從NFV概念驗證邁向部署
——不犧牲可預測性的同時實現敏捷性

思博倫通信

思博倫技術專欄

從NFV概念驗證邁向部署
——不犧牲可預測性的同時實現敏捷性

思博倫通信

編者按：要想與市場的速度保持同步，服務商需要實現其設備的標準化，使這些設備能夠以遠程和/或自動的方式將軟件鏡像加載到設備上，從而為任何需要的網絡功能（NF）提供服務。同時，為了保持贏利能力，設備應當能夠在虛擬機（VM）中運行所需網絡功能的多個實例景。這一概念便是所謂的網絡功能虛擬化（NFV）。思博倫通信的《從NFV概念驗證邁向部署》一文從NFV概念驗證邁向部署進行了詳細地分析和研究，并給出思博倫虛擬化測試解決方案。無論是虛擬網絡還是物理網絡，思博倫都是驗證網絡性能、可用性、擴展能力和安全性方面的全球領導者。SDN/NFV測試和部署挑戰所示，思博倫的解決方案能夠解決人們所關心的所有領域，包括移動性數據中心和接入邊緣等。

1　網絡是真正的障礙

對于網絡運營商而言，當前的市場推動力量主要體現在永遠在線、永遠連接的一代消費者對網絡的期望之中。今天的用戶期待的是不受阻礙的移動性、無縫的可用性、無需等待的快速響應以及無限的應用和內容選擇權。

到2018年，固定寬帶的連接速率可望達到42Mbit/s，比2013年的速率提高2.6倍；到2019年時，全球將有52億移動用戶和114億臺移動設備。

在這樣的環境下，服務商必須敏銳維持贏利能力，需要迅速推出各種服務來滿足市場的需求，同時還要通過供應、監測和維護方面的自動化來壓低運營支出。

好消息是，每位用戶的成本正在下降；壞消息是，從每位用戶獲得的年收入下降得更快。據一些分析師稱，如果服務商無法找到改變上述某一條或兩條下滑軌跡曲線的辦法，這個行業到2017年時將無利潤可言（見圖1）。

傳統的網絡會限制服務商通過新服務產品對市場需求迅速做出反應的能力，這樣的網絡中包含數以千計的專用私有硬件設備，如路由器、會話邊界控制器、寬帶遠程訪問服務器、防火墻、深層包檢測設備、廣域網加速器、無線電接入網絡節點等。在多數情況下，每當發布新的服務時都必須投入大量的資本去添置更多的私有硬件設備，而且在供應和維護新服務的運營中也需要投入同樣巨大的資金。

當現有網絡中的投資還沒有以按期分攤的方式完全收回時，在新基礎設施中進一步投資便很難成為可行的商業做法，這種優柔寡斷造成的困局會阻礙服務商對市場做出快速響應的能力，延緩新服務和特性的開發和部署。

圖1　行業下滑軌跡曲線示意圖

2　NFV和SDN帶來的希望

要想與市場的速度保持同步，服務商需要實現其設備的標準化，使這些設備能夠以遠程和/或自動的方式將軟件鏡像加載到設備上，從而為任何需要的網絡功能（NF）提供服務。同時，為了保持贏利能力，設備應當能夠在虛擬機（VM）中運行所需網絡功能的多個實例。

這一概念便是所謂的網絡功能虛擬化（NFV）。作為在IT世界中廣泛使用的成熟技術，虛擬化將使網絡超越那種在不靈活、私有、專用硬件上搭建起來的傳統黑盒子基礎設施，是一項改變贏利能力的偉大創新。

相比之下，虛擬化存在于適用性極高且敏捷靈活的軟件世界中，并且運行在多處理器核心的強大CPU上。在聯網的世界中，虛擬化的目標是將一系列的傳統網絡組件，合并到數據中心、網絡節點和終端用戶等場所內符合行業標準的高容量服務器、交換機和存儲設備上。這些網絡功能可以根據需要在網絡中的多個位置實現實例化，且不需要安裝新的設備，因此提供改變贏利能力所需的極具彈性的規模。

NFV為服務商提供了創建敏捷開發和部署環境所需的巨大靈活性，而這些都是滿足市場期望所必不可少的。此外，支持虛擬化網絡的硬件也是相對比較廉價的標準化白盒子平臺，為實現更高的互操作性奠定了基礎，并將多廠商解決方案的可能性推向了一個新的高度。

2012年底，有12家運營商聯合發布了一份關于NFV需求的基礎白皮書，并且組建了ETSINFV行業規格小組（ISG）。在此后兩年多的時間里，該組織的成員擴大到了超過37家運營商和230個獨立企業，這足以證明該行業在傳統網絡問題上面臨著多么大的挑戰。

