NFV理想與現(xiàn)實(shí)系列（四）

編者按：NFV網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的部署，為網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)度奠定了基礎(chǔ)。而基于網(wǎng)絡(luò)的靈活調(diào)度能力，全球電信運(yùn)營(yíng)商都在嘗試創(chuàng)新產(chǎn)品形態(tài)，滿足用戶個(gè)性化需求，降低用戶使用成本，從而充分挖掘網(wǎng)絡(luò)潛在市場(chǎng)空間。但是近年來(lái)才開(kāi)始出現(xiàn)的NFV技術(shù)，基于運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)網(wǎng)推出的商用產(chǎn)品較少，是否真正能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低、打造彈性網(wǎng)絡(luò)尚無(wú)定論。

云計(jì)算本質(zhì)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)的IT服務(wù)能力，它具備按需隨選的特點(diǎn)，具有良好的可視化體驗(yàn)，同時(shí)還具有經(jīng)濟(jì)性。按需分配以及彈性伸縮是云最為重要的特征，這種特點(diǎn)意味著云計(jì)算不僅可以及時(shí)滿足各種需求，而且可以動(dòng)態(tài)滿足需求的變化

彈性伸縮特性使網(wǎng)絡(luò)成本降低

筆者先解釋一下什么是云計(jì)算的按需分配以及彈性伸縮。以虛擬機(jī)為例，如這個(gè)時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)需要5個(gè)虛擬機(jī)，下一時(shí)刻增加到10個(gè)虛擬機(jī)，再下一時(shí)刻僅需要3個(gè)虛擬機(jī)，傳統(tǒng)的IT模式很難滿足這種動(dòng)態(tài)伸縮需求，這種伸縮稱為Scale Out/In，適合于原生云應(yīng)用。而另一種伸縮體現(xiàn)在虛擬機(jī)本身資源能力的擴(kuò)大和縮小，例如這一刻需要4vCPU/8G的虛擬機(jī)，下一刻擴(kuò)大到8vCPU/16G，再下一刻回到4vCPU/8G，還可能包括虛擬機(jī)硬盤的伸縮，在這種伸縮的實(shí)際操作中，資源擴(kuò)大比較容易，資源縮小則比較困難，通常不建議操作，這種伸縮稱為Scale Up/Down，比較適用于傳統(tǒng)IT平臺(tái)，另外這種彈性伸縮一般是自動(dòng)化的，不需要或很少需要人為干涉，由監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控資源負(fù)載情況，基于預(yù)先定義的策略自動(dòng)去調(diào)度資源、擴(kuò)展和回收資源（對(duì)于Scale Up/Down這種伸縮在自動(dòng)化伸縮情況下極其容易出現(xiàn)問(wèn)題）。

彈性伸縮這種特性對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)/移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)類應(yīng)用是至為重要的，而要實(shí)現(xiàn)彈性伸縮就要求資源池共享程度高。資源池具有較大的規(guī)模，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的“錯(cuò)峰填谷”，否則可能造成資源浪費(fèi)（為了實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，資源冗余度過(guò)高）或彈性不足（冗余不足，難以實(shí)現(xiàn)按需擴(kuò)展）。

除了彈性伸縮，云計(jì)算還具有經(jīng)濟(jì)性和低門檻的特點(diǎn)，成本優(yōu)勢(shì)是云計(jì)算之所以大獲成功的關(guān)鍵之一，成本的降低促使中小企業(yè)和個(gè)人使用IT的門檻也隨之降低（按需彈性也降低了用戶使用云的門檻）。而云計(jì)算之所以有成本上的巨大優(yōu)勢(shì)，并非簡(jiǎn)單地引入虛擬化技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)的（僅僅實(shí)現(xiàn)了單物理機(jī)的簡(jiǎn)單共享能力），而要涉及到全局資源調(diào)度能力、產(chǎn)品模型優(yōu)化（成熟度高的云服務(wù)提供商會(huì)提供上百種產(chǎn)品規(guī)格，以滿足各種用戶需求，避免用戶資源浪費(fèi)，實(shí)際也是資金浪費(fèi)）、規(guī)?；?jīng)濟(jì)效應(yīng)、服務(wù)器高度定制化、 軟件定義技術(shù)、自動(dòng)化部署與運(yùn)維技術(shù)、DC機(jī)房選址以及制冷電力節(jié)能技術(shù)的引入等，但集約規(guī)模化是最主要的降低成本的手段，有效降低建設(shè)、部署、運(yùn)維的成本。

另外，云計(jì)算的應(yīng)用使得用戶體驗(yàn)更優(yōu)，而復(fù)雜度降低。傳統(tǒng)IT的部署、應(yīng)用復(fù)雜度都較高，需要專業(yè)人員操作，同時(shí)準(zhǔn)備周期也長(zhǎng)，而云計(jì)算用戶能夠像使用互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一樣使用云服務(wù)，例如可以自助服務(wù)、服務(wù)迭代優(yōu)化、用戶界面友好等，可以將大量的配置和運(yùn)維工作交給后臺(tái)的工程師。

云架構(gòu)要在集約和分布間平衡

因此，云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施需要盡量集約化和規(guī)?；员Ｕ献畲蠡墓蚕?、按需提供資源以及降低成本，但過(guò)于集約化和規(guī)?；赡軣o(wú)法保障最終用戶的訪問(wèn)體驗(yàn)，所以需要在集約和分布兩者間實(shí)現(xiàn)平衡，為了保證用戶使用體驗(yàn)，同時(shí)還要保證規(guī)?；?yīng)。

