NFV實驗平台


 NFV架構如下圖所示。

NFVI對應於數據平面,數據平面轉發數據並提供用於運行網絡服務的資源。

MANO對應於控制平面,該控制平面負責構建各種VNF之間的連接以及編排NFVI中的資源。

VNF層對應於應用平面,其承載可被視為應用的各種VNF。 

 

(1)NFVI

NFVI包括物理基礎設施、虛擬化層、虛擬化基礎設施三個層次。

物理基礎設施介紹了計算硬件、存儲硬件以及網絡硬件。 

虛擬化層介紹了Linux KVM [71] , Citrix Xen [81] , Microsoft Hyper-V [82] and VMware ESXi [83]等虛擬化技術的虛擬管理程序,以及容器技術(Docker、解決雲中多租戶問題的FlowN)。VM和Container的區別。

虛擬基礎設施相應地有虛擬計算、虛擬存儲以及虛擬網絡資源。虛擬網絡:虛擬服務器(配有虛擬以太網適配器)和虛擬交換機之間互聯組成。目前,開發了許多開源和商用虛擬交換機,如Linux Open vSwitch (OVS)、Linux OpenSwitch、OpenStack Distributed Virtual Router (DVR) [112]、Brocade Vyatta 5600 vRouter。與物理基礎設施層中解釋的硬件加速類似,還有許多基於軟件的I / O加速器用於NFV的數據平面:Data Plane Development Kit (DPDK)、Netmap、Single Root I/O Virtualization (SR-IOV)、PF_RING ZC、PFQ。

 

(2)MANO

根據ETSI,NFV MANO的所有職責分為三個部分,即虛擬化基礎架構管理器(VIM),NFV Orchestrator(NFVO)和VNF Manager(VNFM)。

其中,

VIM管理和控制NFVI資源(包括網絡,計算和存儲)。

NFVO主要負責編排NFVI資源並管理VNF的生命周期;

VNFM負責管理多個VNF實例(包括VNF實例化,更新,搜索,擴展和終止);

NFVO,VNFM和VIM的職責存在部分重疊。因此,它們通常被實現為完整的實體。

 

ZOOM補充解決了ETSI NFV MANO的安全問題。OpenMANO、Open Source MANO (OSM)都實現了NFV MANO框架。

此外還有非MANO架構的,如作為OpenStack子項目的Tacker、Cloudify、OPEN Orchestrator(定義全局協調器來協調SDN協調器和VNF協調器)、FROG(一種SDN,NFV和雲集成編排架構,側重於支持異構基礎設施)等。其中Tacker的NFV目錄提供了各種VNF和服務的屬性描述,Tacker的VNFM提供了VNF的基本生命周期管理,NFVO為配置服務提供了VNF放置策略,此外VNFM可以根據不同的策略自動修復和擴展VNF,NFVO能夠跨多個VIM和多個站點(即N-PoP)協調VNF。

由於對服務編排的廣泛研究,越來越多的努力逐漸轉移到NFVO組件,這導致MANO和NFVO之間的邊界變得模糊。如Cloudify、OPEN Orchestrator、FROG 等。
除了上述重量級的協調者之外,還有許多輕量級的協調者。例如,M.T。貝克等人。提出了一個輕量級NFV編排框架,使研究人員能夠在NFV中模擬他們的部署和編排算法[134]。由於其輕巧的特性,可以非常直接且快速地部署和測試新策略。[135]的主要賣點是服務可擴展性。

 

(3) VNF

Click -> ClickOS 提供了一個高性能和虛擬化的軟件中間盒平台,在該平台上使用軟件實現了各種中間盒(包括防火牆,運營商級NAT,負載均衡器等)。

除了ClickOS外,還有許多用於構建和管理VNF的開源和商用平台,這些平台通常作為整個NFV解決方案出現在4.4.2節中。

目前,VNF可以在兩種環境中實現,一是VM環境,一個是Docker提供的容器環境。基於VM和容器,VNF實現了許多其他技術(VM 、Container、Container in VM、Clear Container、Unikernel)的發展,這些技術在下圖中列出。

 

 

 

References:

[134] M.T. Beck, J.F. Botero, Scalable and coordinated allocation of service function chains, Elsevier Comput. Commun. 102 (1) (2017) 78–88, doi: 10.1016/j. comcom.2016.09.010 .

 


開源平台總結:

(1)openNetVMopenNetVM is a high performance NFV platform based on DPDK and Docker containers. openNetVM provides a flexible framework for deploying network functions and interconnecting them to build service chains.

(2)EmPOWER : EmPOWER is a SDN/NFV framework fo Enterprise WLANs. EmPOWER is an open source project providing a WiFi datapath implementation, a reference Controller and a Python-based SDK.

