Nfv動態資源分配方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及虛擬機技術領域，尤其涉及虛擬機資源分配技術領域，具體是指一種 NFV動態資源分配方法。
【背景技術】
[0002] NFV(Network Function Virtualization)，即網絡功能虛擬化，是通過使用x86等 標準的通用性硬件，并借助虛擬化技術，來承載各種網絡軟件功能，從而降低昂貴的網絡設 備成本的技術。NFV通過將軟硬件解耦并將具體功能抽象，實現了軟件的靈活加載，使網絡 設備功能不再依賴于專用硬件，資源可以充分靈活共享，實現了新業務的快速開發和部署， 并可基于實際業務需求進行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。
[0003] NFV的架構如圖 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主要負責將計算，存儲，網絡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各種傳統的物理網絡功能，VNF運行在NFVI之 上，使用的是經過NFVI虛擬化后的各種計算，存儲以及網絡功能的虛擬資源。ΜΑΝ0負責對 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，其關注的是 NFV框架下所有的虛擬管理任務:VIM(Virtualized Infrastructure Managers)負責對物 理硬件虛擬化資源進行統一管理，監控，優化;VNF Managers負責VNF的生命周期管理；而 Orchestrator負責基礎資源和上層軟件資源的編排和管理，實現網絡服務。從安裝部署的 角度看，NFVI對應的是虛擬化軟件，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網絡功能。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的標準中詳細定義了這些接口以及相關的細節，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。而在現實應用中，在 一個虛擬化的實際網絡中，因為多個虛擬網絡共同使用一套底層的物理網絡資源，因此如 何對物理網絡資源以及虛擬網絡資源進行優化分配和管理，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] 現有的虛擬網絡資源分配技術包括靜態分配以及動態分配，而后者能動態的根據 虛擬網絡中的負載情況，資源占用情況，對虛擬網絡資源進行調整和優化，從而能提高整個 網絡的性能以及在虛擬網絡上運行的業務的性能。
[0007] 現階段，在OpenFlow中涉及到虛擬資源分配，通過在OpenFlow中將底層的網絡資 源分配給各個虛擬網絡，通過各個虛擬網絡制定各自的流量管理策略，來管理本虛擬網絡 內部的資源，其基本步驟如圖2所示。
[0008] 這套方案包括了建立虛擬網絡的時候對其進行資源分配，但未涉及到在虛擬網絡 之間進行資源的合理調配和優化。
[0009] 因此，在NFV中，如何在VNF運行當中，動態的對資源進行再分配，實現資源利用的 優化，提高VNF的性能以及整個NFV系統的效率，是一個值得研究和創新的課題。本專利將就 這一問題提出創新的解決方案。
【發明內容】
[0010]本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種能夠實現解決傳統NFV 系統中物理資源及虛擬資源的優化使用、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 ]為了實現上述目的，本發明的NFV動態資源分配方法具有如下構成：
[0012] 該NFV動態資源分配方法，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優先級信息 并更新記錄；
[0015] (3)MAN0根據記錄信息執行虛擬機間虛擬資源優化或跨虛擬網絡間或跨物理網絡 間虛擬資源優化。
[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，標識該虛擬機為關閉資源-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設置優先級，所述的優先級包括 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的優先級，如果該VNF或VNFC的 優先級為最高級別，則繼續步驟(3-2)，如果該VNF或VNFC的優先級為非最高級別，則繼續步 驟(3-3);
[0029] (3-2)判斷該虛擬機的狀態，如果是需要增加資源，則繼續步驟(3-4)，如果為可關 閉資源或可提供資源，則不進行處理，繼續步驟(1);
[0030] (3-3)判斷該虛擬機的狀態，如果是需要增加資源，則繼續步驟(3-4)，如果為可關 閉資源或為可提供資源則繼續步驟(3-5);
[0031] (3-4)為該虛擬機增加資源，繼續步驟(1);
[0032] (3-5)關閉該虛擬機，并將該虛擬機上運行的VNF或VNFC轉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， 否則繼續步驟(3-4-2);
[0035] (3-4-2)判斷該虛擬機上運行的VNF或VNFC的優先級，如果是最高優先級，則繼續 步驟(3-4-3)，否則繼續步驟(3-4-4);
[0036] (3-4-3)判斷是否有運行非最高優先級的VNF或VNFC的虛擬機為可關閉資源或可 提供資源狀態，如果是，則繼續步驟(3-4-5)，否則繼續步驟(3-4-6);
[0037] (3-4-4)判斷是否有優先級低于或等于該虛擬機的虛擬機為可關閉資源或可提供 資源狀態，如果是，則繼續步驟(3-4-5)，否則繼續步驟(3-4-6);
[0038] (3-4-5)將可用的可關閉資源或可提供資源狀態的虛擬機的資源增加至該虛擬 機；
[0039] (3-4-6)判斷另一套虛擬網絡上映射的虛擬資源中是否存在可用的資源。
[0040] 更進一步地，所述的將可用的可關閉資源或可提供資源狀態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先級最低的可用資源；
[0042] (3-4-5-2)在同等優先級的可用資源中優先選擇狀態為可關閉資源的虛擬機；
[0043] (3-4-5-3)在同等狀態的可用資源中進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，如果是，則繼續步驟(3-5-2)， 否則不進行處理，繼續步驟(1);
[0047] (3-5-2)關閉該虛擬機資源將該虛擬機的VNF或VNFC轉移到其他可提供資源的虛 擬機運行。
[0048]采用了該發明中的NFV動態資源分配方法，實現了自動偵測每個虛擬機上虛擬資 源占用情況，優先保證高優先級服務的資源占用及服務性能，釋放虛擬機上的空閑虛擬資 源，擴展更多服務，具有更廣泛的應用范圍。
【附圖說明】
[0049] 圖1為NFV參考架構圖。
[0050] 圖2為OpenFlow資源分配流程圖。
[0051 ]圖3為本發明的NFV動態資源分配方法的流程圖。
[0052]圖4為本發明的為運行優先級為VIP的虛擬機進行動態資源優化的流程圖。
[0053]圖5為本發明的為運行優先級為IP的虛擬機進行動態資源優化的流程圖。
[0054]圖6為本發明的為運行優先級為NIP的虛擬機進行動態資源優化的流程圖。
【具體實施方式】
[0055]為了能夠更清楚