NFV基本概念

lefang

网络虚拟化技术，即用App来安装、控制、操作那些运行在通用硬件上的网络功能，融合了云和虚拟化技术，使得新一代网络业务拥有更好的伸缩性和自动化能力。这些新涌现的技术经常被不加区分地称为NFV（网络功能虚拟化）和SDN（App定义网络），虽然二者有逐渐融合之势，但二者的初衷和架构并不相同：

SDN起源于园区网，发展于数据中心，目的是将控制平面和转发平面分离，通过集中化的控制平面能够灵活定义网络行为。

NFV则由运营商联盟提出，为了加速部署新的网络服务，运营商倾向于放弃笨重昂贵的专用网络设备，转而使用标准的IT虚拟化技术来拆分网络功能模块，如DNS、NAT、Firewall等。于是一些运营商联合成立了欧洲通信标准协会ETSI（European Telecommunications Standards Institute），他的一个工作组（ETSI ISG NFV）负责开发制定电信网络的虚拟化架构，如NFV MANO。

下图是ETSI NFV标准架构：

其中包括NFV infrastructure(NFVI)，MANO(Management and Orchestration)和VNFs，三者是标准架构中顶级的概念实体。

这样的设计实现了以下几个目的：

1.NFV架构将物理网元的一些功能拆分开来，这样更便于运营商从多个vendor那里选择最适合自己的VNF。

2.VNF可以被用于不同的物理硬件和hypervisor。

3.能够只通过App进行快速发布。

4.标准的开放接口便于multi-vendor间的VNF进行交互。

5.使用低成本的通用硬件，不受制于特定供应商。

NFVI（NFV Infrastructure）包含了虚拟化层（hypervisor或者容器管理系统，如Docker，以及vSwitch）以及物理资源，如COTS服务器、交换机、存储设备等。NFVI可以跨越若干个物理位置进行部署，此时，为这些物理站点提供数据连接的网络也称为NFVI的一部分。为了兼容基于现有的网络架构，NFVI的网络接入点要能够跟其它物理网络互联互通。NFV支撑多vendor，NFVI是一种通用的虚拟化层，所有虚拟资源应该是在一个统一共享的资源池中，不应该受制或者特殊对待某些运行其上的VNF。

NFV、VNF三个同样的字母调换了顺序，含义截然不同。NFV是一种虚拟化技术或概念，解决了将网络功能部署在通用硬件上的问题；而VNF指的是具体的虚拟网络功能，提供某种网络服务，是App，利用NFVI提供的基础设施部署在虚拟机、容器或者bare-metal物理机中。相对于VNF，传统的基于硬件的网元可以称为PNF。VNF和PNF能够单独或者混合组网，形成所谓的service chain，提供特定场景下所需的E2E网络服务。

MANO（Management and Orchestration）提供了NFV的整体管理和编排，向上接入OSS/BSS，由NFVO（NFV Orchestrator）、VNFM（VNF Manager）以及VIM（Virtualised infrastructure manager）虚拟化基础设施管理器三者共同组成。Orchestration，本意是管弦乐团，在NFV架构中，凡是带’O’的组件都有一定的编排作用，各个VNF、PNF、及其它各类资源只有合理编排下，在正确的时间做正确的事情，整个系统才能发挥应有的作用。

VIM：NFVI被VIM管理，VIM控制着VNF的虚拟资源分配，如虚拟计算，虚拟存储和虚拟网络。Openstack和VMWare都可以作为VIM，前者是开源的，后者是商业的。

VNFM：管理VNF的生命周期，如上线、下线，进行状态监控、image onboard。VNFM基于VNFD（VNF描述）来管理VNF。

NFVO：用以管理NS（Network Service，网络业务）生命周期，并协调NS生命周期的管理、协调VNF生命周期的管理（需要得到VNF管理器VNFM的支撑）、协调NFVI各类资源的管理（需要得到虚拟化基础设施管理器VIM的支撑），以此确保所需各类资源与连接的优化配置。onboard新的网络业务，VNF转发表，VNF package。 NFVO基于NSD（网络服务描述）运行，NSD中包含Service chain，NFV以及perfomance goal等。

E2E网络服务示例(带有嵌套的VNF转发表)

从逻辑上看，网络流量从一端的接入点流入，经过VNF-1，VNF-2（A/B/C），再经过一个PNF-3，最后从另一端的接入点流出。但是从物理层面看，外面的流量是从一端的PoP（Point of Presence）进入，经过几个PoP上物理设备的转发，最终从另一个接入点流出的。

NFV未来的演进可能包含初级和高级两个阶段：

在初级阶段，NFV将作为实施传统业务的新方法，主要完成将传统基于专用硬件的App实行环境一对一地转化为基于通用硬件的VM上的专用虚拟化环境。

在高级阶段，NFV将作为实施新业务的新方法，包括将VNF分解为微业务乃至单功能VNF后再重新组合、采用容器技术将单个VM切片成更小容器、应用可App编程的数据模型实现管理系统集成和自动化管理等过程。