NFV/SDN的優勢：更高的敏捷性（隨需的網絡和服務）；網絡策略的自我供應（自動化）；更短的交付時間；充分發揮服務鏈優勢的創新產品；基于需求的彈性規模擴展；全局性的網絡可視性；優化的流量引導。

NFV的起點是商品硬件——一種標準的高容量平臺（交換機、服務器或存儲設備）以及一個虛擬化層（監視程序或容器），這種平臺與虛擬化層的組合被稱為NFV基礎設施（NFVI），并且接受OpenStack等虛擬基礎設施管理器（VIM）的管理。虛擬網絡功能（VNF）運行在這個NFVI之上，并且由VNF管理器來管理，后者負責VNF生命周期的管理。這樣，各類應用便能夠以透明的方式訪問VNF。NFV協調器（NFVO）負責加載網絡服務和VNF、服務生命周期管理以及其它全局性資源管理任務。

軟件定義聯網（SDN）在目的上與NFV有許多共同點，主要優勢就是將電信和云運營商從昂貴且不靈活的私有硬件中解放出來。SDN側重于分離數據和控制層功能，以及對應用和網絡服務的下層基礎設施加以抽象化。

根據ONF的“SDN架構概覽”所述，企業和運營商能夠獲得前所未有的可編程性、自動化和網絡控制能力，使他們能夠搭建出擴展能力和靈活性極強的網絡，適應不斷變化的商業需求和網絡條件。因此，兩種技術是可以相互補充的。SDN可以發揮NFV虛擬化各類功能的優勢，例如監測、管理、流量分析和負載均衡等。圖2為網絡功能虛擬化架構示意圖。

圖2　網絡功能虛擬化架構

不出意料的是，在一項最近進行的服務商調查中，有97%的受訪企業計劃部署SDN，有93%的受訪企業計劃部署NFV。采用SDN的最主要動力是支持云服務和商業訪問。采用NFV的最主要動力是在COTS服務器上運行基于軟件解決方案的服務擴展能力和贏利能力。圖3為網絡和云服務商正在深入參與NFV和SDN的演化進程。

3　從概念驗證邁向部署過程中面臨的挑戰

考慮到在敏捷性、經濟可承受性和運營簡潔性方面的潛在提升，各家服務商都在積極地對NFV和SDN進行調研也就不足為奇了。一些運營商已經完成了概念驗證（PoC）試驗，目的是在未來的2～5年中在其生產網絡中部署NFV。

近期的一些試驗包括：

（1）ETSI NFV概念驗證

12家運營商牽頭的概念驗證工作已經成功完成，而另外21項概念驗證正在進行中。思博倫參與了Brocade、Intel、AT&T和Telefonica組織的第9項概念驗證——“包含DDoS功能的VNF路由器性能”。

圖3　網絡和云服務商正在深入參與NFV和SDN的演化過程

（2）2014年11月

Telefonica成功完成了多廠商SDN概念驗證試驗（ADVAOpticalNetworking、Ciena、華為和Infinera）。

（3）2014年10月

DoCoMo完成了多廠商概念驗證NFV試驗（Alcatel-Lucent、Cisco、Ericsson、華為、NEC和Nokia Networks）。

（4）2014年6月：TM實況論壇

●適用于NFV和SON的數據驅動網絡性能優化（M ycom、TEOCO和Wipro）。

●動態、數據驅動管理和運營（EnterpriseWEb、華為和Qosmos）。

●在實施SDN和NFV的同時加強廣域網上的SLA（AT&T、意 大 利 電 信 、Netronome、Intel、ServiceMesh、PLUMgrid、CiscoSystems）。

●B2B2X市場中的服務捆綁（Cisco Systems、DGIT和Liberated Cloud）。

（5）2014年5月：網絡虛擬化和SDN世界大會

●多廠商NFVI環境中的端對端vEPC協調（Intel、Cyan、RedHat、Dell和Connectem）。

●多廠商分布式NFV（Cyan、RAD、Fortinet和Certes）。

●統一SDN和云服務（Cyan、Accedian、Arista、Boundary、Canonical和RYU）。

盡管運營商自2014年初以來一直在開展概念驗證試驗，但出于多種原因，從過去的試驗過渡到實際部署的成功案例寥寥無幾。

為什么DPDK和SR-IOV至關重要？由于DPDK等軟件方面的進步，包處理性能在基于Intel的平臺上已經得到了巨大的提高。DPDK是一整套經過優化的軟件庫和驅動，可消除內核和監視程序方面的瓶頸，實現高性能的數據層性能。SR-IOV使網絡流量能夠繞過虛擬交換機，從而消除監視程序和虛擬交換機帶來的性能瓶頸。

