：流量快速卸载，形成边缘云，优化流量和用户体验，提高网络效率,新型网络的发展原则,面向DC东西向的连接：流量流向可规划，应完全采用智能化控制实现流量最优调度 面向用户接入南北向的连接：引入智能调度作为网络流量的优化手段，提升利用率,核心云(含新型大脑，管理调度平台),BRAS,硬件层,虚拟层,SDN控制器,5G,IMS,核心DC 50100,边缘DC 10003000,接入AP 100万,接入AP,硬件层,虚拟层,PTN,5G,EC,接入AP,PTN,OLT,OTN,接入AP,硬件层,虚拟层,OLT,EC,PTN,OTN,

16、核心云(含新型大脑，管理调度平台),BRAS,硬件层,虚拟层,SDN控制器,5G,IMS,编排器,编排器,云化、标准化的云数据中心（TIC）是未来网络架构的基本单元,以云化、标准化的云数据中心（TIC）重构云化核心网络 TIC具备高等级服务质量要求的标准组网、标准基础设施和统一管理编排体系，可承载各类虚拟化应用，可统一调度，可快速复制,基于规范的VNFD和NSD快速部署网元和网络,模板化编排管理,服务器统一为计算密集型、存储密集型，转发密集型 采用标准化硬件管理接口,统一的硬件资源模型,按照管理、存储、业务三个平面以及标准的子网模型规划TIC底层网络,规范的undercloud网络,采用PXE批量安装 采用脚本+工具规范集成,自动化快速部署虚拟层软件,规范化VNFM