[發明專利]一種面向NUMA架構服務器的虛擬網絡功能鏈部署方法和系統

有效

• 申請號: 202010148070.7
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111371616B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 錢柱中;陳元;陸桑璐
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/08;G06F9/455;G06N7/00
• 代理公司: 南京泉為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32408
• 代理人: 許丹丹

本發明公開了一種面向NUMA架構服務器的虛擬網絡功能鏈部署方法和系統。所述方法包括：根據服務器集群中每臺服務器的容量信息，包括CPU數量、內存大小，以及待部署的網絡功能服務鏈及其所需資源信息，建立符合真實情況的需求模型；利用基于蒙特卡洛樹搜索的算法對建立的需求模型進行求解，得到最適合的部署方案。本發明解決了NUMA架構服務器中的VNF服務鏈的高效部署問題，可以將VNF服務鏈快速地部署到NUMA架構的服務器集群中，而且可以盡可能地減小由于NUMA服務器內存分布特性造成的性能損失，最大化地發揮NUMA服務器的處理性能。

技術領域

本發明涉及虛擬化技術，具體涉及一種虛擬網絡功能鏈的部署方法和系統。

背景技術

網絡功能虛擬化近些年來引起電信運營商、服務提供商和設備廠商等各方面的廣泛關注，其中心思想就是把電信級設備從目前的專用平臺遷移到通用的x86或x64服務器上，在通用的服務器上實現所需要的網絡功能，實現了底層硬件和軟件功能的解耦，顛覆了特定硬件設備對網絡的限制。網絡運營商可以實現更高的靈活性，并加速新服務的部署，便于后期維護、管理、整合和升級改造。同時隨著計算的可擴展性需求和規模效應的提高，推動了云計算技術的發展。虛擬化是云計算的一個非常重要的特點，通過對資源的虛擬化，云計算平臺可以靈活地按需提供服務?，F階段往往將網絡功能虛擬化與云計算技術結合起來，通過將網絡功能部署在云計算數據中心中的虛擬機上，即虛擬網絡功能(VirtualNetwork Feature，VNF)，可以讓網絡功能得到很強的靈活性和很好的可擴展性。網絡功能服務鏈部署問題是網絡功能虛擬化技術研究中的核心問題之一，虛擬網絡功能部署的好壞會對整條服務鏈的性能產生巨大的影響。同時隨著多處理器和大內存服務器的發展，服務器已全部采用非一致性內存訪問(Non Uniform Memory Access Architecture，NUMA)架構，需要更加細粒度的部署策略，如果在NUMA服務器上忽略NUMA架構進行部署，由于NUMA架構的服務器上的內存分布特性，會造成嚴重的性能損失。所以在進行VNF服務鏈部署時，考慮NUMA架構對服務鏈造成的影響是一個非常重要的問題。

發明內容

發明目的：為了解決在NUMA架構的服務器上進行VNF服務鏈部署時由于NUMA內存分布特性問題產生的性能損失現象，本發明提供了一種面向NUMA架構服務器的高效VNF服務鏈部署方法和系統，能夠減小這種性能損失。

技術方案：為了實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

第一方面，一種面向NMUA架構服務器的虛擬網絡功能鏈部署方法，包括以下步驟：

根據服務器集群中每臺服務器的容量信息，包括CPU數量、內存大小，以及待部署的網絡功能服務鏈及其所需資源信息，建立符合真實情況的需求模型；其中，一臺NUMA架構的服務器中，CPU分為多個Socket，每個Socket中都各自有一些核。

利用基于蒙特卡洛樹搜索的算法對建立的需求模型進行求解，得到最適合的部署方案。

其中，所述需求模型以最大化VNF鏈的吞吐量之和為目標，同時滿足內存、CPU、鏈路帶寬資源的約束，將VNF鏈中的每個VNF部署在服務器的Socket上。具體描述如下：

問題的輸入為服務器的集合V，第i臺服務器的上、下行鏈路帶寬W^u_i與W^d_i，第i臺服務器Socket的集合N_i，第i臺服務器第j個Socket所對應的NUMA節點的內存帶寬上限D_ij，第k臺服務器的Socket i、j之間的QPI帶寬第k臺服務器上第i個Socket的資源VNF鏈的集合U，第k條鏈的VNF集合S_k，第k條鏈上第i個VNF需要的資源第k條鏈上第i個VNF進出流量的比例