●復雜性

如網絡功能虛擬化機構示意圖所示，ETSI的GS NFV 0013中所定義的NFV架構是一個共享式的NFV架構，其中包含虛擬機管理程序、虛擬交換機和COTS硬件，并由NFV管理和協調（MANO）功能，通過VNF、 NFVI、VIM和協調器之間復雜的互動實現協調。由此產生的新故障點可能對網絡服務的體驗質量（QoE）、可靠性和可用性產生影響。

●硬件與軟件

為了實現所有的經濟可承受性和市場敏捷性優勢，NFV和SDN要在一個運行在COTS平臺上的共享環境中運行，這就需要使用DPDK和SR-IOV等加速技術才能接近傳統網絡中基于FPGA和ASIC私有硬件設備的性能、可預測性和擴展能力水平。

●多廠商

很多服務商都希望利用NFV和SDN來擺脫傳統網絡中單廠商鎖定帶來的恐慌。但多廠商環境的開放性又會提高復雜性，以及互用性測試和廠商集成的成本。

●多租戶

NFV幫助服務商提高效率并降低成本的方法之一就是允許多租戶的離散VNF或服務鏈，這與IT世界中所使用虛擬化的方式如出一轍。然而，在一個共享環境中，每個租戶的數量和流量必須受到保護，使之免受其它租戶有意（惡意）或無意的干擾。要實現這一目標，必須導致復雜性的提高并且可能對性能產生影響。

●策略驅動的動態供應

在NFV和SDN為服務鏈、基于需求的自動擴展以及動態交換機/路由器編程提供靈活性的同時，都要付出復雜性提高的代價，并且可能對故障查找工作帶來挑戰。例如，如果服務鏈中的某項功能被自動擴展，它可能會在另外一臺服務器上實例化，導致進入服務器A的用戶流量被重定向至服務器B，然后再返回服務器A才能貫穿服務鏈的剩余部分。

因此，在考慮到這些因素后，盡管公共和私有試驗已經大量開展，但服務商在期望和實施之間的空白問題上仍有所保留。在最近的一項調查中，服務商最擔心的3個問題就是跨域的端對端供應、部署的商業案例以及當前解決方案不夠成熟的問題，其它的問題包括從概念驗證到完全部署的安全戰略問題等。部署NFV遇到的問題參見表1。

NFV必須同時在多個層級上實現，這些試驗已經證明，它可以實現最基本的要求，即功能性。但在服務商從評價轉向部署之前，概念驗證試驗還必須證明NFV能夠支持生產網絡中運營商級的性能。

表1　部署NFV遇到的問題

目前的主要問題在于缺乏可預測性，即預測具備NFV能力的網絡在實時、真實條件下會有怎樣的響應。虛擬化的網絡可能允許服務商以敏捷的姿態對市場做出響應，但如果無法確定對應的服務是否能夠提供確保贏利能力所需的性能、可用性、擴展能力和安全性，即使有了這種敏捷性也無濟于事。

缺乏可預測性的敏感網絡只會帶來一團混亂。測試是實現可預測性的關鍵。虛擬化具有轉化傳統網絡的潛力，可以滿足21世紀的各種需求，但基于物理測試端點的測試方法并不足以提供可用于行動的信息。每個測試系統端點的位置都至關重要。想要深入了解這一問題，可以考慮使用物理測試端點的測試方法拓撲結構。

傳統的網絡包含眾多實施在專用私有硬件設備上的功能，例如路由器、交換機、防火墻、入侵探測系統，或其它具備特定網絡功能的設備。因此，被測設備（DUT）或被測系統（SUT）只能發揮一個黑盒子的作用。盒子內部發生的事情完全是不透明的，但這并不是測試或服務商擔心的。最重要的是被測系統能夠以數據和控制層流量、命令和網絡條件的形式，適當且有效地對刺激做出響應。

在此類環境中，物理測試平臺會影射傳統網絡的組件——專用的物理設備。它會復制出端對端網絡所有其它組件的功能并對被測系統進行測試，按照與測試例匹配的適當規模向其提供用戶層和控制層流量，對被測系統的性能、可用性、擴展能力和安全性加以評估。

