CN105429780B

CN105429780B - 一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法

Info

Publication number: CN105429780B
Application number: CN201510720183.9A
Authority: CN
Inventors: 黄韬; 魏亮; 汪勇; 王松生; 檀朝红
Original assignee: NANJING USPEED NETWORK TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NANJING USPEED NETWORK TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2019-04-23
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: CN105429780A

Abstract

本发明公开了一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法，该方法包括网络功能虚拟化编排器NFVO接收到一个新的虚拟化网络服务NS的请求后；所述NFVO运行与虚拟的网络功能VNF互联建立的可行性检查；确认可建立互联后，连接到特定的VNF实例，将所述NS实例化；对构成所述NS的具有不同功能的各个VNF实例进行监控。本发明实现了网络服务的虚拟自动化部署，以及对其中的虚拟网络功能块VNF的实时监控和动态调整。

Description

一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法

技术领域

本发明涉及网络功能虚拟化领域，并且更具体的，涉及一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法。

背景技术

网络功能虚拟化（NFV，Network Functions Virtualisation）是由电信网络运营商提出的，是指用借助IT虚拟化技术，采用业界标准的大容量服务器、存储器和交换机承载各种各样的网络软件功能的技术标准。NFV实现了软件的灵活加载，实现在数据中心、网络节点和用户端等各个位置灵活的部署配置，从而加快网络部署和调整的速度，降低业务部署的复杂度，提高网络设备的统一性、通用性、适配性等。

在传统的网络中，网络功能实现常常是与它们运行的结构紧紧联系在一起的。NFV使得网络功能的软件实现脱离了它们使用的计算，存储和网络资源。网络功能虚拟化为通信网络增加了新性能，同时需要一组新的管理和业务流程功能增加到现有的操作、管理、维护和支持模型，再通过一个虚拟层隔离网络功能和基础设施资源。

NFV本身解决的是业务网络的自动部署问题，从架构看也是一个巨型的ICT系统集成工程，分解一下包括NFVI的集成，VNF的集成和业务网络的集成，涉及的系统、厂家、地域、接口都非常多，工程难度比目前公共云、私有云更高；虽然是自动部署，但目前网络部署的各环节(规划、实施、调测、升级、优化等)都会涉及并执行，将来如何进行实施部署将是一个很复杂的问题，对集成商的技术要求非常高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种虚拟化网络服务业务可以自动生成和动态监控的方法，以提供一种虚拟化的快速灵活组网方式，实现资源的合理利用和业务的高效运行。

