Rambler's Top100
Блоги Алексей ШАЛАГИНОВ

Руководство по SDN и NFV (3)

  22 января 2018 Страница персоны

Часть 1 Введение. См. здесь.

Часть 2. Архитектура SDN/NFV. См. здесь.

3. Инфраструктура NFV (NFVI) и менеджер VIM.

Рис. 3-1. Инфраструктура NFV (NFVI).

NFVI состоит из:

  • аппаратной части: ресурсов вычислений, сети и хранения, реализованных на стандартном оборудовании COTS (Commercial off the Shelf);
  • программной части: виртуальных машин (VM) и/или контейнеров.

Таким образом, COTS (буквально: «коммерчески доступное оборудование с полки») даёт возможность строить всю инфраструктуры SDN/NFV на трех видах стандартного оборудования: серверах, системах хранения и коммутаторах. В этом заключается одна из основных идей виртуализации сетей операторов, позволяющая снизить затраты на развёртывание и эксплуатации сети и сделать сеть гибкой и эффективной (Agile).

NFVI является общей средой для работы VNF от различных вендоров (в виде VM и контейнеров) и должна соответствовать требованиям приложений, работающих в реальном времени, например, приложений голосовых или видеоуслуг. Приложения могут располагаться во многих дата-центрах, объединенных через SDN WAN. NFVI также  должна поддерживать развёртывание услуг и приложений  на базе как вновь разработанных VNF, так и VNF созданных в виде «программного образа» существующих PNF.

Область стандартного оборудования (COTS)

Эта область включает ресурсы вычислений и хранения, которые обеспечивают работу VNF через уровень виртуализации (гипервизор). Эти ресурсы относятся к классу COTS, т.е. стандартному серверному оборудованию широкого применения. Ресурсы хранения могут относится как классу систем хранения общего пользования (NAS или SAN), или располагаться в самих серверах (гиперконвергентная инфраструктура).

Оборудование COTS предоставляет оптимальное сочетание цены и производительности, а также обладает неблокирующей архитектурой, что требуется в большинстве приложений. Конфигурации такого оборудования обычно содержат большое число процессорных ядер, большие объемы оперативной памяти и поддержку возможностей ввода-вывода, таких как SR-IOV и сетевые интерфейсы (NIC) с поддержкой DPDK. Обычно требуется, чтобы это оборудование содержало избыточные компоненты для надежности (такие как источники питания, вентиляторы, сетевые карты NIC, процессоры управления, модули коммутаторов и пр.).

Основные принципы построения для вычислительного домена – следующие:

  • Модульность оборудования, которая обеспечивает плотность коммуникационной «ткани» (fabric), включая источники питания, вентиляторы и корпуса.
  • Резервированные и высокодоступные компоненты без «единственных точек отказа» (single point of failure), что может привести к отказу всего модуля:
    • Коммуникационных тканей (фабрик) из сетевых интерфейсов NIC и соединения корпусов («корзин») с оборудованием
    • Источников питания
    • Процессоров управления
  • Неблокирующая коммутация внутри коммуникационных фабрик
  • Внеполосное (out-of-band) управление
  • Поддержка функций ввода вывода, таких как
    • Single Root I/O Virtualization (SR-IOV)
    • Data Plane Development Kit (DPDK)

Уровень виртуализации

Уровень виртуализации отделяет ПО VNF от аппаратных ресурсов домена вычислений, таким образом, VNF могут развёртываться на различных аппаратных ресурсах. Это осуществляется при помощи гипервизоров и виртуальных машин VM. VNF развёртывается на одной или нескольких виртуальных машинах. В некоторых случаях VM могут иметь непосредственный доступ к аппаратным ресурсам (например, сетевым картам) для лучшей производительности.

Этот домен предоставляет среду выполнения для VNF, которые используют интерфейс Vn-Nf и выполняются в среде OpenStack и Linux с использованием библиотеки виртуализации libvirt.

Область сети

Инфраструктура сети включает сетевые ресурсы для коммутации и маршрутизации пакетов данных, например, коммутаторы TOR (Top of Rack), маршрутизаторы дата центров и сети передачи данных оператора, проводные и беспроводные подключения сетей доступа.

Инфраструктура сети соединяют между собой вычислительные и хранительные ресурсы NFVI и другие.

Область сети может быть подразделёна на две основные области:

  • Сеть NFVI, которая соединяет вычислительные и хранительные ресурсы, NFVI внутри дата центров или между ними (DCI), а также коммутаторы и маршрутизаторы для внешних соединений.
  • Транспортная сеть, которая соединяет между собой различные NFVI или другие сетевые устройства, или терминалы, не содержащиеся внутри NFVI.

Область сети экспонирует ресурсы NFVI для гипервизоров уровня виртуализации через интерфейс (референсную точку) Vi-Ha с доменом вычислений. Он также использует референсную точку Ex-Nf (не показана на рис. 3-1, см. схему в конце Главы 2 «Архитектура») в качестве интерфейса с унаследованными невиртуализированными ресурсами.

Менеджер виртуальной инфраструктуры VIM

Менеджер виртуальной инфраструктуры VIM управляет вычислительными, хранительными и сетевыми ресурсами NFVI. Его функции следующие:

  • Занятие, апгрейд, высвобождение ресурсов NFVI и связывание виртуализированных ресурсов с физическими ресурсами (вычисления, хранения и сети).
  • Формирование пердачточных графов VNF (VNF Forwarding Graphs), т.е. создание и поддержка виртуальных линков, виртуальных сетей, подсетей и портов, а также управление групповых политик безопасности. Проще говоря, это составление новых VNF из цепочек более простых VNF.
  • Управление информацией репозиториев о наличии аппаратных ресурсах NFVI и программных ресурсов, классификация функций этих ресурсов. Информация из репозиториев используется оркестраторами услуг и приложений , а также порталами разработки новых функций и услуг.
  • Управление программными образами функций VNF и PNF по запросам от других функциональных блоков архитектуры NFV
  • Сбор информации о производительности и отказах оборудования, ПО и виртуальных ресурсов, передача результатов измерения производительности и информации о событиях и отказах, относящейся к виртуальным ресурсам.
  • Управление каталогами виртуальных ресурсов, которые могут использоваться в NFVI

VIM экспонирует возможности NFVI при помощи API внешним системам, таким как оркестратор NFV (NFVO, через интерфейс Or-Vi) или менеджер VNF (VNFM через интерфейс Vi-Vnfm).

Комбинация NFVI и VIM должна обеспечивать:

  • Высокую производительность виртуальных коммутаторов
  • Простоту в представлении и управлении сетями
  • Совместное использование сетевых технологий (VLAN, VXLAN, GRE) для совместной работы доменов, где используется та и или иная технология
  • Ускорение работы распределённых виртуальных маршрутизаторов
  • Быстрое восстановление линков после отказа

(Продолжение следует)

 *   *   *


Источник:

 

Поделиться:

Оставить свой комментарий:

Для комментирования необходимо авторизоваться!

Комментарии по материалу

Данный материал еще не комментировался.