使用物理測試端點的測試方法：為了說明傳統的測試拓撲結構和方法，可以考慮驗證物理設備所用的這些典型測試例——數據層驗證、控制層一致性驗證以及管理層驗證。

●數據層驗證

幾十年前，網絡設計師曾遇到了與今天的NFV類似的難題。如何才能評價某種設備的性能呢？為此，IETF開發了一系列用于驗證數據性能的基準測試方法，其中包括RFC 2544、RFC 2889、RFC 3918和RFC 5180。

在這項測試中，一個測試端口會以不同的幀尺寸和幀速率向被測系統發送流量，被測系統會對其進行處理并轉發至另一個測試端口，由后者采集關鍵的性能指標（KPI），包括吞吐量（bit/s）、時延（微秒）和幀丟失（每秒幀數）。圖4為數據層測試拓撲結構示意圖。

●控制層一致性和擴展能力測試

控制層比數據層更復雜。在該案例中，物理測試系統會仿真運行控制層協議的網絡節點，建立會話、交換路由，并且生成模擬真實用戶行為的流量流。被測系統會處理控制層消息并將流量轉發至終結測試端口。測試端口能夠驗證被測系統在大規模條件下支持控制層會話的能力，并確認從被測系統接收到的控制層流量是否與協議標準相一致。

●管理層驗證

圖4　數據層測試拓撲結構

對于運營商級的網絡而言，即時的缺陷探測、恢復和融合能力是必不可少的。在本案例中，測試系統會仿真出兩個目的地相同的路由，并且生成流量。測試系統接下來會在主路由或節點上引發故障，測量網絡恢復并引導流量至備用路由或節點所需的時間。

4　NFV/SDN測試方法

當考慮傳統測試方法的實例時，有幾件事情是非常明顯的。首先，要想生成控制和數據層流量并捕捉驗證解決方案所需的結果，測試系統必須完全包圍被測設備或被測系統，充當被評價的解決方案或功能的端點。其次，在傳統設備和網絡中，測試拓撲結構的端點是被測設備的入向和出向端口。測試系統與被測設備之間的連接介質通常都是電纜（或者用戶設備/ eNodeB測試中的空中RF信號）。

但當查看網絡功能虛擬化架構時，發現傳統測試例中所顯示的被測設備在虛擬化網絡中被當作VNF實例化并執行。此外，在虛擬化環境中，還有一些新的組件，如NFVI和NFVMANO，以及一些新的接口，如VNF、NFVI和NFVMANO組件之間的接口。

（1）何時需要虛擬化測試解決方案

在虛擬化網絡中，標準開發機構（如ETSI NFV ISG）是主要的牽頭力量，不僅負責定義NFV架構和要求，還負責定義涉及測試內容和測試形式的整套測試方法。NFV架構的新組件引入了一些傳統網絡中不存在的新故障點，因此必須對它們的功能、性能、可用性、擴展能力和安全性進行測試。但不可能將電纜從一個測試點拉到一個特定的VNF，并對其性能進行測量。相反，測試中的一個或多個測試端點都將是VNF。

虛擬化測試解決方案（測試VNF）是一種運行在基于x86商用市售服務器上的純軟件產品。這些測試VNF可在基于監視程序或容器的NFVI上執行，并用于驗證其它的VNF、NFVI組件、NFVMANO和E2E網絡服務。與對應的物理組件一樣，測試VNF可包圍被測VNF或NFVI，發起用戶層和控制層流量，并驗證接收到的流量是否與協議標準和預期的服務水平協議（SLA）保持一致。如圖5中DCI廣域網實例所示，虛擬和物理測試解決方案的組合是驗證NFV和SDN環境時必不可少的。

如果重新編輯網絡功能虛擬化，并使之適用于虛擬化測試端點，將得到如圖6虛擬化測試平臺所示的新布局。NFV環境需要在多個層面上接受測試：

圖5　用于驗證服務商廣域網上DCI的物理和虛擬測試解決方案

圖6　虛擬化測試平臺

●驗證NFV基礎設施。

●驗證VNF的功能和規模。

●驗證SDN控制器的功能和南向協議。

●驗證服務鏈、自動擴展和策略驅動的使用案例。

有些測試例會涉及全部駐留在NFVI中的虛擬測試功能，而其它的案例將涉及虛擬和物理測試功能。要具體選擇物理還是虛擬測試點，取決于被虛擬化的服務性質，具體內容參見表2。

表2　物理和虛擬測試解決的選擇

每個端對端網絡域，例如數據中心、移動性網關，或接入/邊緣網絡，都面臨著獨特的挑戰，但在虛擬化網絡中，有些使用案例是該行業所有細分市場中共同具備的，因此會帶來共同的測試挑戰（見圖7）。移動、云和接入/邊緣電信運營商關注的都是NFV數據和控制層性能、NFVI驗證，以及涉及服務鏈形成、多租用和自動擴展的網絡服務測試。