本发明提供的一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法，包括：

网络功能虚拟化编排器NFVO接收到一个新的虚拟化网络服务NS的请求后；所述NS请求来自于一个运营支撑系统OSS，或者业务支撑系统BSS；

所述NFVO运行与虚拟的网络功能VNF互联建立的可行性检查；

确认可建立互联后，连接到特定的VNF实例，将所述NS实例化；

系统中的业务监控模块对构成所述NS的具有不同功能的各个VNF实例进行监控。

在所述NFVO运行与虚拟的网络功能VNF互联建立的可行性检查之前，该方法还包括：

所述NFVO要对所述NS请求进行验证，不但验证请求的有效性而且验证参数传递的正确性和策略的一致性。

所述NS请求包括多个虚拟网络功能VNFs。

所述NFVO运行与网络功能虚拟化VNF互联建立的可行性检查具体包括：

对于所述NS所需的每个VNF实例，所述NFVO通过VNF管理器VNFM检查一个满足需要的实例是否存在，如果这样的VNF实例存在，它将被用来作为所述NS的一部分；

a.所述NFVO通过使用虚拟基础设施管理器VIM接口的创建资源保留操作请求VNF互联所需的网络资源的可用性，并预留所述网络资源的可用性；

b.所述VIM检查其于VNF互联所需的网络资源的可用性并且保留所述网络资源；

c.所述VIM返回预留的结果给NFVO。

所述确认可建立互联后，连接到特定的VNF实例，将所述NS实例化具体包括：

一旦将被配置的VNF实例列表已知并且假设它不是空的，NFVO验证资源是否可以实现VNF实例化的请求；如果是的话，使用VIM接口的创建资源预留操作保留这些资源；

所述NFVO使用VIM接口的分配资源或者更新资源操作以请求VIM实例化的网络连通性；

所述VIM为NS分配起所需要的连接网络资源；

VIM确认完成。

所述NFVO运行与网络功能虚拟化VNF互联建立的可行性检查还包括：

一旦所有的VNF实例可用但VNFs没有被连接，NFVO使用VIM接口的分配资源或者更新资源操作来请求VIM将它们连接在一起；它包括：

a.请求VIM连接每个VNFs的外部接口；

b.请求VIM将需要的与VNF相关的虚拟设备单元VDU都附加到NS的连接网络；

c.VIM连接需要的所有VDUs到连接网络；

d.VIM确认完成。

所述NFVO运行与VNF实例互联建立的可行性检查还包括：所述NFVO请求网络管理器连接VNF外部接口到物理网络功能接口。

所述对构成所述NS的具有不同功能的各个VNF实例进行监控具体包括：

1）VNF监控单元发送监控数据给VNFM；

2）所述VNFM收到VNF发送的监控数据，对监控数据进行分析处理，得到有用的监控信息，并且VNFM根据所述监控信息确定对VNF实例是否进行修改调整，若是，将所述信息发送给NFVO对相应VNF实例进行缩放修改和/或者实例化一个新的VNF；

3）所述NFVO收到VNFM发送的信息，对相应VNF实例进行缩放操作和/或者实例化一个新的VNF。

所述第3）步具体为：

3a.所述NFVO使用VNF生命周期管理接口的缩放VNF操作接收发送者对VNF实例进行缩放的缩放请求；

3b.所述NFVO验证请求的策略一致性；

3c.所述NFVO使用VNF生命周期管理接口的缩放VNF操作发送携带缩放数据的缩放请求到VNFM；

3d.所述VNFM执行需要的准备工作，包括请求验证，参数验证；

3e.所述VNFM使用虚拟化资源管理接口的分配资源，更新资源或者缩放资源操作请求NFVO进行资源改变；

3f.所述NFVO使用虚拟化资源管理接口的分配资源，更新资源或者缩放资源操作请求VIM分配缩放请求所需要的改变资源，该改变资源包括计算、存储以及网络资源；

3h.所述VIM修改所需的内部连接网络；

3i.所述VIM创建和启动所需的新的计算VMs和存储资源并且将新的实例化的VMs归属到内部连接网络；

3j.所述VIM确认资源改变的完成并返回给NFVO；所述NFVO确认资源改变的完成并返回给VNFM；

3k.所述VNFM使用VNF配置接口的get/create/set配置对象操作配置缩放的VNF；

3l.所述VNFM确认缩放请求的结束并返回给NFVO；所述NFVO确认缩放请求的结束并返回给请求者VNFM。

所述缩放数据包括修改或者补充VNF生命周期管理特定限制的输入缩放数据。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

NFV是一个宏大的架构，对传统网络部署方式是颠覆性的改变。本发明提出的这种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法拓展了运营商基础设施范围，将数据中心设备、承载网络、虚拟化软件系统、管理与编排系统均转化为基础设施，业务部署均转化为软件部署，业务网络资源与负荷实时匹配，资源利用效率得到最大提升。

采用虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控后，运营商网络的自动化管理和灵活性大大提升，一个业务的部署周期从几个月缩短为几个小时，扩容周期从几周缩短到几分钟。电信业务的运行情况根据客户需求和网络资源状况实时得到反馈，便于运维人员迅速做出决策，及时进行调整，保障网络服务的可靠性和稳定性。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1为NFV系统的示意性架构图；

图2为NS实例化示意性流程图；

图3为VNF实例缩放操作示意性流程图。

具体实施方式

本发明提供一种虚拟化网络服务业务可以自动生成和动态监控的方法，为使本发明的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了NFV系统的示意性架构图，如图1所示，NFV的架构体系由以下几个主要功能块构成：

NFV基础设施（NFVI ，NFV Infrastructure）——构成基础设施的硬件资源（服务器、存储、网络）以及虚拟化的实例。

虚拟网络功能（VNF ，Virtualized Network Function）——由软件实现的网络功能。

NFV管理与编排系统（NFV-MANO ，NFV Management and Orchestration）——管理和控制层，主要集中在贯穿整个VNF生命周期的虚拟化管理功能。NFV-MANO 也与 (NFV外部的 )运营支撑系统 (OSS ，Operation Support System)/ 业务支撑系统 (BSS ，BusinessSupport System)交互，以允许 NFV被集成进已存在的涉及全网范围的管理系统。

