[發(fā)明專利]虛擬網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)容與縮容方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810943325.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN109189552B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 匡立偉;周玉成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 烽火通信科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/455
• 分類號(hào): G06F9/455
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 王維

本發(fā)明公開了一種虛擬網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)容與縮容方法及系統(tǒng)，涉及虛擬網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)容與縮容領(lǐng)域，該方法包括以下步驟：采集歷史業(yè)務(wù)負(fù)載數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，對(duì)未來時(shí)間段的業(yè)務(wù)負(fù)載進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果判斷是進(jìn)行擴(kuò)容還是縮容；以及根據(jù)任意兩個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能VNF之間的切比雪夫距離，確定VNF相互之間的關(guān)聯(lián)程度，將需要擴(kuò)容或縮容的多個(gè)VNF按照關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行分組，形成多個(gè)擴(kuò)容組或縮容組，對(duì)每個(gè)擴(kuò)容組中包含的VNF同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)容，或?qū)γ總€(gè)縮容組中包含的VNF同時(shí)進(jìn)行縮容。本發(fā)明中的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)容與縮容方法能從全局最優(yōu)的角度實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能的擴(kuò)容與縮容。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)容與縮容領(lǐng)域，具體涉及一種虛擬網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)容與縮容方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理器檢測(cè)到虛擬機(jī)VM(Virtual Machine)無法處理當(dāng)前業(yè)務(wù)負(fù)載時(shí)，可以通過熱遷移的方式將虛擬網(wǎng)絡(luò)功能遷移至性能更高的虛擬機(jī)上，遷移過程對(duì)用戶是透明的，整個(gè)遷移期間將保持業(yè)務(wù)運(yùn)行時(shí)所有網(wǎng)絡(luò)連接、所有應(yīng)用程序的狀態(tài)，同時(shí)盡量減小遷移時(shí)間。虛擬機(jī)遷移內(nèi)容包括內(nèi)存數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)連接、文件系統(tǒng)、各種資源的遷移，需要保證遷移前后源虛擬機(jī)與目的虛擬機(jī)狀態(tài)與數(shù)據(jù)的一致性。

虛擬機(jī)遷移過程中的關(guān)鍵是對(duì)內(nèi)存狀態(tài)數(shù)據(jù)的處理，其中VMotion與Xen-Motion采用預(yù)拷貝方法，由虛擬機(jī)管理程序?qū)?nèi)存頁面統(tǒng)一標(biāo)識(shí)為臟頁面(dirty page)，然后通過多輪的內(nèi)存拷貝過程將內(nèi)存狀態(tài)數(shù)據(jù)從源虛擬機(jī)遷移至目的虛擬機(jī)，遷移過程中通過位圖進(jìn)行控制。隨著虛擬機(jī)遷移過程的執(zhí)行，內(nèi)存數(shù)據(jù)逐步被傳送到目的虛擬機(jī)，當(dāng)需要傳輸?shù)膬?nèi)存數(shù)據(jù)量低于事先設(shè)定的門限值時(shí)停止迭代，將最后一輪產(chǎn)生的臟頁數(shù)據(jù)全部拷貝到目的虛擬機(jī)，啟動(dòng)目的虛擬機(jī)，停止源虛擬機(jī)。在虛擬機(jī)遷移過程中，為了防止迭代次數(shù)過多導(dǎo)致時(shí)間過長，可以設(shè)置迭代次數(shù)門限值，當(dāng)?shù)螖?shù)超過門限值后，直接跳出循環(huán)并執(zhí)行最后一輪迭代，拷貝臟頁數(shù)據(jù)，啟動(dòng)目的虛擬機(jī)并停止源虛擬機(jī)。

受限于網(wǎng)絡(luò)帶寬，內(nèi)存拷貝可能會(huì)導(dǎo)致遷移時(shí)間過長，可以采用Wkdm、Delta等壓縮技術(shù)對(duì)內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在源虛擬機(jī)上進(jìn)行內(nèi)存數(shù)據(jù)壓縮，在目的虛擬機(jī)上解壓縮。針對(duì)遷移過程中內(nèi)存數(shù)據(jù)重復(fù)冗余的特點(diǎn)，可利用冗余數(shù)據(jù)消除方法減少重復(fù)冗余內(nèi)存數(shù)據(jù)的拷貝。

目前的開源基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS(Infrastructure as a Service)平臺(tái)OpenStack支持兩種類型的虛擬機(jī)遷移，即在線遷移和塊遷移。在線遷移將實(shí)例信息保存在共享存儲(chǔ)中，而塊遷移需要同時(shí)遷移實(shí)例內(nèi)存數(shù)據(jù)和磁盤文件數(shù)據(jù)。在虛擬機(jī)遷移過程中，OpenStack首先進(jìn)行遷移條件審核，包括權(quán)限、參數(shù)、目的主機(jī)內(nèi)存容量、源主機(jī)與目的虛擬機(jī)管理程序版本等。通過審核以后，調(diào)用libvirt接口，把源主機(jī)遷移到目的主機(jī)。遷移過程中，采用輪循等檢測(cè)方法跟蹤虛擬機(jī)遷移狀態(tài)，直到遷移成功。

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化環(huán)境下，虛擬網(wǎng)絡(luò)功能運(yùn)行于虛擬機(jī)VM的客戶操作系統(tǒng)Guest OS中，當(dāng)業(yè)務(wù)負(fù)載增加或縮減時(shí)，需要對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行擴(kuò)容與縮容，采用的主要方法是為虛擬網(wǎng)絡(luò)功能分配更合適的虛擬機(jī)，并將虛擬網(wǎng)絡(luò)功能正在處理的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)遷移到新的虛擬機(jī)上。

但是一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)NS(Network Service)包括多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，業(yè)務(wù)負(fù)載的增加或減少會(huì)導(dǎo)致多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能需要擴(kuò)容或縮容，傳統(tǒng)的方式僅僅從單個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能業(yè)務(wù)伸縮的角度來考慮問題，往往達(dá)不到全局最優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種能從全局最優(yōu)的角度實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能的擴(kuò)容與縮容的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)容與縮容方法。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種虛擬網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)容與縮容方法，該方法包括以下步驟：

采集歷史業(yè)務(wù)負(fù)載數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，對(duì)未來時(shí)間段的業(yè)務(wù)負(fù)載進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果判斷是進(jìn)行擴(kuò)容還是縮容；以及