（2）測試內容

在討論測試方法之前，應明確要測試什么、不測試什么。NFV使服務商能夠對多種網絡加以虛擬化，例如路由、負載均衡或廣域網加速。幾十年來，廠商和運營商一直在使用物理測試設備來驗證協議狀態機和消息，但這些都不是本文的重點。

重點是驗證VNF、NFVI和服務的性能，并且減輕虛擬化帶來的不確定性所產生的負擔焦慮。思博倫正在ETSINFV ISG中牽頭定義驗證NFV環境的部署前測試方法。表3中所討論的使用案例在側重于與VNF基準測試和服務鏈/自動擴展驗證有關的使用案例方面。

在對VNF或網絡服務進行基準測試時有兩個目的：一個目的是找出具體資源的最高性能；另一個目的是找到實現目標性能水平所需的資源。

●目的1：最高性能基準測試。找出具體NFVI配置下VNF的最高性能

圖7　SDN/NFV測試和部署挑戰

表3　驗證最重要NFV使用案例的測試方案

在該測試中，VNF和虛擬交換機在可能的情況下會被分配給一個系列固定的資源。當數據層流量增加對VNF的壓力時，測試會捕捉各項性能指標，發現VNF在不發生錯誤的情況下可以實現的最高性能水平。

這項測試可用于測量VNF在固定條件下的最高性能，或驗證VNF是否能夠實現已公布的性能指標。

●目的2：資源分配基準測試。找到實現特定性能水平所需的資源量

這項測試規定了一系列性能值，與服務水平協議（SLA）非常相似。當數據層流量增加對VNF的壓力時，VNFO會分配額外的資源，例如處理器核心或內存，這樣就可以找出保持這些性能要求所需的資源組合。

除規定的SLA外，還可以在測試前定義預期的資源分配水平。例如，如果測試的目的是找出實現10bit/s轉發性能的SLA時必須分配給VNF的CPU核心和內存的數量，那么目標最大的CPU核心占用率可能是80%。

●最佳慣例

在每次重復之前只修改一個變量。例如，每次重復的測試運行時可以改變處理器核心的數量，而保持所有其它資源不變。第二次測試運行時可以改變內存的分配，而處理器核心的數量保持不變。

5　VNF基準測試

通過VNF的流量需要符合可靠性、QoE和可預測性方面的要求。這些數值在VNF描述（VNFD）的各類信息組成部分中均有詳細的定義，并且在SLA中也針對NFV消費方有明確的規定。數據層基準測試將對VNF的這些品質進行評價。

測試VNF會向被測VNF（VNFUT）發起全網格流量，并通過分析從VNFUT接收到的幀，對VNFUT正確轉發流量的能力做出評價。基本的評價指標包括短期、長期和平均包延遲及包延遲變化、序列錯誤數量以及所提供帶寬和測得帶寬的對比。這些先進的分析會使用能夠代表真實服務的第7層工作流程。分析指標包括服務可靠性、服務渲染時延、服務錯誤以及服務可用性。

（1）基本的流量掃描式測試方法（見圖8）

圖8　VNF流量掃描測試

●目的：對VNFUT的轉發層性能執行基準測試

測試運行重復：這項測試會重復運行多次，且每次重復時均采用不同的幀尺寸或幀速率。尺寸和速率的值可能根據被測網絡功能而發生變化。虛擬路由器的典型第2/3層測試將使用下列值：幀速率（fps）：10、100、1000、10000、100000…直至VNF的轉發性能目標；幀尺寸（字節）：64、65、128、256、578、1024、1280、1518、9022。

測試會在120s的時間里在所有連接至VNF的端口之間運行全網格流量。其幀速率起始于10fps，每次重復時幀速率均不斷攀升，然后測試使用下一個幀尺寸重復執行，直至幀尺寸集全部用盡。為了匹配VNFUT的性能能力，還可對結果采樣速率或測試時長進行調整。