(3)OpenSDNCore :OpenSDNCore是一個軟件環境,用於驗證NFV和SDN概念,並在數據中心或基於COTS的基礎架構之上實現網絡功能。從架構的角度來看,它包括三個部分,都是軟件實現的。 第一部分是開放式SDN協調器,它提供ETSI MANO對齊管理和編排功能,即管理VNF實例的安裝和生命周期,以及編排VNF構成的網絡服務。 最后兩部分是基於openflow 1.4的OpenSDNCore交換機和控制器,OpenSDNCore控制器支持基於JSON的北界接口,而不是使用REST API。

(4)OpenStack Mitaka:OpenStack最初是一個雲計算的開源項目,旨在提供一個簡單但可擴展的統一雲計算管理平台。NFV的主要特征首先在OpenStack的第10版(即Juno)中引入,並在穩定版本Mitaka(2017)中得到完全支持。 NFV被提議用大容量商業設備取代傳統和專有硬件,以建立靈活的服務建設和提供生態系統。同時,OpenStack打算設計一種基於IaaS的服務模型,該模型允許通過通用硬件自動和快速地進行VNF部署和配置。此外,為了支持大規模VNF部署,OpenStack甚至為設備供應商和服務提供商開發必要的插件和API擴展提供了基礎。

(5)HP OpenNFV:HP OpenNFV提供開放的NFV就緒參考架構,簡化了從傳統網絡到基於NFV的網絡的過渡。由網絡基礎設施和NFV管理器兩個關鍵部分組成。前者是作為HP NFV系統實現的,而后者是作為HP NFV指令實現的。 雖然這款HP OpenNFV基於ETSI NFV架構,但它是惠普產品和第三方解決方案的開源軟件。 此外,惠普與SDN深度合作,以促進NFV的發展和標准化。 HP的NFV架構聲明了兩個優點。 首先,它是分層的,以便客戶可以逐步添加多個功能。 其次,客戶有能力選擇他們喜歡的工具和設備供應商,這反映了HP OpenNFV的開放性和靈活性。

(6)OPNFV : OPNFV 的獨特定位是將不同SDO,開源社區和商業供應商的工作結合在一起,以提供事實上的標准開源NFV平台。 通過整合來自不同組織的這些作品,OPNFV構建了NFVI和VIM。 這兩個組件以及API和其他輔助NFV元素構成了NFV的基本框架。

(6)CloudNFV :CloudNFV是由多家公司(例如,6wind,戴爾和CIMI)提出的整合項目。 CloudNFV利用SDN和雲計算技術在多廠商網絡環境中實施開放式NFV平台。此外,它還提供與傳統服務的向后兼容性。 CloudNFV提供的架構解決方案包含三個部分:虛擬化,NFV編排和NFV管理。虛擬化部分抽象出網絡服務,功能和資源。業務流程部分根據所需的VNF順序和網絡資源狀態來完成VNF部署和服務編排。當流量通過這些VNF時提供服務,NFV管理控制所有與VNF相關的操作,包括啟動,監控和銷毀VNF實例等.CloudNFV將管理和編排系統視為應用程序,這與ETSI NFV MANO不同。

(7)華為NFV OpenLab:根據華為的報告,他們已經在NFV開放實驗室建立了一個多供應商驗證平台。 可變和經典的業務場景。 為了給網絡運營商提供可用於NFV網絡編程和設計決策的數據,華為打算通過不斷的項目集成和實踐來構建大數據分析平台。 基於此,華為可以與其他組織和網絡運營商合作共同設計NFV解決方案(目前合作組包括VMware和Red Hat等)。

(8)Open Baton NFVO : Open Baton NFVO is an open source project providing a reference implementation of the NFVO based on the ETSI NFV MANO specification. 

In order to execute the NFVO you need to have installed a JVM and RabbitMQ. Those components are typically installed as part of the bootstrap installation scripts provided.

 In addition, you need to have a running and configured Virtualized Infrastructure Manager (VIM). Open Baton provides a plugin for getting started with OpenStack as initial VIM.

 

(9) SVNF: scalable vnf placement algorithm. 仿真實驗

(10) CoordVNF : This is a framework that enables researchers to simulate deployment/orchestration algorithms in the context of NFV. It is quite straight forward to implement new strategies for the deployment of VNFs and to compare them to existing approaches (CoordVNF and SVNF). 仿真實驗?

(11) Tacker : Tacker is an OpenStack based NFV Orchestrator service with built-in general purpose VNF Manager to deploy and operate Virtual Network Functions (VNFs) on an OpenStack based NFV Platform. It is based on ETSI MANO Architectural Framework and provides a fully functional stack to orchestrate VNFs end-to-end.

(12)OpenMANO:

  • openvim: reference implementation of an NFV VIM (Virtualised Infrastructure Manager). It interfaces with the compute nodes in the NFV Infrastructure and an openflow controller in order to provide computing and networking capabilities and to deploy virtual machines. It offers a northbound interface, based on REST (openvim API), where enhanced cloud services are offered including the creation, deletion and management of images, flavors, instances and networks. The implementation follows the recommendations in NFV-PER001.
  • openmano: reference implementation of an NFV-O (Network Functions Virtualisation Orchestrator). It interfaces with an NFV VIM through its API and offers a northbound interface, based on REST (openmano API), where NFV services are offered including the creation and deletion of VNF templates, VNF instances, network service templates and network service instances.
  • openmano-gui: web GUI to interact with openmano server, through its northbound API, in a friendly way.

實驗平台的搭建:

1.NFVI:多台虛擬化機器(VM/Container)+DPDK(內核態->用戶態,用於加速) ====openNetVM

2.MANO:

  2.1VIM:OpenStack(參考以上開源項目介紹)

  2.2NFVO + VNFM:我們的工作

3.VNF:具體的NF,ClickOS?

或者1-3直接參考OpenSDNCore

 


 

環境搭建參考:

1. Centos7上部署openstack mitaka配置詳解(將疑難點都進行划分)

2. OpenStack雲計算之路-Mitaka 版本

 


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