NFV中服务功能链可靠性研究

发布时间：2020-06-13 12:30

【摘要】：随着互联网的不断发展及网络服务要求的快速变化,传统网络的弊端逐渐显现,已无法满足用户多样性及灵活性的服务需求。新兴的网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)技术,为当前网络软硬件耦合严重等问题提供了有效的解决思路,NFV中基于软件化的网络功能能够灵活地满足多样化的用户需求,但也带来了诸多的挑战。由于NFV是在商用的通用设备上基于虚拟化技术实现专用设备的网络功能,会带来可靠性下降等问题。在网络服务请求的处理过程中,保证承载网络服务的可靠性尤为重要。本文依托于国家自然科学基金项目“虚拟网自适应管理技术研究”,针对NFV中服务功能链的构建及处理过程中如何提高可靠性的问题,进行了三部分研究:首先是响应用户请求时如何构建一个可靠性较高且资源消耗较少的服务功能链拓扑;由于任何网络均由节点和链路构成,由NFV定义的网络服务也是如此,承载服务的服务功能链也是由节点和链路组成,故本文第二、第三章分别研究在节点和链路故障时如何提高可靠性,并在提高可靠性的基础上降低资源消耗的方法。本课题的主要研究工作如下:1.针对NFV中服务功能链高可靠低消耗构建问题,基于虚拟网络功能可组合性,提出构建可靠性较高且资源消耗较低的服务功能链拓扑结构策略。首先通过虚拟网络功能组合后减少部署节点来提高服务功能链可靠性,但组合后部署节点的变化可能会增加带宽资源消耗;其次,阐述虚拟网络功能组合带来的可靠性和资源消耗之间的博弈关系,建立网络模型,提出关键子拓扑映射反馈的策略来构建最优服务功能链拓扑;最后通过仿真实验对比,证明所提出的策略能够有效地提高服务功能链的可靠性,同时相比可靠性相当的组合未反馈策略,所提方法可节省约20%的资源消耗。2.针对NFV中虚拟网络功能故障保护时资源消耗过多的问题,提出了一种搜索关键虚拟网络功能并只对其备份的保护优化策略。首先阐述了虚拟网络功能节点故障保护问题,建立可靠性模型,提出搜索备份关键虚拟网络功能策略解决该问题;其次设定评判标准来挑选关键虚拟网络功能,针对故障节点个数不同分别提出两种节点搜索算法,挑选出关键的虚拟网络功能并对其进行冗余备份,以保证服务功能链的可靠性;最后仿真结果表明,所提策略能够有效地提高可靠性。同时与GREP方法对比,在可靠性相当的同时最大能够减少约12%资源消耗,从而最大提高约11%服务请求接收率。3.针对NFV中单链路故障保护问题,提出了通过添加备份拓扑并将其简化的策略,实现在提高可靠性的基础上最小化带宽资源消耗。首先对服务功能链处理过程进行建模;其次引入备份拓扑,按照服务路径是否可分离,分别提出了两种最优备份拓扑生成算法;最后实验结果表明,该策略及简化算法能够在保证服务需要的可靠性的前提下,消耗资源相对最少。与可靠性相当的I-S算法相比,最大能节省7%的资源开销。
【图文】：

资源消耗,底层,情况,节点

图 8 总的资源消耗情况底层节点使用情况务请求的增多即服务功能链的增多，会占用更多的底层节点，从而及网络功能。但由于底层节点个数的限制，随着 SFC 请求个数的增点逐渐增多，最终趋于底层节点总数。图 9 为底层节点个数使用情合方式的方法，可减少底层节点的使用个数，CSMF 策略会放弃部而 CSMNF 策略组合所有可组合的 VNF 节点。组合后的 VNF 可映故 CSMNF 策略占用最少的底层节点。

使用情况,底层,节点

图 8 总的资源消耗情况）底层节点使用情况服务请求的增多即服务功能链的增多，会占用更多的底层节点，从而提源及网络功能。但由于底层节点个数的限制，随着 SFC 请求个数的增多节点逐渐增多，最终趋于底层节点总数。图 9 为底层节点个数使用情况组合方式的方法，可减少底层节点的使用个数，，CSMF 策略会放弃部分，而 CSMNF 策略组合所有可组合的 VNF 节点。组合后的 VNF 可映射，故 CSMNF 策略占用最少的底层节点。
【学位授予单位】：战略支援部队信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.09

【参考文献】