●結果：按照每秒一次的采樣速率，這些指標會被記錄下來，其中包括：

——在測試VNF端口上接收到的帶寬。

——總序列錯誤（幀丟失、重復幀、亂序幀、重新排序幀、遲到幀）。

——最大和平均幀延遲和幀延遲變化。

——分配給VNF的資源占用率（處理器核心和內存塊）。

要實現可以測試間對比的有用結果，這些結果必須考慮到下層監視程序和資源的效率，例如VNFUT所使用的處理器核心和內存塊。

在每次測試重復時，目的地測試端口接收到的中間帶寬都會被報告，并且以所提供帶寬的百分比和按處理器核心的方式報告。

（2）長期流量測試方法

●目的

確定VNF在較長時間內的穩定性和可靠性。

●時長

實現可預測的性能對于共享式NFV環境至關重要。從產生零幀丟失的基本流量掃描測試中選擇一個特定的幀尺寸和幀速率組合，并運行全網格流量測試，所選的時間長度應與部署的需求和VNFUT的能力相匹配。通常情況下，測試的時長為6h或更長。

●結果

審查報告的指標，確定VNFUT的性能是否在整個測試運行期間保持連貫。在整個時長內性能出現1%～2%的變化是可以接受的。

（3）iM IX掃描測試方法

●目的：驗證預期流量條件下的最高性能。

●流量組合：該測試使用的是與基本流量掃瞄測試相同的方法，但采用了一個幀尺寸和順序的組合，用以反映多數公共網絡上出現的匯聚流量。圖9為iM IX包分布示意圖。

（4）控制層基準測試方法（見圖10）

圖9　iMIX包分布

●目的：對VNFUT控制層的規模和性能執行基準測試

圖10　控制層基準測試

在VNF和物理網絡功能中，基于標準的實施（如BGP、OSPF、ISIS、LDP、RSVP）都是相同的。因此，VNF的控制層基準測試方法與物理網絡功能中的方法也是相同的。傳統的基準測試方法可以確定每個端口支持的最大規模（并發控制層會話的數量）和性能（會話的啟動速率）。

物理設備中大部分的數據層處理均被分流至FPGA、ASIC和板外處理器。與物理設備不同的是，NFV環境中的計算核心要負責快速路徑包處理和控制會話和消息的處理。因此，在任何特定的時候，控制層的擴展能力都可能受到數據層負載（快速路徑包）的影響。與那些在處理功能時共享核心的VNF相比，在不同核心之間分別執行控制和數據層處理的VNF很可能具有更高的性能。

●性能和擴展能力目標

VNF廠商會對其VNF的最高控制層規模和性能，以及實現此類性能水平所需的NFVI資源執行基準測試。部署VNF的網絡運營商也有自己希望實現的具體性能目標。例如，運營商可能針對vPE制定具體的目標，例如支持x個BGP會話、y個PPPoE會話，以及每個會話z個BGP路由器，同時支持n個Gbit/s的數據轉發。此類目標尋求機制將幫助運營商確定廠商VNF的數量，以及滿足此類目標所需的NFVI資源量。

●測試設置

使用VNF廠商已公布的控制層基準測試，運營商可以將實現性能目標所需的適當數量的VNF組件（VNFC）實例化。在本例中，Spirent TestCenter虛擬機仿真了運行BGP和PPPoE的CE和核心路由器，并且使用被測vPE建立了所需數量的BGP和PPPoE會話。這些虛擬機還以所需的轉發速率發起了雙向用戶層流量。

●通過/未通過

如果控制層會話成功建立，且用戶層轉發流量在無錯誤或丟失的情況下達到預期的速率，則說明廠商提供的VNF滿足了運營商的需求；如果不滿足，則測試將轉向目標尋求進程。

●目標尋求

在測試的每次重復中，都應以按部就班的方式對NFVI資源進行修改，即在允許的限度內，每次改變一個變量，而保持其它NFVI參數不變，并重復執行測試，直至達到預期的性能。利用這種分步增加VNF或NFVI資源的方法可以實現最高的性能水平。

遞增式配置修改：

——修改VNF的VNFC（虛擬機）數量。

——修改分配給每個VNFC的核心。

——修改分配給每個VNFC的內存。

——如果可能且需要，可在VNFC的控制層和數據層處理之間修改核心的分配。

——適當時可啟用或禁用加速技術，例如DPDK或SR-IOV。

●結果

當VNFUT實現預期的性能水平后，應記錄所用的VNF配置及VNFC的數量、每個VNFC的核心數量、分配給控制層和數據層處理的核心數量、分配給每個VNFC的內存量以及核心的占用率。

6　網絡服務測試方法

網絡服務（NS）中包含一個完整的服務功能鏈（虛擬或物理網絡功能的轉發圖）。在與VNF管理器、VIM和OSS/BSS協作的情況下，NFVO可以管理一個或多個NS的生命周期。具備資源分配的端對端視圖，并且充當OSS發出所有請求的單一訪問點。NFVO負責處理網絡服務和VNF轉發圖的生命周期。VNF管理器則負責從應用的角度處理VNF生命周期。

