Nfv動態(tài)資源分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及虛擬機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及虛擬機資源分配技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種 NFV動態(tài)資源分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] NFV(Network Function Virtualization)，即網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，是通過使用x86等 標(biāo)準(zhǔn)的通用性硬件，并借助虛擬化技術(shù)，來承載各種網(wǎng)絡(luò)軟件功能，從而降低昂貴的網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備成本的技術(shù)。NFV通過將軟硬件解耦并將具體功能抽象，實現(xiàn)了軟件的靈活加載，使網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備功能不再依賴于專用硬件，資源可以充分靈活共享，實現(xiàn)了新業(yè)務(wù)的快速開發(fā)和部署， 并可基于實際業(yè)務(wù)需求進(jìn)行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。
[0003] NFV的架構(gòu)如圖 1 所不，主要包括NFVI(Network Function Virtualization Infrastructure),VNF(Virtualized Network Function)，MAN0(Management and Orchestration)這三部分。其中，NFVI主要負(fù)責(zé)將計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)的硬件資源全面虛擬化， 并映射成虛擬資源。VNF則是利用軟件來實現(xiàn)各種傳統(tǒng)的物理網(wǎng)絡(luò)功能，VNF運行在NFVI之 上，使用的是經(jīng)過NFVI虛擬化后的各種計算，存儲以及網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬資源。ΜΑΝ0負(fù)責(zé)對 NFVI的軟硬件資源的生命周期管理和編排，以及對VNF的生命周期管理和編排，其關(guān)注的是 NFV框架下所有的虛擬管理任務(wù):VIM(Virtualized Infrastructure Managers)負(fù)責(zé)對物 理硬件虛擬化資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，監(jiān)控，優(yōu)化;VNF Managers負(fù)責(zé)VNF的生命周期管理；而 Orchestrator負(fù)責(zé)基礎(chǔ)資源和上層軟件資源的編排和管理，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。從安裝部署的 角度看，NFVI對應(yīng)的是虛擬化軟件，而VNF則是虛擬機。VNF通過ΜΑΝ0的管理和編排，在NFVI 提供的虛擬化資源上運行相關(guān)網(wǎng)絡(luò)功能。ΜΑΝ0則通過V頂以及VNF Manager管理VNF對虛擬 資源的占用情況。
[0004] 在NFV的架構(gòu)中，如圖1所示，每一個VNF通過不同的接口與不同的邏輯單元進(jìn)行交 互。VNF之間通過SWA-1接口交互;而對于某一個VNF的VNFC之間，則通過SWA-2接口交互;VNF 通過SWA-3接口與VNF Manager進(jìn)行交互;通過SWA-4接口與EM交互；通過SWA-5接口與NFVI 交互。
