一种基于数据驱动的网络功能虚拟化的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络通信领域，特涉及一种基于数据驱动的网络功能虚拟化的装置及方法，尤其涉及云计算、软件定义网络、数据驱动和网络功能虚拟化的交叉领域。
【背景技术】
[0002]虚拟化是当前最热门的研究领域，其中云计算、软件定义网络(Software DefinedNetwork，SDN)和网络功能虚拟化(Network Funct1ns Virtualizat1n，NFV)这三个领域从不同角度探索实现虚拟化，彼此又有很大的合作空间。
[0003]云计算目前最主要的作用是实现计算(CPU)与存储(内存、硬盘)资源的虚拟化。其设计目的是提供可扩展的、可配置的、灵活高效的、高可用和容错性的基础设施服务。云计算已有成熟的产品，以Open Stack最成功。
[0004]SDN目前最主要的作用是将控制和转发相分离，让网络管理员通过编程来配置网络设备。其设计目的是要消除网络硬件的差异，简化数据中心网络维护。SDN目前标准不统一，但理论基础鲜明。
[0005]NFV由欧洲电信标准化委员会提出(European Telecommunicat1ns StandardsInstitute，ETSI)。其主要作用是通过统一的虚拟化软、硬件平台，使得网络更加灵活和简单。其设计目的是通过虚拟化技术实现网络功能，打破专用网络硬件对运营商和服务商的限制，通过使用通用廉价硬件及虚拟化技术，使软件来承载更多功能，从而降低昂贵的网络设备成本，同时简化数据中心维护工作。NFV目前缺乏足够的理论支持，技术实现既不透明也不高明。
[0006]未来的网络将是数据驱动的网络(Data Driven Network，DDN)，其基础设施将是一套纯粹完整的SDN，而其中的S就代表一个NFV池。这些NFV有的直接控制网络流量、有的负责防火墙、有的负责承接应用层的网络控制及用户接口、有的负责数据的收集处理。所有NFV都运行在虚拟服务器上，所有的数据也保存在虚拟存储器中，这些虚拟设备都由云管理系统控制。当前的云管理系统限制了网络操作维护人员的网络配置能力，云管理系统原本是设计用来提供、扩容和协调企业级应用的，虚拟机上跑的应用也只在初始化时配置一次。而SDN则重在查找和配置网络服务，并不负责提供虚拟化。由于云计算和SDN之间的隔阂，在NFV的实现过程中，一些网络服务仍难以通过云管理软件和SDN来提供和配置，使网络管理人员在设计、部署和管理含有虚拟网络功能的网络服务时困难重重。
[0007]NFV的控制协调跟云管理系统不同，为了做出决策，它必须知道应用层的信息。网络管理人员必须随时能够接触并修改配置数据，如某些设备及其他资源。NFV的控制协调系统能够和云管理系统的网络管理模块互联互通彼此协作就可以解决一大部分的NFV实际部署难题。
【发明内容】
[0008]针对【背景技术】的不足，本发明提供了一种基于数据驱动的网络功能虚拟化装置及方法，用来实现虚拟网络功能的灵活实施和配置，并为SDN和云计算网络基础设施管理控制的进一步融合奠定基础。
[0009]本发明的技术方案是:一种基于数据驱动的网络功能虚拟化的装置，采用虚拟基础设施服务(IAAS)负责提供网络功能虚拟化所需的软硬件资源，并采用软件定义网络(SDN)作为NAAS负责提供网络连接功能，其中:
[0010]VNF控制层模块，负责存储网络服务全局视图，更新虚拟网络功能信息，指挥创建、删除和更新虚拟网络功能；
[0011]VNF数据层模块，负责存储虚拟网络功能的元文件和实例文件；
[0012]VNF中介层模块，负责虚拟网络功能信息变化的侦察，各受控虚拟网络功能的心跳监控，以及由VNF控制层发出的各种指令的翻译和转发；
[0013]VNF抽象层模块，负责提供虚拟网络功能所需的虚拟机，初始配置虚拟网络功能，特别是生成虚拟机或启动镜像时无法或不便指定的配置，譬如网络端口和路由表的启用等，以及更新现有网络配置或其他VNF配置，从而使新加入的VNF能够和目标网络服务相连通。
