11 Глава — здесь: (1 Часть), (2 Часть).

12. Развёртывание VNF в инфраструктуре NFVI

В данной главе рассмотрены вопросы:

• Как правильно выбирать ресурсы NFVI для реализации сетевых услуг, составляемых из определённых сетевых функций VNF, в зависимости от требований к доступности и надёжности.
• Как структура VNF влияет на архитектуру и реализацию NFVI, а также на доступность сетевых услуг. Методы конструирования и развёртывания VNА следует рассматривать в зависимости от доступности и степени использования ресурсов NFVI, а также в зависимости от моделей эластичности, автоматизации и оперативности работы.

12.1 Требования доступности услуг и среда NFVI

Основное, что необходимо учитывать при выборе среды NFVI для VNF – это требования доступности и надёжности работы сетевой услуги, которая будет предоставляться на этой основе. Эти требования определяют выбор механизма избыточности VNF, их локальности, резервирования и доступности. Кроме того, нужно принять во внимание и другие факторы, такие как пропускная способность сети и эластичность ресурсов.

12.2 Образцы структуры VNF

В проекте OPNFV High Availability определены следующие образцы структуры и классификация VNF (см. https://wiki.opnfv.org/scenario_analysis_of_high_availability_in_nfv).

• VNF со встроенным механизмом устойчивости для компонентов (VNFC)
  • VNF, где каждый компонент VNFC сохраняет информацию о своём состоянии локально, и поддерживает избыточный синхронизованный экземпляр (режим активный резервный, ACT:STBY)
  • VNF с несколькими компонентами, где VNFC могут индивидуально сохранять информацию о состоянии, и где более одного избыточного VNFC могут синхронизироваться с информацией о состоянии рабочего экземляра. Любой запасной VNFC может стать полнофункциональным в случае отказа рабочего экземпляра (режим избыточности M:1).
• VNF без встроенного механизмом устойчивости для компонентов (VNFC)
  • Stateful VNF – VNF, которая может состоять из одного или нескольких VNFC, сохраняющих состояние, при этом вся VNF будет иметь единую точку отказа (single point of failure), т.к. внутри неё не будет избыточных VNFC.
  • Stateless VNF – VNF, которая может состоять из одного или нескольких VNFC, без сохранения состояния, при этом вся VNF также будет иметь единую точку отказа (single point of failure), т.к. внутри неё не будет избыточных VNFC.

• Режим ACT:STBY

Следует отметить, что VNF со встроенной избыточностью (stateful или stateless), по определению являются составными, состоящими из более чем одного VNFC. VNF без избыточности также могут состоять из более чем одного VNFC, но могут и состоять из единственного VNFC, работающего на одной виртуальной машине VM.

Таким образом, дизайн VNF может иметь три случая:

• VNF с компонентами Active/Standby резервирование 1:1
• VNF с резервированием M:1 активными компонентами VNFC)
• VNF без избыточности (ограниченные одним компонентом VNFC)

На рисунке ниже показана VNF в режиме «активный резервный» с избыточностью 1:1, состоящая из двух VNFC.

Рис. 12 – 1. VNF в режиме «активный резервный» с избыточностью 1:1, состоящая из двух VNFC.

Обычно, при таком дизайне VNFC могут сохранять информацию о состоянии локально, с возможностью её репликации на резервном экземпляре (VNFC1 – VNFC1’), поэтому особых требований по быстродействию к системе хранения при этом обычно не бывает.

Масштабирование в этом случае может выполняться путём добавления или удаления экземпляров VNF, а также их компонентов VNFC.

При таком режиме развёртывания, половина выделенных ресурсов (вычисления, хранения, сетевых линков внутри VNF) не используется из-за резервирования 1:1. Поэтому, при чрезмерном масштабировании VNFC, общее потребление ресурсов может быть нерациональным.

• Режим M:1

При таком режиме развёртывания VNF состоит аз >1 VNFC (виртуальных машин VM) и для нескольких VNFC одна VNFC является резервной. Рассмотрим пример VNF с шестью VNFC.

• VNFCL1, VNFCL2 обеспечивают функционал сетевой карты (одна или обе могут быть активны)
• VNFCw, VNFCx, VNFCy и VNFCz обеспечивают функции верхних уровней (любые три из них могут быть активны)

Режим резервирования VNF M:1 can показан на рис 12-2:

Рис. 12-2. Режим резервирования VNF M:1.

Внутренние связи между VNFC должны резервироваться для двух любых VNFC из набора VNF L1, VNF L2 и набора VNFw, VNFx, VNFy и VNFz. Более того, внешний трафик может быть каким-то образом разделён между наборами VNFC (например, L1 и L2), так, чтобы если один набор откажет, второй оказался работоспособным.

В таком режиме требуется задействовать больше ресурсов, чем в случае режиме 1:1 ACT:STBY. Для равномерного распределения трафика между VNFC могут понадобиться внешние балансировщики нагрузки.

• Режим без резервирования

В этом режиме VNF также могут состоять из одной или более VNFC (VM), но внутри VNF не делается резервирование. Это, однако, не означает, что резервирование не может быть выполнено, просто оно не делается внутри самой VNF. Очевидно, при этом существуют определённые требования к системе MANO (NFVO – VNFM – VIM). Рассмотрим пример VNF которая состоит из одной VNFC (VM).

В этом примере никаких особых требований к сетевым линкам внутри VNF нет. Резервирование и ёмкость могут быть обеспечены установкой дополнительных экземпляров VNF. Трафик может быть равномерно распределён между развёрнутыми экземплярами VNF (1-1, 1-2 , 1-3). Каждая из которых работает, занимая около 40% своей максимальной ёмкости выделенных ресурсов. Когда происходит ошибка, трафик перераспределяется между оставшимися двумя экземплярами, в этом случае, каждый из них будет задействовать около 60% ёмкости. Резервирование может быть выполнено применением правил не-сходмости (anti-affinity rules) при размещении VNF. То есть, требуется, чтобы каждый экземпляр VNF должен быть размещён на своём сервере. Поскольку в таком режиме у VNF нет встроенных возможностей определения отказа, эта функция и восстановление при отказе должны выполняться платформой (NFVI и VIM). Должен также использоваться функционал балансировки трафика между экземплярами VNF.

Рис. 12-3. Режим без резервирования.

При таком режиме развёртывания VNF использование ресурсов (вычисления, хранения и сети) будет выше, чем в других рассмотренных режимах.

В следующей публикации будет рассмотрен Режим географического резервирования VNF (клик хере). 

***

— Вы занимаетесь программно-конфигурируемыми сетями?

— Ну, да! Я дал задание Фейсбуку выбрать для меня друзей из сети.