NFV-MANO框架架构识别了以下的NFV-MANO功能块：

NFV编排器（NFVO）：NFVO使用资源编排功能提供独立于任何VIMs的抽象方式访问NFVI资源的服务的支持，以及共享NFVI基础设施资源的VNF实例的管理。

VNF管理器（VNFM）：VNF管理器负责管理VNF实例的生命周期。每个VNF实例都被假定为与一个VNF管理器相关联。一个VNF管理器可以被分配管理单一的VNF实例，或者多个同一或者不同类型的VNF实例的管理。

虚拟基础设施管理器（VIM）：虚拟基础设施管理器（VIM）负责控制和管理NFVI的计算，存储和网络资源，通常在一个运营商的基础设施域内。

在上述架构的基础上，可以通过多个VNF实现具有特定功能的NS。传统网络实现的端到端的NS是完全由物理网络功能（PNF，Physical Network Function）构成的。NFV中实现的端到端NS则一般为VNF，也可混合使用PNF和VNF。每个网络功能实现的功能和对外接口其实与PNF还是VNF无关。VNF和VNF/PNF之间链接构成的拓扑关系采用VNF转发图（VNFFG，VNFForwarding Graph）来描述。每个VNF的特性由相应的虚拟化网络功能描述符（VNFD，Virtualised Network Function Descriptor）来描述。在VNFFG实例化之后，VNF转发视图记录（VNFFGR，VNF Forwarding Graph Record）就指向了用来实例化VNF转发视图的VNF、PNF和虚拟链路。

一个网络服务可以在架构上被视作一个被网络基础设施支撑的网络功能转发图。这些网络功能可以被一个单操作网络或者由不同的操作网络协作而实现的。底层的网络功能行为构成了上层服务的行为。因此，网络服务行为是组成它的功能块（VNF）的行为的组合。这可能包括独立的功能块，功能块集合，VNF转发图，和/或者基础设施网络。

本发明实现了网络服务的虚拟自动化部署，以及对其中的虚拟网络功能块（VNF）的实时监控和动态调整。

一个网络服务NS的实现需要一个或一组虚拟化网络功能VNFs，以及一组相关联的NFV基础设施NFVI共同组成来实现。针对IMS的一个网络服务功能就需要多个VNF，由ELLIS,HSS, P-CSCF, I-CSCF以及MGCF等构成，以及虚拟资源支撑。现将实现IMS的一个网络服务的具体流程描述如下：

1.NFV编排器（NFVO，NFV Orchestrator)收到一个实例化一个新的NS的请求。请求通过使用NS生命周期管理接口的NS实例化操作来实例化一个新的NS。该NS由多个VNF(包括ELLIS, HSS, P-CSCF, I-CSCF以及MGCF)构成。

2.NFVO验证请求，不但验证请求的有效性而且验证参数传递的正确性和策略的一致性。

3.在NS所需的每个NFV实例，NFVO通过VNF管理（VNFM，VNF Manager）检查一个满足需要的实例是否存在。如果这样的VNF实例存在，它将被用来作为网络服务的一部分。

4.NFVO运行一个VNF互联建立的可行性检查。步骤3到步骤5构成请求的可行性检查。步骤3包括以下子步骤：

a.NFVO通过使用VIM的创建资源保留操作请求VIM VNF互联和保留所需的网络资源的可用性。

b.VIM检查VNF互联所需的网络资源的可用性并且保留它们。

c.VIM返回保留的结果给NFVO。

5.一旦将被配置的VNF实例列表已知并且假设它不是空的，NFVO验证资源是否可以实现VNF实例化的请求。如果是的话，使用VIM接口的创建资源预留操作保留这些资源。

6.NFVO使用VIM接口的分配资源或者更新资源操作请求VIM实例化的网络连通性。

7.VIM实例化NS需要的连接网络。

8.VIM确认完成。

9.假如需要配置的VNF实例列表不是空的，NFVO实例化所需的新的VNF实例。这通过使用VNF生命周期管理接口的实例化VNF操作调用“实例化VNF”请求实现，即实例化ELLIS, HSS, P-CSCF, I-CSCF以及MGCF这些VNF单元。