[0005] 雖然在NFV的標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)定義了這些接口以及相關(guān)的細(xì)節(jié)，但是對于具體實施過 程中在各個VNF中如何有效的使用NFVI的虛擬資源，并沒有具體定義。而在現(xiàn)實應(yīng)用中，在 一個虛擬化的實際網(wǎng)絡(luò)中，因為多個虛擬網(wǎng)絡(luò)共同使用一套底層的物理網(wǎng)絡(luò)資源，因此如 何對物理網(wǎng)絡(luò)資源以及虛擬網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行優(yōu)化分配和管理，在不降低VNF性能的同時，有效 利用物理資源以及虛擬資源，就變成一個十分重要的問題。
[0006] 現(xiàn)有的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源分配技術(shù)包括靜態(tài)分配以及動態(tài)分配，而后者能動態(tài)的根據(jù) 虛擬網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載情況，資源占用情況，對虛擬網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，從而能提高整個 網(wǎng)絡(luò)的性能以及在虛擬網(wǎng)絡(luò)上運行的業(yè)務(wù)的性能。
[0007] 現(xiàn)階段，在OpenFlow中涉及到虛擬資源分配，通過在OpenFlow中將底層的網(wǎng)絡(luò)資 源分配給各個虛擬網(wǎng)絡(luò)，通過各個虛擬網(wǎng)絡(luò)制定各自的流量管理策略，來管理本虛擬網(wǎng)絡(luò) 內(nèi)部的資源，其基本步驟如圖2所示。
[0008] 這套方案包括了建立虛擬網(wǎng)絡(luò)的時候?qū)ζ溥M(jìn)行資源分配，但未涉及到在虛擬網(wǎng)絡(luò) 之間進(jìn)行資源的合理調(diào)配和優(yōu)化。
[0009] 因此，在NFV中，如何在VNF運行當(dāng)中，動態(tài)的對資源進(jìn)行再分配，實現(xiàn)資源利用的 優(yōu)化，提高VNF的性能以及整個NFV系統(tǒng)的效率，是一個值得研究和創(chuàng)新的課題。本專利將就 這一問題提出創(chuàng)新的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)解決傳統(tǒng)NFV 系統(tǒng)中物理資源及虛擬資源的優(yōu)化使用、使得虛擬資源的利用率得到提高、更好的保障并 提高VNF的功能的。
[0011 ]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的NFV動態(tài)資源分配方法具有如下構(gòu)成：
[0012] 該NFV動態(tài)資源分配方法，其主要特點是，所述的方法包括以下步驟：
[0013] ⑴虛擬機將資源占用情況以及其上運行的VNF或VNFC優(yōu)先級周期性報告至ΜΑΝ0;
[0014] (2)MAN0收集各個虛擬機的資源占用情況以及其上運行的VNF或VNFC優(yōu)先級信息 并更新記錄；
[0015] (3)MAN0根據(jù)記錄信息執(zhí)行虛擬機間虛擬資源優(yōu)化或跨虛擬網(wǎng)絡(luò)間或跨物理網(wǎng)絡(luò) 間虛擬資源優(yōu)化。
[0016] 較佳地，所述的步驟(1)之前，包括以下步驟：
[0017] (〇-1)所述的ΜΑΝ0為運行VNF或VNFC的虛擬機的資源占用情況設(shè)置資源占用閾值， 所述的資源占用閾值包括但不限于：
[0018] T1:虛擬機的資源占用率超過T1時，標(biāo)識該虛擬機為增加資源-候選虛擬機；
[0019] T3:虛擬機的資源占用率低于T3時，標(biāo)識該虛擬機為關(guān)閉資源-候選虛擬機；
[0020] T2:虛擬機的資源占用率低于T2而高于T3時，標(biāo)識該虛擬機為提供資源-候選虛擬 機；
[0021]且T1>T2>T3。
[0022 ] 較佳地，所述的步驟(0-1)和（1)之間，還包括以下步驟：
[0023] (0-2)所述的ΜΑΝ0對在虛擬機上運行的VNF或VNFC設(shè)置優(yōu)先級，所述的優(yōu)先級包括 但不限于：
[0024] VIP:不允許被中斷或降低性能；
[0025] IP:允許瞬時中斷或降低性能；
[0026] NIP:允許短時中斷或降低性能。