公有云服務(wù)商通常在數(shù)據(jù)中心的布局上費(fèi)盡周章，例如AWS（亞馬遜云計(jì)算公司）典型的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)（Region+Available Zone），既要保證有規(guī)模，還要離用戶需求更近一些，同時(shí)更要保證HA，在這方面AWS為行業(yè)（公有云）樹(shù)立了標(biāo)桿，目前大部分公有云提供商都按照AWS的云數(shù)據(jù)中心架構(gòu)進(jìn)行全球布局。

同時(shí)，隨著運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）的推進(jìn)，運(yùn)營(yíng)商未來(lái)將需要構(gòu)建面向NFV的規(guī)模龐大的云基礎(chǔ)設(shè)施（即NFVI），雖然承載的絕大部分將是軟件化的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元，但NFVI的部署同樣面臨著集約化與分布式部署的矛盾。

集約化部署的好處是建設(shè)、部署門檻較低，運(yùn)營(yíng)、運(yùn)維成本更低，能夠集中實(shí)現(xiàn)冗余和災(zāi)備，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為簡(jiǎn)單，管理統(tǒng)一較為容易，但是比較適合于承載計(jì)算存儲(chǔ)型的網(wǎng)絡(luò)VNF（網(wǎng)絡(luò)虛擬化網(wǎng)元），例如vIMS以及網(wǎng)元轉(zhuǎn)控分離后的控制功能等，不適合于實(shí)現(xiàn)接入型、流量型和高轉(zhuǎn)發(fā)型的網(wǎng)元。而例如OLT、BRAS、EPC轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備等（嚴(yán)格說(shuō)OLT和BRAS如果實(shí)現(xiàn)控制分離，控制功能的NFV可以實(shí)現(xiàn)一定的集約），涉及到用戶網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)調(diào)整和部署成本等問(wèn)題。

分布式資源池體系挑戰(zhàn)巨大

因此，運(yùn)營(yíng)商的NFVI，無(wú)法做到像IT、VAS資源池那樣集約化，需要參考網(wǎng)元現(xiàn)有部署位置以及網(wǎng)元虛擬化特點(diǎn)進(jìn)行分層部署，甚至實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)控分離后，轉(zhuǎn)發(fā)功能還需要進(jìn)一步下沉，以提升用戶體驗(yàn)，包括滿足未來(lái)VR、4K、物聯(lián)網(wǎng)以及自動(dòng)駕駛等對(duì)帶寬和時(shí)延要求高的業(yè)務(wù)需求，例如在本地網(wǎng)的邊緣和核心層面的數(shù)據(jù)中心上進(jìn)行部署，這樣必然導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)商N(yùn)FVI的資源池節(jié)點(diǎn)體系非常分散，分布式的資源池體系帶來(lái)的挑戰(zhàn)巨大。主要面對(duì)的挑戰(zhàn)有以下4點(diǎn)。

第一，本地網(wǎng)目前并沒(méi)有合適的可部署NFVI的機(jī)房，需要充分利用本地網(wǎng)CO機(jī)房進(jìn)行DC化改造，這帶來(lái)CO選址、改造的挑戰(zhàn)（有些CO機(jī)房改造成本過(guò)高，而新建機(jī)房又沒(méi)有資源條件）。

第二本地網(wǎng)NFV容量較小，資源池規(guī)模較小，這就帶來(lái)了大量的分布式的資源池建設(shè)問(wèn)題，資源池的分裂（以及網(wǎng)絡(luò)條件限制）難以實(shí)現(xiàn)共享和調(diào)度，建設(shè)部署成本也較高（需要分別進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、集成部署等），同時(shí)每個(gè)本地網(wǎng)的DC都需要有容災(zāi)的部署，增加了部署成本，另外在資源的維護(hù)上壓力也較大，人工成本較高。

第三，各地部署節(jié)奏、需求和CO資源差異較大，這可能帶來(lái)的問(wèn)題是未來(lái)NFVI資源池五花八門，很難統(tǒng)一（例如軟硬件廠商類型過(guò)多，架構(gòu)封閉性，自成體系，形成一個(gè)個(gè)煙囪），如何實(shí)現(xiàn)資源池統(tǒng)一部署架構(gòu)，包括與已有資源池的管理架構(gòu)融合，將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

第四，管理部署和集成難度很大，未來(lái)的分散的每個(gè)資源池如何實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、調(diào)度和編排，管理層次和架構(gòu)如何設(shè)計(jì)（NFVO、VIM、VNFM等），與現(xiàn)有的OSS、網(wǎng)管如何配合和接口，都帶來(lái)更多的復(fù)雜度。

總而言之，未來(lái)的NFV資源池部署既要考慮電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶來(lái)的分布式部署必然性，又要充分利用云資源池集約化部署優(yōu)點(diǎn)，充分做好業(yè)務(wù)和DC規(guī)劃，通過(guò)包括轉(zhuǎn)控分離技術(shù)、業(yè)務(wù)流量分離技術(shù)（例如將VOIP、ITMS等業(yè)務(wù)從MSE/BRAS中分流）等技術(shù)實(shí)現(xiàn)一定的集約，同時(shí)也需要從資源池的部署架構(gòu)（包括備份、容災(zāi)）和管理架構(gòu)上進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，避免因?yàn)榉植际讲渴饚?lái)的架構(gòu)分裂和管理分散，而形成眾多的煙囪式、小規(guī)模、封閉式NFVI資源池，同時(shí)為將來(lái)?xiàng)l件成熟時(shí)統(tǒng)一部署NFVI DCI網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度和業(yè)務(wù)編排創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。