什么是NFV(网络功能虚拟化)?

网络功能虚拟化(NFV)是将网络功能与专有硬件设备分离,并将其作为软件在虚拟机(VM)中运行。不同的功能-如防火墙、流量控制和虚拟路由-称为虚拟网络功能(VNFs)。

NFV使用虚拟化网络组件来支持完全独立于硬件的基础设施。计算、存储和网络功能的标准资源都可以虚拟化,并放在像x86服务器这样的商用现成(COTS)硬件上。拥有虚拟化资源意味着虚拟机可以获得x86服务器上可用资源的一部分。这样,多个vm可以在单个服务器上运行,并可以扩展以消耗剩余的空闲资源。这也意味着资源不再经常闲置,具有虚拟化基础设施的数据中心可以得到更有效的利用。在数据中心和外部网络中,数据平面和控制平面也可以通过NFV虚拟化。

什么是NFV(网络功能虚拟化)?

一、NFV vs SDN(软件定义网络)

NFV指的是网络组件的虚拟化,而SDN指的是通过解耦网络控制和转发功能为网络注入自动化和可编程性的网络架构。换句话说,NFV虚拟化网络基础设施,SDN集中网络控制。SDN和NFV结合起来,创建了一个由软件构建、操作和管理的网络。

SDN通常具有SDN控制器、北向应用程序接口(api)和南向api。控制器允许网络管理员查看网络,并向底层基础设施指示行为和策略。Southbound API从该基础结构获取有关网络状态的信息并将其发送回控制器,这是保持网络平稳运行所必需的。应用程序和服务使用northbound API将其资源需求与控制器通信。

二、NFV的好处

虚拟化网络的网络运营商可以节省资金,缩短新产品或更新产品的上市时间,并更好地扩展和调整应用程序和服务的可用资源。其他好处包括:

更少的供应商锁定:在COTS硬件上运行VNFs,这意味着组织不会被锁定到专有的、固定的功能框中,而这些功能需要大量的时间和人力来部署和配置。

更高的资源效率:虚拟化数据中心或其他基础设施的运行效率更高,因为可以用更少的资源完成更多的工作。数据中心占地面积、功耗和冷却需求都可以减少或保持不变,但工作负载容量会增加。一次运行多个服务器是不可能的,因为一次运行多个服务器是不可能的。当网络需求发生变化时,组织可以通过软件来更新其基础设施,而不是再进行一次卡车翻滚。组织需要对其网络和数据中心进行物理更新的实例大大减少。

灵活性:组织可以使用NFV的敏捷性来快速适应不断变化的业务需求和新的市场机会。换言之,上市时间缩短了,因为网络基础设施可以改变,以充分支持组织的新产品。通过NFV的网络还能够随着到达数据中心的流量的增加或减少而快速、轻松地适应资源需求的变化。通过SDN软件,可以自动地增加和减少vm的数量和提供给它们的资源。

三、与NFV相关的挑战

围绕NFV的挑战源于该技术的三个组件:NFV管理器(NFVM)、VNFs和NFV基础设施(NFV基础设施(NFVI))。这三个部分紧密地结合在一起,使得网络运营商在理论上没有简化,但在实际应用中,这增加了大规模部署NFV的复杂性和难度。

精益NFV试图通过开发NFV架构的新方法来解决这些问题。

该组织在2019年的一份白皮书中说:“目前阻碍NFV发展的复杂性并非来自于上述任何一个部分是如何构建的,而是它们是如何编织成一个整体系统的。”。“更具体地说,当NFV管理器与现有的计算基础设施集成时,当VNFs与NFV管理器集成时,以及当NFV管理器的各个组件之间需要协调时,复杂性就出现了。”

白皮书接着说,重点应该放在简化三个整合点上,这样NFV设计的其他元素可以更自由地创新。

NFV技术组件的复杂性的一个原因是有多个组织试图将它们标准化。这导致没有一个单一的方法适用于整个行业,也没有一套标准能够脱颖而出,得到更大的投资或采用。

四、网络功能虚拟化的历史

NFV的概念起源于服务提供商,他们希望使添加新的网络功能或应用程序更容易、更快。如前所述,不同的服务提供商并不是一个标准组织,而是多个标准组织。一些服务提供商选择了开源方法来开发标准NFV架构。

一个著名的标准组织是欧洲电信标准协会(ETSI),它是第一个在2013年10月发布NFV标准的主要组织。ETSI ISG NFV是一个规范组,它为NFV管理和网络协调(MANO)以及网络协调(NFV MANO)制定了标准。ETSI在OPNFV等协作项目中也发挥了重要作用。

五、什么是NFV?关键点

  • NFV将网络功能与硬件分离
  • 这些网络功能称为虚拟网络功能(VNFs)
  • vnf在商业现货(COTS)硬件上的虚拟机中运行
  • COTS硬件通常是x86服务器
  • NFV由软件定义的网络使用
  • NFV允许扩展vm以处理数据中心流量的变化
  • NFV理论上简化了网络操作,但在实践中并不总是如此
  • SDN和NFV是相关的,但彼此独立
weinxin
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Jim

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