NFV環(huán)境下級(jí)聯(lián)故障分析及解決方案研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，上層服務(wù)需求越來(lái)越多樣化，傳統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò)功能迫于專屬硬件的限制，無(wú)法快速更新適應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(Network Function Virtual-ization，NFV)將IT虛擬化技術(shù)引入傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能的軟硬件分離，使得網(wǎng)絡(luò)功能可編程動(dòng)態(tài)伸縮，大大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的更新迭代速度。然而，傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)和IT網(wǎng)絡(luò)在可靠性的要求上存在較大差異，級(jí)聯(lián)故障問(wèn)題頻繁發(fā)生在 IT網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，針對(duì)電信網(wǎng)絡(luò)的高可靠性要求，

2、NFV環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)故障問(wèn)題應(yīng)當(dāng)引起重視。
　　本文首先從服務(wù)功能鏈(Service Function Chain，SFC)的角度分析了NFV環(huán)境下故障擴(kuò)散的模式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出兩種不同的故障擴(kuò)散模式：
　　(1)當(dāng)不同服務(wù)功能鏈共享的資源故障時(shí)，故障將在大量不同服務(wù)鏈間擴(kuò)散。
　　(2)當(dāng)服務(wù)功能鏈上不同功能模塊間性能不匹配時(shí)，故障會(huì)沿著服務(wù)功能鏈的性能瓶頸模塊向上游模塊擴(kuò)散。
　　為了防止共享資源故障引起

3、的大面積故障擴(kuò)散，本文采用對(duì)關(guān)鍵資源如共享資源加強(qiáng)保護(hù)的辦法提高系統(tǒng)的可靠性，阻斷故障的擴(kuò)散。首先針對(duì)NFV多層虛擬化特點(diǎn)，對(duì)其不同層次中各模塊之間的存在的多種關(guān)系（依賴、備份、負(fù)載均衡）進(jìn)行抽象，建立了一個(gè)三值狀態(tài)多層依賴模型。然后提出一個(gè)優(yōu)化系統(tǒng)可靠性的備份資源分配算法，仿真結(jié)果表明，算法能得到最優(yōu)解或近似最優(yōu)解。從而從備份資源分配角度為實(shí)現(xiàn)故障隔離提供思路。
　　為了解決服務(wù)鏈上不同服務(wù)功能模塊服務(wù)能力不匹配帶來(lái)的擴(kuò)容風(fēng)暴問(wèn)

4、題，本文提出了聯(lián)動(dòng)擴(kuò)容算法。該算法主要思想在于預(yù)測(cè)出瓶頸模塊擴(kuò)容后對(duì)下游模塊的影響，將受影響的模塊與瓶頸模塊聯(lián)動(dòng)擴(kuò)容，從而避免多次擴(kuò)容。具體方法是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立了擴(kuò)容量和數(shù)據(jù)流的輸入輸出速率之間的關(guān)系模型，使得上游節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)容對(duì)下游節(jié)點(diǎn)的影響可以量化，提前對(duì)下游受波及的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)容，防止了故障的擴(kuò)散。仿真結(jié)果表明，聯(lián)動(dòng)擴(kuò)容算法避免了單點(diǎn)獨(dú)立擴(kuò)容可能導(dǎo)致的二次服務(wù)功能不匹配問(wèn)題，節(jié)約了系統(tǒng)擴(kuò)容的總時(shí)間，降低了平均服務(wù)響應(yīng)延遲。