[0027]較佳地，所述的步驟(3)，包括以下步驟：
[0028] (3-1)所述的ΜΑΝ0判斷虛擬機上運行的VNF或VNFC的優(yōu)先級，如果該VNF或VNFC的 優(yōu)先級為最高級別，則繼續(xù)步驟(3-2)，如果該VNF或VNFC的優(yōu)先級為非最高級別，則繼續(xù)步 驟(3-3);
[0029] (3-2)判斷該虛擬機的狀態(tài)，如果是需要增加資源，則繼續(xù)步驟(3-4)，如果為可關(guān) 閉資源或可提供資源，則不進(jìn)行處理，繼續(xù)步驟(1);
[0030] (3-3)判斷該虛擬機的狀態(tài)，如果是需要增加資源，則繼續(xù)步驟(3-4)，如果為可關(guān) 閉資源或為可提供資源則繼續(xù)步驟(3-5);
[0031] (3-4)為該虛擬機增加資源，繼續(xù)步驟(1);
[0032] (3-5)關(guān)閉該虛擬機，并將該虛擬機上運行的VNF或VNFC轉(zhuǎn)移到其他可提供資源的 虛擬機上運行。
[0033] 更佳地，所述的為該虛擬機增加資源，包括以下步驟：
[0034] (3-4-1)判斷是否有未分配的資源，如果是，則將該未分配的資源增加至虛擬機， 否則繼續(xù)步驟(3-4-2);
[0035] (3-4-2)判斷該虛擬機上運行的VNF或VNFC的優(yōu)先級，如果是最高優(yōu)先級，則繼續(xù) 步驟(3-4-3)，否則繼續(xù)步驟(3-4-4);
[0036] (3-4-3)判斷是否有運行非最高優(yōu)先級的VNF或VNFC的虛擬機為可關(guān)閉資源或可 提供資源狀態(tài)，如果是，則繼續(xù)步驟(3-4-5)，否則繼續(xù)步驟(3-4-6);
[0037] (3-4-4)判斷是否有優(yōu)先級低于或等于該虛擬機的虛擬機為可關(guān)閉資源或可提供 資源狀態(tài)，如果是，則繼續(xù)步驟(3-4-5)，否則繼續(xù)步驟(3-4-6);
[0038] (3-4-5)將可用的可關(guān)閉資源或可提供資源狀態(tài)的虛擬機的資源增加至該虛擬 機；
[0039] (3-4-6)判斷另一套虛擬網(wǎng)絡(luò)上映射的虛擬資源中是否存在可用的資源。
[0040] 更進(jìn)一步地，所述的將可用的可關(guān)閉資源或可提供資源狀態(tài)的虛擬機的資源增加 至該虛擬機，包括以下步驟：
[0041] (3-4-5-1)在可用的資源中選擇優(yōu)先級最低的可用資源；
[0042] (3-4-5-2)在同等優(yōu)先級的可用資源中優(yōu)先選擇狀態(tài)為可關(guān)閉資源的虛擬機；
[0043] (3-4-5-3)在同等狀態(tài)的可用資源中進(jìn)一步選擇資源占用率最小的可用資源；
[0044] (3-4-5-4)將選擇出的資源增加至該虛擬機。
[0045] 更佳地，所述的步驟(3-5)，包括以下步驟：
[0046] (3-5-1)判斷是否有其他虛擬機為可增加資源狀態(tài)，如果是，則繼續(xù)步驟(3-5-2)， 否則不進(jìn)行處理，繼續(xù)步驟(1);
[0047] (3-5-2)關(guān)閉該虛擬機資源將該虛擬機的VNF或VNFC轉(zhuǎn)移到其他可提供資源的虛 擬機運行。
[0048]采用了該發(fā)明中的NFV動態(tài)資源分配方法，實現(xiàn)了自動偵測每個虛擬機上虛擬資 源占用情況，優(yōu)先保證高優(yōu)先級服務(wù)的資源占用及服務(wù)性能，釋放虛擬機上的空閑虛擬資 源，擴展更多服務(wù)，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0049] 圖1為NFV參考架構(gòu)圖。
[0050] 圖2為OpenFlow資源分配流程圖。
[0051 ]圖3為本發(fā)明的NFV動態(tài)資源分配方法的流程圖。
[0052]圖4為本發(fā)明的為運行優(yōu)先級為VIP的虛擬機進(jìn)行動態(tài)資源優(yōu)化的流程圖。
[0053]圖5為本發(fā)明的為運行優(yōu)先級為IP的虛擬機進(jìn)行動態(tài)資源優(yōu)化的流程圖。
[0054]圖6為本發(fā)明的為運行優(yōu)先級為NIP的虛擬機進(jìn)行動態(tài)資源優(yōu)化的流程圖。
【具體實施方式】
[0055]為了能夠更清楚