NFV環(huán)境下級聯故障分析及解決方案研究.pdf

1、隨著互聯網的發(fā)展，上層服務需求越來越多樣化，傳統的底層網絡功能迫于專屬硬件的限制，無法快速更新適應。網絡功能虛擬化(Network Function Virtual-ization，NFV)將IT虛擬化技術引入傳統電信網絡，實現了傳統網絡功能的軟硬件分離，使得網絡功能可編程動態(tài)伸縮，大大增強了網絡的更新迭代速度。然而，傳統電信網絡和IT網絡在可靠性的要求上存在較大差異，級聯故障問題頻繁發(fā)生在 IT網絡系統中，針對電信網絡的高可靠性要求，

2、NFV環(huán)境下的網絡的級聯故障問題應當引起重視。
　　本文首先從服務功能鏈(Service Function Chain，SFC)的角度分析了NFV環(huán)境下故障擴散的模式，通過實驗總結出兩種不同的故障擴散模式：
　　(1)當不同服務功能鏈共享的資源故障時，故障將在大量不同服務鏈間擴散。
　　(2)當服務功能鏈上不同功能模塊間性能不匹配時，故障會沿著服務功能鏈的性能瓶頸模塊向上游模塊擴散。
　　為了防止共享資源故障引起

3、的大面積故障擴散，本文采用對關鍵資源如共享資源加強保護的辦法提高系統的可靠性，阻斷故障的擴散。首先針對NFV多層虛擬化特點，對其不同層次中各模塊之間的存在的多種關系（依賴、備份、負載均衡）進行抽象，建立了一個三值狀態(tài)多層依賴模型。然后提出一個優(yōu)化系統可靠性的備份資源分配算法，仿真結果表明，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現故障隔離提供思路。
　　為了解決服務鏈上不同服務功能模塊服務能力不匹配帶來的擴容風暴問

4、題，本文提出了聯動擴容算法。該算法主要思想在于預測出瓶頸模塊擴容后對下游模塊的影響，將受影響的模塊與瓶頸模塊聯動擴容，從而避免多次擴容。具體方法是利用神經網絡，建立了擴容量和數據流的輸入輸出速率之間的關系模型，使得上游節(jié)點的擴容對下游節(jié)點的影響可以量化，提前對下游受波及的節(jié)點進行擴容，防止了故障的擴散。仿真結果表明，聯動擴容算法避免了單點獨立擴容可能導致的二次服務功能不匹配問題，節(jié)約了系統擴容的總時間，降低了平均服務響應延遲。