在一個共享的NFV環境中，多項網絡服務會在同一臺服務器上執行，而且每個網絡服務都處于各自不同的生命周期階段中。有些服務正在實例化、擴展或終結，而其它一些服務則處于穩定的執行狀態下。要想確定某項網絡服務是否會對其它的網絡產生影響，生命周期測試必不可少。

網絡服務測試方法可以驗證網絡服務的成功實例化和終結，并測量實例化網絡時間所需要的時間，同時還可確保自動擴展的成功完成。網絡服務測試方法將假定被測網絡服務（NSUT）所包含的VNF已經在網絡服務測試執行之前得到了充分驗證。

（1）網絡服務生命周期的各個階段

●網絡服務的載入

向NFVO提交網絡服務描述（NSD），以便將其包含在類目中。驗證NSD的完整性和真實性，以及強制組件和所需的外部接口是否齊備。

●網絡服務的實例化

執行實例化之前的驗證和可行性檢查，識別并保留資源，對VNF加以實例化。必要時還可對所需的連接網絡加以實例化；將所需的VDU連接至連接網絡。

●網絡服務的擴展/升級

驗證請求，檢查可行性，確定擴展行動（增加/減少資源，實例化/終結VNF），分配/取消分配資源和連接。

●網絡服務的終結

驗證請求，必要時終結VNF，刪除資源，刪除內部連接網絡，從類目中清除。

（2）網絡服務：功能測試和實例化時間方法（見圖11）

●目的

執行網絡服務的功能驗證并測量激活服務所需的時間。該指標在測量客戶的體驗質量（QoE）非常重要。NFVO負責管理網絡服務的動態實例化和激活。

在本測試中，發起方的測試VNF會向剛剛實例化的NSUT發送流量，并確保NSUT將流量正確轉發至作為終結方的測試VNF。

●測試設置

可將一個NFV服務器上的3個VNF組成一個服務鏈，形成一個包含vCE、vFW和vWAN加速器的轉發圖。這種測試方法假定在測試執行之前所包含的VNF已經被實例化。

圖11　網絡服務實例功能測試

使用 Spirent TestCenter物理測試端口包圍NSUT。需要同步和微秒級的精度，此外應使用物理測試設備。

●測試程序

測試控制器指示NFVO在時間T=t1完成網絡服務的實例化。NFVO在完成NS實例化為通知測試控制器（網絡服務實例化流程的詳情見GS NFV-MAN 001的附錄C.3）。

SpirentTestCenter端口會以匹配NSUT性能目標的幀速率，生成指向NSUT的適合的雙向第2～7層流量。例如，對于一個包含虛擬防火墻、虛擬ADC和虛擬WOC的服務功能鏈，接收到的是應用流量。而包含虛擬CPE和虛擬BNG的服務功能鏈，接收到的是第2～3層流量。建議以不同的幀尺寸運行多次測試。具體的幀尺寸設置取決于針對的是哪種NSUT。

這些測試設備應繼續執行每項測試，直至時間T=t2，即在終結測試設備上探測到經過NSUT成功處理的服務幀。

●通過/未通過

如果測試的結果未報告任何錯誤，例如重新排序幀、數據完整性錯誤或CRC錯誤，則表明功能實例化測試已經通過；如不滿足這些條件，則說明該測試未通過。

●測試結果

測試設備會記錄網絡服務描述的監視參數域中定義的體驗質量（QoE）指標，并計算出每種幀速率和幀尺寸組合下完成網絡服務激活所需的時間，即［t2-t1］所表示的值。

（3）網絡服務實例化：自動擴展驗證測試方法（見圖12）

NFV最重要的驅動力之一就是為網絡運營商提供在需要時分配資源，并在不需要時收縮資源的能力。通過擴大或向外擴展，網絡服務可以對持續一定時間的客戶流量高峰做出急劇的反應。同樣，在客戶流量減少的時間段里，它又可以縮小規模或向內擴展。這種極具彈性的擴展能力能夠防止網絡資源的過度供應。

——擴大：構成網絡服務的一個或多個VNF分配到了額外的NFVI資源，例如計算、內在和存儲。

——向外擴展：在同一服務器或其它服務器上實例化額外的VNF，應對負載的增加。

——縮小：構成網絡服務的一個或多個VNF分配到了更少的NFVI資源，例如計算、內在和存儲。

——向內擴展：構成網絡服務的一些VNF被終結，從而對負載的減少做出反應。

●目的：驗證自動擴展的成功完成，以及自動擴展完成期間和之后客戶SLA的保持情況。

圖12　網絡服務擴展——驗證自動擴展

●測試設置：在該測試案例示例中，要設置一個帶VNF轉發圖的網絡服務，其中包括在相同服務器上的虛擬CE和虛擬路由器。網絡服務將向端對端線路提供有保障SLA。該測試方法假定網絡服務已經成功實例化，并且在測試執行之前達到了性能目標。

