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深入浅出4g网络 pdf百度云,半虚拟化技术

时间:2023-05-04 17:34:02 阅读:54184 作者:3574

DPDK网络功能虚拟化网络功能虚拟化(nfv )或网络功能虚拟化。 通过使用通用服务器硬件平台(如英特尔X86 )和虚拟化技术。 搭载了基于软件的网络功能。

NFV中包含的模块:

网络功能虚拟化基础架构(NFVI )支持网络虚拟化功能的执行,包括根据通信关闭型托架(cots )开放标准定义的硬件

虚拟网络功能(VNF )是由软件实现的网络功能,在NFVI框架上运行。 它可以与设备管理系统(EMS )配合使用,适用于特定功能。 VNF类似于我们今天的网络节点,纯软件的实现可以帮助网络设备脱离硬件依赖。 更一般地说,NFV是一种新的网络设备部署方法,而VNF是实例化的虚拟网络设备或节点之一。

NFVmo(nfv管理和组织)主要负责管理和组织与nfv相关的所有硬件和软件资源,涵盖整个虚拟网络基础架构的业务流程和生命周期管理。 NFV MO负责与外部场景(如运营支持系统(OSS )和业务支持系统(Buniess Support System ) BSS )的交互,重点关注与NFV体系结构下的虚拟化相关的管理任务,并将NFV与现有网络

OPNFV :涉及从芯片设计、操作系统、服务器到设备开发、存储、运输的全产业链规模。

DPDK在其中起着非常重要的作用,许多NFV开源项目直接或间接使用DPDK。 DPACC (数据加速)、Open vSwtich for NFV、opencontrailvirtualnetworkingforopnfv、NFV Hypervisor/KVM、softwarefastpathservicequququv

DPDK最近除了web数据传输之外,还在特定领域,如CryptoDev API (主要用于数据加密)、Pattern Matching API (广泛用于字符搜索匹配)、Compression API (用于数据压缩和解压缩)

部署NFV包括四个步骤:

1 .分解:第一阶段是网络功能的模块化和软件化,满足专用底层硬件依赖设计软件化、移植到通用服务器的标准。

2 .虚拟化:利用虚拟化技术提供部署灵活性,可以根据服务器平台的计算资源密度动态部署。

3 .云计算:云计算需要实现动态扩展,按需增加处理能力。 在运算负荷和能力大幅提高的同时,网络数据处理量也大幅增加。 基于虚拟化技术的VNF就绪后,需要支持动态迁移网络设备功能的能力,并提供灵活的网络数据业务。

4 .重构:重构是一种所谓的微服务,它将虚拟化资源和VNFs划分为较小的功能单元。

VNF部署形式:

VNF是NFV的重要组成部分之一。 VNF虚拟化传统非虚拟化网络中的功能节点。

VNF在NFV的基本架构中位于NFVI之上,考虑VNF的性能时,需要考虑自身的架构设计,以及NFVI能够提供的硬件资源能力和交互接口。

VNF可以由在多个虚拟机上运行的不同内部模块组成。

在整个系统架构的设计方面,需要考虑以下几点。 系统资源分配、网卡虚拟化接口选择、网卡轮询和中断模式选择、硬件加速功能考虑、服务质量(QoS )保证。

VFN自身特性的评价:

主要从虚拟网络设备自身的特点、设备的可扩展性两个方面进行了解。

通常,数据平面的VNF设备(vRouter、vCDN等)主要处理数据消息的接收、修改、传输等,它们要求高密度的存储器读写操作和网络I/O操作。

同时,控制面的VNF设备(例如,vBRAS )通常处理会话管理、路由、认证控制等,而不是主要处理数据通信。 与数据平面的VNF装置相比,每条消息的处理逻辑更复杂,因此计算量更大。

但是,由于控制平面的消息速率低,总体处理器利用率不高。 但是,数据信号处理的VNF(vbbu )有高速傅立叶变换的编解码操作等大量的数字处理要求,这些设备计算量大,对时延的要求高。

VNF设计:

选择VNF虚拟网络接口:

目前,NFVI为虚拟机提供的网络接口主要有四种。 IVSHMEM共享内存的PCI设备、半虚拟化virtio设备、SR-IOV的VF透明度和物理网卡透明度。

IVSHMEM共享内存的PCI设备:

IVSHMEM是Cam Macdonell提出的概念,是一种基于Qemu的技术实现,用于虚拟机之间或虚拟机与主机之间共享内存的机制。 将主机上的一个内存块映射到虚拟机中的一个PCI设备,有三个BAR空间。

选择网卡轮询和混合中断轮询模式:

如果通过对自己特性的评价得到了VNF自身的特征

性是IO密集型的,并且是全时间段或大多时间段都是这种特性,那么毫无疑问我们应该选择 轮询模式,它能够最大限度地获得性能,当然也需要处理器100%地处于繁忙状态一直维持运行在最高的处理器频率上,这也意味着系统一直维持最大能耗。

但如果不是全时间段的IO密集型,是间歇性,一段忙一段闲的情况,那么选择轮询模式可能会浪费更多处理器资源和能耗。在这种场景 下,可以选用混合中断轮询模式。

硬件加速功能的考虑:

SR-IOV:是否可以被虚拟机独占的,还是可以共享的?

报文处理路径:报文卸载到硬件处理后,是否还需要返回到CPU继续处理,或有多次CPU与硬件加速卡的交互,并且和传统的全软件处 理比较,其报文处理路径是否有增长,对性能的影响如何?

时延:由于宿主机的加入,会导致在虚拟设备上处理报文的时间变长。智能加速卡的引进,能否帮助减少处理报文时延?如果整个报文 处理时间增长,其时延是否可以被业务所接受?

智能加速卡的性价比、灵活度等。

服务质量的保证:

在NFV应用中,一些VNF设备(如防火墙,NAT等)可能会运行在同一个x86平台上,由于它们对这些共享资源的使用率不同,会导致它们的时延、抖动等整体性能具有不可确定性。

为了避免这个不确定性,保证每个VNF设备的服务质量,Intel推出了Platform QoS功能,里面包含有Cache监控技术(Cache Monitoring Technology,CMT)、Cache分配技术(Cache Allocation Technology,CAT)以及内在带宽监控技术(Memory Bandwidth Monitoring,MBM)。

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