[0014]其有益效果是，将虚拟网络功能的管理从过去大一统的云管理系统中分离出来，便于管理维护。由于传统云管理系统中组建众多、关系复杂，虽然提供了部分网络功能，但配置极易出错，且调试和纠错费时费力，从反馈信息和log中专门查找网络功能故障十分麻烦。该系统则将虚拟网络管理权交回给网络管理员，有效解决了服务器团队和网络团队之间的冲突。
[0015]本发明还提供了一种基于数据驱动的网络功能虚拟化方法，分为四层:VNF控制层、VNF数据层、VNF中介层和VNF抽象层；
[0016]所述VNF控制层向所述VNF数据层存储或更新VNF信息，所述VNF信息包括一个受控VNF可配置的参数以及VNF可向网管人员提供的运行数据；
[0017]所述VNF控制层向VNF中介层发起VNF生成或更新指令，所述VNF生成指令包括受控VNF所有可配置的参数以及所有该受控VNF可向网管人员提供的运行数据;所述更新指令包括受控VNF需要更新的可配置参数以及该受控VNF可向网管人员提供的运行数据项目的变化；
[0018]所述VNF中介层再向VNF抽象层翻译所述VNF生成或更新指令；
[0019]所述VNF抽象层再向所述VNF控制层返回VNF生成/更新结果。
[0020]其有益效果是，该控制方法不仅能够部署VNF，还能在成功部署后更新VNF配置。传统虚拟网络中QoS的业务需求难以得到满足，该方法是有利补充。该方法还使得网络管理员能够同时详细地对网络配置和虚拟管理装置(hypervisor)进行操控。
[0021 ] 进一步的，所述的VNF数据层专用于存储VNF信息，VNF信息包括VNF元文件和VNF实例文件。
[0022]其有益效果是，实现了一种对虚拟网络功能的数据映射。这里的数据，并不是功能镜像，而是针对网络管理人员与网络功能交互所需信息的一套完整的数据存根，这套存根是实现个性化定制管理和灵活更新的关键。在这套网络功能虚拟化的实现系统中数据层就是专门用来存放该存根的。
[0023]进一步的，所述的VNF元文件是对该受控VNF的一种建模描述，包括了该受控VNF所有可配置的参数以及该VNF所有可反馈的运行数据，特别是VNF抽象层需要为该受控VNF提供的资源和能力;VNF数据层中的所有建模描述均以合约的方式声明了其所记录的VNF支持哪些功能和配置及/或不支持哪些功能和配置；建模描述基于模式定义语言(ExtensibleMarkup Language，XML)，并采取模块化定义方式。
[0024]其有益效果是，通过建模描述将灵活管控虚拟网络功能的信息量最小化、模块化；模型语言能够更针对网络功能，而不是整个云，从而便于从返回消息中debug;定义资源也能更加灵活更为具体，譬如OpenStack中Heat的模型就甚为抽象，导致对虚拟机资源的支配较麻烦。同时基于模式定义语言和专注于网络功能的简单化设计有利于模型的跨平台使用。
[0025]进一步的，所述的每一个由VNF控制层指令生成的VNF，都会新建一份VNF实例文件，并保存在VNF数据层，其初始状态为悬挂状态;每一个由VNF控制层指令产生的更新，都会以增量形式体现在VNF实例文件中，其状态亦为悬挂状态。
[0026]其有益效果是，通过实例文件来对应每一个虚拟网络功能，通过增量状态操作来方便管理，避免出现无效信息。
[0027]进一步的，所述的VNF实例文件，必须以VNF数据层中已存在的VNF模型的对应数值的形式保存在VNF数据层；当网管人员向VNF数据层更新VNF元文件时，该元文件对应的VNF实例文件也必须在运行时实现更新；当VNF实例创建失败时，VNF数据层将根据VNF控制层的指示决定是否回滚并删除VNF实例文件；当VNF实例更新失败时，VNF数据层将根据VNF控制层的指示决定是否回滚并删除VNF实例文件的更新内容。
[0028]其有益效果是，实例文件与元文件存在对应关系，便于对同类虚拟网络功能建模的一致性，便于实现自上而下的模型更新，回滚措施能清除无效信息。
[0029]进一步的，所述的VNF中介层能够以主动方式向VNF数据层订阅VNF信息的变化;订阅VNF信息的变化既可以是全部VNF数据信息，也可仅限于某个或某些部分。
[0030]其有益效