使用 Spirent Test Center物理測試端口包圍NSUT。由于測量SLA的一致性時需要同步和微秒級的精度，此外應使用物理測試設備。

●測試程序：在時間T=t1，測試設備會啟動流量負載的提高進程（穩定提高或流量突發）且足以在時間t1+Δt觸發自動擴展機制（測試設備了解這些信息的具體方法不在本文檔的討論范圍內）作為響應，VNF、VNF管理器和/或NFVO會啟動并執行自動擴展。

從時間T=t1開始，測試設備還會監視網絡服務保持SLA的性能。采樣期因網絡服務而異。在本示例中，建議每100ms執行一次采樣。

當網絡服務能夠支持更大的規模且不會導致SLA惡化時，測試設備將記錄時間T=t2。

●測試結果：測試結果包括多項參數，其中包括構成網絡服務的VNF、導致自動擴展的觸發器、自動擴展前的流量負載，以及自動擴展后的流量負載。這些測試設備還會定期記錄網絡服務在t1和t2之間的性能指標和NFVI占用率指標，并且報告自動擴展進程的時長，即［t2-t1］所表示的值。

7　思博倫：虛擬化測試領域的領導者

無論是虛擬網絡還是物理網絡，思博倫都是驗證網絡性能、可用性、擴展能力和安全性方面的全球領導者。SDN/NFV測試和部署挑戰所示，思博倫的解決方案能夠解決人們所關心的所有領域，包括移動性數據中心和接入邊緣等。

（1）思博倫在標準制訂機構中發揮的領導作用

思博倫在ETSINFV ISG中發揮著至關重要的作用，領導著部署前和部署后NFV環境驗證指導原則的制訂工作。思博倫還在ONF測試理事會中發揮著領導作用，為OpenFlow控制器和交換機驗證工作做出了巨大的貢獻。

（2）易用性和可遷移性

思博倫的虛擬和物理測試平臺擁有完全相同的形象和感覺，并且支持無縫的互用性。測試配置和腳本也可以在兩種平臺間遷移。測試流量可以起始并終止于純物理測試設備、純虛擬測試設備，或者虛擬和物理測試設備的任意組合。Spirent Test Center Virtual可在多種監視程序上執行，包括VMWare ESXi和KVM/ QEMU。它還可以兼容OpenStack等開源云管理系統。

（3）VNF與網絡服務的性能和擴展能力驗證

思博倫的解決方案能夠簡化對數百種不同類型和風格的VNF執行基準測試的可畏任務，為第2～7層數據層和控制層測試提供無微不至的支持。

思博倫的虛擬解決方案已經過了DPDK的優化，使用戶能夠在數據轉發性能方面實現巨大的突破，同時還可減少生成測試流量所需的計算核心數量。

思博倫的測試方法產品還使用戶能夠對下列對象輕松執行基準測試：虛擬交換機、虛擬路由反射器、虛擬PE路由器、虛擬BNG、虛擬CPE路由器、虛擬防火墻、虛擬廣域網加速器、虛擬IDS、虛擬IPS，以及虛擬EPC的每個組件。

表4　思博倫虛擬解決方案

思博倫與Oasis建立合作關系

領先的設備智能解決方案供應商思博倫通信與全球通用用戶識別模塊（USIM）聯網及管理供應商OasisSmartSIM日前宣布，兩家公司將建立戰略伙伴關系，共同消除相機、智能車輛、物流和生產物料等聯網產品和設備快速發展過程中遇到的連接性和網絡供應障礙。這項伙伴關系標志著兩家企業將正式進軍物聯網（IoT）業務，而據分析企業Gartner公司預測，2016年全世界聯網設備的數量將高達64億部，而到2020年時將增至208億部。

思博倫通信物聯網連接與訂用管理業務總經理Dennis JuulPoulsen指出：“思博倫與Oasis已開始攜手，幫助制造商為聯網世界構建更好且更具智能的產品。無論是聯網的卡車，還是智能跑鞋，任何垂直市場的OEM廠商都將能夠為其客戶提供無縫的即時連接能力，以及隨意選擇蜂窩網絡服務商的自由。”