3 分钟初识网络功能虚拟化 NFV

NFV 是一种网络架构，它是基于虚拟化技术将网络功能节点虚拟化为可链接在一起提供通信服务的功能模块。NFV 致力于改变网络运营者构建网络的方式，通过虚拟化技术让各种网络组成单元实现独立应用，可以灵活部署在基于标准的服务器、存储、交换机构建的统一平台上，实现在数据中心、网络节点和用户端等各个位置的部署与配置。NFV 可以将网络功能软件化，以便在业界标准的服务器上运行，软件化的功能模块可迁移或部署在网络中的多个位置而无须安装新的设备。

一、NFV 的功能结构

NFV 其技术框架包括以下几部分：NFV 基础设施（NFVInfrastructure，NFVI）、虚拟化的网络功能（Virtual Network Function，VNF），以及 VNF 管理与编排模块等。其中，NFVI 通过虚拟化层将物理的计算、存储与网络资源转换为虚拟的计算、存储与网络资源，并将它们放置在统一的资源池中。

VNF 是由虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络资源，以及管理虚拟资源的网元管理（Element Management，EM）软件等组成。VNF 是可以组合的模块，每个 VNF 只能提供有限的功能。对于特定的应用程序中的某条数据流，可以将多个不同的 VNF 进行编排与设置，组成一条完成用户所需网络功能的 VNF 服务链。NFV 管理与编排模块负责编排、部署与管理 NFV 环境中的所有虚拟资源，包括 VNF 应用实例的创建，VNF 服务链编排、监视与迁移，以及关机与计费等。

二、NFV 的体系结构

NFV 的体系结构可以分为基础设施层、虚拟网络层、运营支撑层。

• 基础设施层

NFVI 负责分配和管理虚拟资源环境及底层的物理资源。该层包含 x86 服务器、存储设备、交换机等物理资源，通过虚拟化层将物理资源转换为虚拟计算、虚拟存储与虚拟网络，并将它们放到资源池中。

• 虚拟网络层

虚拟网络层是由 VNF、EM 与 NFVO 组成。每个物理网元映射为一个虚拟网元 VNF；一个 VNF 需要的资源分解为虚拟的计算、存储与网络资源，可部署在一个或多个虚拟机上。虚拟网元 VNF 由 VNFO 来提供。NFV 的管理与编排模块主要包括虚拟设备管理器（Virtual InfrastructureManager，VIM）、VNF 管理器（VNF Manager，VNFM）与 VNF 编排器（VNFOrchestration，VNFO）。

• 运营支撑层

运营支撑层主要由操作支撑系统（Operation Support System，OSS）与业务支撑系统（Business Support System，BSS）组成。OSS 也称为操作支撑系统。OSS 与 BSS 系统中的大量软件覆盖了基础设施架构、网络功能，以及支撑各种电信服务中端到端的订单、账单、续约、排障所需的管理系统。

三、NFV 的基础设施

NFV 基础设施由 3 个部分组成：计算域、管理程序域与基础设施网络域。

• 计算域：为用户提供大量的服务器与存储设施。

• 管理程序域：将计算域中的计算与存储资源转换成可由软件配置的虚拟机。

• 基础设施网络域：由大量的路由器、交换机等网络设备组成，通过虚拟化层转化为虚拟网络资源。

四、NFV 的节点类型

• 计算节点

计算节点是能够执行通用计算指令集的功能实体。无论这些指令集在执行时的具体状态如何，执行周期都只有几秒到几十纳秒。在实际的术语中，它是从内存访问时间的角度来定义的。一个分布式系统无法满足这个执行周期要求，对远程内存状态的访问时间已超过了这个时长。

• 网关节点

网关节点是 NFVI 节点内实现网关功能的单元。网关的主要功能是为 NFVI 接入点与传输网之间提供互连，将虚拟网络接入现有的网络组件中。网关可以通过增加与移除分组首部等方式使分组跨越不同网络。

• 存储节点

存储节点是 NFVI 节点内通过计算、存储和网络功能提供存储资源的单元。存储在物理上可通过多种方式实现，例如在计算节点内以组件形式实现。

• 网络节点

网络节点是 NFVI 节点内通过计算、存储和转发功能来提供网络资源（例如交换与路由）的单元。一个 NFVI 节点内的计算域通常以多个互连的物理设备方式进行部署。物理的计算节点可能包括多核处理器、内存和网卡等物理资源，这些互连节点的集合构成 NFVI 节点和 NFVI 接入点。