NFV知识培训PPT

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,1,2020/4/26,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NFV,2,2020/4/26,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+VIM,VNF,3,2020/4/26,ETSINFVISG,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,2018,4,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,NetworkVirtualization,StorageVirtualization,OPNFVDanubeOverview,ComputeVirtualization,ManagementandOrchestration,VirtualNetworkFunctions,OpenStack,KVM,OpenDaylight,OVS,ONOS,Compute,Storage,Network,Infrastructure,PharosCommunityLabs,OPNFVBareMetalLab,UpstreamProjectCollaboration:,Integration,Testing,NewFeatures,OpenContrail,Ceph,ODP,DPDK,Alignment,Installation,Composition,Functional,System,Performance,NFVFeatures,ContinuousIntegration/ContinuousDeployment,Documentation,Security,FD.io,DataPlane,LXD,6,2020/4/26,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,7,2020/4/26,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？,8,2020/4/26,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,9,2020/4/26,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,主DB,被DB,业务分发,业务分发,主,备,主,备,10,2020/4/26,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,11,2020/4/26,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,RegionalDC,EdgeDC,CenterDC,2015,2016-2017,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,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,13,2020/4/26,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,CloudOS,VNF,XGbps,4Gbps,硬件,CloudOS,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加速子卡,14,2020/4/26,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,Cpu0,Cpu1,Cpu2,Cpu3,Cpu4,Cpu5,Cpu6,Cpu7,Cpu8,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,HostOS&Hypervisor,HostOS&Hypervisor,HostOS&Hypervisor,共享资源池,FailedServer,+,+,服务器故障：异常下电，宕机，物理组件故障,HostOS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,15,2020/4/26,传统网络(软硬件耦合),IMS,EPC,DC,CloudOS,vEPC,vIMS,虚拟化(软硬件解耦),DC,DC,CloudOS,CloudOS,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,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,WANInfrastructureManager,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,VNFLibrary,PolicyLibrary,Scale-InPolicy,Scale-OutPolicy,AlarmPolicy,ResourcePolicy,VNF,18,2020/4/26,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,19,2020/4/26,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,20,2020/4/26,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,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DC50100,边缘DC10003000,接入AP100万,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,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