10.一旦所有的VNF实例可用但VNFs没有被连接，NFVO使用VIM接口的分配资源或者更新资源操作来请求VIM将它们连接在一起。它包括：

a.请求VIM连接每个VNFs的外部接口。

b.请求VIM将需要的与VNF相关的虚拟化部署单元（VDU，VirtualisationDeployment Unit）都附加到NS的连接网络。

11.VIM连接需要的VDUs到连接网络。

12.VIM确认完成。

13.NFVO请求网络管理器连接VNF外部接口到物理网络功能接口。

网络管理器可以是一个OSS，一个NMS，一个EM或者一个VIM。

14.NFVO确认NS实例化完成。

NS实例化完成后，我们对构成NS的具有不同功能的各个VNF实例进行具有针对性的监控。在各个VNF上运行监控单元，VNFM收集监控数据并对数据进行分析处理。具体流程如下：

1.VNF监控单元发送监控数据给VNFM。

2.VNFM收到VNF发送的监控数据，对监控数据进行分析处理，得到有用的监控信息。VNFM可以根据这些监控信息确定对VNF的实例是否进行修改调整，若是，将这些信息发送给NFVO对相应VNF实例进行缩放修改和/或者实例化一个新的VNF。

3. NFVO收到VNFM发送的信息，对相应VNF实例进行缩放操作和/或者实例化一个新的VNF。

3a.NFVO实例化一个新的VNF的步骤同上述NS实例化步骤类似，仅仅是NS只包含一个VNF，此处省略。

3b. NFVO使用VNF生命周期管理接口的缩放VNF操作接收发送者对VNF实例进行缩放的缩放请求。

4.NFVO验证请求的策略一致性。

5. NFVO使用VNF生命周期管理接口的缩放VNF操作发送携带缩放数据的缩放请求到VNFM。

6. VNFM执行任何需要的准备工作：请求验证，参数验证。这可能包括修改/补充VNF生命周期管理特定限制的输入缩放数据。

7.VNFM使用虚拟化资源管理接口的分配资源，更新资源或者缩放资源操作请求NFVO进行资源改变。

8. NFVO使用虚拟化资源管理接口的分配资源，更新资源或者缩放资源操作请求VIM分配缩放请求需要的改变资源（计算、存储和网络）。

9. VIM修改所需的内部连接网络。

10. VIM创建和启动所需的新的计算（VMs）和存储资源并且将新的实例化的VMs归属到内部连接网络。

11. VIM确认资源改变的完成并返回给NFVO。

12. NFVO确认资源改变的完成并返回给VNFM。

13. VNFM使用VNF配置接口的get/create/set配置对象操作配置缩放的VNF。

14. VNFM确认缩放请求的结束并返回给NFVO。

15. NFVO确认缩放请求的结束并返回给请求者VNFM。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims

1.一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法，其特征在于，包括：

所述NFVO运行与虚拟的网络功能VNF互联建立的可行性检查；

c.所述VIM返回预留的结果给NFVO；

系统中的业务监控模块对构成所述NS的具有不同功能的各个VNF实例进行监控；

1）VNF监控单元发送监控数据给VNFM；

3）所述NFVO收到VNFM发送的信息，对相应VNF实例进行缩放操作和/或者实例化一个新的VNF；

所述第3）步具体为：

3b.所述NFVO验证请求的策略一致性；

3d.所述VNFM执行需要的准备工作，包括请求验证，参数验证；

3h.所述VIM修改所需的内部连接网络；

2.根据权利要求1所述的一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法，其特征在于，在所述NFVO运行与虚拟的网络功能VNF互联建立的可行性检查之前，该方法还包括：

3.根据权利要求1所述的一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法，其特征在于，所述NS请求包括多个虚拟网络功能VNFs。

4.根据权利要求1所述的一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法，其特征在于，所述确认可建立互联后，连接到特定的VNF实例，将所述NS实例化具体包括：

所述VIM为NS分配起所需要的连接网络资源；

VIM确认完成。

5.根据权利要求3所述的一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法，其特征在于，所述NFVO运行与网络功能虚拟化VNF互联建立的可行性检查还包括：

a.请求VIM连接每个VNFs的外部接口；

c.VIM连接需要的所有VDUs到连接网络；

d.VIM确认完成。

6.根据权利要求4或5所述的一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法，其特征在于，所述NFVO运行与VNF实例互联建立的可行性检查还包括：所述NFVO请求网络管理器连接VNF外部接口到物理网络功能接口。

7.根据权利要求6所述的一种虚拟化网络服务业务自动生成和动态监控的方法，其特征在于，所述缩放数据包括修改或者补充VNF生命周期管理特定限制的输入缩放数据。